燃油加油機(jī)容量檢定計(jì)量比對(duì)En值分析

郭 良 王立漢

(1.杭州市蕭山區(qū)質(zhì)量計(jì)量監(jiān)測(cè)中心，杭州 311202；2.杭州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)院，杭州 310019)

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燃油加油機(jī)容量檢定計(jì)量比對(duì)En值分析

郭 良1王立漢2

(1.杭州市蕭山區(qū)質(zhì)量計(jì)量監(jiān)測(cè)中心，杭州 311202；2.杭州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)院，杭州 310019)

介紹了以杭州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)院為主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室，組織實(shí)施的全市燃油加油機(jī)容量檢定裝置縣級(jí)技術(shù)機(jī)構(gòu)計(jì)量比對(duì)。發(fā)現(xiàn)參比實(shí)驗(yàn)室的En值均在合理范圍，但有兩家參比單位的En值偏高。其中一家是由介質(zhì)、環(huán)境溫度變化造成的；另一家是由檢測(cè)方法不當(dāng)造成的。

燃油加油機(jī)；計(jì)量比對(duì)；En值；介質(zhì)和環(huán)境溫度；檢測(cè)方法

0 引言

燃油加油機(jī)計(jì)量準(zhǔn)確性一直備受社會(huì)關(guān)注，它涉及機(jī)動(dòng)車(chē)用戶(hù)的利益，關(guān)系交易公平和消費(fèi)者的合法權(quán)益。計(jì)量比對(duì)能夠檢驗(yàn)地區(qū)內(nèi)加油機(jī)容量檢定法定機(jī)構(gòu)技術(shù)能力及其檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。本文通過(guò)對(duì)本地區(qū)8家燃油加油機(jī)容量檢定實(shí)驗(yàn)室比對(duì)結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)所有參比實(shí)驗(yàn)室的En值在合理范圍，但有兩家參比單位的En值偏高。通過(guò)與參比實(shí)驗(yàn)室交流討論，發(fā)現(xiàn)了En值偏高的原因。

1 比對(duì)的技術(shù)方案

1.1 比對(duì)樣品

選用一臺(tái)穩(wěn)定性和重復(fù)性較好的THD2244B2型托肯恒山科技雙槍加油機(jī)于加油站現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，選定一槍作為比對(duì)樣機(jī)，另一槍備用。

對(duì)選定的加油站的加油機(jī)和油品全程進(jìn)行監(jiān)測(cè)和監(jiān)控。具體的措施是對(duì)比對(duì)的加油機(jī)進(jìn)行封閉，除了檢測(cè)前的預(yù)熱試機(jī)外，在比對(duì)期間停止使用，不對(duì)外加油。檢定介質(zhì)油池進(jìn)油一律在檢測(cè)后輸入，以保持12h以上地下油溫的穩(wěn)定。跟蹤記錄表明，整個(gè)檢測(cè)期間介質(zhì)溫度的波動(dòng)變化為1.5℃，比較穩(wěn)定。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)測(cè)量方法和結(jié)果判定方法說(shuō)明

考慮傳統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備條件、環(huán)境的不確定性和比對(duì)技術(shù)要求的嚴(yán)格，本次比對(duì)在參照計(jì)量檢定規(guī)程規(guī)定的方法基礎(chǔ)上，對(duì)JJG 443—2006《燃油加油機(jī)》計(jì)量檢定規(guī)程的規(guī)定作了裁剪，選擇Qmax流量點(diǎn)測(cè)量6次，計(jì)算出每次測(cè)量的示值誤差，以平均值作為測(cè)量結(jié)果，現(xiàn)場(chǎng)出具模擬證書(shū)，并給出相應(yīng)示值誤差測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定?，F(xiàn)場(chǎng)上交模擬證書(shū)、原始記錄、不確定度評(píng)定。所有結(jié)果采用JJF 1117—2010《計(jì)量比對(duì)》新規(guī)范歸一化偏差值En作為比對(duì)結(jié)果是否合理的判定依據(jù)。

1.3 比對(duì)路線(xiàn)

本次計(jì)量比對(duì)采用花瓣形路線(xiàn)。首先由主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室對(duì)所選比對(duì)樣品按照比對(duì)實(shí)施細(xì)則的規(guī)定進(jìn)行測(cè)量，然后各參比實(shí)驗(yàn)室按約定順序依次進(jìn)行，在約過(guò)半數(shù)的參比實(shí)驗(yàn)室完成后，由主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室做一次核查性的測(cè)量，確認(rèn)比對(duì)樣品的量值未發(fā)生不可接受的漂移后，剩余的參比實(shí)驗(yàn)室依次完成，最后主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室又進(jìn)行一次核查性測(cè)量，確認(rèn)比對(duì)樣品的量值未發(fā)生不可接受的漂移后，才結(jié)束比對(duì)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量工作，主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室完成花瓣形比對(duì)路線(xiàn)的頭、中、尾三次(序號(hào)①、⑤、⑩)測(cè)量。其中序號(hào)①為比對(duì)測(cè)量，⑤、⑩為核查性測(cè)量。

2 比對(duì)實(shí)施基本信息

主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室和參比實(shí)驗(yàn)室按照比對(duì)路線(xiàn)進(jìn)行比對(duì)，各參加比對(duì)實(shí)驗(yàn)室的主要測(cè)量設(shè)備、比對(duì)樣品和測(cè)試條件詳見(jiàn)表1。

表1 參加比對(duì)實(shí)驗(yàn)室的主要測(cè)量設(shè)備、比對(duì)樣品、測(cè)試條件匯總表

注：主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室比對(duì)序號(hào)為①、⑤、⑩，比對(duì)序號(hào)⑤、⑥在同一時(shí)段進(jìn)行，⑨、⑩在同一時(shí)段進(jìn)行，⑤、⑩比對(duì)樣品和測(cè)試條件參照⑥、⑨的比對(duì)樣品和測(cè)試條件。

3 比對(duì)測(cè)量結(jié)果與分析

對(duì)全部檢測(cè)結(jié)果經(jīng)過(guò)格拉布斯計(jì)算分析，本次參比實(shí)驗(yàn)室的所有數(shù)據(jù)均在合理范圍，未出現(xiàn)異常值，各參比實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果所有數(shù)據(jù)均有效。

各參加比對(duì)實(shí)驗(yàn)室比對(duì)結(jié)果如表2所示。初步分析，D參比實(shí)驗(yàn)室比對(duì)當(dāng)日，D參比實(shí)驗(yàn)室和主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室在同一時(shí)段進(jìn)行獨(dú)立檢測(cè)。兩實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)結(jié)果數(shù)值相近，但與其他測(cè)量結(jié)果比較可發(fā)現(xiàn)：1)兩測(cè)量結(jié)果有一個(gè)明顯的同方向階躍；2)兩測(cè)量結(jié)果明顯偏離前后兩參比實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)，也明顯偏離主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室①、⑩兩次檢測(cè)的數(shù)據(jù)；3)兩測(cè)量結(jié)果偏離總體平均值。D參比實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量結(jié)果與介質(zhì)、環(huán)境溫度變化關(guān)聯(lián)度極大。此外，尚無(wú)足夠的數(shù)據(jù)證明傳遞標(biāo)準(zhǔn)存在不穩(wěn)定性對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，因此，式(1)ui的第三項(xiàng)uei可暫不作考慮。

(1)

按JJF 1117—2010《計(jì)量比對(duì)》規(guī)范，本次比對(duì)Qmax流量點(diǎn)示值誤差測(cè)量結(jié)果按式(2)進(jìn)行計(jì)算。En≤1為合理；En>1為不合理。

(2)

式中：En為比對(duì)結(jié)果的歸一化偏差評(píng)價(jià)值；Yji為參加比對(duì)實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量結(jié)果；Yri為參考值，所有參加比對(duì)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值；uji為參加比對(duì)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果的不確定度；uri為測(cè)量點(diǎn)參考值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

表2 各參加比對(duì)實(shí)驗(yàn)室比對(duì)結(jié)果與En值匯總表

經(jīng)對(duì)全部檢測(cè)結(jié)果的格拉布斯計(jì)算分析，各參比實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果所有數(shù)據(jù)均有效。各參加比對(duì)實(shí)驗(yàn)室的比對(duì)測(cè)量結(jié)果見(jiàn)圖1。圖1中，包含因子k=2;Yji-Yri的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室A參比實(shí)驗(yàn)室B參比實(shí)驗(yàn)室C參比實(shí)驗(yàn)室D參比實(shí)驗(yàn)室E參比實(shí)驗(yàn)室F參比實(shí)驗(yàn)室G參比實(shí)驗(yàn)室相對(duì)示值誤差0.020.000.040.03-0.040.04-0.0480.00kui值0.04940.05880.05130.05130.04750.04570.05500.0684

圖1Qmax下的燃油加油機(jī)示值誤差及其kui分布圖譜

圖1中橫坐標(biāo)表示各參加比對(duì)實(shí)驗(yàn)室，縱坐標(biāo)表示相對(duì)示值誤差。水平軸線(xiàn)為所有參加比對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果的平均值，圓粗點(diǎn)表示各參加比對(duì)實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量結(jié)果，通過(guò)小點(diǎn)的短線(xiàn)的半寬為各實(shí)驗(yàn)室kui值的大小。

圖1表示，凡是參比實(shí)驗(yàn)室的縱向直線(xiàn)與橫向平均線(xiàn)相交的值均為合理，否則為不合理。一般的，參比縱線(xiàn)中心圓點(diǎn)越靠近平均線(xiàn)，表明測(cè)量結(jié)果越接近理想?yún)⒖贾?。圖1表明八家參比單位沒(méi)有一家脫線(xiàn)，但D、F兩家參比實(shí)驗(yàn)室的En值分別為0.95和1.00，已處于十分臨界的狀態(tài)。

4 計(jì)量比對(duì)En值偏高產(chǎn)生原因分析

4.1 D參比實(shí)驗(yàn)室En值偏高產(chǎn)生原因分析

D參比實(shí)驗(yàn)室在比對(duì)的前一日和比對(duì)當(dāng)日，經(jīng)歷了一次從30℃左右到18℃左右的環(huán)境溫度突變。在D參比實(shí)驗(yàn)室比對(duì)當(dāng)日同一時(shí)段，主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室(比對(duì)序號(hào)⑤)和D參比實(shí)驗(yàn)室兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立測(cè)量,Qmax流量點(diǎn)測(cè)量結(jié)果的示值誤差平均值分別是-0.05%和-0.04%，且兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室的6次測(cè)量重復(fù)性分別是0.02%和0.05%。再比較D參比實(shí)驗(yàn)室在比對(duì)前后各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)，我們可以發(fā)現(xiàn)兩實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量結(jié)果發(fā)生了幅值相近且同方向階躍的現(xiàn)象,以及明顯偏離前后參比實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)、主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室①、⑩兩次檢測(cè)的數(shù)據(jù)和總體平均值。另外，從加油機(jī)磨損規(guī)律、比對(duì)期間示值誤差及其kui分布圖譜來(lái)看，除了重復(fù)性波動(dòng)和不同裝置不確定度等影響以外，尚無(wú)足夠的數(shù)據(jù)證明樣品存在單向線(xiàn)性或其他規(guī)律的不穩(wěn)定性變化。

由此可推斷：這次主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室(比對(duì)序號(hào)⑤)和D參比實(shí)驗(yàn)室在Qmax流量點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果,與介質(zhì)、環(huán)境溫度變化關(guān)聯(lián)度極大。D參比實(shí)驗(yàn)室En值偏高應(yīng)該是由介質(zhì)、環(huán)境溫度變化造成的。此外，筆者猜想，燃油加油機(jī)自身有一個(gè)對(duì)溫度敏感的系統(tǒng)誤差會(huì)直接影響燃油加油機(jī)容量檢定結(jié)果的示值誤差。這需要我們選取一臺(tái)穩(wěn)定的燃油加油機(jī)，在氣溫變化較大前后作多次測(cè)量來(lái)確定這一猜想。

4.2 F參比實(shí)驗(yàn)室En值偏高產(chǎn)生原因分析

在F參比實(shí)驗(yàn)室比對(duì)當(dāng)日，筆者觀察其比對(duì)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)F參比實(shí)驗(yàn)室參比人員在測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)的油溫時(shí)，他們用線(xiàn)將溫度計(jì)浸入標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)a點(diǎn)，如圖2所示，一段時(shí)間后提起讀數(shù)。在讀數(shù)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)要么溫度計(jì)水銀液面看不到，要么溫度計(jì)離開(kāi)被測(cè)油品。不管怎么操作，都無(wú)法準(zhǔn)確地讀取標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)的油溫。于是他們被迫將溫度計(jì)放入標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的液位管內(nèi)進(jìn)行觀測(cè)，即c點(diǎn)。E參比實(shí)驗(yàn)室與F參比實(shí)驗(yàn)室的比對(duì)在同一天進(jìn)行，比對(duì)樣品和測(cè)試條件相近，他們用線(xiàn)將溫度計(jì)浸入標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)a點(diǎn)，一段時(shí)間后提起讀數(shù)，溫度計(jì)水銀頭在b點(diǎn)。

比較兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室的溫度測(cè)量結(jié)果(詳見(jiàn)表3)，我們發(fā)現(xiàn)：

1)標(biāo)準(zhǔn)金屬量器示值和槍口處平均油溫值。E、F兩家參比實(shí)驗(yàn)室的讀數(shù)相近，且沒(méi)有明顯偏離總體平均值。在相同比對(duì)樣品、相近的測(cè)試條件下，重復(fù)性波動(dòng)和不同裝置的不確定度等影響都足已造成兩家參比實(shí)驗(yàn)室在上述兩個(gè)量值上的偏差。

圖2 燃油加油機(jī)檢定中標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)的油溫測(cè)量點(diǎn)分布圖

VBt=VB[1+βY(tJ-tB)+βB(tB-20)]

(3)

表3 E、F參比實(shí)驗(yàn)室比對(duì)數(shù)據(jù)一覽表

之后筆者在不同的環(huán)境溫度和液位儀顯示的介質(zhì)溫度下，對(duì)圖2所示a、b、c三個(gè)檢測(cè)點(diǎn)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)c檢測(cè)點(diǎn)最容易受環(huán)境溫度影響，b檢測(cè)點(diǎn)其次，a檢測(cè)點(diǎn)最不易受環(huán)境溫度影響。當(dāng)液位儀顯示介質(zhì)溫度和環(huán)境溫度相差較大時(shí)，a檢測(cè)點(diǎn)和c檢測(cè)點(diǎn)之間溫差較大。在同一組操作中，筆者測(cè)得a檢測(cè)點(diǎn)和c檢測(cè)點(diǎn)最大溫差在1.5℃。

基于以上分析，我們可推斷F參比實(shí)驗(yàn)室En值偏高應(yīng)該是由標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)油溫tB的檢測(cè)方法不當(dāng)造成的。

部分實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)金屬量器頸部細(xì)長(zhǎng)，用玻璃溫度計(jì)做溫度測(cè)量確實(shí)不易，筆者建議各實(shí)驗(yàn)室還是采用鉑金屬溫度計(jì)。有人建議可用細(xì)繩系住溫度計(jì)上端，將溫度計(jì)放入標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的液位管內(nèi)，直至玻璃溫度計(jì)的感溫泡進(jìn)入液位管下面標(biāo)準(zhǔn)金屬量器，并盡可能地讓玻璃溫度計(jì)的感溫泡處于標(biāo)準(zhǔn)金屬量器中間，溫度計(jì)讀數(shù)可在液位管內(nèi)讀取。筆者認(rèn)為，此操作可較準(zhǔn)確地測(cè)得油溫tB值，但操作難度較大，容易造成玻璃溫度計(jì)的損壞。

5 小結(jié)

縱觀整個(gè)比對(duì)過(guò)程，無(wú)論是平時(shí)的燃油加油機(jī)檢定還是這次比對(duì)，加油機(jī)油槍出口溫度和標(biāo)準(zhǔn)器內(nèi)的油溫測(cè)量結(jié)果對(duì)整個(gè)測(cè)量結(jié)果的影響都比較大，是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。 在相近介質(zhì)溫度、 相近環(huán)境條件下，檢測(cè)溫度數(shù)據(jù)差異較大，有測(cè)量方法和標(biāo)準(zhǔn)器具本身的原因，但同時(shí)也有人員操作的原因，這有待于技術(shù)改進(jìn)和操作的進(jìn)一步規(guī)范提高。此外，筆者還猜想，燃油加油機(jī)自身有一個(gè)對(duì)溫度敏感的系統(tǒng)誤差會(huì)直接影響燃油加油機(jī)容量檢定結(jié)果的示值誤差，希望能與大家一起交流學(xué)習(xí)。

本次比對(duì)主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室杭州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)院研制的容量檢定裝置的標(biāo)準(zhǔn)金屬量器注油口和標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)部分別安裝了一個(gè)鉑電阻溫度計(jì)，改進(jìn)了測(cè)量方法，避免了人員與操作對(duì)檢定結(jié)果的影響。

[1] JJG 443—2006燃油加油機(jī).中國(guó)計(jì)量出版社，2006

[2] JJF 1059.1—2012測(cè)量不確定度評(píng)定與表示.中國(guó)計(jì)量出版社，2012

[3] JJF 1117—2010計(jì)量比對(duì).中國(guó)計(jì)量出版社，2010

[4] 高進(jìn).燃油加油機(jī)檢定示值誤差的測(cè)量不確定度評(píng)定.計(jì)量技術(shù),2011(6)

[5] 郭良,郭思聰.Pt100油溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在燃油加油機(jī)檢定中的應(yīng)用.計(jì)量技術(shù),2013(9)

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.11.17