實驗室能力比對方法的探討與研究*

付紅雷（遼河油田公司質(zhì)量節(jié)能管理部）

節(jié)能監(jiān)測是一種技術(shù)監(jiān)督手段，節(jié)能監(jiān)測機構(gòu)的職責是定期向節(jié)能主管部門和上級節(jié)能監(jiān)測機構(gòu)報告監(jiān)測情況，提出有關(guān)建議，為節(jié)能主管部門提供用能單位能源利用狀況的科學分析。

中國石油天然氣股份有限公司勘探與生產(chǎn)分公司下屬共有12 家具有檢測資質(zhì)的節(jié)能檢測機構(gòu)，人員專業(yè)素質(zhì)參差不齊。為了進一步的加強節(jié)能監(jiān)測技術(shù)機構(gòu)的監(jiān)督管理，考核、驗證和評估各節(jié)能監(jiān)測機構(gòu)對主要測試和檢驗指標的檢測能力，保證檢測數(shù)據(jù)的準確性和各檢測機構(gòu)之間數(shù)據(jù)的一致性，自2012年以來，連續(xù)3年分別對注水泵、輸油泵、機采系統(tǒng)3個測試項目開展了能力比對活動[1-2]。

1 能力評定方法的確定

根據(jù)GB/T 27043-2012《合格評定 能力驗證的通用要求》[3]中的要求，能力驗證結(jié)果通常需要轉(zhuǎn)化為能力統(tǒng)計量，以便進行解釋和與其他確定的目標作比較。按照對參加者結(jié)果轉(zhuǎn)化由簡至繁的順序，定量結(jié)果的常用統(tǒng)計量通常有Z 比分數(shù)、 ζ 比分數(shù)、 En值表示，其目的是依據(jù)能力評定準則來度量與指定值的偏離。

1.1 定量結(jié)果常用統(tǒng)計量計算方法[3]

Z 比分數(shù)：

式中：

x——參加者結(jié)果；

X ——指定值；

Qn——能力評定標準差。

ζ 比分數(shù)：

式中：

ulab——參加者結(jié)果的合成標準不確定度；uav——指定值的標準不確定度。

En值：

式中：

Ulab——參加者結(jié)果的擴展不確定度；

Uref——參考實驗室指定值的擴展不確定度。

1.2 定量結(jié)果常用統(tǒng)計量的評定準則[3]

Z 比分數(shù)和ζ 分數(shù)評定準則（示例中給出了Z比分數(shù)，對ζ 也適用）：

|Z |≤2 表明能力“滿意”，無需采取進一步措施；

2＜ ||Z ＜3 表明能力“有問題”，產(chǎn)生警戒信號；

|Z |≥3 表明能力“不滿意”，產(chǎn)生措施信號。

En值的評定準則：

|En|≤1.0 表明能力“滿意”，無需采取進一步措施；

|En|＞1.0 表明能力“不滿意”，產(chǎn)生措施信號。

1.3 能力評定方法的確定

通過對定量結(jié)果常用統(tǒng)計量的研究，ζ 分數(shù)與En值需要對參加者的結(jié)果、指定值的不確定度等因素進行詳細計算，而在現(xiàn)場多項項目比對過程中，由較多的計算參數(shù)計算得出，這里包含了儀器、人員、現(xiàn)場儀表等不確定因素，諸多的不確定度集合在一起增加了定量結(jié)果的離群可能性。通過對定量結(jié)果統(tǒng)計量的分析，并結(jié)合股份公司節(jié)能監(jiān)測機構(gòu)的實際情況，確定以實驗室現(xiàn)場操作能力考核與定量結(jié)果Z 比分數(shù)相結(jié)合來做為實驗室能力比對的評定方法。

1.3.1 現(xiàn)場操作部分考核方法

能力比對采用多評委共同打分綜合平均的方式。各家檢測機構(gòu)分別對耗能系統(tǒng)進行現(xiàn)場監(jiān)測并出具監(jiān)測報告，技術(shù)評委對比對機構(gòu)進行考核評定?？己藘?nèi)容包含測試方案、現(xiàn)場監(jiān)測、原始記錄、數(shù)據(jù)處理、監(jiān)測報告5 個方面。

1.3.2 Z 比分數(shù)的評估準則

取各被評估項目的測試結(jié)果的中位值作為相應項目的指定值，分別計算測試項目的結(jié)果數(shù)量中位值、標準四分位距然后計算出監(jiān)測機構(gòu)間的Z 比分數(shù)，依此評價各個監(jiān)測機構(gòu)的檢測能力。

統(tǒng)計專家對每個實驗室則給出相應的Z 值，并據(jù)此評價每個參加實驗室的能力水平，在對實驗結(jié)果的準確度、異常值進行計算的基礎(chǔ)上，按每個參數(shù)對各監(jiān)測機構(gòu)進行單項排名及綜合排名。

1.4 能力比對的過程

由比對工作小組從參加比對活動的檢測機構(gòu)中優(yōu)選6 家機構(gòu)的技術(shù)負責人擔任技術(shù)評委，同時，在油田生產(chǎn)現(xiàn)場選擇合適的耗能系統(tǒng)作為比對現(xiàn)場，檢測機構(gòu)分別對該系統(tǒng)進行現(xiàn)場監(jiān)測并出具監(jiān)測報告，評委通過對現(xiàn)場操作能力與定量結(jié)果Z 比分數(shù)綜合考核評定，來檢驗各家檢測機構(gòu)的整體實力。首先由比對工作小組制定比對工作計劃，確定能力比對承擔單位，而承擔能力比對的油田公司確定兩套完整、獨立的耗能系統(tǒng)（一備一用），滿足現(xiàn)場比對工作的需要。然后所有參加比對工作的檢測機構(gòu)通過抽簽的形式確定比對代碼，決定現(xiàn)場測試順序，并按照抽簽順序的先后分別對所選取的輸油泵機組進行現(xiàn)場測試，技術(shù)評委與統(tǒng)計專家對參加比對的檢測機構(gòu)進行考核評定。最后由能力比對小組根據(jù)現(xiàn)場的比對情況完成能力驗證總結(jié)報告，發(fā)放能力驗證結(jié)果通知書[4-5]。

2 能力比對實施過程的難點與保障措施

2.1 規(guī)范測試儀器

優(yōu)選耗能系統(tǒng)，規(guī)范測試儀器，減少定量結(jié)果的離群影響。比對中的指定值是比對結(jié)果的中位值，測試儀器、計量儀表、人員操作等諸多不確定因素將會引起定量結(jié)果的離群發(fā)生，因此優(yōu)選負荷波動較小的測試工況，采取變頻控制及數(shù)字化控制液面等技術(shù)手段，減少測試工況的波動，定時對測試工況進行校核測試，遇到波動及時調(diào)整，同時，采用相同的測試儀器、計量儀表進行現(xiàn)場測試，減少由儀器、儀表造成的測量誤差，以此來減少由測試工況與測試儀器引起的離群情況。

2.2 精確技術(shù)統(tǒng)計

精確的技術(shù)統(tǒng)計，科學的定性分析，是能力比對的有效保障。統(tǒng)計專家采用穩(wěn)健統(tǒng)計技術(shù)處理方法，對每個實驗室給出相應的Z 值，以減少極端結(jié)果對平均值和標準偏差的影響，同時對于出現(xiàn)離群值通過分析可按下列方法進行統(tǒng)計處理：

1）對明顯錯誤的結(jié)果，如單位錯誤、小數(shù)點錯誤、或者錯報為其他能力驗證物品的結(jié)果，應從數(shù)據(jù)集中剔除，單獨處理。這些結(jié)果不再計入離群值檢驗或穩(wěn)健統(tǒng)計分析。

2）當使用參加者的結(jié)果確定指定值時，應使用適當?shù)慕y(tǒng)計方法使離群值的影響降到最低，既可以使用穩(wěn)健統(tǒng)計方法或計算前剔除離群值。在較大的或常規(guī)的能力驗證計劃中，如存在有效地客觀判據(jù)，則可自動篩除離群值。

3）如果其結(jié)果作為離群值被剔除，則僅在計算總計統(tǒng)計量時剔除該值。但這些結(jié)果仍應當在能力驗證計劃中予以評價，并進行適當能力評定。

3 能力比對

3.1 現(xiàn)場操作

通過現(xiàn)場能力比對檢驗了檢測機構(gòu)的檢測能力，有效提高了節(jié)能監(jiān)測人員業(yè)務(wù)水平，考核評定過程存在一些問題。

1）能力比對前的準備工作不足，測試方案編寫不規(guī)范，測試人員分工、項目進度安排、測試項目制定不明確，同時，在測試前對運行設(shè)備與測試儀器檢查不夠仔細，影響現(xiàn)場測試質(zhì)量；

2）測試儀器使用不夠熟練，對儀器的性能、操作規(guī)程掌握不牢，現(xiàn)場配合較為生疏，直接影響錄取數(shù)據(jù)的準確性；

3）數(shù)據(jù)記錄與更改不規(guī)范，對數(shù)據(jù)有效位數(shù)的讀取、計量單位的書寫與數(shù)據(jù)的更改沒有按照國家標準中的規(guī)定執(zhí)行，影響了測試數(shù)據(jù)的準確性；

4）監(jiān)測報告中監(jiān)測結(jié)果的分析深度不夠，沒有制定相應的改進措施。

3.2 指標評價（ Z 比分數(shù)）

機采系統(tǒng)效率準確度Z 比分數(shù)見圖1。

圖1 機采系統(tǒng)效率準確度Z 比分數(shù)直方圖

以2014年對機采系統(tǒng)效率準確度的分析為例，10家檢測機構(gòu)計算的系統(tǒng)效率比對結(jié)果，見表1。

4 結(jié)論

1）通過實驗室能力比對方法的探討與研究，確定了一套滿足油田企業(yè)內(nèi)部節(jié)能檢測機構(gòu)之間的能力比對方法，從現(xiàn)場操作與定量結(jié)果2 個方面驗證了檢測機構(gòu)的檢測能力。

2）通過能力比對活動的開展，促進了機構(gòu)之間的溝通與交流，增強了檢測機構(gòu)的管理水平，提高了檢測人員的專業(yè)技能，為今后更好的開展節(jié)能監(jiān)測工作奠定了堅實的基礎(chǔ)。

表1 機采系統(tǒng)效率評估

清潔高效的天然氣資源通過縱橫交錯的管線輸送至齊魯大地

[1]付紅雷.油田照明系統(tǒng)節(jié)能測試方法研究[J].石油石化節(jié)能,2014,4(2):4-5．

[2]武俊憲,馬強,關(guān)天勢.基于測試數(shù)據(jù)的節(jié)能量計算方法[J].石油石化節(jié)能,2013,3(8):56-58．

[3]翟培軍,田玲,葛曼麗,等.GB/T 27043-2012 合格評定能力驗證的通用要求[S].北京:中國標準出版社,2012.

[4]陳英杰.抽油機井能效對標技術(shù)的應用實踐[J].石油石化節(jié)能,2014,4(2):19-21．

[5]王東.采油系統(tǒng)能效對標管理實踐[J].石油石化節(jié)能,2014,4(2):41-43．