航空燃料潤滑性測定結(jié)果的不確定度評定

譚智毅 毛容妹 徐曉霞 謝靜 梁煒峰 張海峰

（廣東出入境檢驗(yàn)檢疫局 廣東廣州 510623）

航空燃料潤滑性測定結(jié)果的不確定度評定

譚智毅 毛容妹 徐曉霞 謝靜 梁煒峰 張海峰

（廣東出入境檢驗(yàn)檢疫局 廣東廣州 510623）

通過對球柱潤滑性評定儀法測定航空燃料潤滑性的過程進(jìn)行分析，找出影響航空燃料潤滑性測定結(jié)果的主要因素，并通過具體實(shí)例，探討如何評價(jià)多因素對測定不確定度的影響，以及在實(shí)際測定過程中如何盡量減小不確定度的方法。結(jié)果表明，重復(fù)性測定對不確定度結(jié)果影響最大。當(dāng)樣品磨斑直徑為0.59mm時(shí)，其擴(kuò)展不確定度為0.06mm（k=2）。

航空燃料；潤滑性；磨斑直徑；不確定度；評定

1 前言

測定結(jié)果的質(zhì)量是量度測定結(jié)果可信程度最重要的依據(jù)。測定不確定度就是對測定結(jié)果質(zhì)量的定量表征，測定結(jié)果的可用性很大程度上取決于其不確定度的大?。?，2］。所以，測定結(jié)果表述必須同時(shí)包含賦予被測定的值及與該值相關(guān)的測定不確定度，才是完整并有意義的。目前，測定不確定度評定成為檢測和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室必不可少的工作之一［3］。國家實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可準(zhǔn)則要求實(shí)驗(yàn)室應(yīng)具有并應(yīng)有評定測定不確定度的程序，其每個(gè)檢測項(xiàng)目均有能力對其測定不確定度進(jìn)行評定［4］。

航空燃料的潤滑性也稱抗磨性，是噴氣燃料最重要的使用性能之一［5］。航空燃料潤滑性的好壞對發(fā)動(dòng)機(jī)燃油供應(yīng)的靈敏調(diào)節(jié)、油泵壽命乃至飛行安全極為重要［6］，直接關(guān)系到燃油泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和發(fā)動(dòng)機(jī)的工作是否可靠以及航空燃料系統(tǒng)部件的損壞程度［7］，它是科研生產(chǎn)及使用部門十分關(guān)心的一項(xiàng)重要使用性能指標(biāo)。因此，對航空燃料潤滑性測定結(jié)果進(jìn)行不確定度評定非常有必要。

2 材料與方法

2.1材料

2.1.1試驗(yàn)樣品

3號噴氣燃料：購自廣州石化有限公司。

2.1.2主要儀器

ABS航空燃料潤滑性測定儀：英國PCS儀器公司。

2.1.3主要測試備件

測試環(huán)、測試球、圓軸。

2.1.4標(biāo)準(zhǔn)液

A液（0.56mm）、B液（0.85mm）：英國PCS儀器公司。

2.2方法

2.2.1測定依據(jù)

根據(jù)JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》的規(guī)定，按照SH/T 0687-2000《航空渦輪燃料潤滑性測定法球柱潤滑性評定儀法》對航空燃料潤滑性測定結(jié)果進(jìn)行評定［8-10］。

2.2.2測定原理

把待測試樣放入試驗(yàn)油池中，保持池內(nèi)空氣相對濕度為10%，一個(gè)不能轉(zhuǎn)動(dòng)的鋼球被固定在垂直安裝的卡盤中，使之正對一個(gè)軸向安裝的鋼環(huán)，并加上負(fù)荷。試驗(yàn)柱體部分浸入油池并以固定速度旋轉(zhuǎn)，這樣就可以保持柱體處于潤濕并連續(xù)不斷地把試樣輸送到球/環(huán)界面上，在試球上產(chǎn)生的磨斑直徑是試樣潤滑性的量度［8］。

2.2.3標(biāo)準(zhǔn)操作條件

標(biāo)準(zhǔn)操作條件見表1。

表1　標(biāo)準(zhǔn)操作條件

2.2.4建立測定數(shù)學(xué)模型

測定數(shù)學(xué)模型為WSD=（M+N）/2

式中：WSD-試樣的磨斑直徑，mm；

M-橢圓長軸長度，mm；

N-橢圓短軸長度，mm。

2.2.5不確定度分量的識別和評定

（1）測定結(jié)果的重復(fù)性所引入的不確定度

（2）測試備件引入的不確定度（通過標(biāo)準(zhǔn)液的不確定度來表示）

（3）測定磨斑x和磨斑y所引入的不確定度

①樣品體積所引入的不確定度

②測定時(shí)間所引入的不確定度

③砝碼的載重所引入的不確定度

④試樣溫度及濕度所引入的不確定度

⑤空氣流量所引入的不確定度

⑥柱體轉(zhuǎn)動(dòng)速度所引入的不確定度

⑦顯微鏡示值誤差所引入的不確定度（4）數(shù)字修約所引入的不確定度

3 結(jié)果

3.1各分量相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

3.1.1測定結(jié)果重復(fù)性的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

對同一試驗(yàn)樣品（3號噴氣燃料）進(jìn)行10次測定，結(jié)果見表2。

表2　試樣測定結(jié)果

3.1.2測試備件本身引入的不確定度u（b）（通過標(biāo)準(zhǔn)液的不確定度來表示）

取標(biāo)準(zhǔn)液A液、B液分別測定10次，其結(jié)果分別見表3、表4。

表3　A液測定結(jié)果

表4　B液測定結(jié)果

測試備件本身引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.1.3測定磨斑尺寸的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc（x+y）

（1）樣品體積：在本次測定中，樣品體積不用于計(jì)算，且要求為50±1.0 mL，使用量筒精度為±1.0 mL，所產(chǎn)生的不確定度可以忽略。

（2）測定時(shí)間：在本次測定中，試驗(yàn)時(shí)間不用于計(jì)算，且要求為30±0.1 min，使用電子計(jì)時(shí)器，精度達(dá)到±0.1 s，所產(chǎn)生的不確定度可以忽略不計(jì)。

（3）砝碼載重：查校準(zhǔn)證書得到擴(kuò)展不確定度，標(biāo)稱質(zhì)量為500 g的砝碼質(zhì)m=500.025 g，包含因子k=2，擴(kuò)展不確定度U=0.05 g，由此可知：標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u（f）=0.05/2=0.025g，相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：urel（f）=0.025/500=0.005%

（4）試樣溫度及濕度：在本次測定中，試樣的溫濕度不用于計(jì)算，要求溫度為25±1℃，濕度為10%±0.2%，而溫度傳感器的精度為±0.1℃，且試驗(yàn)過程中的溫濕度均達(dá)到要求，所產(chǎn)生的不確定度忽略不計(jì)。

（5）空氣流量：在本次測定中，空氣流量不用于計(jì)算，要求流量為3.8 mL/min，試驗(yàn)過程中的空氣流量達(dá)到要求儀器才可以運(yùn)行，流量計(jì)所產(chǎn)生的不確定度忽略不計(jì)。

（6）柱體轉(zhuǎn)動(dòng)速度：在本次測定中，柱體轉(zhuǎn)動(dòng)速度不用于計(jì)算，試驗(yàn)過程中的轉(zhuǎn)速達(dá)到要求儀器才可以運(yùn)行，要求為240±1 r/min，而儀器的轉(zhuǎn)速精度為±0.5 rpm，所產(chǎn)生的不確定度忽略不計(jì)。

（7）顯微鏡讀數(shù)：顯微鏡讀數(shù)示值誤差，包含因子k=2，擴(kuò)展不確定度u=2 μm。顯微鏡讀數(shù)示值標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u（Z）=2/2=1 μm。

測定磨斑尺寸的合成不確定度：

因?yàn)槔蔑@微鏡分別對x，y進(jìn)行了讀數(shù)，所以

3.1.4數(shù)字修約引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度［11］

磨斑直徑以0.01 mm報(bào)出，本次評定磨斑直徑0.59 mm，則數(shù)字修約引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（a）=0.29δχ=0.29×0.01=0.029mm

3.1.5各不確定度分量

各不確定度分量列表見表5。

表5　不確定度分量

3.2相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度（%）

3.3擴(kuò)展不確定度

本次評定中磨斑直徑為0.59mm，相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（WSD）=4.33%，則此次評定的合成不確定度為u=0.59×4.33%=0.03mm。

取置信水平=95%，包含因子k=2，擴(kuò)展不確定度U=2×0.03=0.06mm。

4 結(jié)論

從評價(jià)結(jié)果可以看出：航空燃料潤滑性檢測過程中，測定結(jié)果重復(fù)性引入的不確定度分量大于其他分量所帶來的不確定度，故它是不確定度的主要來源；測試備件引入的不確定度是由測試備件本身固有性質(zhì)引起，故在測定過程中應(yīng)盡可能選用性能良好、匹配度高的測試備件，盡量減小測試誤差；樣品體積、測定時(shí)間、溫濕度、空氣流量、轉(zhuǎn)速、等引入的不確定度可以忽略。因此，在實(shí)際測定過程中，為了減小不確定度，可以增加測定次數(shù)。

［1］黃開勝，趙彥，何小青.柴油潤滑性測定結(jié)果的不確定度評定［J］.現(xiàn)代科學(xué)儀器，2009，04：128-130.

［2］魏昊.化學(xué)分析中不確定度評估指南［M］.北京：中國計(jì)量出版社，2002.

［3］田芳寧.實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可中的測量不確定度評定［D］.合肥工業(yè)大學(xué)，2012.

［4］CNAS-GL06-2006化學(xué)分析中不確定度的評估指南［S］.

［5］劉多強(qiáng)，關(guān)紹春，高崇峰，等.噴氣燃料潤滑性的研究［J］.石油化工應(yīng)用，2009，28（02）：9-11.

［6］陶志平，張翠君，單國忠.噴氣燃料潤滑性的評定［J］.潤滑與密封，2005，02：130-132.

［7］航空煤油潤滑性的研究［J］.石油煉制與化工，1980，02：28-39.

［8］SH/T 0687-2000航空渦輪燃料潤滑性測定法球柱潤滑性評定儀法［S］.

［9］沈偉云，楊治華.用球柱潤滑性評定儀測定噴氣燃料的潤滑性［J］.石油商技，2004，22（03）：41-43.

［10］ASTM D5001-10.Standard Test Method for Measurement of Lubricity of Aviation TurbineFuels by the Ball-on-Cylinder Lubricity Evaluator（BOCLE）［S］.

［11］JJF1059-1999測量不確定評定與表示［S］.

［12］李金海.誤差理論與測量不確定度評定［M］.北京：中國計(jì)量出版社，2001.

Uncertainty Evaluation for Testing Results of Aviation Fuels Lubricity

Tan Zhiyi，Mao Rongmei，Xu Xiaoxia，Xie Jing，Liang Weifeng，Zhang Haifeng
（Guangdong Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Guangzhou，Guangdong，510623）

To confirm the main factor of influence of Aviation Fuels Lubricity，use the method of ball-on-cylinder lubricity evaluator.The concrete cases showed that how we evaluate each factor will influence testing uncertainty，and showed that how to reducing uncertainty during actual testing process. According to the result，the main factor of uncertainty was repeatability.When the wear scar diameter was 0.59mm，the expanded uncertainty was 0.06mm（k=2）.

Aviation Fuels；Lubricity；Wear Scar Diameter；Uncertainty；Evaluation

TE626

E-mail：tanzy@iqtc.cn

廣東出入境檢驗(yàn)檢疫局科技計(jì)劃項(xiàng)目（2014GDK07）

2015-01-05