濁點(diǎn)試驗(yàn)儀校準(zhǔn)方法研究

陳純潔，吳南英，李桂江，黃子?xùn)| (揭陽(yáng)市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)所，廣東 揭陽(yáng) 522031)

0 引言

石油的儲(chǔ)運(yùn)是石油化工行業(yè)的研究重點(diǎn)之一，要求儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程保持性質(zhì)的穩(wěn)定，這就需要對(duì)石油產(chǎn)品的低溫流動(dòng)性進(jìn)行測(cè)定。濁點(diǎn)是指試樣在規(guī)定條件下冷卻后在試管底部由于蠟晶體的出現(xiàn)而首次呈霧狀或渾濁時(shí)的最高溫度，以℃表示。為了提高測(cè)量準(zhǔn)確性，我國(guó)已研發(fā)出多種石油產(chǎn)品濁點(diǎn)試驗(yàn)儀，且實(shí)際運(yùn)用到石油化工行業(yè)的檢測(cè)中。文章對(duì)該類(lèi)試驗(yàn)儀的校準(zhǔn)方法和不確定度進(jìn)行了研究，滿(mǎn)足該檢測(cè)儀器量值傳遞的需要，保證設(shè)備校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性、可靠性和測(cè)量的一致性。為企事業(yè)單位相關(guān)試驗(yàn)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依靠、對(duì)量值的統(tǒng)一具有相當(dāng)重要的作用，并能產(chǎn)生一定的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益[1]。

1 計(jì)量特征

參照GB/T 6986—2014《石油產(chǎn)品濁點(diǎn)測(cè)定法》中相關(guān)技術(shù)要求，確定濁點(diǎn)試驗(yàn)儀的主要計(jì)量特征，計(jì)量特性如表1所示。

表1 計(jì)量特性

2 校準(zhǔn)方法

2.1 校準(zhǔn)環(huán)境條件

環(huán)境溫度：10～35℃；相對(duì)濕度：不大于85%。儀器周?chē)坏糜忻黠@的震動(dòng)，無(wú)強(qiáng)電、磁場(chǎng)干擾和其他冷熱源影響。

2.2 校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和校準(zhǔn)設(shè)備

濁點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：根據(jù)實(shí)際需要，選用合適的，由國(guó)家計(jì)量行政部門(mén)批準(zhǔn)頒布的濁點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，擴(kuò)展不確定度不大于2.0 ℃(k=2)。

被校準(zhǔn)儀器：半自動(dòng)或者手動(dòng)濁點(diǎn)試驗(yàn)儀。

2.3 校準(zhǔn)前準(zhǔn)備

(1)外觀(guān)檢查：儀器上應(yīng)具有名稱(chēng)、型號(hào)、制造廠(chǎng)、出廠(chǎng)編號(hào)等標(biāo)識(shí)。

(2)玻璃器皿檢查：試管內(nèi)壁刻線(xiàn)應(yīng)均勻、清晰，試管應(yīng)完好、清潔。

(3)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的預(yù)處理：將有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在室溫下放置至少24 h，常溫下應(yīng)是流動(dòng)、透明、無(wú)雜質(zhì)的。若標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)不透明，可用干燥的濾紙過(guò)濾直至完全清澈。

2.4 校準(zhǔn)步驟

本實(shí)驗(yàn)采用GB/T 6986—2014中的方法進(jìn)行測(cè)定。

(1)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)加入及溫度計(jì)安裝：根據(jù)儀器量程及客戶(hù)要求選擇合適有證濁點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，將標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)倒人試管中至刻線(xiàn)處。對(duì)于濁點(diǎn)高于-36℃的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，選用高范圍溫度計(jì)；對(duì)于傾點(diǎn)等于或低于-36℃的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，選用低范圍溫度計(jì)，用帶有溫度計(jì)的專(zhuān)用軟木塞塞緊試管。按儀器說(shuō)明書(shū)要求調(diào)整軟木塞和溫度計(jì)的位置，一般使溫度計(jì)的水銀球剛好接觸到試管底部。

(2)試管安裝：墊片、墊圈和套管內(nèi)都應(yīng)潔凈、干燥，將墊片放入套管底部。按儀器說(shuō)明書(shū)要求將墊圈套入試管，并將試管插入套管。絕不準(zhǔn)許直接將試管插入冷卻介質(zhì)內(nèi)。

(3)濁點(diǎn)確定：將套管和試管組件轉(zhuǎn)移至0±1.5 ℃的冷浴中，每當(dāng)溫度計(jì)讀數(shù)下降1 ℃時(shí)，在不攪動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的情況下，迅速將試管取出，觀(guān)察試管底部是否變渾濁。觀(guān)察到蠟結(jié)晶出現(xiàn)時(shí)記錄溫度計(jì)讀數(shù)作為濁點(diǎn)TC1。否則，將試管放入套管中繼續(xù)降溫直到觀(guān)察到蠟晶析出為止。按照表2的規(guī)定，每當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)降到一定溫度時(shí)將套管轉(zhuǎn)移到更低溫度冷浴中[2]。

表2 濁點(diǎn)試驗(yàn)儀冷浴溫度

(4)重復(fù)測(cè)量：按上述步驟重復(fù)測(cè)量?jī)纱蔚玫絋C2和TC3。

2.5 示值誤差

將濁點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的3次測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，以?xún)烧咧钭鳛闈狳c(diǎn)試驗(yàn)儀的濁點(diǎn)示值誤差。計(jì)算3次濁點(diǎn)測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值，按式（1）計(jì)算濁點(diǎn)試驗(yàn)儀的示值誤差：

2.6 示值重復(fù)性

將濁點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的3次測(cè)量結(jié)果中最大值和最小值之差作為濁點(diǎn)試驗(yàn)儀的濁點(diǎn)示值重復(fù)性。按式(2)計(jì)算濁點(diǎn)試驗(yàn)儀的示值重復(fù)性：

式中：δCr為濁點(diǎn)試驗(yàn)儀示值重復(fù)性 (℃ )；TCmax、TCmin為 3次濁點(diǎn)測(cè)量結(jié)果中的最大值和最小值(℃)。

3 校準(zhǔn)實(shí)例分析

環(huán)境溫度：(20±3) ℃；相對(duì)濕度：70%。

按照上述方法，對(duì)濁點(diǎn)試驗(yàn)儀 (型號(hào)SFT1022-48，上海福田石油儀器有限公司) 進(jìn)行校準(zhǔn)。根據(jù)實(shí)際需要，選用由中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院研制的濁點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，標(biāo)準(zhǔn)值-17.4 ℃，擴(kuò)展不確定度2.0 ℃(k=2)，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)以及計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 濁點(diǎn)試驗(yàn)儀校準(zhǔn)結(jié)果

4 校準(zhǔn)結(jié)果不確定度分析

以濁點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號(hào)GBW13246為例，標(biāo)準(zhǔn)值-17.0 ℃，擴(kuò)展不確定度U=1.5 ℃，k=2。

按照上述校準(zhǔn)方法，將濁點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的3次測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，以?xún)烧咧钭鳛闈狳c(diǎn)試驗(yàn)儀的濁點(diǎn)示值誤差。

4.1 數(shù)學(xué)模型

示值誤差公式為：

式中：Δ為濁點(diǎn)試驗(yàn)儀的濁點(diǎn)示值誤差( ℃)；為3次濁點(diǎn)測(cè)量結(jié)果的平均值( ℃)；

Ts為濁點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)值( ℃)。

4.2 方差和靈敏系數(shù)

被測(cè)量值由濁點(diǎn)試驗(yàn)儀直接測(cè)得，測(cè)量結(jié)果的不確定度包含N個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量，且各分量相互獨(dú)立不相關(guān)，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算公式如下：

4.3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評(píng)定

4.3.1 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書(shū)上可查到標(biāo)準(zhǔn)值的擴(kuò)展不確定度U=1.5 ℃，k=2，則：

4.3.2 示值重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2

由于校準(zhǔn)時(shí)要求重復(fù)測(cè)量3次，測(cè)量次數(shù)較少，故用極差法計(jì)算重復(fù)性引入的不確定分量。根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)，得δ=Tmax-Tmin=1 ℃，則：

4.3.3 測(cè)試溫度間隔引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u3

濁點(diǎn)試驗(yàn)儀校準(zhǔn)時(shí)測(cè)試溫度間隔為1.0 ℃，即溫度每下降1.0 ℃從冷浴中取出觀(guān)察一次，取其半寬度，按均勻分布計(jì)算，得：

4.3.4 溫度計(jì)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u4

根據(jù)GB/T 514-2005《石油產(chǎn)品試驗(yàn)用玻璃液體溫度計(jì)技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)要求，采用的溫度計(jì)最小分度值為1 ℃，取其半寬度，按均勻分布計(jì)算，得：

4.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

故合成標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)不確定度：

4.5 擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2，則：

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)濁點(diǎn)試驗(yàn)儀的工作原理和實(shí)際測(cè)試工作需求，探討了一種針對(duì)濁點(diǎn)試驗(yàn)儀的校準(zhǔn)方法，采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為標(biāo)準(zhǔn)物，減少設(shè)備拆卸安裝的人力消耗，效率和準(zhǔn)確度較高。能夠?qū)崿F(xiàn)濁點(diǎn)試驗(yàn)儀示值誤差和示值重復(fù)性的綜合評(píng)價(jià)，并對(duì)其濁點(diǎn)校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行了不確定評(píng)定，能夠?yàn)榇藘x器的計(jì)量工作提供技術(shù)支持和方法保證，并確保該儀器測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和溯源性。