計(jì)數(shù)系統(tǒng)量值溯源對(duì)能力驗(yàn)證的影響

張雄

航空工業(yè)(新鄉(xiāng))計(jì)測(cè)科技有限公司，河南新鄉(xiāng) 453019

0 引言

過(guò)濾精度能力驗(yàn)證的目的是推動(dòng)過(guò)濾精度測(cè)試技術(shù)在過(guò)濾器過(guò)濾性能評(píng)定中的應(yīng)用，通過(guò)參加者的檢測(cè)結(jié)果反饋，了解各參加試驗(yàn)室檢測(cè)能力和設(shè)備水平，提高測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和一致性，促進(jìn)其技術(shù)能力和管理水平的改進(jìn)提升[1]。而各參加試驗(yàn)室進(jìn)行過(guò)濾精度能力驗(yàn)證選用的試驗(yàn)方法是ISO 16889《液壓傳動(dòng) 過(guò)濾器評(píng)定濾芯過(guò)濾性能的多次通過(guò)方法》，在該試驗(yàn)方法中用到的主要試驗(yàn)設(shè)備是多次通過(guò)試驗(yàn)臺(tái)[2]。在參加過(guò)濾精度能力驗(yàn)證前，各試驗(yàn)室需要對(duì)多次通過(guò)試驗(yàn)臺(tái)的顆粒計(jì)數(shù)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)量校準(zhǔn)，保證量值準(zhǔn)確可靠。但是，從各參加試驗(yàn)室反饋的試驗(yàn)結(jié)果上分析，并不是每家試驗(yàn)室都能保證多次通過(guò)試驗(yàn)臺(tái)的顆粒計(jì)數(shù)系統(tǒng)已經(jīng)過(guò)量值溯源，而這種情況的存在對(duì)過(guò)濾精度能力驗(yàn)證的結(jié)果造成的影響是不可估量的。本文通過(guò)對(duì)參加者反饋的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析研究，評(píng)判出顆粒計(jì)數(shù)系統(tǒng)量值溯源對(duì)過(guò)濾精度能力驗(yàn)證的重要性，以期對(duì)過(guò)濾性能檢測(cè)能力水平綜合評(píng)估和穩(wěn)步提升有所啟發(fā)和幫助[3]。

1 理論基礎(chǔ)

顆粒計(jì)數(shù)系統(tǒng)是過(guò)濾精度能力驗(yàn)證所用多次通過(guò)試驗(yàn)臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)配置，主要由液體自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器和流量控制部件組成，核心組件是上游顆粒計(jì)數(shù)傳感器和下游顆粒計(jì)數(shù)傳感器。顆粒計(jì)數(shù)系統(tǒng)原理如圖1所示，該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)評(píng)定能力驗(yàn)證核心參數(shù)過(guò)濾精度，上下游顆粒計(jì)數(shù)一致性是對(duì)顆粒計(jì)數(shù)系統(tǒng)的基本技術(shù)要求。若將被試過(guò)濾器置換為一段直通管，性能良好的顆粒計(jì)數(shù)系統(tǒng)所測(cè)得的β值為1。按要求，顆粒計(jì)數(shù)傳感器必須經(jīng)過(guò)專業(yè)計(jì)量機(jī)構(gòu)校準(zhǔn)，保證其顆粒計(jì)數(shù)相對(duì)誤差不超過(guò)±20%才允許使用。為此，ISO 16889規(guī)定，在按照ISO 11171對(duì)顆粒計(jì)數(shù)傳感器進(jìn)行離線校準(zhǔn)后，還必須按照ISO 11943對(duì)顆粒計(jì)數(shù)系統(tǒng)的兩個(gè)顆粒計(jì)數(shù)傳感器進(jìn)行計(jì)數(shù)一致性校準(zhǔn)或驗(yàn)證，以充分保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確、可靠和一致[4]。

圖1 顆粒計(jì)數(shù)系統(tǒng)原理

2 能力驗(yàn)證試驗(yàn)

共有25個(gè)試驗(yàn)室報(bào)名參加了過(guò)濾精度能力驗(yàn)證活動(dòng)，所有參加試驗(yàn)室試驗(yàn)用多通試驗(yàn)臺(tái)中，只有12家試驗(yàn)室的顆粒計(jì)數(shù)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)國(guó)家授權(quán)專業(yè)計(jì)量機(jī)構(gòu)校準(zhǔn)，只占到全部參加試驗(yàn)室的48.0%，具體分布見(jiàn)表1。

表1 顆粒計(jì)數(shù)系統(tǒng)校準(zhǔn)分布

對(duì)多通試驗(yàn)臺(tái)上游顆粒計(jì)數(shù)系統(tǒng)測(cè)試的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體見(jiàn)表2。

表2 上游顆粒計(jì)數(shù)系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 單位:mL

3 結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析

3.1 能力驗(yàn)證上游顆粒數(shù)的影響

由于過(guò)濾精度能力驗(yàn)證的標(biāo)準(zhǔn)樣品是過(guò)濾精度較高的精濾芯，其穩(wěn)健平均值(指定值)β8.42μm(c)=200，混合有上游基本質(zhì)量污染度為10 mg/L的ISO MTD污染物油液通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)樣品時(shí)，8 μm(c)及以上顆粒尺寸的顆?；颈粸V除了，下游顆粒數(shù)非常少，所以流入標(biāo)準(zhǔn)樣品的上游濃度一直保持在10 mg/L的水平上。結(jié)合ISO16889試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證程序，10 mg/L的ISO MTD粉塵濃度對(duì)應(yīng)的顆粒數(shù)允許上、下限值，將表2數(shù)據(jù)繪制成柱狀圖進(jìn)行分析，如圖2所示。

圖2 上游顆粒數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù)分布

由圖2可以看出，編號(hào)為A、B、E、F、H、I、J、L、O、T、U、V等12家參加試驗(yàn)室的多通試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試，其>8 μm(c)、 >10 μm(c)和>14 μm(c)對(duì)應(yīng)的上游顆粒數(shù)均在顆粒數(shù)允許上、下限值范圍內(nèi)，表明都滿足ISO16889試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證程序要求。而結(jié)合表1進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可以得出，A、B、F、I、J、L、O、U、V等9家參加試驗(yàn)室在過(guò)濾精度能力驗(yàn)證前，多通試驗(yàn)臺(tái)顆粒計(jì)數(shù)系統(tǒng)均進(jìn)行過(guò)校準(zhǔn)，能力驗(yàn)證測(cè)試的上游顆粒數(shù)滿足要求，合格通過(guò)率占到75%；另外13家參加試驗(yàn)室的多通試驗(yàn)臺(tái)顆粒計(jì)數(shù)系統(tǒng)均未進(jìn)行過(guò)校準(zhǔn)，而只有3家上游顆粒數(shù)滿足要求，合格通過(guò)率只有23%。

3.2 能力驗(yàn)證結(jié)果的影響

過(guò)濾精度能力驗(yàn)證的結(jié)果評(píng)判采用Z值法，參加能力驗(yàn)證各試驗(yàn)室的檢測(cè)結(jié)果，按公式(1)計(jì)算Z值：

(1)

式中：x為參加試驗(yàn)室檢測(cè)值；X為指定值；σ為能力評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)差。

過(guò)濾精度能力驗(yàn)證以Z比分?jǐn)?shù)評(píng)價(jià)試驗(yàn)室的檢測(cè)結(jié)果，即：|Z|≤2為滿意結(jié)果；2<|Z|<3為有問(wèn)題結(jié)果；|Z|≥3為不滿意結(jié)果[5]。圖3為過(guò)濾精度能力驗(yàn)證結(jié)果Z值條形圖。

由圖3可以直觀得出，編號(hào)為A、B、D、E、F、G、H、I、J、L、N、O、P、R、S、T、U、V、W、Y等20家試驗(yàn)室的測(cè)試數(shù)據(jù)是滿意結(jié)果；而C、Q這兩家試驗(yàn)室的測(cè)試數(shù)據(jù)是有問(wèn)題結(jié)果；K、M、X這3家試驗(yàn)室的測(cè)試數(shù)據(jù)是不滿意結(jié)果。而結(jié)合表1 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可以得出，多通試驗(yàn)臺(tái)顆粒計(jì)數(shù)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)專業(yè)計(jì)量機(jī)構(gòu)校準(zhǔn)后，過(guò)濾精度能力驗(yàn)證測(cè)試數(shù)據(jù)均為滿意結(jié)果，結(jié)果滿意率達(dá)到100%。另外13家參加試驗(yàn)室的多通試驗(yàn)臺(tái)顆粒計(jì)數(shù)系統(tǒng)均未進(jìn)行過(guò)校準(zhǔn)，而只有7家試驗(yàn)室的測(cè)試數(shù)據(jù)為滿意結(jié)果，結(jié)果滿意率只有53%。

4 結(jié)束語(yǔ)

從在過(guò)濾精度能力驗(yàn)證的實(shí)施過(guò)程中，通過(guò)對(duì)顆粒計(jì)數(shù)系統(tǒng)的上游顆粒數(shù)和能力驗(yàn)證結(jié)果這兩個(gè)不同維度入手，分析驗(yàn)證表明參加試驗(yàn)室多通試驗(yàn)臺(tái)顆粒計(jì)數(shù)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)，能力驗(yàn)證測(cè)試的上游顆粒數(shù)滿足要求的合格通過(guò)率及過(guò)濾精度能力驗(yàn)證測(cè)試數(shù)據(jù)為滿意結(jié)果的滿意率都有明顯提高。同時(shí)，通過(guò)采用這種數(shù)據(jù)量化方式，說(shuō)明了各參加試驗(yàn)室在過(guò)濾精度能力驗(yàn)證的理解，以及對(duì)能力驗(yàn)證規(guī)則執(zhí)行上所存在的認(rèn)識(shí)偏差與誤區(qū)，指出了值得今后探索改進(jìn)的方向。