加油機(jī)計(jì)量檢定中溫度對(duì)測(cè)量誤差產(chǎn)生的影響分析

文 燕　

加油機(jī)計(jì)量檢定中溫度對(duì)測(cè)量誤差產(chǎn)生的影響分析

文 燕

（恭城瑤族自治縣計(jì)量檢定測(cè)試所，廣西 桂林 542500）

隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)以及各種產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)能源的需求也在不斷增加。尤其是近幾年，我國(guó)能源緊缺問(wèn)題日益突出，油價(jià)不斷攀升。在此過(guò)程中，為達(dá)到節(jié)約燃油的目的，人們對(duì)加油機(jī)的測(cè)量與校準(zhǔn)工作給予了更多的關(guān)注。在加油機(jī)計(jì)量校準(zhǔn)工作中，影響檢定效率的因素有很多，而溫度是影響最大的因素，因此需要對(duì)其進(jìn)行有效的檢驗(yàn)。

加油機(jī)計(jì)量檢定；溫度；測(cè)量誤差

引言

對(duì)加油機(jī)進(jìn)行必要的計(jì)量檢驗(yàn)，是確保其運(yùn)行的真實(shí)質(zhì)量的基礎(chǔ)。然而，因?yàn)闇y(cè)量檢驗(yàn)工作中的溫度變化會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，所以要對(duì)測(cè)量中的溫度變化進(jìn)行充分的考慮，并對(duì)其產(chǎn)生的各種影響進(jìn)行分析。檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性與有關(guān)單位的工作能否順利進(jìn)行有著密切的聯(lián)系，因此必須綜合考慮各種因素，進(jìn)行合理的分析，要確保計(jì)量的準(zhǔn)確性。

1 加油機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 加油機(jī)基本結(jié)構(gòu)

加油機(jī)的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，主要包括流量表、輔助裝置和其他附屬裝置。流量計(jì)是加油機(jī)的關(guān)鍵部分，它包括計(jì)量轉(zhuǎn)換和計(jì)數(shù)顯示兩部分。計(jì)量轉(zhuǎn)換器又稱為流量傳感或流量傳輸器，是儀表的次級(jí)部件。與經(jīng)過(guò)燃料的流動(dòng)信號(hào)有關(guān)的機(jī)械變量（轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)）或其他物理量被轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)（數(shù)字或模擬），傳送到計(jì)數(shù)器并進(jìn)行計(jì)數(shù)，由一個(gè)指示設(shè)備來(lái)顯示具體數(shù)據(jù)。

1.2 加油機(jī)基本工作原理

1.2.1 自吸泵燃油加油機(jī)的工作原理

在計(jì)算機(jī)上輸入一個(gè)切換信號(hào)，同時(shí)打開(kāi)馬達(dá)和電磁閥，將油吸入泵內(nèi)，經(jīng)過(guò)增壓后，油從電機(jī)中分離出來(lái)，然后排出，這樣油就會(huì)流過(guò)流量計(jì)驅(qū)動(dòng)活塞，通過(guò)傳感器上的分度盤將電子信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上。每一次驅(qū)動(dòng)流量計(jì)的活塞都會(huì)積累一定的油量，將其輸入到計(jì)算機(jī)中，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算和顯示，測(cè)量出油量，然后用靜電油管將油輸送到容器中[1]。

1.2.2 潛油泵燃油加油機(jī)的工作原理

在計(jì)算機(jī)設(shè)備中輸入切換信號(hào)，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作，開(kāi)啟電磁閥，同時(shí)向電子控制設(shè)備潛油泵發(fā)送燃油供給信號(hào)，從而使其能夠被驅(qū)動(dòng)。在過(guò)濾之后，高壓的機(jī)油會(huì)通過(guò)流量傳感器，推動(dòng)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)測(cè)試儀來(lái)控制轉(zhuǎn)換器上，就可以得到一個(gè)脈沖信號(hào)，然后再輸入到計(jì)算機(jī)上。在流量計(jì)的每個(gè)工作周期里，都會(huì)積累一些油，這些油會(huì)被輸送到一個(gè)電子設(shè)備上，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算和顯示，再由電泵輸送到管道中。

1.2.3 計(jì)量加油機(jī)的示值檢定原理

根據(jù)《燃油加油機(jī)檢定規(guī)程》（JC 443—2015）規(guī)定，在-25℃～55℃的范圍內(nèi)對(duì)加油機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，其環(huán)境溫度不得超過(guò)規(guī)定的溫度范圍，否則將無(wú)法進(jìn)行檢定。通過(guò)對(duì)加油機(jī)工作原理的分析，使用體積比較法進(jìn)行標(biāo)定，并將其與標(biāo)準(zhǔn)型金屬計(jì)量?jī)x進(jìn)行比較，得出了與之對(duì)應(yīng)的誤差[2]。

1.3 加油機(jī)的檢定原理

根據(jù)《燃油加油機(jī)檢定規(guī)程》（JJG 443—2006），以“升”為計(jì)量單位的加油機(jī)，采用“容積法”進(jìn)行計(jì)量。將一定流量下的加油機(jī)輸出燃料的測(cè)量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量裝置上的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得出了測(cè)量結(jié)果的相對(duì)誤差，該測(cè)量精度為0.025%，相對(duì)濕度為30%～90%，氣壓為86～106 kPa。根據(jù)加油機(jī)的工作原理可知，加油機(jī)所顯示的容積量是由測(cè)量換能器輸出的脈沖數(shù)量決定的，所以當(dāng)測(cè)量換能器上的油溫為5℃時(shí)，燃料的的體積是不規(guī)范的。由于液體分子之間的間隔非常小，其內(nèi)部的分子壓力非常大，當(dāng)非高氣壓改變時(shí)，液體的體積變化非常小，可以把液體視為不可壓縮物質(zhì)，其體積僅隨溫度而變化。由此可以假定，通過(guò)測(cè)量變換器、視油器、油槍等排除燃料時(shí)，僅與溫度有關(guān)，而與壓力無(wú)關(guān)。

2 加油機(jī)計(jì)量檢定中溫度對(duì)誤差的影響

眾所周知，許多因素會(huì)對(duì)儲(chǔ)存產(chǎn)生影響。在這些因素中，溫度是導(dǎo)致原油產(chǎn)品超差的最大原因。目前市場(chǎng)上的加油機(jī)，有的不注重溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性，而且有些加油機(jī)并未對(duì)容積溫度進(jìn)行補(bǔ)償，這會(huì)影響到加油機(jī)的測(cè)量精度，從而影響到計(jì)量的準(zhǔn)確性。我國(guó)加油站在進(jìn)油時(shí)，一般都是用燃油指數(shù)的容積乘以指標(biāo)密度為計(jì)算依據(jù)。

由于溫度的差別，油的質(zhì)量也會(huì)有很大的差別，不過(guò)加油站的銷售大多選擇非指標(biāo)的容積作為計(jì)算依據(jù)，因此在不同的環(huán)境溫度條件下，加油站的出油量會(huì)隨著環(huán)境溫度的變化而上下浮動(dòng)，如果外部環(huán)境的溫度變化很大，則其運(yùn)行效率就會(huì)比國(guó)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)更高。不同的氣溫會(huì)導(dǎo)致利潤(rùn)的波動(dòng)，從而影響到石油銷售者和消費(fèi)者的利益[3]。

2.1 檢定介質(zhì)及周邊環(huán)境溫度對(duì)檢定誤差的影響

在加油機(jī)的計(jì)量校準(zhǔn)工作中，計(jì)量單位的計(jì)量精度直接影響到計(jì)量工作的精度，在進(jìn)行計(jì)量的時(shí)候，溫度是一個(gè)很重要的影響因素，因?yàn)闇囟鹊母淖儠?huì)導(dǎo)致計(jì)量單位的改變，從而影響到計(jì)量的精度?！度加图佑蜋C(jī)檢定規(guī)程》（JJG 443—2015）中，明確指出，在使用加油機(jī)時(shí)，必須對(duì)周圍環(huán)境的溫度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，檢定過(guò)程中環(huán)境溫度的變化應(yīng)不超過(guò)5℃。另外要注意的是，一般情況下環(huán)境溫度應(yīng)該在-25℃～55℃，并且要確保在檢測(cè)的時(shí)候，加油機(jī)的介質(zhì)溫度和周圍環(huán)境的溫度相差不能太大，應(yīng)不超過(guò)10℃，這樣就可以將檢測(cè)誤差降到最低。在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中，如果出現(xiàn)了異常的溫度波動(dòng)，就必須要采取相應(yīng)的保溫措施，將溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響降到最低。

2.2 環(huán)境溫度對(duì)測(cè)量的影響

在測(cè)試期間，最大的溫差應(yīng)小于10℃。溫差在10℃以上時(shí)，必須進(jìn)行絕緣防護(hù)。夏季、冬季對(duì)加油機(jī)進(jìn)行檢查時(shí)，油槍出口油溫與標(biāo)準(zhǔn)表中的油溫有很大的差異，若忽視溫度對(duì)測(cè)量的影響，將很容易產(chǎn)生誤差。在夏季對(duì)加油機(jī)進(jìn)行檢定時(shí)，因地下油罐的溫度低于外部環(huán)境，如果不考慮溫度的影響，油品的實(shí)際裝油量會(huì)低于檢測(cè)時(shí)間的標(biāo)尺，有可能會(huì)超過(guò)檢定規(guī)范的規(guī)定，給用戶造成損害；冬季計(jì)量加油時(shí)，地下埋設(shè)的油罐的溫度通常高于外部環(huán)境，如果不考慮溫度的影響，實(shí)際裝油量會(huì)超過(guò)檢定規(guī)程的規(guī)定，尤其是在冬季工作數(shù)據(jù)中，存在著很大的差別，有著從+0.12%到-0.33%的相對(duì)誤差，會(huì)造成很大的損失。

2.3 油品溫度對(duì)測(cè)量的影響

檢定時(shí)應(yīng)檢測(cè)油管內(nèi)的油溫和油槍的出油溫，但在實(shí)踐中，部分檢定員不能按照要求對(duì)油管和油管的出口溫度進(jìn)行檢測(cè)，甚至不對(duì)油溫進(jìn)行檢測(cè)。在測(cè)量中，部分人也沒(méi)有注意采用正確的測(cè)量方式。在測(cè)量油溫時(shí)，若溫差過(guò)大，極易造成計(jì)量結(jié)果不準(zhǔn)確。檢定員在對(duì)油溫進(jìn)行測(cè)試時(shí)，應(yīng)采用符合規(guī)范規(guī)定的溫度計(jì)。根據(jù)多年的油加機(jī)檢定工作經(jīng)驗(yàn)，每一次都會(huì)有不同程度的偏差，造成這種偏差的原因并不統(tǒng)一[4]。

2.4 溫度測(cè)量結(jié)果對(duì)檢定誤差的影響

在加油機(jī)的計(jì)量檢定中，當(dāng)燃油通過(guò)加油機(jī)的流量測(cè)量轉(zhuǎn)換器時(shí)，測(cè)量溫度是在加油槍的出口進(jìn)行的，而計(jì)量裝置內(nèi)部的溫度則由量具來(lái)測(cè)定。在此，測(cè)量油槍出口的溫度代替流量測(cè)量轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的溫度，由于測(cè)量轉(zhuǎn)換器與油嘴之間有一根軟管，它的長(zhǎng)度會(huì)引起溫度的變化。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)流量傳感器和噴嘴出口溫度的變化范圍在0.2℃～0.3℃之間。在實(shí)際的計(jì)量校準(zhǔn)工作中，由于噴管出口的溫度不同，負(fù)責(zé)檢定的工作人員必須嚴(yán)格地根據(jù)燃料加料機(jī)的規(guī)定，對(duì)環(huán)境溫度、標(biāo)準(zhǔn)器內(nèi)溫度和槍口溫度進(jìn)行精確的檢測(cè)。如果溫度的測(cè)量精度不夠，需根據(jù)所得到的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)來(lái)修正[5]。

3 減少溫度誤差的主要對(duì)策

3.1 注重對(duì)示值誤差的調(diào)節(jié)和檢定周期的確定

《燃油加油機(jī)檢定規(guī)程》（JJG 443—2015）于2015年正式發(fā)布。但實(shí)際操作中，要確保市場(chǎng)的公平性，就需要將偏差控制在±0.1%的范圍內(nèi)，使測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性受到的影響最小，避免發(fā)生差錯(cuò)。在測(cè)定測(cè)試周期時(shí)，應(yīng)在油罐內(nèi)溫度與周邊環(huán)境溫度相差不大的情況下，設(shè)定容易準(zhǔn)確地測(cè)定油槍、金屬器的內(nèi)溫。例如，在我國(guó)的南方，每年的4、5、10、11月份，加油站的儲(chǔ)油罐的溫度與周邊的環(huán)境溫度基本相同，并且每日的溫度也不會(huì)發(fā)生明顯的改變。在實(shí)際檢驗(yàn)中，操作人員要按照國(guó)家有關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行各項(xiàng)檢驗(yàn)，以提高檢驗(yàn)的精確度。

3.2 采用精度較高的數(shù)字溫度計(jì)

在實(shí)際的測(cè)量和校準(zhǔn)中，溫度計(jì)是不可或缺的，如果選用不當(dāng)，將會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。所以，在實(shí)際使用過(guò)程中，需要選擇高精度的數(shù)字溫度計(jì)。在實(shí)踐中，一般采用水銀玻璃溫度計(jì)，但水銀玻璃溫度計(jì)與水銀玻璃溫度表存在著較大的誤差。尤其是在金屬標(biāo)準(zhǔn)儀器的油溫測(cè)試中，因其測(cè)量頸的不透明性，使其不能被準(zhǔn)確地讀取，而一旦將其從計(jì)量頸中取出，則會(huì)改變顯示的數(shù)據(jù)。尤其當(dāng)檢測(cè)介質(zhì)為汽油時(shí)，溫度計(jì)的性能會(huì)有很大的改變。在此情況下，為了保證測(cè)量精度，需要采用精密的數(shù)碼溫度表。它的測(cè)量范圍和最小分度值均達(dá)到了國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，響應(yīng)速度快，讀數(shù)方便，因此在今后的校準(zhǔn)工作中，必須推廣使用這種溫度計(jì)[5]。

在計(jì)量校準(zhǔn)中，溫度計(jì)的應(yīng)用在校準(zhǔn)規(guī)范中有非常清楚的規(guī)定。實(shí)例分析：最小的分度參數(shù)應(yīng)為0.2℃，檢測(cè)環(huán)節(jié)的溫度應(yīng)為-25℃～55℃。與傳統(tǒng)的玻璃溫度儀相比，精密溫度儀具有明顯的優(yōu)越性。本文介紹了玻璃溫度表的基本特點(diǎn)，認(rèn)為它不適合在加油機(jī)的測(cè)量和校準(zhǔn)中使用。參數(shù)顯示點(diǎn)溫表選用了鉑電阻式溫度傳感器，其長(zhǎng)度在60厘米以上，主要結(jié)構(gòu)是不銹鋼管，在外部對(duì)該傳感器進(jìn)行保護(hù)。該溫度傳感器不僅可以快速地測(cè)量溫度，而且不容易損壞，是一種很好的檢測(cè)方法。

3.3 對(duì)油槍出口處油溫和金屬量器里面的油溫進(jìn)行測(cè)量

油溫之所以會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差，主要是因?yàn)樵跊](méi)有按照相關(guān)規(guī)定測(cè)量有槍口處的溫度，只有正確測(cè)量才能夠降低誤差，在測(cè)量時(shí),應(yīng)該保證數(shù)字溫度計(jì)必須在傳感器的位置上通過(guò)，直到溫度計(jì)中的數(shù)據(jù)穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行記錄；除此之外，產(chǎn)生誤差還主要是因?yàn)闆](méi)有正確的測(cè)量金屬器內(nèi)油溫，其正確的測(cè)量方法應(yīng)該是將溫度計(jì)防止在量器的中間位置，大約需要5分鐘左右，等到溫度計(jì)數(shù)據(jù)完全停止不動(dòng)時(shí)，再讀取[6]。

3.4 提高操作人員專業(yè)素質(zhì)的水平

提升加油機(jī)相關(guān)人員的專業(yè)素質(zhì)，可以有效地防止因操作失誤而導(dǎo)致的誤差增大、測(cè)量結(jié)果不精確等問(wèn)題的發(fā)生，從而極大地提高了加油機(jī)的檢測(cè)工作效率。定期對(duì)有關(guān)部門的員工進(jìn)行培訓(xùn)，使其能夠及時(shí)掌握行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，不斷提升自己的業(yè)務(wù)能力。此外，還可以定期舉辦工作經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)，鼓勵(lì)員工們互相分享工作中的經(jīng)驗(yàn)，從而促進(jìn)全體員工的技術(shù)水平。

3.5 減小誤差

根據(jù)《燃油加油機(jī)檢定規(guī)程》（JJG 443—2006），最大允許偏差為1.5%，但由于溫度的影響，其偏差可能會(huì)達(dá)到1.5%±0.34%，從而導(dǎo)致加油機(jī)的檢定精度出現(xiàn)偏差。通常情況下，檢定加油機(jī)需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，工作繁雜，檢定效率低下，效果不佳。如果不能及時(shí)調(diào)整校驗(yàn)的時(shí)間，不僅會(huì)導(dǎo)致校驗(yàn)的結(jié)果不精確，而且會(huì)造成很多問(wèn)題。基于上述理由，為了使加油機(jī)檢驗(yàn)結(jié)果與有關(guān)規(guī)定相符，在進(jìn)行“溫度因子對(duì)檢定效果的影響”試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)考慮到溫度對(duì)檢定結(jié)果的影響，采取科學(xué)的方法，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)檢定工作人員的培訓(xùn)，提高檢定技術(shù)水平，從多個(gè)角度降低外部環(huán)境和人為因素對(duì)檢定誤差的影響[7]。

（1）選擇溫度表：本規(guī)程規(guī)定的油溫測(cè)量采用的是玻璃液溫儀，其分度值為0.2℃，-22℃～55℃。由于加油機(jī)是在野外野外進(jìn)行的，所以它具有易碎、響應(yīng)慢、測(cè)溫條件高、讀數(shù)困難等缺點(diǎn)?，F(xiàn)在大多采用精密的玻璃液溫儀進(jìn)行測(cè)量，玻璃液溫儀不僅能測(cè)出計(jì)量器具內(nèi)部的油溫，還能感應(yīng)到溫度，并且具有很高的靈敏度和準(zhǔn)確度，便于操作。（2）測(cè)量轉(zhuǎn)換器上的油溫：規(guī)定用槍口油溫代替。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，40 L以上的槍口溫度不會(huì)有太大的波動(dòng)。因此，在對(duì)加油機(jī)進(jìn)行檢查時(shí)，先將油注入100 L的標(biāo)尺中，不能馬上測(cè)量油溫，要等40 L油溫穩(wěn)定后，再進(jìn)行測(cè)量。

3.6 采取射線測(cè)量方式

射線測(cè)量為高靈敏的閃光探頭，并配以弱反應(yīng)的輻射源。輻射源是封存在輻射源盒子里的。這些線沿著一條狹長(zhǎng)的光路前行，光路通過(guò)一根固定的管子和里面的液體朝著另一端的光路發(fā)射。激光照射在閃光燈上，閃光燈會(huì)被光電倍增器轉(zhuǎn)化為電脈沖，再經(jīng)過(guò)放大后，根據(jù)脈沖率（每秒的脈沖個(gè)數(shù)），就可以獲得輻射源的強(qiáng)度。因?yàn)榻橘|(zhì)吸收的射線量和被測(cè)介質(zhì)的密度成指數(shù)趨勢(shì)變化，所以在已經(jīng)知道了核輻射源射出的射線強(qiáng)度和介質(zhì)吸收系數(shù)的情況下，只要檢測(cè)出探棒接收到的射線強(qiáng)度，再利用與探棒連接的變送器內(nèi)置的吸收系數(shù)與密度之間的關(guān)系曲線，就可以檢測(cè)出流過(guò)管道的漿液密度。

利用密度曲線可以測(cè)量出油井和泥漿補(bǔ)償?shù)淖兓?。由于光線的測(cè)量方法不需要考慮管道材料，因此測(cè)量時(shí)不會(huì)受到壓力的影響，從而可以有效地提高測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)束語(yǔ)

在實(shí)際計(jì)量檢定工作進(jìn)行過(guò)程中，由于環(huán)境條件、人員工作情況和儀器設(shè)備測(cè)量因素的存在，使被測(cè)量值不能用有限位數(shù)的數(shù)值來(lái)表示的問(wèn)題，在測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)與測(cè)量目標(biāo)真值之間將會(huì)存在一定的差異，也就是通常所說(shuō)的誤差。在造成誤差的這部分因素中，溫度的影響很大，是影響概率較大的一項(xiàng)因素。在實(shí)際工作中，檢定人員必須高度關(guān)注溫度因素所造成的相對(duì)誤差，通過(guò)對(duì)溫度造成誤差的原因進(jìn)行全面的分析，并采取科學(xué)的措施，最大限度地減少誤差。

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Analysis of the Influence of Temperature on Measurement Error in the Metrological Verification of Tanker

With the development of the economy, society, and various industries, people's demand for energy is also increasing. Especially in recent years, the problem of energy shortage in China has become increasingly prominent, and oil prices continue to rise. In this process, in order to achieve the goal of fuel conservation, people have paid more attention to the measurement and calibration work of fuel dispensers. In the measurement and calibration of tanker, there are many factors that affect the verification efficiency, and temperature is the most important factor, so it is necessary to conduct effective verification.

metrological verification of tanker; temperature; measurement error

U473

A

1008-1151(2023)09-0034-03

2022-11-22

文燕（1981－），女，桂林市恭城人，恭城瑤族自治縣計(jì)量檢定測(cè)試所工程師，二級(jí)注冊(cè)計(jì)量師，從事計(jì)量檢定測(cè)試工作。