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流量计量过程控制技术的研究

来源:中国计量报

对于流量计量标准在计量过程中准确性和可靠性的评价,一般除了建标考核和三年后的标准复查外,就是对标准器进行周期检定,也就是说,只有当标准器使用较长时间后才进行考核,如果在有效的检定周期内,标准器是否有意外失准发生,要到下次周检才可能知道。另外,流量计量标准装置或测量系统引入的误差是无法用周检来评价的。因此,为了使在用流量计量标准在计量过程中量值准确可靠,对在用计量标准装置进行短期的稳定性的判别,使整个计量检定过程得到有效控制是很有必要的。

一、建立流量计量过程控制图


1.根据使用情况,选定一需要核查的流量标准装置,每半个月在相同装置、环境、测量方法、个人(自由度相同)作重复性试验,3个月后可获得6个样本的标准偏差s1s2s3s4s5s6

具体可根据贝塞尔公式 计算。

2.验证s1s2s3s4s5s6是否符合要求的判别式为

U为标准装置的扩展不确定度,每做一次测试都应符合这一要求。

3.求合并样本标准偏差sp


式中:k——核查次数。

4.建立流量计量过程控制图(见图1)

缺插图!

<CTSM>图1流量计量过程控制图的基本格式</CTSM>

因为极限差Δ=±3sp,控制图取±3sp作为上、下控制界限的范围。按正态分布规律,只要在这一控制界限的范围内,出差错的可能性就很小。

二、流量计量过程控制的工作原理


在相同的标准装置、人员环境条件、测试方法下(即与控制图有相同的sp、自由度)进行测量,将测量值的绝对误差ΔX用点描在图上,X轴为取样时间,Y轴为质量特性。当ΔX≤3|sp|时,表明计量标准装置稳定,测试系统正常,计量过程受控。若ΔX>3|sp|,表明标准器、环境条件、人员或某一测试方法发生了变化,应采取措施使计量过程恢复正常。因此,只要计量过程是受控的,所有的ΔX必定都落在计量过程控制图的±3sp内,而计量过程则处于稳定状态。据此可对流量计量过程进行分析、监督和控制。

三、控制图在流量计量过程中的控制作用


以流量计量标准“水表校验装置”为例。

将经上级计量部门检定的型号为(15~50)mm,编号为2001-541的水表校验装置作为核查标准,该装置的主标准器为标准容积管,其准确度为0.025%。用主标准器对水表校验装置的100L点,在同一流量下在短时间内连续测量10次,每半个月做一次试验。

试验3个月后按贝塞尔公式得到以下数据:

s1=0.0016L、s2=0.0014L、s3=0.0017L、s4=0.0014L、s5=0.0015L、s6=0.0015L

该主标准器在100L点处的扩展不确定度为0.025L。又根据 的判断法则,以上数据均符合要求。将数据代入下式得:


±3sp=±0.005L,即为上下限。根据实际情况可选定合适的监督周期。现将3个月所做测试的结果列入表1。据此可建立“水表校验装置”计量过程控制图,如图2所示。

缺插图!

<CTSM>表1测试结果</CTSM>

缺插图!

<CTSM>图2水表校验装置计量过程控制图</CTSM>

四、结论


根据上述分析,可以得出以下结论:

1.合并样本标准偏差可以用来控制计量过程。

2.合并样本标准偏差可以作为历史资料,在分析该计量过程的重复性时可直接引用。

3.由于合并样本标准偏差既包含了短期的重复性又包含了长期的稳定性,所以在流量计量标准装置检定周期内,用它考核计量过程受控与否是比较合适的。

4.采用合并样本标准偏差来控制流量计量过程的方法简单可行,且在实际操作过程中已证明应用效果良好。

5.采用控制计量过程对流量实验室建设和保证流量计量标准准确可靠性是一项新的计量考核方法,在今后的工作中还需要进一步的研究和完善,使该项计量过程控制技术发挥出更好的作用。

6.此方法也适用于其他计量标准器的计量过程控制。

作者单位【胜利油田有限公司孤东采油厂】


文章分类: 计量标准化
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