安全閥不確定度評定及比對評估驗證

陳鑫　楊京兆　杜天鋆　王煒

（上海市計量測試技術研究院）

安全閥不確定度評定及比對評估驗證

陳鑫楊京兆杜天鋆王煒

（上海市計量測試技術研究院）

依據TSG ZF001—2006《安全閥安全技術監察規程》，從安全閥測量重復性、標準器差值和實驗環境等幾個不確定來源，對安全閥的不確定度進行評定，并利用不確定度評定結果，以不同實驗室、不同裝置、不同人員的方法進行比對能力驗證。

安全閥不確定度比對

1　引言

安全閥是特種設備（鍋爐、壓力容器、壓力管道等）上的一種限壓、泄壓起到安全保護作用的重要附件。安全閥一般直接安裝在特種設備上，設計、制造、安裝、使用、檢驗等都要符合特種設備相關規定的要求，因為安全閥的動作可靠性和性能好壞直接關系到設備和人身的安全，并與節能和環境保護緊密相關。

安全閥的計量特性并不明顯，整定壓力也是一個區間值，被檢樣品上無法讀數，只能參照反校法的原理去用標準器讀數，因此，安全伐測量的不確定度評定方法比較特殊，要考慮標準器與被檢樣品的讀數關系和其他引起不確定的因素。

2　安全閥的不確定度分析

2.1概述

（1）測量依據：TSG ZF001—2006《安全閥安全技術監察規程》。

（2）環境條件：溫度（20±5）℃；相對濕度＜85%。

（3）測量標準：精密壓力表，準確度等級為0.4級，測量范圍為（0～1.6）MPa，壓力示值的最大允許誤差為±0.006MPa。

（4）被測對象：選取一臺準確度高、數據可靠穩定的安全閥，整定壓力為1.4MPa，壓力值的最大允許示值誤差為±0.04MPa。

（5）測量過程：將安全閥安裝在校驗器上，以壓縮空氣（或者氮氣）為傳壓介質，用直接比較法測量。通過加壓泵加壓，使精密壓力表升壓至整定壓力點，直至安全閥開啟時讀取精密壓力表的示值為安全閥的整定壓力示值。

（6）評定結果的使用：在符合上述條件下的測量結果，一般可直接使用該不確定度的評定結果。

2.2數學模型

式中：

Δp—— 安全閥整定壓力與精密壓力表壓力值的差值；

p—— 安全閥整定壓力。

ps——精密壓力表的壓力值；

2.3標準不確定度的來源

（1）被檢安全閥測量重復性引起的不確定度；

（2）標準器差值引起的不確定度；

（3）環境溫度引起的不確定度。（若測量環境條件符合規程要求，可以忽略環境溫度引起的不確定度。）

2.4標準不確定度的評定

2.4.1對安全閥進行多次重復測量引起的標準不確定度u（p）

標準不確定度u（p）主要來源于安全閥的不確定度，可以通過連續測量得到測量列，采用A類方法進行評定。

對檢測的安全閥，選擇整定壓力1.4MPa測量點，測量10次，得到測量10次的測量列，如表1所示為1.4MPa測量點的測量列。

表1　測量點為1.4MPa的測量列

平均值為式（2）：

單次實驗標準差為式（3）：

則可得到標準不確定度u（p）為式（4）：

2.4.2標準器差值的標準不確定度u（ps）

標準不確定度u（ps）主要來源于精密壓力表的誤差。因此，應用B類方法進行評定。

根據規程，該精密壓力表的最大允許誤差為±0.006MPa，此值作為區間半寬a= 0.006MPa，認為在區間內是均勻分布的，取包含因子則標準不確定度u（ps）為式（5）：

2.4.3環境溫度引起的不確定度

測量環境條件符合規程要求，忽略環境溫度引起的不確定度。

2.5合成標準不確定度的評定

2.5.1求靈敏系數

對式（1）進行微分

得靈敏系數式（6）、式（7）：

2.5.2標準不確定度匯總

輸入量的標準不確定度匯總如表2所示。

表2　標準不確定度匯總表

2.5.3 合成標準不確定度的計算

因為u（p）與u（ps）彼此獨立不相關，所以合成標準不確定度可按式（8）、式（9）得到：

2.6擴展不確定度的評定

取包含因子κ＝2，擴展不確定度為式（10）∶

2.7附加說明

現場檢測時需考慮校準結果的影響因素，如運輸、環境等對測量標準性能的影響，應對現場檢測結果的測量不確定度進行評估。

現場檢測的環境條件應符合以下環境條件：溫度（20±5）℃，相對濕度40%～80%。

此類儀表準確度等級低，易于在符合條件的場所進行檢測，環境條件對校準工作以及檢測結果測量不確定度的影響基本忽略。

3　安全閥的比對評估驗證

3.1比對實驗概述

選取兩家有資質能力的實驗室（A、B）對同一安全閥整定壓力，以不同的檢測裝置和不同的人員，分別作比對測試，出具比對報告，并進行評價。比對信息見表3。

表3　安全閥比對信息

3.2比對實驗結果的評估

通過比對可得數據如表4。

表4　安全閥整定壓力

通過對比對試驗報告的計算，對比對結果進行判定：

yA=1.405MPa ， yB=1.4MPa

比對報告中檢測裝置的測量結果最大誤差為：

比對結論符合要求。

4　結論

通過對被檢安全閥測量重復性引起的不確定度，標準器差值引起的不確定度，環境溫度引起的不確定度等來源的分析，可以看出，安全閥的不確定度主要來源是被檢安全閥測量重復性引起的不確定度，相對于此，其他來源的影響力相對較小，此方法評定出的不確定度結果，在比對能力驗證中，經不同的設備和不同的人員，分別作比對試驗，根據比對試驗結果進行評估，比對試驗結果達到了預期目的。

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[3]孫力，孫齊，丁紅蕾，等. 安全閥在線校驗中閥座有效面積計算[J]. 石油化工設備，2003（05）.

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Uncertainty Evaluation and Comparison Evaluation of Safety valve

Chen Xin, Yang Jingzhao, Du Tianyun, Wang Wei
( Shanghai Institute of Measurement and Testing )

Based on the TSG ZF001—2006 "safety valve safety technology supervision regulations", the uncertainty from several safety valve measurement repeatability, standard difference and experimental environment and other sources, the safety valve of the uncertainty was evaluated, and the uncertainty evaluation results, compared with different methods in different laboratory profi ciency testing device of different personnel.

safety valve, uncertainty, comparison