濁點試驗儀校準方法研究

陳純潔，吳南英，李桂江，黃子東 (揭陽市質(zhì)量計量監(jiān)督檢測所，廣東 揭陽 522031)

0 引言

石油的儲運是石油化工行業(yè)的研究重點之一，要求儲運過程保持性質(zhì)的穩(wěn)定，這就需要對石油產(chǎn)品的低溫流動性進行測定。濁點是指試樣在規(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的最高溫度，以℃表示。為了提高測量準確性，我國已研發(fā)出多種石油產(chǎn)品濁點試驗儀，且實際運用到石油化工行業(yè)的檢測中。文章對該類試驗儀的校準方法和不確定度進行了研究，滿足該檢測儀器量值傳遞的需要，保證設備校準的準確性、可靠性和測量的一致性。為企事業(yè)單位相關試驗提供準確的數(shù)據(jù)依靠、對量值的統(tǒng)一具有相當重要的作用，并能產(chǎn)生一定的社會經(jīng)濟效益[1]。

1 計量特征

參照GB/T 6986—2014《石油產(chǎn)品濁點測定法》中相關技術要求，確定濁點試驗儀的主要計量特征，計量特性如表1所示。

表1 計量特性

2 校準方法

2.1 校準環(huán)境條件

環(huán)境溫度：10～35℃；相對濕度：不大于85%。儀器周圍不得有明顯的震動，無強電、磁場干擾和其他冷熱源影響。

2.2 校準用標準物質(zhì)和校準設備

濁點標準物質(zhì)：根據(jù)實際需要，選用合適的，由國家計量行政部門批準頒布的濁點標準物質(zhì)，擴展不確定度不大于2.0 ℃(k=2)。

被校準儀器：半自動或者手動濁點試驗儀。

2.3 校準前準備

(1)外觀檢查：儀器上應具有名稱、型號、制造廠、出廠編號等標識。

(2)玻璃器皿檢查：試管內(nèi)壁刻線應均勻、清晰，試管應完好、清潔。

(3)標準物質(zhì)的預處理：將有證標準物質(zhì)在室溫下放置至少24 h，常溫下應是流動、透明、無雜質(zhì)的。若標準物質(zhì)不透明，可用干燥的濾紙過濾直至完全清澈。

2.4 校準步驟

本實驗采用GB/T 6986—2014中的方法進行測定。

(1)標準物質(zhì)加入及溫度計安裝：根據(jù)儀器量程及客戶要求選擇合適有證濁點標準物質(zhì)，將標準物質(zhì)倒人試管中至刻線處。對于濁點高于-36℃的標準物質(zhì)，選用高范圍溫度計；對于傾點等于或低于-36℃的標準物質(zhì)，選用低范圍溫度計，用帶有溫度計的專用軟木塞塞緊試管。按儀器說明書要求調(diào)整軟木塞和溫度計的位置，一般使溫度計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)都應潔凈、干燥，將墊片放入套管底部。按儀器說明書要求將墊圈套入試管，并將試管插入套管。絕不準許直接將試管插入冷卻介質(zhì)內(nèi)。

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

表2 濁點試驗儀冷浴溫度

(4)重復測量：按上述步驟重復測量兩次得到TC2和TC3。

2.5 示值誤差

將濁點標準物質(zhì)的3次測量結(jié)果的算術平均值與標準物質(zhì)的標準值進行比較，以兩者之差作為濁點試驗儀的濁點示值誤差。計算3次濁點測量結(jié)果的算術平均值，按式（1）計算濁點試驗儀的示值誤差：

2.6 示值重復性

將濁點標準物質(zhì)的3次測量結(jié)果中最大值和最小值之差作為濁點試驗儀的濁點示值重復性。按式(2)計算濁點試驗儀的示值重復性：

式中：δCr為濁點試驗儀示值重復性 (℃ )；TCmax、TCmin為 3次濁點測量結(jié)果中的最大值和最小值(℃)。

3 校準實例分析

環(huán)境溫度：(20±3) ℃；相對濕度：70%。

按照上述方法，對濁點試驗儀 (型號SFT1022-48，上海福田石油儀器有限公司) 進行校準。根據(jù)實際需要，選用由中國計量科學研究院研制的濁點標準物質(zhì)，標準值-17.4 ℃，擴展不確定度2.0 ℃(k=2)，校準數(shù)據(jù)以及計算結(jié)果如表3所示。

表3 濁點試驗儀校準結(jié)果

4 校準結(jié)果不確定度分析

以濁點標準物質(zhì)編號GBW13246為例，標準值-17.0 ℃，擴展不確定度U=1.5 ℃，k=2。

按照上述校準方法，將濁點標準物質(zhì)的3次測量結(jié)果的算術平均值與標準物質(zhì)的標準值進行比較，以兩者之差作為濁點試驗儀的濁點示值誤差。

4.1 數(shù)學模型

示值誤差公式為：

式中：Δ為濁點試驗儀的濁點示值誤差( ℃)；為3次濁點測量結(jié)果的平均值( ℃)；

Ts為濁點標準物質(zhì)的標準值( ℃)。

4.2 方差和靈敏系數(shù)

被測量值由濁點試驗儀直接測得，測量結(jié)果的不確定度包含N個標準不確定度分量，且各分量相互獨立不相關，合成標準不確定度計算公式如下：

4.3 標準不確定度分量評定

4.3.1 標準物質(zhì)引入的標準不確定度分量u1

標準物質(zhì)證書上可查到標準值的擴展不確定度U=1.5 ℃，k=2，則：

4.3.2 示值重復性引入的標準不確定度分量u2

由于校準時要求重復測量3次，測量次數(shù)較少，故用極差法計算重復性引入的不確定分量。根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，得δ=Tmax-Tmin=1 ℃，則：

4.3.3 測試溫度間隔引入的標準不確定度分量u3

濁點試驗儀校準時測試溫度間隔為1.0 ℃，即溫度每下降1.0 ℃從冷浴中取出觀察一次，取其半寬度，按均勻分布計算，得：

4.3.4 溫度計引入的標準不確定度分量u4

根據(jù)GB/T 514-2005《石油產(chǎn)品試驗用玻璃液體溫度計技術條件》標準要求，采用的溫度計最小分度值為1 ℃，取其半寬度，按均勻分布計算，得：

4.4 合成標準不確定度

故合成標準相對不確定度：

4.5 擴展不確定度

取包含因子k=2，則：

5 結(jié)語

根據(jù)濁點試驗儀的工作原理和實際測試工作需求，探討了一種針對濁點試驗儀的校準方法，采用標準物質(zhì)作為標準物，減少設備拆卸安裝的人力消耗，效率和準確度較高。能夠?qū)崿F(xiàn)濁點試驗儀示值誤差和示值重復性的綜合評價，并對其濁點校準結(jié)果進行了不確定評定，能夠為此儀器的計量工作提供技術支持和方法保證，并確保該儀器測量數(shù)據(jù)的準確性和溯源性。