濁點測定儀校準方法及測量不確定度評定

2023-08-13 15:01:34洪滔劉廣

品牌與標準化 2023年4期

洪滔劉廣

【摘要】本文主要介紹了石油產品濁點測定儀的組成和測量原理，JJF 1869—2020《石油產品傾點濁點測定儀校準規(guī)范》中最大允許誤差和示值重復性技術指標范圍的確定過程，以及濁點測定儀的校準方法，并評定儀器的示值誤差不確定度，為石油產品濁點測定儀的校準以及日常使用提供更可靠的依據(jù)。

【關鍵詞】濁點儀；計量特性；校準方法；不確定度

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.04.015

Calibration Method and Uncertainty Evaluation of Cloud Point Tester

HONG Tao， LIU Guang

（Liaoning Institute of Measurement， Shenyang 110004， China）

Abstract： This paper introduces the composition and principle of cloud point tester， determining process of maximum allowable error and repeatability of indication value specification range of JJF 1869—2020 Calibration Specification for Pour Point and Cloud Point Testers of Petroleun Products， and the calibration method for cloud point tester then evaluate indication error uncertainty of the instrument， provides more reliable basis for the calibration and daily application of cloud point testers of petroleun products

Key words： cloud point tester； metrological characteristics； calibration method； uncertainty

0引言

濁點是在規(guī)定的條件下，清澈透明的液體石油產品、生物柴油、生物柴油調和燃料等，由于蠟晶體的出現(xiàn)而首次呈霧狀或渾濁時的最高溫度。它是評價液體石油產品、生物柴油、生物柴油調和燃料低溫流動性的一個重要指標。濁點的大小與油品的組分有直接關系。組分中碳鏈越長，支鏈越少，分子間作用力越大，濁點越高，反之則濁點越低。濁點的準確測量直接關系到石化產品及其相關衍生產品生產運輸和儲藏使用的安全。由于濁點儀生產廠家的制造能力和質量控制水平參差不齊，導致各種濁點儀的測量準確度差異較大。儀器在長時間使用后可能出現(xiàn)漂移現(xiàn)象。因此，每隔一段時間對濁點儀進行校準是非常重要的。這有利于對儀器的使用狀態(tài)進行監(jiān)控，從而確保該儀器輸出的測試結果準確可靠。

目前我國測量石油產品濁點是根據(jù)GB/T 6986—2014《石油產品濁點測定法》。該標準中將濁點測量分為自動和手動兩種方法。

1石油產品濁點測定儀的組成及原理

石油產品濁點測定儀是用于測量液體石油產品、生物柴油、生物產油調和燃料的濁點。它由控溫單元、制冷單元、測試單元等組成。由于測試系統(tǒng)的區(qū)別又細分為手動法石油產品濁點測定儀和自動法石油產品測定儀。對于手動法儀器，將待測油樣裝入放樣試管的規(guī)定刻線處，在不攪動測試樣品的情況下迅速將放有待測油樣的試管取出，觀察到有蠟結晶出現(xiàn)時記錄控溫單元的示數(shù)；如未出現(xiàn)蠟結晶則將試管放到制冷單元繼續(xù)降溫，直至觀測到有蠟晶析出為止。對于自動法儀器，按照說明書開機預熱后將待測油樣放入放樣試管的規(guī)定刻線處，將試管放入濁點測定儀中開始測試，記錄測試結果。自動法儀器配備相機，能夠更精確地捕捉到濁點出現(xiàn)溫度[1]。

2試驗部分

本文采用GB/T 6986—2014中的方法進行長期試驗獲得大量數(shù)據(jù)，并通過對大量測試數(shù)據(jù)進行分析，最終通過統(tǒng)計的方法確定濁點測定儀校準時最大允許誤差和重復性技術指標的范圍。

2.1濁點的測量方法

目前在國內對濁點的測定大多采用GB/T 6986—2014中所規(guī)定的方法。國際上主要采用的標準是ASTM D2500—23《石油產品和液體燃料濁點的標準試驗方法》和ASTM D5771—21《石油產品和液體燃料濁點的標準試驗方法（光學檢測分級冷卻法）》。

2.2濁點測定儀的校準思路

濁點測量時影響因素眾多，預期濁點值、降溫速率、溫度計位置等對測量結果都有較大影響。如果分項進行校準，工作量巨大，得到的測量不確定度也會很大，且對濁點測量結果的影響難以量化。參考GB/T 6986—2014的做法，并根據(jù)我國具體情況，我們提出使用有證標準物質對濁點儀進行校準，對其性能作綜合性評價是比較可靠的方法。

2.3標準物質描述：

中國計量科學研究院研發(fā)的濁點儀校準用國家一級標準物質，見表1。

2.4試驗步驟

2.4.1手動法儀器試驗步驟

將試樣注入試管至刻線處，用帶有溫度計的軟木塞塞緊試管。選擇合適的溫度計，調整軟木塞和溫度計的位置，使軟木塞緊緊塞住試管，且溫度計和試管在同一軸線上，溫度計的水銀球剛好接觸到試管底部。墊片、墊圈和套管內清潔干燥后，將墊片放入套管底部。在放入試管前，墊片和套管應先放入冷卻介質中至少10 min。當空套管冷卻時可以蓋上蓋子。將墊圈套入試管，離底部約25 mm，并將試管插入套管。絕不準許將試管直接放入冷卻介質內。冷浴保持在（0±1.5）℃。每當試管溫度計讀數(shù)下降1℃時，在不攪動試樣的情況下，迅速將試管取出，觀察濁點，然后再放入套管。整個過程要在3 s內完成。當連續(xù)冷卻的試管底部出現(xiàn)蠟結晶時，記錄溫度計讀數(shù)為濁點。

2.4.2自動法儀器試驗步驟

按儀器說明書的要求設定儀器參數(shù)后將試樣注入試管至刻線處。將軟木墊片放入套管底部，軟木墊圈套入試管。如果需要，按儀器說明書對其做最終調整。軟木墊圈應距試管底部（25±3）mm。將試管放入套管，依據(jù)儀器說明書連接好溫度探頭。開始測試，儀器能夠檢測到試管底部出現(xiàn)渾濁的溫度。試管底部出現(xiàn)渾濁的最高顯示溫度即為試樣的濁點。

2.5濁點儀試驗數(shù)據(jù)及處理

本實驗中共測量出有效數(shù)據(jù)88組（其中GBW13245和GBW13246各44組），每一組連續(xù)測量三次標準物質，三次測量結果的算術平均值與標準物質的差值作為示值最大允許誤差；分別運用極差法和貝塞爾公式法對測量數(shù)據(jù)進行計算，取兩個方法中結果較大的作為示值重復性。濁點測量數(shù)據(jù)見表2。

對上述88組數(shù)據(jù)進行分析，重復性結果主要分布在0℃≤δr≤0.6℃和0.6℃<δr≤1.2℃兩個區(qū)間。從表3可以看出δr≤0.6℃的比率大于95%，綜合統(tǒng)計結果是98.9%。由于石油產品濁點測定儀降溫速率是1℃，在重復性考察時也以1℃為界劃分。因此石油產品濁點測定儀的示值重復性指標是1℃。

對上述88組數(shù)據(jù)進行示值誤差分析，結果見表4。表中“出現(xiàn)概率”指的是在本示值誤差區(qū)間（1℃），實際出現(xiàn)次數(shù)與總試驗次數(shù)之比。“累計概率”指的是從0至本區(qū)間實際出現(xiàn)次數(shù)之和與總試驗次數(shù)之比。從表4可以看出濁點儀示值在標準值附近出現(xiàn)的概率最大，隨著距離增大，出現(xiàn)概率逐漸減小。當δR外推到（3，4]時，出現(xiàn)概率為0.158，累積概率為0.978，表明在[0，12]區(qū)間數(shù)據(jù)實際出現(xiàn)次數(shù)占到總試驗次數(shù)的97.8%。因此石油產品濁點測定儀的示值最大允許誤差為±4℃。