實驗室能力比對方法的探討與研究*

付紅雷（遼河油田公司質量節能管理部）

節能監測是一種技術監督手段，節能監測機構的職責是定期向節能主管部門和上級節能監測機構報告監測情況，提出有關建議，為節能主管部門提供用能單位能源利用狀況的科學分析。

中國石油天然氣股份有限公司勘探與生產分公司下屬共有12 家具有檢測資質的節能檢測機構，人員專業素質參差不齊。為了進一步的加強節能監測技術機構的監督管理，考核、驗證和評估各節能監測機構對主要測試和檢驗指標的檢測能力，保證檢測數據的準確性和各檢測機構之間數據的一致性，自2012年以來，連續3年分別對注水泵、輸油泵、機采系統3個測試項目開展了能力比對活動[1-2]。

1 能力評定方法的確定

根據GB/T 27043-2012《合格評定 能力驗證的通用要求》[3]中的要求，能力驗證結果通常需要轉化為能力統計量，以便進行解釋和與其他確定的目標作比較。按照對參加者結果轉化由簡至繁的順序，定量結果的常用統計量通常有Z 比分數、 ζ 比分數、 En值表示，其目的是依據能力評定準則來度量與指定值的偏離。

1.1 定量結果常用統計量計算方法[3]

Z 比分數：

式中：

x——參加者結果；

X ——指定值；

Qn——能力評定標準差。

ζ 比分數：

式中：

ulab——參加者結果的合成標準不確定度；uav——指定值的標準不確定度。

En值：

式中：

Ulab——參加者結果的擴展不確定度；

Uref——參考實驗室指定值的擴展不確定度。

1.2 定量結果常用統計量的評定準則[3]

Z 比分數和ζ 分數評定準則（示例中給出了Z比分數，對ζ 也適用）：

|Z |≤2 表明能力“滿意”，無需采取進一步措施；

2＜ ||Z ＜3 表明能力“有問題”，產生警戒信號；

|Z |≥3 表明能力“不滿意”，產生措施信號。

En值的評定準則：

|En|≤1.0 表明能力“滿意”，無需采取進一步措施；

|En|＞1.0 表明能力“不滿意”，產生措施信號。

1.3 能力評定方法的確定

通過對定量結果常用統計量的研究，ζ 分數與En值需要對參加者的結果、指定值的不確定度等因素進行詳細計算，而在現場多項項目比對過程中，由較多的計算參數計算得出，這里包含了儀器、人員、現場儀表等不確定因素，諸多的不確定度集合在一起增加了定量結果的離群可能性。通過對定量結果統計量的分析，并結合股份公司節能監測機構的實際情況，確定以實驗室現場操作能力考核與定量結果Z 比分數相結合來做為實驗室能力比對的評定方法。

1.3.1 現場操作部分考核方法

能力比對采用多評委共同打分綜合平均的方式。各家檢測機構分別對耗能系統進行現場監測并出具監測報告，技術評委對比對機構進行考核評定。考核內容包含測試方案、現場監測、原始記錄、數據處理、監測報告5 個方面。

1.3.2 Z 比分數的評估準則

取各被評估項目的測試結果的中位值作為相應項目的指定值，分別計算測試項目的結果數量中位值、標準四分位距然后計算出監測機構間的Z 比分數，依此評價各個監測機構的檢測能力。

統計專家對每個實驗室則給出相應的Z 值，并據此評價每個參加實驗室的能力水平，在對實驗結果的準確度、異常值進行計算的基礎上，按每個參數對各監測機構進行單項排名及綜合排名。

1.4 能力比對的過程

由比對工作小組從參加比對活動的檢測機構中優選6 家機構的技術負責人擔任技術評委，同時，在油田生產現場選擇合適的耗能系統作為比對現場，檢測機構分別對該系統進行現場監測并出具監測報告，評委通過對現場操作能力與定量結果Z 比分數綜合考核評定，來檢驗各家檢測機構的整體實力。首先由比對工作小組制定比對工作計劃，確定能力比對承擔單位，而承擔能力比對的油田公司確定兩套完整、獨立的耗能系統（一備一用），滿足現場比對工作的需要。然后所有參加比對工作的檢測機構通過抽簽的形式確定比對代碼，決定現場測試順序，并按照抽簽順序的先后分別對所選取的輸油泵機組進行現場測試，技術評委與統計專家對參加比對的檢測機構進行考核評定。最后由能力比對小組根據現場的比對情況完成能力驗證總結報告，發放能力驗證結果通知書[4-5]。

2 能力比對實施過程的難點與保障措施

2.1 規范測試儀器

優選耗能系統，規范測試儀器，減少定量結果的離群影響。比對中的指定值是比對結果的中位值，測試儀器、計量儀表、人員操作等諸多不確定因素將會引起定量結果的離群發生，因此優選負荷波動較小的測試工況，采取變頻控制及數字化控制液面等技術手段，減少測試工況的波動，定時對測試工況進行校核測試，遇到波動及時調整，同時，采用相同的測試儀器、計量儀表進行現場測試，減少由儀器、儀表造成的測量誤差，以此來減少由測試工況與測試儀器引起的離群情況。

2.2 精確技術統計

精確的技術統計，科學的定性分析，是能力比對的有效保障。統計專家采用穩健統計技術處理方法，對每個實驗室給出相應的Z 值，以減少極端結果對平均值和標準偏差的影響，同時對于出現離群值通過分析可按下列方法進行統計處理：

1）對明顯錯誤的結果，如單位錯誤、小數點錯誤、或者錯報為其他能力驗證物品的結果，應從數據集中剔除，單獨處理。這些結果不再計入離群值檢驗或穩健統計分析。

2）當使用參加者的結果確定指定值時，應使用適當的統計方法使離群值的影響降到最低，既可以使用穩健統計方法或計算前剔除離群值。在較大的或常規的能力驗證計劃中，如存在有效地客觀判據，則可自動篩除離群值。

3）如果其結果作為離群值被剔除，則僅在計算總計統計量時剔除該值。但這些結果仍應當在能力驗證計劃中予以評價，并進行適當能力評定。

3 能力比對

3.1 現場操作

通過現場能力比對檢驗了檢測機構的檢測能力，有效提高了節能監測人員業務水平，考核評定過程存在一些問題。

1）能力比對前的準備工作不足，測試方案編寫不規范，測試人員分工、項目進度安排、測試項目制定不明確，同時，在測試前對運行設備與測試儀器檢查不夠仔細，影響現場測試質量；

2）測試儀器使用不夠熟練，對儀器的性能、操作規程掌握不牢，現場配合較為生疏，直接影響錄取數據的準確性；

3）數據記錄與更改不規范，對數據有效位數的讀取、計量單位的書寫與數據的更改沒有按照國家標準中的規定執行，影響了測試數據的準確性；

4）監測報告中監測結果的分析深度不夠，沒有制定相應的改進措施。

3.2 指標評價（ Z 比分數）

機采系統效率準確度Z 比分數見圖1。

圖1 機采系統效率準確度Z 比分數直方圖

以2014年對機采系統效率準確度的分析為例，10家檢測機構計算的系統效率比對結果，見表1。

4 結論

1）通過實驗室能力比對方法的探討與研究，確定了一套滿足油田企業內部節能檢測機構之間的能力比對方法，從現場操作與定量結果2 個方面驗證了檢測機構的檢測能力。

2）通過能力比對活動的開展，促進了機構之間的溝通與交流，增強了檢測機構的管理水平，提高了檢測人員的專業技能，為今后更好的開展節能監測工作奠定了堅實的基礎。

表1 機采系統效率評估

清潔高效的天然氣資源通過縱橫交錯的管線輸送至齊魯大地

[1]付紅雷.油田照明系統節能測試方法研究[J].石油石化節能,2014,4(2):4-5．

[2]武俊憲,馬強,關天勢.基于測試數據的節能量計算方法[J].石油石化節能,2013,3(8):56-58．

[3]翟培軍,田玲,葛曼麗,等.GB/T 27043-2012 合格評定能力驗證的通用要求[S].北京:中國標準出版社,2012.

[4]陳英杰.抽油機井能效對標技術的應用實踐[J].石油石化節能,2014,4(2):19-21．

[5]王東.采油系統能效對標管理實踐[J].石油石化節能,2014,4(2):41-43．