水泵效率測量結果不確定度的評定

黃和平 江 璐 任楊波 鄭丙輝 徐華月

（臺州市質量技術監督檢測研究院，浙江臺州318000）

0 引言

水泵效率測量結果不確定度是可疑程度定量的表述，是檢驗檢測機構測量能力水平上的體現。隨著檢驗檢測機構改革進程的推進，產品質量檢驗檢測機構在工業、農業、科學技術領域的特殊需求和影響非常顯著。根據2016版《泵產品生產許可證實施細則》要求，企業和技術檢驗機構應按照GB/T 3216—2016《回轉動力泵水力性能驗收試驗1級、2級和3級》進行定級，并滿足相應要求。

本文通過實驗人員對一臺IS150-125-315離心泵進行測試，并詳細分析影響水泵效率的因素，本次不確定度分析可供實驗室技術人員參考。

1 概述

（1）測量依據：JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》和GB/T 3216—2016《回轉動力泵水力性能驗收試驗1級、2級和3級》。

（2）檢測方法：使用PTS-3水泵綜合性能測試臺測量。由電磁流量計將獲得的信號輸送給流量測量儀測出流量；根據壓力變送器獲得的信號，用壓力測量儀測量出揚程；用扭矩傳感器和扭矩測量儀測量出軸功率。

2 測量對象

被測離心泵的性能銘牌參數：流量Q=200 m3/h，揚程H=32 m，轉速N=1 450 r/min，進出口150 mm，功率30 kW。

3 測試設備

測試設備如表1所示。

表1 測試設備

4 建立數學模型

依據GB/T 3216—2016，水泵效率的計算公式為：

式中，η為效率（%）；ρ為水的密度（kg/m3），取1 000 kg/m3；g為重力加速度（m/s2）；Q為流量（m3/h）；H為揚程（m）；Pa為軸功率（W）。

5 不確定度來源分析

5.1 流量Q的標準不確定度u（Q）引起的不確定度分量u1（η）

標準不確定度u（Q）由下列三個不確定度分項構成：流量測量重復性引入的標準不確定度u（Q1），電磁流量計和流量測量儀準確度引入的標準不確定度u（Q2）、u（Q3）。

5.2 壓力H的標準不確定度u（H）引起的不確定度分量u2（η）

標準不確定度u（H）由下列三個不確定度分項構成：揚程測量重復性引入的標準不確定度u（H1），壓力變送器和壓力測量儀準確度引入的標準不確定度u（H2）、u（H3）。

5.3 軸功率Pa的標準不確定度u（Pa）引起的不確定度分量u3（η）

標準不確定度u（Pa）由下列三個不確定度分項構成：軸功率測量重復性引入的標準不確定度u（Pa1），扭矩傳感器和轉矩測量儀準確度引入的標準不確定度u（Pa2）、u（Pa3）。

6 標準不確定度分量評定

測試時做20次數據采樣，如表2所示。

表2 IS150-125-315離心泵采樣數據

6.1 流量

6.1.1 u（Q1）的評定

用A類方法評定：

6.1.2 u（Q2）的評定

用B類方法評定，已知電磁流量計精度為0.5級，按均勻分布取K=故電磁流量計引入的標準不確定度為：

6.1.3 u（Q3）的評定

6.1.4 u（Q）的評定

6.2 揚程

6.2.1 u（H1）的評定

用A類方法評定：

6.2.2 u（H2）的評定

用B類方法評定，已知壓力變送器精度為0.2級，按均勻分布取，故壓力變送器引入的標準不確定度為：

6.2.3 u（H3）的評定

用B類方法評定，已知壓力測量儀精度為0.2級，按均勻分布取，故智能壓力測量儀引入的標準不確定度為：

6.2.4 u（H）的評定

u（H1）、u（H2）、u（H3）彼此獨立，不相關，故：

6.3 軸功率

6.3.1 u（Pa1）的評定

用A類方法評定：

6.3.2 u（Pa2）的評定

用B類方法評定，已知扭矩傳感器精度為0.5級，按均勻分布取，故扭矩傳感器器引入的標準不確定度為：

6.3.3 u（Pa3）的評定

用B類方法評定，已知JN-338轉矩測量儀表精度為0.2級，按均勻分布取，故轉矩測量儀引入的標準不確定度為：

6.3.4 u（Pa）的評定

7 擴展不確定度計算

因為輸入量Q、H、Pa彼此獨立，不相關，故合成不確定度為：

8 測量結果報告

水泵效率η的擴展不確定度為U=0.74%，它由合成不確定度uc（η）乘以包含因子K=2而得到。

9 結語

水泵效率測量不確定度是表示測量結果可信度的一個參數，影響測量結果的因素諸多，本文詳細描述了在測量水泵效率時測試結果不確定度的來源，并對相關因素進行了分析。水泵效率的測量不確定度在實際工作中有著至關重要的意義，特別是在驗貨檢驗、委托檢驗和監督檢查中的檢驗結果為臨界值時，更應慎重考慮，給出實驗室不確定度，并得到委托方或客戶的認可。

[1]回轉動力泵 水力性能驗收試驗 1級、2級和3級：GB/T 3216—2016[S].

[2]測量不確定度評定與表示：JJF 1059.1—2012[S].

[3]水泵綜合性能試驗臺校準規范：JJF（機械）034—2008[S].

[4]吳安平.水泵效率測量結果不確定度的分析與計算[J].機械工業標準化與質量，2005（6）：33-35.