濁點試驗儀校準方法研究

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

0 引言

石油的儲運是石油化工行業的研究重點之一，要求儲運過程保持性質的穩定，這就需要對石油產品的低溫流動性進行測定。濁點是指試樣在規定條件下冷卻后在試管底部由于蠟晶體的出現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，我國已研發出多種石油產品濁點試驗儀，且實際運用到石油化工行業的檢測中。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。為企事業單位相關試驗提供準確的數據依靠、對量值的統一具有相當重要的作用，并能產生一定的社會經濟效益[1]。

1 計量特征

參照GB/T 6986—2014《石油產品濁點測定法》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 校準環境條件

環境溫度：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 校準用標準物質和校準設備

濁點標準物質：根據實際需要，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，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：試管內壁刻線應均勻、清晰，試管應完好、清潔。

(3)標準物質的預處理：將有證標準物質在室溫下放置至少24 h，常溫下應是流動、透明、無雜質的。若標準物質不透明，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)標準物質加入及溫度計安裝：根據儀器量程及客戶要求選擇合適有證濁點標準物質，將標準物質倒人試管中至刻線處。對于濁點高于-36℃的標準物質，選用高范圍溫度計；對于傾點等于或低于-36℃的標準物質，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內。

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

將濁點標準物質的3次測量結果的算術平均值與標準物質的標準值進行比較，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

將濁點標準物質的3次測量結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次濁點測量結果中的最大值和最小值(℃)。

3 校準實例分析

環境溫度：(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，標準值-17.4 ℃，擴展不確定度2.0 ℃(k=2)，校準數據以及計算結果如表3所示。

表3 濁點試驗儀校準結果

4 校準結果不確定度分析

以濁點標準物質編號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，將濁點標準物質的3次測量結果的算術平均值與標準物質的標準值進行比較，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次濁點測量結果的平均值( ℃)；

Ts為濁點標準物質的標準值( ℃)。

4.2 方差和靈敏系數

被測量值由濁點試驗儀直接測得，測量結果的不確定度包含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 標準物質引入的標準不確定度分量u1

標準物質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，測量次數較少，故用極差法計算重復性引入的不確定分量。根據測得的數據，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GB/T 514-2005《石油產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 結語

根據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。能夠實現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據的準確性和溯源性。