計數系統量值溯源對能力驗證的影響

張雄

航空工業(新鄉)計測科技有限公司，河南新鄉 453019

0 引言

過濾精度能力驗證的目的是推動過濾精度測試技術在過濾器過濾性能評定中的應用，通過參加者的檢測結果反饋，了解各參加試驗室檢測能力和設備水平，提高測試結果的準確性和一致性，促進其技術能力和管理水平的改進提升[1]。而各參加試驗室進行過濾精度能力驗證選用的試驗方法是ISO 16889《液壓傳動 過濾器評定濾芯過濾性能的多次通過方法》，在該試驗方法中用到的主要試驗設備是多次通過試驗臺[2]。在參加過濾精度能力驗證前，各試驗室需要對多次通過試驗臺的顆粒計數系統進行計量校準，保證量值準確可靠。但是，從各參加試驗室反饋的試驗結果上分析，并不是每家試驗室都能保證多次通過試驗臺的顆粒計數系統已經過量值溯源，而這種情況的存在對過濾精度能力驗證的結果造成的影響是不可估量的。本文通過對參加者反饋的檢測結果進行分析研究，評判出顆粒計數系統量值溯源對過濾精度能力驗證的重要性，以期對過濾性能檢測能力水平綜合評估和穩步提升有所啟發和幫助[3]。

1 理論基礎

顆粒計數系統是過濾精度能力驗證所用多次通過試驗臺的標準配置，主要由液體自動顆粒計數器和流量控制部件組成，核心組件是上游顆粒計數傳感器和下游顆粒計數傳感器。顆粒計數系統原理如圖1所示，該系統主要負責評定能力驗證核心參數過濾精度，上下游顆粒計數一致性是對顆粒計數系統的基本技術要求。若將被試過濾器置換為一段直通管，性能良好的顆粒計數系統所測得的β值為1。按要求，顆粒計數傳感器必須經過專業計量機構校準，保證其顆粒計數相對誤差不超過±20%才允許使用。為此，ISO 16889規定，在按照ISO 11171對顆粒計數傳感器進行離線校準后，還必須按照ISO 11943對顆粒計數系統的兩個顆粒計數傳感器進行計數一致性校準或驗證，以充分保證測試結果的準確、可靠和一致[4]。

圖1 顆粒計數系統原理

2 能力驗證試驗

共有25個試驗室報名參加了過濾精度能力驗證活動，所有參加試驗室試驗用多通試驗臺中，只有12家試驗室的顆粒計數系統經過國家授權專業計量機構校準，只占到全部參加試驗室的48.0%，具體分布見表1。

表1 顆粒計數系統校準分布

對多通試驗臺上游顆粒計數系統測試的數據進行統計，具體見表2。

表2 上游顆粒計數系統測試數據統計 單位:mL

3 結果統計分析

3.1 能力驗證上游顆粒數的影響

由于過濾精度能力驗證的標準樣品是過濾精度較高的精濾芯，其穩健平均值(指定值)β8.42μm(c)=200，混合有上游基本質量污染度為10 mg/L的ISO MTD污染物油液通過標準樣品時，8 μm(c)及以上顆粒尺寸的顆粒基本被濾除了，下游顆粒數非常少，所以流入標準樣品的上游濃度一直保持在10 mg/L的水平上。結合ISO16889試驗標準驗證程序，10 mg/L的ISO MTD粉塵濃度對應的顆粒數允許上、下限值，將表2數據繪制成柱狀圖進行分析，如圖2所示。

圖2 上游顆粒數測試數據分布

由圖2可以看出，編號為A、B、E、F、H、I、J、L、O、T、U、V等12家參加試驗室的多通試驗臺測試，其>8 μm(c)、 >10 μm(c)和>14 μm(c)對應的上游顆粒數均在顆粒數允許上、下限值范圍內，表明都滿足ISO16889試驗標準驗證程序要求。而結合表1進行統計分析可以得出，A、B、F、I、J、L、O、U、V等9家參加試驗室在過濾精度能力驗證前，多通試驗臺顆粒計數系統均進行過校準，能力驗證測試的上游顆粒數滿足要求，合格通過率占到75%；另外13家參加試驗室的多通試驗臺顆粒計數系統均未進行過校準，而只有3家上游顆粒數滿足要求，合格通過率只有23%。

3.2 能力驗證結果的影響

過濾精度能力驗證的結果評判采用Z值法，參加能力驗證各試驗室的檢測結果，按公式(1)計算Z值：

(1)

式中：x為參加試驗室檢測值；X為指定值；σ為能力評定標準差。

過濾精度能力驗證以Z比分數評價試驗室的檢測結果，即：|Z|≤2為滿意結果；2<|Z|<3為有問題結果；|Z|≥3為不滿意結果[5]。圖3為過濾精度能力驗證結果Z值條形圖。

由圖3可以直觀得出，編號為A、B、D、E、F、G、H、I、J、L、N、O、P、R、S、T、U、V、W、Y等20家試驗室的測試數據是滿意結果；而C、Q這兩家試驗室的測試數據是有問題結果；K、M、X這3家試驗室的測試數據是不滿意結果。而結合表1 進行統計分析可以得出，多通試驗臺顆粒計數系統經過專業計量機構校準后，過濾精度能力驗證測試數據均為滿意結果，結果滿意率達到100%。另外13家參加試驗室的多通試驗臺顆粒計數系統均未進行過校準，而只有7家試驗室的測試數據為滿意結果，結果滿意率只有53%。

4 結束語

從在過濾精度能力驗證的實施過程中，通過對顆粒計數系統的上游顆粒數和能力驗證結果這兩個不同維度入手，分析驗證表明參加試驗室多通試驗臺顆粒計數系統經過校準，能力驗證測試的上游顆粒數滿足要求的合格通過率及過濾精度能力驗證測試數據為滿意結果的滿意率都有明顯提高。同時，通過采用這種數據量化方式，說明了各參加試驗室在過濾精度能力驗證的理解，以及對能力驗證規則執行上所存在的認識偏差與誤區，指出了值得今后探索改進的方向。