計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的建立與應(yīng)用

陳 萍

（江蘇核電有限公司，江蘇 連云港 222000）

計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)是保證電站計(jì)量器具量值準(zhǔn)確可靠傳遞的“標(biāo)尺”。現(xiàn)場作業(yè)各種數(shù)據(jù)需要依靠計(jì)量器具來測量，一旦“標(biāo)尺”本身不準(zhǔn)確，將給電站運(yùn)行維修工作帶來難以估量的后果。計(jì)量管理是企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的重要手段，是提高產(chǎn)品質(zhì)量的保證，在符合國家規(guī)章制度要求下，規(guī)范自身計(jì)量管理。為保障計(jì)量器具量值傳遞的一致性和準(zhǔn)確性，使生產(chǎn)工藝設(shè)施數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，以及為使計(jì)量監(jiān)督管理有效，及時(shí)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)結(jié)果，依據(jù)《中華人民共和國計(jì)量法》的有關(guān)規(guī)定，建立了4項(xiàng)企業(yè)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。

1 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)概述

根據(jù)JJF 1033—2008《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》的要求，從計(jì)量實(shí)驗(yàn)室的選址，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備的采購、調(diào)試、運(yùn)行分析，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報(bào)告的撰寫、論證，檢定人員的資質(zhì)考核，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件的監(jiān)控，管理制度或程序文件的編制與完善，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)檔案的建立7個(gè)方面進(jìn)行全面準(zhǔn)備，于2005年2月通過上級計(jì)量機(jī)構(gòu)的考核，取得了實(shí)驗(yàn)室開展檢定工作的資格，可以在公司生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)開展建標(biāo)范圍內(nèi)游標(biāo)卡尺、外徑千分尺和百分表及扭矩扳子等計(jì)量器具的檢定工作。

2 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的可行性論證

下面以長度計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)之一的檢定測微量具標(biāo)準(zhǔn)器組為例，對建立該標(biāo)準(zhǔn)的可行性進(jìn)行全面的論證和分析。

2.1 構(gòu)成測量標(biāo)準(zhǔn)的主要測量器具及配套設(shè)備

主要測量器具及配套設(shè)備見表1。

表1 主要測量器具及配套設(shè)備

2.2 測量不確定度評定

2.2.1 測量方法

外徑、壁厚、板厚千分尺示值誤差用5等專用量塊檢定，數(shù)顯千分尺用4等專用量塊檢定。千分尺的受檢點(diǎn)應(yīng)均勻分布于測量范圍的5點(diǎn)上，如0～25 mm的千分尺受檢點(diǎn)為5.12、10.24、15.36、21.50、25 mm，測量范圍大于25 mm，其受檢點(diǎn)為A+5.12、A+10.24、A+15.36、A+21.50、A+25 mm。對測量上限大于150 mm的外徑千分尺也可以用5等量塊借助相應(yīng)準(zhǔn)確度的專用檢具按0～25 mm千分尺的受檢點(diǎn)檢定測微頭的示值誤差，下面選用4等量塊，對25、100、500 mm點(diǎn)示值誤差檢定的測量不確定度為例進(jìn)行分析。

2.2.2 數(shù)學(xué)模型

式中：Lc為千分尺的示值（標(biāo)準(zhǔn)條件下）；Lb為量塊的長度（標(biāo)準(zhǔn)條件下）；αc和αb分別為千分尺和量塊的熱膨脹系數(shù)。Δtc和Δtb分別是千分尺和量塊偏離標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃的數(shù)值。

2.2.3 方差和傳播系數(shù)

令：δα=αc-αb， δt=Δtc-Δtb。

舍棄高階微分量，?。篖≈Lc≈Lb，α≈αc≈αb，Δt≈Δtc≈Δtb，

則：?=Lc-Lb+L×Δt×δα+L×αδt，

式中：c1=??/?Lc=1；c2=??/?Lb=-1；c3=??/?，δα=L×Δt；c4=??/?，δt=L×α。u1、u2、u3和u4分別表示Lc、Lb、δα和δt的不確定度。

2.2.4 測量不確定度一覽表

當(dāng)L=25 mm時(shí)，測量的不確定見表2。

表2 測量不確定度一覽表

2.2.5 計(jì)算分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度

1）測量讀數(shù)給出的不確定度分量u1，測量重復(fù)性估讀的不確定度分量u11。

實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差δn-1=0.48μm。

u11=0.48μm。

千分尺估讀數(shù)誤差給出不確定度分量u12。

對于0.01mm分度值的千分尺，估讀誤差為±0.001mm，該誤差為三角分布，故有

以上2項(xiàng)合成得：

2）檢定用4等量塊的測量不確定度分量u2，對零量塊的不確定度分量u21。

當(dāng)L=25 mm時(shí)，

被檢千分尺下限為0，故u21=0.00。

檢定用量塊的不確定度分量u22。

當(dāng)L=25 mm時(shí)，

檢定用量塊的不確定度為0.25μm，接近正態(tài)分布，置信概率99%。

以上2項(xiàng)合成得：

當(dāng)L=25 mm時(shí)，

3）千分尺和量塊間熱膨脹系數(shù)差給出的不確定度分量u3。

δα的界限為2×10-6℃-1，為均勻分布有

4）千分尺和量塊間的溫度差給出的不確定度分量u4。

千分尺和量塊間有一定的溫差存在，并以等概率落于估計(jì)區(qū)間-0.3～+0.3內(nèi)任何處，故有

2.2.6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

當(dāng)L=25 mm時(shí)：

2.2.7 擴(kuò)展不確定度

擴(kuò)展不確定度U等于合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc和包含因子K的乘積，即

U=K×uc，包含因子選K=2。

當(dāng)L=25 mm時(shí)：

U=K×uc=2×0.64=1.3μm。

2.3 測量標(biāo)準(zhǔn)重復(fù)性

選用出廠編號：C480，測量范圍：0～25 mm，分度值0.01 mm的外徑千分尺在21.50 mm點(diǎn)處等精度測量10次，每次測得值見表3。

表3 重復(fù)性測量數(shù)據(jù)

結(jié)論：測量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性0.42μm小于合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度0.64μm的三分之二，符合要求。

2.4 測量標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性

選用出廠編號：C480，測量范圍：0～25 mm的千分尺，在15.36 mm點(diǎn)，每隔一個(gè)月以上用該測量標(biāo)準(zhǔn)觀測一次，共觀測4次，各次觀測數(shù)值見表4。

表4 穩(wěn)定性測量數(shù)據(jù)

結(jié)論：測量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性0.082μm小于測量標(biāo)準(zhǔn)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度0.64μm，符合要求。

2.5 測量標(biāo)準(zhǔn)不確定度的驗(yàn)證

該測量標(biāo)準(zhǔn)不確定度的驗(yàn)證采用校準(zhǔn)（檢定）法，選用出廠編號為D642，測量范圍為0～25 mm的外徑千分尺，檢定點(diǎn)為25 mm，經(jīng)本標(biāo)準(zhǔn)對該點(diǎn)檢定后，送上級校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室檢定，數(shù)據(jù)分別如下：

1）y0=25.002mm，為3213校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室對該點(diǎn)檢定值。

2）y=25.001 mm，為本測量標(biāo)準(zhǔn)對該點(diǎn)檢定值。

3）|y0-y|=0.001 mm=1μm。

4）U=1.3μm。

5）|y0-y|＜U。

結(jié)論：測量標(biāo)準(zhǔn)不確定度的驗(yàn)證符合要求。

2.6 結(jié)論

通過對檢定測微量具標(biāo)準(zhǔn)器組不確定度評定和驗(yàn)證以及測量標(biāo)準(zhǔn)重復(fù)性、穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：該標(biāo)準(zhǔn)器組滿足考核要求，可開展千分尺類器具的檢定工作。

3 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)在電站的應(yīng)用

3.1 計(jì)量器具的檢定

實(shí)驗(yàn)室目前開展的長度檢定項(xiàng)目主要分布在維修領(lǐng)域，從2005年開始運(yùn)轉(zhuǎn)到現(xiàn)在，隨著機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行及大修的需要，檢定的計(jì)量器具數(shù)量在逐漸的增長。長度三大類計(jì)量器具在電站的使用量非常大，如設(shè)備、工件或孔洞的內(nèi)外徑測量、同軸度測量。扭矩扳子在現(xiàn)場的使用也非常廣泛，如設(shè)備或閥門解體拆卸或回裝過程中，對螺栓的扭矩值均有要求。隨著運(yùn)行機(jī)組的增加以及大修次數(shù)的疊加，對器具的檢定質(zhì)量、送檢周期均提出了很高的要求。我們建立的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)剛好能實(shí)現(xiàn)高效、快速、保質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的檢定，滿足電站生產(chǎn)領(lǐng)域的實(shí)際需求。目前所開展自檢的數(shù)量占庫存長度、力矩計(jì)量器具總數(shù)的89.77%。

3.2 計(jì)量器具的修理

長度類計(jì)量器具的特點(diǎn)是低值易耗，檢定是建立在修理的基礎(chǔ)上。卡尺及千分尺由于其測量面在使用過程中均會有刮傷及銹蝕缺陷，為了防止主標(biāo)準(zhǔn)器被損傷，在進(jìn)行檢定前必須進(jìn)行修理、研磨。表類量具則容易出現(xiàn)測桿卡澀等故障，必須要將表體全部進(jìn)行拆卸、清洗及檢測，修理完后還要重新進(jìn)行檢定。

上述“檢定—不合格—修理—重新檢定—合格”的過程，產(chǎn)生了兩次檢定和一次修理。如果送到社會上的計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定，勢必會收取兩次的檢定費(fèi)和一次修理費(fèi)，相當(dāng)于平時(shí)3倍的檢定費(fèi)用。自行建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)后，能完美地解決這個(gè)問題。不僅有檢定的資質(zhì)，還有能力解決修理的障礙，為電站節(jié)約了大量的檢定及維修費(fèi)用。

3.3 專用計(jì)量器具的精密測試

除了在全公司范圍內(nèi)開展建標(biāo)項(xiàng)目的檢定/校準(zhǔn)及修理工作，還開展了專用計(jì)量器具的角度、孔徑等幾何量精密測試工作，以及維修領(lǐng)域部分專用工具的測試工作。如燃料檢查專用工具卡規(guī)的內(nèi)徑測量，對精度有較高的要求。前期沒有找到合適的計(jì)量機(jī)構(gòu)和方法來進(jìn)行測試，實(shí)驗(yàn)室的萬能工具顯微鏡通過影像測量，精準(zhǔn)地給出測試數(shù)據(jù)，很好地解決了這一難題。

4 結(jié)束語

計(jì)量是企業(yè)生產(chǎn)、科研和經(jīng)營管理中不可缺少的重要基礎(chǔ)工作，在提高企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量中起著重要的保證作用。尤其是隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)的發(fā)展，必須從產(chǎn)品的原材料、元器件檢測，到生產(chǎn)過程控制、工藝工裝定位、半成品及成品檢驗(yàn)全過程為實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確可靠的計(jì)量檢測數(shù)據(jù)提供保證。正是這些計(jì)量檢測數(shù)據(jù)將生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)用定量的關(guān)系有機(jī)地聯(lián)結(jié)起來，協(xié)調(diào)動作，從而使生產(chǎn)處于最佳運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。從某種意義上說計(jì)量測試工作是代表企業(yè)效益和質(zhì)量水平的重要標(biāo)志，是企業(yè)參與市場競爭的首要條件。計(jì)量檢測工作是整個(gè)企業(yè)素質(zhì)和管理現(xiàn)代化最基本的條件。