陳純潔,吳南英,李桂江,黃子?xùn)| (揭陽(yáng)市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)所,廣東 揭陽(yáng) 522031)
石油的儲(chǔ)運(yùn)是石油化工行業(yè)的研究重點(diǎn)之一,要求儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程保持性質(zhì)的穩(wěn)定,這就需要對(duì)石油產(chǎn)品的低溫流動(dòng)性進(jìn)行測(cè)定。濁點(diǎn)是指試樣在規(guī)定條件下冷卻后在試管底部由于蠟晶體的出現(xiàn)而首次呈霧狀或渾濁時(shí)的最高溫度,以℃表示。為了提高測(cè)量準(zhǔn)確性,我國(guó)已研發(fā)出多種石油產(chǎn)品濁點(diǎn)試驗(yàn)儀,且實(shí)際運(yùn)用到石油化工行業(yè)的檢測(cè)中。文章對(duì)該類(lèi)試驗(yàn)儀的校準(zhǔn)方法和不確定度進(jìn)行了研究,滿(mǎn)足該檢測(cè)儀器量值傳遞的需要,保證設(shè)備校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性、可靠性和測(cè)量的一致性。為企事業(yè)單位相關(guān)試驗(yàn)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依靠、對(duì)量值的統(tǒng)一具有相當(dāng)重要的作用,并能產(chǎn)生一定的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益[1]。
參照GB/T 6986—2014《石油產(chǎn)品濁點(diǎn)測(cè)定法》中相關(guān)技術(shù)要求,確定濁點(diǎn)試驗(yàn)儀的主要計(jì)量特征,計(jì)量特性如表1所示。
表1 計(jì)量特性
環(huán)境溫度:10~35℃;相對(duì)濕度:不大于85%。儀器周?chē)坏糜忻黠@的震動(dòng),無(wú)強(qiáng)電、磁場(chǎng)干擾和其他冷熱源影響。
濁點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì):根據(jù)實(shí)際需要,選用合適的,由國(guó)家計(jì)量行政部門(mén)批準(zhǔn)頒布的濁點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),擴(kuò)展不確定度不大于2.0 ℃(k=2)。
被校準(zhǔn)儀器:半自動(dòng)或者手動(dòng)濁點(diǎn)試驗(yàn)儀。
(1)外觀(guān)檢查:儀器上應(yīng)具有名稱(chēng)、型號(hào)、制造廠(chǎng)、出廠(chǎng)編號(hào)等標(biāo)識(shí)。
(2)玻璃器皿檢查:試管內(nèi)壁刻線(xiàn)應(yīng)均勻、清晰,試管應(yīng)完好、清潔。
(3)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的預(yù)處理:將有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在室溫下放置至少24 h,常溫下應(yīng)是流動(dòng)、透明、無(wú)雜質(zhì)的。若標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)不透明,可用干燥的濾紙過(guò)濾直至完全清澈。
本實(shí)驗(yàn)采用GB/T 6986—2014中的方法進(jìn)行測(cè)定。
(1)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)加入及溫度計(jì)安裝:根據(jù)儀器量程及客戶(hù)要求選擇合適有證濁點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),將標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)倒人試管中至刻線(xiàn)處。對(duì)于濁點(diǎn)高于-36℃的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),選用高范圍溫度計(jì);對(duì)于傾點(diǎn)等于或低于-36℃的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),選用低范圍溫度計(jì),用帶有溫度計(jì)的專(zhuān)用軟木塞塞緊試管。按儀器說(shuō)明書(shū)要求調(diào)整軟木塞和溫度計(jì)的位置,一般使溫度計(jì)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(nèi)都應(yīng)潔凈、干燥,將墊片放入套管底部。按儀器說(shuō)明書(shū)要求將墊圈套入試管,并將試管插入套管。絕不準(zhǔn)許直接將試管插入冷卻介質(zhì)內(nèi)。
(3)濁點(diǎn)確定:將套管和試管組件轉(zhuǎn)移至0±1.5 ℃的冷浴中,每當(dāng)溫度計(jì)讀數(shù)下降1 ℃時(shí),在不攪動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的情況下,迅速將試管取出,觀(guān)察試管底部是否變渾濁。觀(guān)察到蠟結(jié)晶出現(xiàn)時(shí)記錄溫度計(jì)讀數(shù)作為濁點(diǎn)TC1。否則,將試管放入套管中繼續(xù)降溫直到觀(guān)察到蠟晶析出為止。按照表2的規(guī)定,每當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)降到一定溫度時(shí)將套管轉(zhuǎn)移到更低溫度冷浴中[2]。
表2 濁點(diǎn)試驗(yàn)儀冷浴溫度
(4)重復(fù)測(cè)量:按上述步驟重復(fù)測(cè)量?jī)纱蔚玫絋C2和TC3。
將濁點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的3次測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較,以?xún)烧咧钭鳛闈狳c(diǎn)試驗(yàn)儀的濁點(diǎn)示值誤差。計(jì)算3次濁點(diǎn)測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值,按式(1)計(jì)算濁點(diǎn)試驗(yàn)儀的示值誤差:
將濁點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的3次測(cè)量結(jié)果中最大值和最小值之差作為濁點(diǎn)試驗(yàn)儀的濁點(diǎn)示值重復(fù)性。按式(2)計(jì)算濁點(diǎn)試驗(yàn)儀的示值重復(fù)性:
式中:δCr為濁點(diǎn)試驗(yàn)儀示值重復(fù)性 (℃ );TCmax、TCmin為 3次濁點(diǎn)測(cè)量結(jié)果中的最大值和最小值(℃)。
環(huán)境溫度:(20±3) ℃;相對(duì)濕度:70%。
按照上述方法,對(duì)濁點(diǎn)試驗(yàn)儀 (型號(hào)SFT1022-48,上海福田石油儀器有限公司) 進(jìn)行校準(zhǔn)。根據(jù)實(shí)際需要,選用由中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院研制的濁點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),標(biāo)準(zhǔn)值-17.4 ℃,擴(kuò)展不確定度2.0 ℃(k=2),校準(zhǔn)數(shù)據(jù)以及計(jì)算結(jié)果如表3所示。
表3 濁點(diǎn)試驗(yàn)儀校準(zhǔn)結(jié)果
以濁點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號(hào)GBW13246為例,標(biāo)準(zhǔn)值-17.0 ℃,擴(kuò)展不確定度U=1.5 ℃,k=2。
按照上述校準(zhǔn)方法,將濁點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的3次測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較,以?xún)烧咧钭鳛闈狳c(diǎn)試驗(yàn)儀的濁點(diǎn)示值誤差。
示值誤差公式為:
式中:Δ為濁點(diǎn)試驗(yàn)儀的濁點(diǎn)示值誤差( ℃);為3次濁點(diǎn)測(cè)量結(jié)果的平均值( ℃);
Ts為濁點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)值( ℃)。
被測(cè)量值由濁點(diǎn)試驗(yàn)儀直接測(cè)得,測(cè)量結(jié)果的不確定度包含N個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量,且各分量相互獨(dú)立不相關(guān),合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算公式如下:
4.3.1 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1
標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書(shū)上可查到標(biāo)準(zhǔn)值的擴(kuò)展不確定度U=1.5 ℃,k=2,則:
4.3.2 示值重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2
由于校準(zhǔn)時(shí)要求重復(fù)測(cè)量3次,測(cè)量次數(shù)較少,故用極差法計(jì)算重復(fù)性引入的不確定分量。根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù),得δ=Tmax-Tmin=1 ℃,則:
4.3.3 測(cè)試溫度間隔引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u3
濁點(diǎn)試驗(yàn)儀校準(zhǔn)時(shí)測(cè)試溫度間隔為1.0 ℃,即溫度每下降1.0 ℃從冷浴中取出觀(guān)察一次,取其半寬度,按均勻分布計(jì)算,得:
4.3.4 溫度計(jì)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u4
根據(jù)GB/T 514-2005《石油產(chǎn)品試驗(yàn)用玻璃液體溫度計(jì)技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)要求,采用的溫度計(jì)最小分度值為1 ℃,取其半寬度,按均勻分布計(jì)算,得:
故合成標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)不確定度:
取包含因子k=2,則:
根據(jù)濁點(diǎn)試驗(yàn)儀的工作原理和實(shí)際測(cè)試工作需求,探討了一種針對(duì)濁點(diǎn)試驗(yàn)儀的校準(zhǔn)方法,采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為標(biāo)準(zhǔn)物,減少設(shè)備拆卸安裝的人力消耗,效率和準(zhǔn)確度較高。能夠?qū)崿F(xiàn)濁點(diǎn)試驗(yàn)儀示值誤差和示值重復(fù)性的綜合評(píng)價(jià),并對(duì)其濁點(diǎn)校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行了不確定評(píng)定,能夠?yàn)榇藘x器的計(jì)量工作提供技術(shù)支持和方法保證,并確保該儀器測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和溯源性。