水泵效率测量结果不确定度的评定

黄和平 江 璐 任杨波 郑丙辉 徐华月

（台州市质量技术监督检测研究院，浙江台州318000）

0 引言

水泵效率测量结果不确定度是可疑程度定量的表述，是检验检测机构测量能力水平上的体现。随着检验检测机构改革进程的推进，产品质量检验检测机构在工业、农业、科学技术领域的特殊需求和影响非常显著。根据2016版《泵产品生产许可证实施细则》要求，企业和技术检验机构应按照GB/T 3216—2016《回转动力泵水力性能验收试验1级、2级和3级》进行定级，并满足相应要求。

本文通过实验人员对一台IS150-125-315离心泵进行测试，并详细分析影响水泵效率的因素，本次不确定度分析可供实验室技术人员参考。

1 概述

（1）测量依据：JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》和GB/T 3216—2016《回转动力泵水力性能验收试验1级、2级和3级》。

（2）检测方法：使用PTS-3水泵综合性能测试台测量。由电磁流量计将获得的信号输送给流量测量仪测出流量；根据压力变送器获得的信号，用压力测量仪测量出扬程；用扭矩传感器和扭矩测量仪测量出轴功率。

2 测量对象

被测离心泵的性能铭牌参数：流量Q=200 m3/h，扬程H=32 m，转速N=1 450 r/min，进出口150 mm，功率30 kW。

3 测试设备

测试设备如表1所示。

表1 测试设备

4 建立数学模型

依据GB/T 3216—2016，水泵效率的计算公式为：

式中，η为效率（%）；ρ为水的密度（kg/m3），取1 000 kg/m3；g为重力加速度（m/s2）；Q为流量（m3/h）；H为扬程（m）；Pa为轴功率（W）。

5 不确定度来源分析

5.1 流量Q的标准不确定度u（Q）引起的不确定度分量u1（η）

标准不确定度u（Q）由下列三个不确定度分项构成：流量测量重复性引入的标准不确定度u（Q1），电磁流量计和流量测量仪准确度引入的标准不确定度u（Q2）、u（Q3）。

5.2 压力H的标准不确定度u（H）引起的不确定度分量u2（η）

标准不确定度u（H）由下列三个不确定度分项构成：扬程测量重复性引入的标准不确定度u（H1），压力变送器和压力测量仪准确度引入的标准不确定度u（H2）、u（H3）。

5.3 轴功率Pa的标准不确定度u（Pa）引起的不确定度分量u3（η）

标准不确定度u（Pa）由下列三个不确定度分项构成：轴功率测量重复性引入的标准不确定度u（Pa1），扭矩传感器和转矩测量仪准确度引入的标准不确定度u（Pa2）、u（Pa3）。

6 标准不确定度分量评定

测试时做20次数据采样，如表2所示。

表2 IS150-125-315离心泵采样数据

6.1 流量

6.1.1 u（Q1）的评定

用A类方法评定：

6.1.2 u（Q2）的评定

用B类方法评定，已知电磁流量计精度为0.5级，按均匀分布取K=故电磁流量计引入的标准不确定度为：

6.1.3 u（Q3）的评定

6.1.4 u（Q）的评定

6.2 扬程

6.2.1 u（H1）的评定

用A类方法评定：

6.2.2 u（H2）的评定

用B类方法评定，已知压力变送器精度为0.2级，按均匀分布取，故压力变送器引入的标准不确定度为：

6.2.3 u（H3）的评定

用B类方法评定，已知压力测量仪精度为0.2级，按均匀分布取，故智能压力测量仪引入的标准不确定度为：

6.2.4 u（H）的评定

u（H1）、u（H2）、u（H3）彼此独立，不相关，故：

6.3 轴功率

6.3.1 u（Pa1）的评定

用A类方法评定：

6.3.2 u（Pa2）的评定

用B类方法评定，已知扭矩传感器精度为0.5级，按均匀分布取，故扭矩传感器器引入的标准不确定度为：

6.3.3 u（Pa3）的评定

用B类方法评定，已知JN-338转矩测量仪表精度为0.2级，按均匀分布取，故转矩测量仪引入的标准不确定度为：

6.3.4 u（Pa）的评定

7 扩展不确定度计算

因为输入量Q、H、Pa彼此独立，不相关，故合成不确定度为：

8 测量结果报告

水泵效率η的扩展不确定度为U=0.74%，它由合成不确定度uc（η）乘以包含因子K=2而得到。

9 结语

水泵效率测量不确定度是表示测量结果可信度的一个参数，影响测量结果的因素诸多，本文详细描述了在测量水泵效率时测试结果不确定度的来源，并对相关因素进行了分析。水泵效率的测量不确定度在实际工作中有着至关重要的意义，特别是在验货检验、委托检验和监督检查中的检验结果为临界值时，更应慎重考虑，给出实验室不确定度，并得到委托方或客户的认可。

[1]回转动力泵 水力性能验收试验 1级、2级和3级：GB/T 3216—2016[S].

[2]测量不确定度评定与表示：JJF 1059.1—2012[S].

[3]水泵综合性能试验台校准规范：JJF（机械）034—2008[S].

[4]吴安平.水泵效率测量结果不确定度的分析与计算[J].机械工业标准化与质量，2005（6）：33-35.