浊点试验仪校准方法研究

陈纯洁，吴南英，李桂江，黄子东 (揭阳市质量计量监督检测所，广东 揭阳 522031)

0 引言

石油的储运是石油化工行业的研究重点之一，要求储运过程保持性质的稳定，这就需要对石油产品的低温流动性进行测定。浊点是指试样在规定条件下冷却后在试管底部由于蜡晶体的出现而首次呈雾状或浑浊时的最高温度，以℃表示。为了提高测量准确性，我国已研发出多种石油产品浊点试验仪，且实际运用到石油化工行业的检测中。文章对该类试验仪的校准方法和不确定度进行了研究，满足该检测仪器量值传递的需要，保证设备校准的准确性、可靠性和测量的一致性。为企事业单位相关试验提供准确的数据依靠、对量值的统一具有相当重要的作用，并能产生一定的社会经济效益[1]。

1 计量特征

参照GB/T 6986—2014《石油产品浊点测定法》中相关技术要求，确定浊点试验仪的主要计量特征，计量特性如表1所示。

表1 计量特性

2 校准方法

2.1 校准环境条件

环境温度：10～35℃；相对湿度：不大于85%。仪器周围不得有明显的震动，无强电、磁场干扰和其他冷热源影响。

2.2 校准用标准物质和校准设备

浊点标准物质：根据实际需要，选用合适的，由国家计量行政部门批准颁布的浊点标准物质，扩展不确定度不大于2.0 ℃(k=2)。

被校准仪器：半自动或者手动浊点试验仪。

2.3 校准前准备

(1)外观检查：仪器上应具有名称、型号、制造厂、出厂编号等标识。

(2)玻璃器皿检查：试管内壁刻线应均匀、清晰，试管应完好、清洁。

(3)标准物质的预处理：将有证标准物质在室温下放置至少24 h，常温下应是流动、透明、无杂质的。若标准物质不透明，可用干燥的滤纸过滤直至完全清澈。

2.4 校准步骤

本实验采用GB/T 6986—2014中的方法进行测定。

(1)标准物质加入及温度计安装：根据仪器量程及客户要求选择合适有证浊点标准物质，将标准物质倒人试管中至刻线处。对于浊点高于-36℃的标准物质，选用高范围温度计；对于倾点等于或低于-36℃的标准物质，选用低范围温度计，用带有温度计的专用软木塞塞紧试管。按仪器说明书要求调整软木塞和温度计的位置，一般使温度计的水银球刚好接触到试管底部。

(2)试管安装：垫片、垫圈和套管内都应洁净、干燥，将垫片放入套管底部。按仪器说明书要求将垫圈套入试管，并将试管插入套管。绝不准许直接将试管插入冷却介质内。

(3)浊点确定：将套管和试管组件转移至0±1.5 ℃的冷浴中，每当温度计读数下降1 ℃时，在不搅动标准物质的情况下，迅速将试管取出，观察试管底部是否变浑浊。观察到蜡结晶出现时记录温度计读数作为浊点TC1。否则，将试管放入套管中继续降温直到观察到蜡晶析出为止。按照表2的规定，每当标准物质降到一定温度时将套管转移到更低温度冷浴中[2]。

表2 浊点试验仪冷浴温度

(4)重复测量：按上述步骤重复测量两次得到TC2和TC3。

2.5 示值误差

将浊点标准物质的3次测量结果的算术平均值与标准物质的标准值进行比较，以两者之差作为浊点试验仪的浊点示值误差。计算3次浊点测量结果的算术平均值，按式（1）计算浊点试验仪的示值误差：

2.6 示值重复性

将浊点标准物质的3次测量结果中最大值和最小值之差作为浊点试验仪的浊点示值重复性。按式(2)计算浊点试验仪的示值重复性：

式中：δCr为浊点试验仪示值重复性 (℃ )；TCmax、TCmin为 3次浊点测量结果中的最大值和最小值(℃)。

3 校准实例分析

环境温度：(20±3) ℃；相对湿度：70%。

按照上述方法，对浊点试验仪 (型号SFT1022-48，上海福田石油仪器有限公司) 进行校准。根据实际需要，选用由中国计量科学研究院研制的浊点标准物质，标准值-17.4 ℃，扩展不确定度2.0 ℃(k=2)，校准数据以及计算结果如表3所示。

表3 浊点试验仪校准结果

4 校准结果不确定度分析

以浊点标准物质编号GBW13246为例，标准值-17.0 ℃，扩展不确定度U=1.5 ℃，k=2。

按照上述校准方法，将浊点标准物质的3次测量结果的算术平均值与标准物质的标准值进行比较，以两者之差作为浊点试验仪的浊点示值误差。

4.1 数学模型

示值误差公式为：

式中：Δ为浊点试验仪的浊点示值误差( ℃)；为3次浊点测量结果的平均值( ℃)；

Ts为浊点标准物质的标准值( ℃)。

4.2 方差和灵敏系数

被测量值由浊点试验仪直接测得，测量结果的不确定度包含N个标准不确定度分量，且各分量相互独立不相关，合成标准不确定度计算公式如下：

4.3 标准不确定度分量评定

4.3.1 标准物质引入的标准不确定度分量u1

标准物质证书上可查到标准值的扩展不确定度U=1.5 ℃，k=2，则：

4.3.2 示值重复性引入的标准不确定度分量u2

由于校准时要求重复测量3次，测量次数较少，故用极差法计算重复性引入的不确定分量。根据测得的数据，得δ=Tmax-Tmin=1 ℃，则：

4.3.3 测试温度间隔引入的标准不确定度分量u3

浊点试验仪校准时测试温度间隔为1.0 ℃，即温度每下降1.0 ℃从冷浴中取出观察一次，取其半宽度，按均匀分布计算，得：

4.3.4 温度计引入的标准不确定度分量u4

根据GB/T 514-2005《石油产品试验用玻璃液体温度计技术条件》标准要求，采用的温度计最小分度值为1 ℃，取其半宽度，按均匀分布计算，得：

4.4 合成标准不确定度

故合成标准相对不确定度：

4.5 扩展不确定度

取包含因子k=2，则：

5 结语

根据浊点试验仪的工作原理和实际测试工作需求，探讨了一种针对浊点试验仪的校准方法，采用标准物质作为标准物，减少设备拆卸安装的人力消耗，效率和准确度较高。能够实现浊点试验仪示值误差和示值重复性的综合评价，并对其浊点校准结果进行了不确定评定，能够为此仪器的计量工作提供技术支持和方法保证，并确保该仪器测量数据的准确性和溯源性。