基于En值汽油机水泵流量和扬程检测实验室人员比对的探索

重庆市农业机械鉴定站

□ 毛志幸

一、引言

关于计量、检验、检测的基本概念

计量是利用技术和法制手段实现单位统一和量值准确可靠的测量。Measurement既译作“测量”，有时也译作“计量”。

检验是科学名词，指用工具、仪器或其它分析方法检查各种原材料、半成品、成品是否符合特定的技术标准、规格的工作过程。

检测是按照规定的程序，由测定给定产品的一种或多种特性、处理或服务组成的技术操作。

以下为与检测相关的基本概念。

1.检测方法：为进行检测而规定的技术程序。

2.检测结果：严格按照规定的测量方法所得的特征值。

3.（实验室）能力验证：第一种定义，利用实验室间比对确定实验室的检测能力。第二种定义，依据预先制定的准则，采用检验检测机构间比对的方式，评价参与者的能力。

4.实验室间比对：按照预先规定的条件，由两个或多个实验室对相同或类似检测样品进行检测的组织、实施和评价。

5.检验检测机构：依法成立，依据相关标准或者技术规范，利用仪器设备、环境设施等技术条件和专业技能，对产品或者法律法规规定的特定对象进行检验检测的专业技术组织。

6.资质认定：国家认证认可监督管理委员会和省级质量技术监督部门依据有关法律法规和标准，技术规范的规定，对检验检测机构的基本条件和技术能力是否符合法定要求实施的评价许可。

7.国际单位制（SI）：由国际计量大会（CGPM）批准采用的基于国际量制的单位制，包括单位名称和符合、词头名称和符号及其使用规则。七个国际基本单位，长度、质量、时间、电流、热力学温度、物质的量、发光强度。

8.测量不确定度：根据所用到的信息，表证赋予被测量值分散性的非负参数。

9.测量不确定度的A类评定：对在规定测量条件下测得的量值用统计分析的方法进行的测量不确定度分量的评定。

10.测量不确定度的B类评定：用不同于测量不确定度A类评定的方法对测量不确定度分量进行的评定。

11.人员比对：人员比对试验是指在相同的环境条件下，采用相同的检测方法、相同的检测设备和设施，由不同的检测人员对同一样品进行检测的试验。当某项试验可由多人进行操作时，实验室可采用人员比对试验的方式进行内部质量控制，通过安排具有代表性的不同层次的两人或多人开展比对试验，考核检测人员能力水平，判断检测人员操作是否正确、熟练，用以评价人员对实验室检测结果准确性、稳定性和可靠性的影响。

二、基于En值的比对方法

在编写比对方案的时候，对比对方法要作出规定。

当比对方法规定了允许差时，进行人员比对的具有较高准确度的一方的测得值作为参考值，比对试验结果按式（1）进行评价：

式中：

xi—比对方的测得值；

x—参考方的测得值；

D%—方法规定的允许差，以百分数（%）计。

若满足式（1），表明比对试验结果“满意”，无需采取进一步措施；；若不满足式（1），表明比对试验结果“不满意”，产生措施信号。

比对方法没有规定允许差时，进行人员比对的双方应对测定值的测量不确定度进行评定，比对试验结果按式（2）进行评价：

U1—比对第1组人员测量结果的不确定度，k=2；

U2—比对第2组人员测量结果的不确定度，k=2；

|En|≤1—表明比对试验结果“满意”，无需采取进一步措施；

|En|＞1—表明比对试验结果“不满意”，产生措施信号。

标准不确定度的A类评定：

在相同的测量条件下，对某一个被测量进行了n次重复测量，测量结果x1、x2…xn。

x——n次测量所得一组测得值的算术平均值；

xi——第i次测量的测得值。

由贝塞尔公式计算，可得xi的标准偏差s(xi)。

n—测量次数；

s(x)—n次测量的算术平均值x的标准偏差。

uA—测得值x的标准不确定度。

测量样本自由度为v为n-1。

以上两种比对方法的区别就在于有无约定量值，如果有约定量值就采用第一种方法，当没有约定量值的时候就可以采用第二种方法。

制定比对方式需要注意，在规定的条件下，对同一被测对象，使用同一套经检定、校准的测量系统、量具等。人员比对应在尽可能短的时间内完成，减少环境因素对测量不确定度的影响。

三、实验室人员比对探索

以国内某型汽油机水泵作为被测对象，对其进行保证点流量和保证点扬程检测。所用检测系统为本单位水泵专用测量系统。

式中：

H扬程（m）;

z1—横截面1中心相对基准面的高度（m）；

z2—横截面2中心相对基准面的高度（m）；

p1—横截面1中心的表压（Pa）；

p2—横截面2中心的表压（Pa）；

ϱ—液体密度（kg/m3），水的密度取103kg/m3。

2014年春节前的一天，方少瑜约邓强去肇庆奥威斯酒店喝早茶，和他聊了一些疏浚项目的事情，提出施工过程中有不少困难，希望得到支持。聊完后，方少瑜送给他一个装着港币30万元的点心盒，说是进口食物让邓强回去尝尝。邓强拿着这个盒子就离开了，在奥威斯酒店去电梯的过道上，他打开盒子看了一下，发现里面是港币，当时没有细数就匆匆走了。回到家后，邓强仔细数了一下，一共有面额一千元的港币300张，共计港币30万元。方少瑜后来称：“在这之后，这种明面上的刁难行为才好了一些。”

V1—横截面1液体流动的平均速度（m/s）；

V2—横截面2液体流动的平均速度（m/s）；

入口和出口的摩擦损失

HJ1+HJ2≥0.005H对2级和3级试验，或

HJ1+HJ2≥0.005H对1级试验。

就需要对扬程做修正。

λ值从下式导出：

k—管子当量均匀粗糙度；

试验中使用的管子为不锈钢钢管，取表面的当量均匀粗糙度k0.05mm。

当采用其中一组数据，当只考虑压力差的时候计算得H=22.43m，Q=24.23m3/h

λ 通 过 计 算，λ≈0.01983。

0.005H=0.112m，由此可知HJ1+HJ2≥0.005H成立，在GB/T3216—2016 标准中的1级时，必须考虑HJ1、HJ2。

z1、z2经引压管接压力变送器，压力变送器的放置水平高度相等（高度差足够小）。从而忽略此处产生的测量不确定度。如需更高精度时，比对取压口与压力变送器接口处的压力，从而得出压力损失及其由此产生的测量不确定度。

按 式（9）计 算 可 得H=22.43+0.161+0.624=22.82m。

为 考 虑z1、z2和HJ1、HJ2以及压力变送器、钢卷尺、数值修约时。

对于扬程：

未修正时En=0.49/0.70=0.7

修正及考虑各因素影响后En=0.58/0.89=0.65

两种计算方式都能得出，两组扬程检测比对结果为“满意”。

流量比对：

En=0.60/1.01=0.59，表明两组对流量的检测比对结果为“满意”。

四、比对结果分析

综上所述，汽油机水泵实验室人员比对，得出比对结果都为满意，实验室检测能力得到了验证，这也是能力验证中的重要组成部分。同时也探索了汽油机水泵流量、扬程检测人员比对的可行有效方法。

该方法是基于重复多次检测符合正态分布的假设，在此基础上对部分样本数据进行统计分析。经分析认为，样本数据满足t分布。如按照t概率分布进行完全试验，两组人员进行比对需要每组检测20组数据。考虑多方因素采用每组检测3次，获取3组数据。通过对每一组数据的统计分析，得出合成标准不确定度。

扬程：

流量：

在汽油机水泵的检测中，有几个参数是需要认真加以考虑：

1.重力加速度g的获取，需要使用实验室的经纬度、海拔，然后通过计算得到。还可以通过专业测绘部门测绘获取。该数值对扬程的检测很关键。H=p/ρg，g虽然在很多时候被看作是常数，但是当需要获取高精度数据时，必须通过可计量溯源的方式获取。

2.压力变送器在整个扬程检测中起到关键性作用，他的测量不确定度直接决定着整个扬程测量的测量不确定度，压力变送器对扬程测量不确定度的贡献率为75.3%。

3.不同温度下，试验用水的运动粘度的获取，同样是至关重要的。随着温度的上升，水的运动粘度成下降趋势。水作为水泵运行的重要对象，其性能的改变对试验有着直接的影响，通过在不同温度下的试验也能扩大水泵的适用范围。

4.雷诺系数Re，该数值直接反应了水在管道中的流动状态，以及决定着延程损失的计算。此时会遇上一个难点就是λ的获取，获取到准确的数值对整个计算起到咽喉作用。很多人因不能获得准确数值，最终只能将延程损失不作考虑。

5．测试系统的测量不确定可以通过多次测量，从而获取一组经验值。同时系统的准确度也需要采用更为有效的方式对其进行比对和校准。

6.获取高精度的扬程和流量数据难度不小，需要花费更多的资金投入。

五、结论

经过以上的比对，说明两组检验人员在汽油机水泵保证点扬程和保证点流量的检测是满意的。组织这样的内部比对以后，检测人员的检测水平得到了统一。

基于En值的实验室人员比对方案是可行、可靠和高效的。该方法可应用于两组人员比对和两台套设备比对等，凡属于两组间的比对都可采用这种方式进行。

该方案有适用面广、使用灵活的特点。Θ