论计量结算数据误差处理的相关规则

张书文，孟飞

(新疆八一钢铁股份有限公司能源中心)

前言

计量数据是指通过有效的计量设备检测或规定的测量手段所获得的结算原始数据，它是生产经营活动不可缺少的数据信息来源，其数据信息的准确性至关重要。贸易(财务)结算使用的数据误差需要控制在“允许误差”范围内，因此， 遵循相关原则对处理有关“计量异议”十分重要。

量值传递用的标准物质(数据)和相关“理论数据”是确保量值准确、处理计量异议遵循的基本原则，例如称重用的标准砝码、能源计量使用的标准仪器设备，需按照检定、测试技术规程进行校验及校准，并核对计量系统采集数据处理计算模型的建立等。

计量产生的数据异议是结算双方对同一物质测量(计量)的两个数据存在“数据差异”的利益诉求。在物资计量中由于“磅差”的存在，往往是产生计量异议的起因，这种情况可在量传理论分析指导下，研判其是属于“允许误差”范畴的异议还是不属于“允许误差”范畴的异议；数据异议的处理应依据计量校验标准(数据)和计量检定的相关技术法规(规则)确定的相对误差值，根据贸易结算的“允许误差”进行补差运算处理，如补差结果不是两个数据比对的数据差异值，需遵循有关规定处理。

“计量误差”是计量测试数据(示值)和标准数据比对的结果，即：绝对误差=测量值-标准值。“计量差异”是用两个计量系统对同一被测对象(物质)的数据信息进行测试结果的比对，这两个测量“结果”，从数据的准确性上确认哪一个准确都是未知的。因此,当相关方提出“计量差异”时,可以作为计量异议范畴进行处理，但必须进行数据溯源得到其“计量标准”值。

1 关于数据误差的概念

数据绝对误差：测量数据与理论(标准)数据比较得出数据绝对误差。

数据相对误差：数据绝对误差与真实值(亦为标准值)之比就是数据相对误差。

数据允许误差：在测量范围内的最大绝对误差除以测量设备量程得到的百分数，亦即“精度等级”或“标称误差”；它是实际计量中无法消除的误差，是数据结算处理必须接受和遵循的规则。

数据差异：同一被测对象(物质)的两个测量数据相互比对时，出现不等值产生的差值就是数据差异量。

数据误差修正：某种规定(设计)状态(例如：气体温度、压力、成分)发生偏倚后，与标准值(或理论计算值)对比产生的计量数据偏倚，通过修正模型处理好的数据。

2 物资计量的误差分析及遵循规则

以生产现场称重设备为例，对有关计量误差处理时遵循的规则进行分析。

2.1 称重误差概述

2.1.1 检定技术规程确定的误差例证要求描述

现有一台30t的称重设备，当其分度值是5kg时，要知道以下要素：(1)其使用的允许误差;(2)作为贸易结算秤使用其最小称量;(3)商务合同中磅差(即允许误差)千分之三的值。

该台量程为30t的称重设备，其分度值是5kg，则其分度数为30000/5=6000，根据衡器检定规程其首次检定允许误差是±1.5e=±1.5×5=±7.5kg，那么其使用的允许误差应是±15kg。作为贸易结算秤使用其最小称量值不能小于5t(注：规程中用于贸易结算秤分度数不能小于1000)，在5t～10t的称量范围内(注：规程中分度数在500～2000范围内首次检定允许误差±1.0e)，其使用的允许误差是±10kg，则作为贸易结算的最大相对误差为：15/10000=0.0015=1.5‰(以最大的使用允许误差15kg除以规程要求的该称量段最小称量点值10t)，则贸易双方在货物计量存在的“磅差”就可能会达到3‰，即商务合同中所说的磅差(即允许误差)千分之三，亦即在使用称量范围内的各称重点值的相对误差不超过千分之三(某数据绝对误差/真实值)，这就是处理物资重量计量异议的遵循原则。(注：规程中分度数在0～500范围内首次检定允许误差±0.5e)

另外，实际工作中称量系统当其标定物(标准重量)重量出现偏差时，则标定后的率定直线斜率就发生偏移，若按此标调，则称重计量设备随着称重物质重量的增加，其误差值会直线上升。因此，对标定物(标准重量)重量值的管理，在量传溯源管理中，由于它是计量管理体系中数据管理的重要一环，应纳入周期检定管理，并在称量设备实际维护、点检作业指导书中应予以明确。

2.1.2 称量设备存在的“角差”或“段差”

称量设备“角差”或“段差”的存在主要是由构成称重系统的若干个称重传感器本身的灵敏度、输入/输出电阻参数的不同和每个传感器激励电压的调整数据出现偏差造成的;另外，当称体机械限位调整不当,限位与称体发生接触摩擦碰卡时也会引起“角差”或“段差”，这在实际使用中有时还是主要的影响因素。在称重使用过程中由于“角差”或“段差”的存在，称重物件在称体不同的位置上称量会有不同的重量指示值，这就是称量出现的”磅差”或“偏差”产生的根源。

“角差”或“段差”的存在，在实际使用过程是不可避免的，但在“周期”或“非周期”校验中需要调整到最小为止，一般要求不能大于使用的“允许误差”。

2.1.3 称量设备之间存在的“磅差”

同一对象的物资在两个以上的称量设备上过磅计量，存在的计量结果差异叫“磅差”。“磅差”存在的原因主要是“周期”或“非周期”校验时，其最终校验正、负误差会在允许误差范围内，两个称量设备会因存在不同的“角差”而引起计量“不确定度”，属于正常误差。如果没有超出贸易结算的±3‰，一般不予处理。

“磅差”揭示了误差存在于贸易双方利益关联性和计量技术上计量性能不确定性(不是不稳定性)的矛盾中，其“归零”修正难度很大，实际应用时以计量“不确定度”来处理。

2.2 校验标准溯源

在线各类称量设备的校验(周期或非周期性校验)，对标准的溯源管理十分重要，只有量传值符合计量技术规范且准确无误，才能保证计量设备校验投运的准确。以皮带秤使用校验过程的标准溯源为例进行探讨。

皮带秤实际使用中，需要关注产生误差的三个主要因素：一是校验时的标准一定要核对准确，如标准核算偏大(大于实际)，校验时发现计量值小，校验人员就会调大，则投入使用计量值就偏大，反之亦然；二是实际运行时皮带测速不准确，例如测量速度偏小(小于实际速度)，则计量值就偏小，反之亦然；三是皮带运行张力影响，如果太紧皮带接触不到称量托辊，则计量值就偏小。

用链码校验皮带秤，如果链码不是平整铺展在整个称量段上有弯曲情况，有效称量段皮带上的链码每米重量就增大，则结果会因为实际的标准值比核算的标准值大，校验时皮带秤计量值就大，校验人员会调小，当投入使用计量值就偏小。

另外，用挂码校验皮带秤计算确定标准值，首先确定皮带秤的有效称量段长度，用挂码重量除以称量段长度，然后计算得出kg/m标准值，这在测量运算过程都会出现偏差。

2.3 称量设备过程使用中的标定

在称量设备使用中,更换传感器后的正确标定十分重要。首先是确定标定物重量(一般用标准砝码)一定要准确无误；其次是检查秤体结构是否平稳、有无机械限位和其他周边物件碰卡现象，然后再去皮清零,并观察零点值稳定；最后按照标定物重量进行标定。在不满足上述条件下的“标定”都会带来使用误差。因此，在正常使用过程中如果没有更换称量传感器，而发生了压秤比对上的“偏差”，一般情况下应该先检查秤体的机械秤架“限位”有没有卡碰，然后检查传感器“激励电压”是否发生了变化，不要轻易进行“标定”，这在日常维护、点检作业指导书中应予以明确。

3 能源介质计量数据误差分析及遵循规则

3.1 能源介质计量产生误差的内在因素

3.1.1 实际介质温度、压力发生变化产生的影响

气体介质流量测量计算是根据已经确定的条件(如介质密度、工作压力、工作温度、管道管径和当地大气压等)，工艺要求的最大、常用、最小流量等条件下，通过流量节流装置设计计算制造得到的，当实际介质温度压力发生变化时，介质密度发生变化,测出的计算流量就需要补偿修正。

3.1.2 介质成分影响

流体介质成分的变化是影响介质流量计量准确性的重要因素,例如，长期以来在跟踪煤气流量计量的误差分析,从焦化煤气含水汽的工艺生产流程逻辑推算，煤气中水汽对计量测量准确性的影响，主要是水汽混合在焦炉煤气中的密度发生变化，而不在于水汽占煤气总量多少，即便是万分之一，但它对焦炉煤气流量计量结果产生的影响确很大，使测量计算值出现偏移引起误差。例如，焦炭生产使用的焦煤中的水分,按照焦煤水分化验提供的分析数据4%,其影响数据(数据来源于生产统计)逻辑推算如下：

(1)1.4t焦煤(湿基)→生产1t焦炭→产生500m3焦炉煤气；(2)1.4t焦煤含水分4%，即水分56kg；(3)每立方米焦炉煤气内含水分56/500=112(g/m3)。

因此，焦气中混合进去的水汽影响介质密度上升了0.112kg/m3。

现场生产焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气中所含水分影响的计量误差如图1所示，从图1对比数据可以看出，密度小的焦炉煤气计量在同样水汽量下比其它煤气计量影响大，焦气中混合进去的水汽导致焦气计量计算值偏大近25%。这种状态下成分发生偏倚后，与原来设计的标准值对比产生的计量数据偏倚，可以通过修正模型[3]处理其测量结果，使其回归到“纯净”煤气的计量值上。其它被测对象的气体能源介质，其成分变化影响流量测量的准确，可同理通过修正模型处理。

图1 水分影响的计量误差百分比曲线图

3.1.3 差压流量计小信号的影响

在能源介质流量测量中，采用差压式流量测量都存在小信号切除的问题，即当管道介质流量小于等于十分之一满量程流量时，形成的差压只有满量程差压的百分之一，此差压信号的检测波动很大，流量显示会从零到十分之一满量程流量往复变化，无法测量出真实流量。因此，差压流量计小信号切除和不切除的影响，往往是结算双方产生计量异议的因素之一。

3.2 能源介质计量误差的外因

3.2.1 测量的方法和基本测量条件的影响

正确的测量的方法和满足基本测量条件是保证计量量值准确的基本要求，测量介质的实际工况条件是选择测量方法的前提条件。首先，管道内一定范围的流体流速决定了测量方法(或测量设备)选择以及对测量结果—误差的判定；其次，是否可接受这种误差，一般以相应的关联参数数据(工艺技术数据)来推算论证可否接受，并就如何修正这种误差来建立修正模型，并进行理论推算。

在所有测量方法的使用中，针对大口径、不常用的介质小流量准确测量一直是难以解决的问题，目前采取变径测量是一种好方法。

3.2.2 大口径流量计在小口径介质管道上误差修正

4 结束语

用于科学实验研究和贸易结算的数据测量误差是客观存在且无法完全消除，但误差可以在计量过程中以遵循其计量的基本理论进行有效的技术处理，使误差能够被控制在允许误差范围内，量传是计量准确性应有的遵循，各种误差修正处理技术需要量传验证，它不单是一个在计量方面的管理问题，更是一个涉及与计量技术密切相关的专业技术处理问题。