采油測(cè)試壓力表檢定裝置技術(shù)評(píng)定
采用一支相對(duì)穩(wěn)定的準(zhǔn)確度等級(jí)為1.0級(jí)、量程為0~30MPa的一般壓力表，按照J(rèn)JF 1033-2008《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》，同 時(shí)結(jié)合JJF 1059.1-2012《測(cè)量不確定評(píng)定與表示》的要求，對(duì)建標(biāo)后的采油測(cè)試壓力表檢定裝置進(jìn)行技術(shù)評(píng)定和校驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)、保 存和復(fù)現(xiàn)對(duì)采油測(cè)試壓力表的量值傳遞。在一定范圍內(nèi)開(kāi)展一定準(zhǔn)確度等級(jí)采油測(cè)試壓力表的校準(zhǔn)或檢測(cè)，以達(dá)到對(duì)該采油 測(cè)試壓力表檢定裝置進(jìn)行復(fù)查考核的相關(guān)要求。結(jié)果表明，準(zhǔn)確度等級(jí)為0.25級(jí)的壓力表檢定裝置，重復(fù)性考核符合JJF 1033-2008相關(guān)條款的要求，可以完成L0級(jí)及其以下的壓力表的校準(zhǔn)工作。
采油測(cè)試壓力表檢定裝置被廣泛地應(yīng)用于油 田壓力表校準(zhǔn)、檢測(cè)，建立其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以來(lái)，各個(gè)廠 家生產(chǎn)制造的計(jì)量校準(zhǔn)裝置,對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)除了 按照操作手冊(cè)正確操作與維護(hù)外，必須按照計(jì)量標(biāo) 準(zhǔn)考核規(guī)范的有關(guān)規(guī)定對(duì)其開(kāi)展不確定度評(píng)定。
這是考核該壓力表檢定裝置，是否可以持續(xù)有效地 開(kāi)展一定準(zhǔn)確度等級(jí)壓力表的校準(zhǔn)、檢測(cè)工作的先 決條件。
1.采油測(cè)試壓力表檢定裝置概述
采油測(cè)試壓力表計(jì)量系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)控制，以 力的平衡原理和帕斯卡定律為基礎(chǔ),采用高精度壓 力傳感器。在對(duì)被測(cè)儀器儀表校準(zhǔn)過(guò)程中，能靈活 設(shè)定壓力，對(duì)機(jī)械加壓系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制。計(jì)算機(jī) 根據(jù)所設(shè)定的壓力值控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)推拉 活塞調(diào)節(jié)壓力。壓力能等值傳遞到精密壓力表和 被測(cè)的一般壓力表。通過(guò)高精度壓力傳感器記錄 壓力值并反饋給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)壓力值調(diào)節(jié)絲杠的旋轉(zhuǎn)方向及速度，直到壓力值滿(mǎn)足測(cè) 試精度要求。其準(zhǔn)確度等級(jí)為0.25級(jí)，量程為0~ 60MPa。采油測(cè)試壓力表的工作溫度為(20±5)T， 相對(duì)工作濕度在85%。
2.試驗(yàn)結(jié)果與分析
2.1采油測(cè)試壓力表檢定裝置重復(fù)性試驗(yàn)
2.1.1采油測(cè)試壓力表檢定裝置重復(fù)性測(cè)量
在工作溫度為（20±5)T、相對(duì)濕度專(zhuān)85%的校 準(zhǔn)環(huán)境條件下，選一支相對(duì)穩(wěn)定測(cè)量范圍為0? 30MPa、準(zhǔn)確度等級(jí)為1.0級(jí)的采油測(cè)試壓力表。在 重復(fù)性條件下，用該裝置在被測(cè)壓力表測(cè)量范圍內(nèi) 選取30、20、10MPa 3個(gè)壓力點(diǎn)，每年進(jìn)行10次獨(dú)立 重復(fù)測(cè)量。
根據(jù)貝塞爾公式：
式中:S為標(biāo)準(zhǔn)偏差為測(cè)量次數(shù);為各次 的測(cè)量值,i=l…n0
由公式（1)計(jì)算得到的單次試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差結(jié)果， 如表1所示。
2.1.2采油測(cè)試壓力表檢定裝置測(cè)量不確定度評(píng)定 被測(cè)壓力表與精密壓力表之差，用AP表示，計(jì) 算公式如下：
AP=PrPa. (2)
式中：P,為采油測(cè)試壓力表的示值，M Pa; P。,為 采油測(cè)試壓力檢定裝置精密壓力表的標(biāo)準(zhǔn)值，MPa。
輸人量P,主要來(lái)源采油測(cè)試壓力表示值的不確 定度，可以通過(guò)連續(xù)測(cè)量得到測(cè)量列，采用A類(lèi)評(píng) 定，用!4*)表示。通過(guò)表1可知,該裝置經(jīng)過(guò)4年的 時(shí)間對(duì)同一采油測(cè)試壓力表3個(gè)不同壓力點(diǎn)進(jìn)行重 復(fù)性測(cè)量，取其12組單次試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差的最大值為重 復(fù)性測(cè)量結(jié)果，即S=0.026 5MPa。
任意選取3塊同類(lèi)型的采油測(cè)試壓力表，每塊 在30、20、lOMPa連續(xù)測(cè)10次，共得9組測(cè)量列,每 組測(cè)量列分別按公式（1)計(jì)算得出的單次試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 差，如表2所示。
根據(jù)公式（1)，由表2計(jì)算可得合并樣本標(biāo)準(zhǔn) &=2.70xl(T2MPa。
實(shí)際情況是在重復(fù)性條件下測(cè)量2次，以2次 測(cè)量算術(shù)平均值為測(cè)量結(jié)果，得：
5
uM=-^=1.91xlO_2 MPa (3)
42
輸人量凡主要來(lái)源于采油測(cè)試壓力表檢定裝 置精密壓力表標(biāo)準(zhǔn)值的不確定度，采用B類(lèi)評(píng)定，用
表示。采油測(cè)試壓力表檢定裝置的準(zhǔn)確度等級(jí) 為0.25級(jí)，量程為0~60MPa,其最大允許誤差 P,??=60x0.25%=0.15MPa,由于該裝置任意點(diǎn)的測(cè)量 示值100%落于59.85?60.15MPa區(qū)間，P_即為分散 區(qū)間的半寬。故根據(jù)JJF 1059.1-2012『"按B類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)
方法評(píng)定。按式(4)計(jì)算：Ui(x)= (4)
式中4是與分布狀態(tài)有關(guān)的常數(shù)，取k=芯。 所以采油測(cè)試壓力表檢定裝置精密壓力表標(biāo)準(zhǔn) 值的B類(lèi)不確定度為：Ui(*) =0.086 6MPa。對(duì)于其他 分量引人的B類(lèi)不確定分量,如環(huán)境溫度引人的標(biāo)準(zhǔn) B類(lèi)不確定度分量,精密壓力表工作環(huán)境溫度為(20± 5)^,溫度變化使壓力示值產(chǎn)生的誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果影 響微小，可忽略不計(jì);再如校準(zhǔn)人員估讀引人的B類(lèi) 不確定分量，按照規(guī)程要求1_0級(jí)壓力表估讀所產(chǎn)出 的i鍵綱難果影響微小，也可忽略不計(jì)。
示值誤差合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定a辦)，采油測(cè) 試壓力表示值與采油測(cè)試壓力表檢定裝置精密壓 力表標(biāo)準(zhǔn)值的不確定度的輸人分量彼此相互獨(dú)立， 其靈敏系數(shù)為+1或-1,故u如)可按式(5)計(jì)算：
U,(x)== Jul(x) + ul(x) (5)
計(jì)算得到 ?,(.?)=8.87xl0'2MPao 由于本次評(píng)定為采油測(cè)試壓力表檢定裝置對(duì)采油 測(cè)試壓力表校準(zhǔn)的結(jié)果，且測(cè)量結(jié)果可能為正態(tài)分 布，依據(jù)JJF 1059.1-2012相應(yīng)條款，按式(6)計(jì)算: Ugs-K u,(a;)=l.77x10 1 MPa _) (6)
2.1.3采油測(cè)試壓力表檢定裝置重復(fù)性考核結(jié)果 由于表1的重復(fù)性測(cè)量結(jié)果S=2.65xlO_2MPa<&= 2.70xlO-2MPa，同時(shí)也小于測(cè)量不確定度評(píng)定結(jié)果的 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度af(4=8.87xl0—2MPa，因此其重復(fù)性 考核符合JJF 1033-2008的相關(guān)條款的要求pl。
2.2采油測(cè)試壓力表檢定裝置穩(wěn)定性試驗(yàn)
采油測(cè)試壓力表檢定裝置于2009年建立標(biāo)準(zhǔn) 以來(lái),至2012年進(jìn)行復(fù)查標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)同一支相對(duì)穩(wěn)定 的壓力表在30、20、10MPa 3個(gè)壓力檢定點(diǎn)下，每年 分別重復(fù)測(cè)量10次，取每次算術(shù)平均值作為測(cè)量結(jié) 果，以相鄰兩年的測(cè)量結(jié)果之差作為該時(shí)間段內(nèi)計(jì) 量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核，其結(jié)果見(jiàn)表3。
由表3可知，由于相鄰兩次重復(fù)測(cè)量結(jié)果之差 ir-r-.i，均小于計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的最大允許誤差的絕對(duì)值， 即：
lr-r,-,l<Pm?=60x0.25%=0.15MPa (7)
因此計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核符合JJF 1033- 2008的要求。
2.3采油測(cè)試壓力表檢定裝置校準(zhǔn)結(jié)果驗(yàn)證
采用比對(duì)法對(duì)采油測(cè)試壓力表檢定裝置校準(zhǔn) 結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，來(lái)考核多臺(tái)同準(zhǔn)確度等級(jí)的采油測(cè) 試壓力表檢定裝置。將同一支采油測(cè)試壓力表所
得到的測(cè)量結(jié)果的平均值作為被測(cè)量的最佳估計(jì) 值，以考核校準(zhǔn)結(jié)果的可信程度以及驗(yàn)證校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度的合理性|3—51。選用另一支穩(wěn)定的采油 測(cè)試壓力表，用同一型號(hào)的3臺(tái)裝置對(duì)其不同壓力 點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)，其測(cè)量結(jié)果如表4所示。
在表4中，已知被測(cè)壓力表在1號(hào)采油測(cè)試壓 力表檢定裝置（建標(biāo)裝置）給定30MPa下測(cè)量結(jié)果 yu=30.07MPa。而上述3臺(tái)采油測(cè)試壓力表檢定裝 置得到的測(cè)量結(jié)果的平均值為30.05MPa，則其應(yīng)滿(mǎn) 足公式(8):
l^~u^ ⑶ -\l 71
式中，ra=3，t/f [/95= 1.77 x 10-1 MPa (隊(duì)為擴(kuò)展不 確定度）。
代人數(shù)值得：
=1.45x10 1 MPa。
其30MPa下校準(zhǔn)結(jié)果的差值：
yhh-y =]30.07-30.051 =0.02 MPa；
同理可得
20MPa下校準(zhǔn)結(jié)果的差值：
r,ab- j =120.01-20.03l=0.02MPa。
lOMPa下校準(zhǔn)結(jié)果的差值：
ykb - y 二丨 10.04-10.03丨=0.0]MPao
由于上述的i愼結(jié)果均小于
■\j Tl
所以經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，3臺(tái)采油測(cè)試壓力表檢定裝置均滿(mǎn) 足校準(zhǔn)方法的要求，可以完成1.0級(jí)及其以下的采 油測(cè)試壓力表的校準(zhǔn)工作|6_81。
3.結(jié)論
對(duì)建標(biāo)后的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù) 評(píng)定，可有效地檢驗(yàn)其穩(wěn)定性、重復(fù)性等計(jì)量特 性，還可以定量化的考核其對(duì)測(cè)量結(jié)果質(zhì)量保證 程度。
計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器的重復(fù)性試驗(yàn)結(jié)果的有效驗(yàn)證， 可以采用多點(diǎn)多次方法計(jì)算合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差。
通過(guò)對(duì)0.25級(jí)采油測(cè)試壓力表檢定裝置復(fù) 查考核，能夠驗(yàn)證該裝置是否可以持續(xù)開(kāi)展下一等 級(jí)采油測(cè)試壓力表的校準(zhǔn)、檢測(cè)工作。
