摘 要：本文介紹了一種差壓變送器檢定裝置的期間核查方法，保證了差壓變送器檢定裝置的準(zhǔn)確、可靠運(yùn)行。
引言
現(xiàn)行的檢定規(guī)程中對差壓變送器檢定裝置進(jìn)行整體檢測沒有相關(guān)的要求，只需要對標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行量值傳遞就可以開展工作了。但在實(shí)際使用過程中，整體設(shè)備因環(huán)境溫度、操作方法、使用的頻率、設(shè)備的老化及連接件的松緊問題可能使檢定裝置整體的計(jì)量性能發(fā)生變化，以至于會增加檢定裝置輸出壓力的不確定度。為了保證差壓變送器檢定裝置日常的穩(wěn)定、高效運(yùn)行及檢定裝置里的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備在兩次送檢之間的量值準(zhǔn)確可靠，需要對差壓變送器檢定裝置進(jìn)行期間核查。
差壓變送器檢定裝置的期間核查定義為：為保持對差壓變送器檢定裝置檢定狀態(tài)的可信度，在裝置相鄰兩次檢定之間，用專用的核查標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)過內(nèi)部評審合適的方法對標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備進(jìn)行的核查。差壓變送器檢定裝置的期間核查不同于檢定周期內(nèi)的重復(fù)檢定，是用以判斷計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備是否保持前次檢定時(shí)的各項(xiàng)計(jì)量性能指標(biāo)、判斷整體標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備是否滿足檢定要求，保證檢定過程受控，確保量值傳遞的準(zhǔn)確可靠，減少由于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備附件或配套設(shè)備失效而產(chǎn)生的量值偏差的風(fēng)險(xiǎn)，有效地預(yù)防了實(shí)驗(yàn)室和客戶的利益損失。
目前，國內(nèi)差壓變送器檢定裝置還處于起步階段，沒有相應(yīng)的期間核查方法，只能采用檢測的方式對差壓變送器的主計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，不能全面核查整體計(jì)量裝置。
因此，有必要提出一種可以對差壓變送器檢定裝置定期進(jìn)行核查，并保證差壓變送器檢定裝置準(zhǔn)確及可靠運(yùn)行的差壓變送器檢定裝置的期間核查方法 [1~2] 。
1 設(shè)計(jì)方案
本文介紹的差壓變送器檢定裝置的期間核查方法的流程框圖，如圖1所示。
具體的期間核查方法包括如下步驟：
（1）根據(jù)主標(biāo)準(zhǔn)送檢時(shí)間計(jì)算出期間核查日期。
在步驟（1）中，系統(tǒng)根據(jù)主標(biāo)準(zhǔn)的送檢時(shí)間計(jì)算出期間核查日期，例如，以送檢時(shí)間為基礎(chǔ)，每間隔半個(gè)月、一個(gè)月、一個(gè)季度半年時(shí)間進(jìn)行一次期間核查。
（2）在期間核查當(dāng)日，利用檢定裝置對核查標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢定。
在步驟（2）中，根據(jù)步驟（1）中計(jì)算得到的期間核查日期，在期間核查當(dāng)日，利用檢定裝置對核查標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢定。在本例中，所述檢定裝置是差壓變送器檢定裝置，所述核查標(biāo)準(zhǔn)是在檢定有效期內(nèi)的差壓變送器。
（3）將核查標(biāo)準(zhǔn)安裝在所述檢定裝置上，自動(dòng)調(diào)用測試程序啟動(dòng)鑒定裝置對核查標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試，并將測試數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳給后臺控制系統(tǒng)。
在步驟（3）中，人工將核查標(biāo)準(zhǔn)安裝在檢定裝置上，核查標(biāo)準(zhǔn)的低壓端接裝置的靜壓輸出口，高壓端接裝置的工作壓力輸出口。系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用試程序進(jìn)行測試，測試數(shù)據(jù)通過485通信或網(wǎng)口通信自動(dòng)讀取保存，再統(tǒng)一上傳給后臺控制系統(tǒng)。
（4）后臺控制系統(tǒng)根據(jù)測試數(shù)據(jù)，對檢定裝置的臺體性能指標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)分析。
（5）核查完成后，將所述核查標(biāo)準(zhǔn)卸下 [3~4] 。
2、關(guān)鍵實(shí)施步驟
在步驟（4）中，后臺控制系統(tǒng)根據(jù)測試所得數(shù)據(jù)，自動(dòng)分析檢定裝置的臺體性能指標(biāo)，計(jì)算出高度差、回差、測量誤差、En值。按照測試數(shù)據(jù)畫出核查曲線圖，便于檢測人員直觀的了解測試數(shù)據(jù)的變化情況，分析與期望狀態(tài)偏離的程度，及時(shí)采取措施。即：步驟4具體包括檢定裝置與核查標(biāo)準(zhǔn)的高度差測試步驟、核查標(biāo)準(zhǔn)的測量誤差測試步驟、核查標(biāo)準(zhǔn)的En值測試步驟、核查標(biāo)準(zhǔn)的回差測試步驟和核查標(biāo)準(zhǔn)的核查曲線作圖。
在核查標(biāo)準(zhǔn)的測量誤差測試步驟中，系統(tǒng)根據(jù)公式計(jì)算：
式中：
h為允許的高度差；
a為核查標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度等級指數(shù)；
Pm為核查標(biāo)準(zhǔn)的輸入量程；
ρ為傳壓介質(zhì)的密度；
g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?/div>
在核查標(biāo)準(zhǔn)的測量誤差測試步驟中，系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的檢定點(diǎn)，平穩(wěn)的輸入壓力信號到各檢定點(diǎn)，讀取并記錄輸出值直至上限；然后，反方向平穩(wěn)改變壓力信號到各個(gè)檢定點(diǎn)，讀取并記錄輸出值直至下限，這為一次循環(huán)；如此進(jìn)行兩個(gè)循環(huán)的檢定。
系統(tǒng)根據(jù)公式計(jì)算：ΔA=A 1 -A 0 （2）
式中：
ΔA為核查標(biāo)準(zhǔn)的測量誤差，單位mA；
A 1 為核查標(biāo)準(zhǔn)上行程檢定點(diǎn)或下行程檢定點(diǎn)的實(shí)際輸出值，單位mA；
A 0 為核查標(biāo)準(zhǔn)檢定點(diǎn)的理論輸出值，單位mA。
在所述核查標(biāo)準(zhǔn)的En值測試步驟中，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)上一個(gè)周期核查標(biāo)準(zhǔn)的各個(gè)測試點(diǎn)的測量誤差r 1 減去本次核查標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)點(diǎn)的測量誤差除以 2 倍的測量不確定度U，即為檢定裝置期間核查的En值：
式中：
γ 1 為由第1次核查時(shí)測得的各測試點(diǎn)的示值基本誤差，%；
γ 2 為由第2次核查時(shí)測得的對應(yīng)測試點(diǎn)的示值基本誤差，%；
U為實(shí)驗(yàn)室的測量不確定度。
在核查標(biāo)準(zhǔn)的回差測試步驟中，系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的檢定點(diǎn)，平穩(wěn)的輸入壓力信號到各檢定點(diǎn)，讀取并記錄輸出值直至上限；然后反方向平穩(wěn)改變壓力信號到各個(gè)檢定點(diǎn)，讀取并記錄輸出值直至下限，這為一次循環(huán)。如此進(jìn)行兩個(gè)循環(huán)的檢定。
系統(tǒng)根據(jù)公式計(jì)算ΔA d =|A d1 -A d2 | （4）
式中：
ΔA d 為核查標(biāo)準(zhǔn)的回差，單位mA；
A d1 為核查標(biāo)準(zhǔn)上行程檢定點(diǎn)的實(shí)際輸出值，單位mA；
A d2 為核查標(biāo)準(zhǔn)下行程檢定點(diǎn)的實(shí)際輸出值，單位mA。
在核查標(biāo)準(zhǔn)的核查曲線作圖步驟中，系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的測試點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)N次的單點(diǎn)測試，稱為一個(gè)子組，重復(fù)上述過程，共測量M個(gè)子組。
核查曲線圖的中心線CL、控制上限UCL和控制下限LCL分別為：
CL= x
UCL= x +0.18 R（5）
LCL= x -0.18 R
式中：
x 為 M個(gè)子組中每組數(shù)據(jù)平均值的平均值；
R為每個(gè)子組的極差，即#大值與#小值之差；
R 為M個(gè)子組極差的平均值；
N和M為正整數(shù)。例如，系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的測試點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)10次的單點(diǎn)測試，稱為一個(gè)子組。重復(fù)上面的過程，共測量20個(gè)子組；并且要求的那個(gè)子組數(shù)k≥20時(shí)，根據(jù)測試數(shù)據(jù)自動(dòng)生成期間核查曲線圖 [5] 。
3 期間核查結(jié)果的判定
本文中差壓變送器檢定裝置在兩次校準(zhǔn)或檢測間隔內(nèi)，期間核查的頻次為3次，每次核查中各壓力核查測量點(diǎn)上的校驗(yàn)次數(shù)為10次取其平均值，計(jì)算得到各次核查中壓力核查點(diǎn)核查對象的壓力示值誤差的平均值，公式如下：
將差壓變送器檢定裝置經(jīng)校準(zhǔn)或檢測后shou次核查中各核查點(diǎn)的壓力示值誤差的平均值設(shè)定為ΔF0，后續(xù)的3次核查中各壓力核查點(diǎn)的壓力示值誤差的平均值依次設(shè)為ΔF1、ΔF2、ΔF3。差壓變送器檢定裝置每次核查中各核查點(diǎn)核查結(jié)果的平均值數(shù)據(jù)如表1所示。
4 期間核查結(jié)果驗(yàn)證
由JJF1033《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》和壓力變送器檢定規(guī)程JJG882的有關(guān)規(guī)定可知，壓力變送器各核查點(diǎn)修正值的擴(kuò)展不確定度小于或等于壓力變送器#大允許誤差值的1/3。壓力變送器經(jīng)上級法定計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)檢定為0.1級合格，其#大允許誤差為±0.6kPa，則差壓變送器各核查點(diǎn)修正值的擴(kuò)展不確定度#大為0.2kPa。
通過比較差壓變送器檢定裝置后續(xù)核查中各壓力核查校驗(yàn)點(diǎn)相對于shou次核查校驗(yàn)點(diǎn)的變化量（即后續(xù)核查中各壓力核查點(diǎn)示值誤差的平均值和shou次期間核查中各壓力核查點(diǎn)示值誤差平均值差值的覺對值）是否不大于對應(yīng)壓力核查點(diǎn)修正值的擴(kuò)展不確定度，驗(yàn)證差壓變送器檢定裝置后續(xù)每次核查中各壓力核查點(diǎn)核查結(jié)果是否合格，從而判定差壓變送器檢定裝置的測量范圍和壓力示值是否均符合規(guī)程要求。驗(yàn)證結(jié)果如表2所示。
經(jīng)驗(yàn)證，差壓變送器檢定裝置在兩次校準(zhǔn)或檢測間隔之間，后續(xù)的各次核查中壓力核查點(diǎn)核查結(jié)果（即示值誤差的平均值）均合格，則判定差壓變送器檢定裝置在此期間的測量壓力示值均符合要求。差壓變送器檢定裝置在兩次校準(zhǔn)或檢定間隔之間，經(jīng)本文方案核查，其計(jì)量性能、通用性能均符合要求。因此，差壓變送器檢定裝置在該期間的狀態(tài)是可信且持續(xù)有效的。
如果差壓變送器檢定裝置經(jīng)本文方案核查，發(fā)現(xiàn)其計(jì)量性能不符合要求，則必須分析原因。如懷疑是設(shè)備本身造成的，必須及時(shí)送往法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)重新校準(zhǔn)或檢定。
如果懷疑是由環(huán)境影響、粗大誤差、人員操作或期間核查標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生變化等其它因素造成的，則應(yīng)該采取合適的糾正措施進(jìn)行糾正，結(jié)束后應(yīng)再次進(jìn)行核查，如果發(fā)現(xiàn)裝置還不符合核查要求，則應(yīng)將標(biāo)準(zhǔn)裝置送往上級法定計(jì)量機(jī)構(gòu)重新校準(zhǔn)或檢定 [6~7] 。
5 結(jié)束語
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本文提供的差壓變送器檢定裝置的期間核查方法根據(jù)變送器檢定裝置的使用情況分析，不僅可定期自動(dòng)對檢定裝置進(jìn)行測試，以保證裝置計(jì)量性能的準(zhǔn)確穩(wěn)定，而且發(fā)現(xiàn)問題可及時(shí)采取預(yù)防措施，避免質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，還可以有效保證差壓變送器檢定裝置精準(zhǔn)運(yùn)行，應(yīng)用前景廣泛。
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