浊点测定仪校准方法及测量不确定度评定

2023-08-13洪滔刘广

品牌与标准化 2023年4期

洪滔刘广

【摘要】本文主要介绍了石油产品浊点测定仪的组成和测量原理，JJF 1869—2020《石油产品倾点浊点测定仪校准规范》中最大允许误差和示值重复性技术指标范围的确定过程，以及浊点测定仪的校准方法，并评定仪器的示值误差不确定度，为石油产品浊点测定仪的校准以及日常使用提供更可靠的依据。

【关键词】浊点仪；计量特性；校准方法；不确定度

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.04.015

Calibration Method and Uncertainty Evaluation of Cloud Point Tester

HONG Tao， LIU Guang

（Liaoning Institute of Measurement， Shenyang 110004， China）

Abstract： This paper introduces the composition and principle of cloud point tester， determining process of maximum allowable error and repeatability of indication value specification range of JJF 1869—2020 Calibration Specification for Pour Point and Cloud Point Testers of Petroleun Products， and the calibration method for cloud point tester then evaluate indication error uncertainty of the instrument， provides more reliable basis for the calibration and daily application of cloud point testers of petroleun products

Key words： cloud point tester； metrological characteristics； calibration method； uncertainty

0引言

浊点是在规定的条件下，清澈透明的液体石油产品、生物柴油、生物柴油调和燃料等，由于蜡晶体的出现而首次呈雾状或浑浊时的最高温度。它是评价液体石油产品、生物柴油、生物柴油调和燃料低温流动性的一个重要指标。浊点的大小与油品的组分有直接关系。组分中碳链越长，支链越少，分子间作用力越大，浊点越高，反之则浊点越低。浊点的准确测量直接关系到石化产品及其相关衍生产品生产运输和储藏使用的安全。由于浊点仪生产厂家的制造能力和质量控制水平参差不齐，导致各种浊点仪的测量准确度差异较大。仪器在长时间使用后可能出现漂移现象。因此，每隔一段时间对浊点仪进行校准是非常重要的。这有利于对仪器的使用状态进行监控，从而确保该仪器输出的测试结果准确可靠。

目前我国测量石油产品浊点是根据GB/T 6986—2014《石油产品浊点测定法》。该标准中将浊点测量分为自动和手动两种方法。

1石油产品浊点测定仪的组成及原理

石油产品浊点测定仪是用于测量液体石油产品、生物柴油、生物产油调和燃料的浊点。它由控温单元、制冷单元、测试单元等组成。由于测试系统的区别又细分为手动法石油产品浊点测定仪和自动法石油产品测定仪。对于手动法仪器，将待测油样装入放样试管的规定刻线处，在不搅动测试样品的情况下迅速将放有待测油样的试管取出，观察到有蜡结晶出现时记录控温单元的示数；如未出现蜡结晶则将试管放到制冷单元继续降温，直至观测到有蜡晶析出为止。对于自动法仪器，按照说明书开机预热后将待测油样放入放样试管的规定刻线处，将试管放入浊点测定仪中开始测试，记录测试结果。自动法仪器配备相机，能够更精确地捕捉到浊点出现温度[1]。

2试验部分

本文采用GB/T 6986—2014中的方法进行长期试验获得大量数据，并通过对大量测试数据进行分析，最终通过统计的方法确定浊点测定仪校准时最大允许误差和重复性技术指标的范围。

2.1浊点的测量方法

目前在国内对浊点的测定大多采用GB/T 6986—2014中所规定的方法。国际上主要采用的标准是ASTM D2500—23《石油产品和液体燃料浊点的标准试验方法》和ASTM D5771—21《石油产品和液体燃料浊点的标准试验方法（光学检测分级冷却法）》。

2.2浊点测定仪的校准思路

浊点测量时影响因素众多，预期浊点值、降温速率、温度计位置等对测量结果都有较大影响。如果分项进行校准，工作量巨大，得到的测量不确定度也会很大，且对浊点测量结果的影响难以量化。参考GB/T 6986—2014的做法，并根据我国具体情况，我们提出使用有证标准物质对浊点仪进行校准，对其性能作综合性评价是比较可靠的方法。

2.3标准物质描述：

中国计量科学研究院研发的浊点仪校準用国家一级标准物质，见表1。

2.4试验步骤

2.4.1手动法仪器试验步骤

将试样注入试管至刻线处，用带有温度计的软木塞塞紧试管。选择合适的温度计，调整软木塞和温度计的位置，使软木塞紧紧塞住试管，且温度计和试管在同一轴线上，温度计的水银球刚好接触到试管底部。垫片、垫圈和套管内清洁干燥后，将垫片放入套管底部。在放入试管前，垫片和套管应先放入冷却介质中至少10 min。当空套管冷却时可以盖上盖子。将垫圈套入试管，离底部约25 mm，并将试管插入套管。绝不准许将试管直接放入冷却介质内。冷浴保持在（0±1.5）℃。每当试管温度计读数下降1℃时，在不搅动试样的情况下，迅速将试管取出，观察浊点，然后再放入套管。整个过程要在3 s内完成。当连续冷却的试管底部出现蜡结晶时，记录温度计读数为浊点。

2.4.2自动法仪器试验步骤

按仪器说明书的要求设定仪器参数后将试样注入试管至刻线处。将软木垫片放入套管底部，软木垫圈套入试管。如果需要，按仪器说明书对其做最终调整。软木垫圈应距试管底部（25±3）mm。将试管放入套管，依据仪器说明书连接好温度探头。开始测试，仪器能够检测到试管底部出现浑浊的温度。试管底部出现浑浊的最高显示温度即为试样的浊点。

2.5浊点仪试验数据及处理

本实验中共测量出有效数据88组（其中GBW13245和GBW13246各44组），每一组连续测量三次标准物质，三次测量结果的算术平均值与标准物质的差值作为示值最大允许误差；分别运用极差法和贝塞尔公式法对测量数据进行计算，取两个方法中结果较大的作为示值重复性。浊点测量数据见表2。

对上述88组数据进行分析，重复性结果主要分布在0℃≤δr≤0.6℃和0.6℃<δr≤1.2℃两个区间。从表3可以看出δr≤0.6℃的比率大于95%，综合统计结果是98.9%。由于石油产品浊点测定仪降温速率是1℃，在重复性考察时也以1℃为界划分。因此石油产品浊点测定仪的示值重复性指标是1℃。

对上述88组数据进行示值误差分析，结果见表4。表中“出现概率”指的是在本示值误差区间（1℃），实际出现次数与总试验次数之比。“累计概率”指的是从0至本区间实际出现次数之和与总试验次数之比。从表4可以看出浊点仪示值在标准值附近出现的概率最大，随着距离增大，出现概率逐渐减小。当δR外推到（3，4]时，出现概率为0.158，累积概率为0.978，表明在[0，12]区间数据实际出现次数占到总试验次数的97.8%。因此石油产品浊点测定仪的示值最大允许误差为±4℃。