热量表量值比对结果报告

1、热量表量值比对结果报告热量表量值比对结果报告比对组织者：山东省质量技术监督局主导实验室：山东省计量科学研究院报告编制人：谷祖康、朱江27目 录1.前言22.本次比对的特点32.1开展本次比对的目的和意义32.2 参加实验室的情况32.3 比对项目32.4 比对方法32.5 传递标准描述42.6 日程安排42.7 完成情况53.统计分析的设计及结果评价准则63.1 结果评价方法63.2 评价准则73.3 结果图示74.统计处理结果84.1 参考值及其测量结果不确定度的确定84.2评价结果95.技术分析和技术建议215.1 技术分析215.2技术建议22附录A 主导实验室测量不确定度分析23热量表

2、量值比对结果报告1. 前言本报告是对山东省质量技术监督局组织的“关于法定计量检定机构中开展检定能力比对工作的通知”的总结，由山东省计量科学研究院负责起草，山东省技术监督局计量处审核并批准发布。“热量表量值比对”由山东省质量技术监督局计量处组织，山东省计量科学研究院负责协调及实施。山东省计量科学研究院依据JJF1117-2010计量比对国家计量技术规范的要求运作整个比对。计量比对指出：比对能考察实验室测量量值和出具测量结果的准确一致的程度；考核计量基准、计量标准、环境条件、人员水平、检测方法、数据处理、管理能力、材料供应等方面的实际水平和能力；加强对国家计量基准、计量标准的监督管理；保持我国计量

3、基准、标准的水平；确保测量量之准确、一致、可靠。比对的结果可作为各种认证、认可和考核的评审依据及实验室能力的有效证明。山东省内所有热量表检定装置标准的计量技术机构必须通过参加相关活动证明其技术能力。2. 本次比对的特点2.1开展本次比对的目的和意义热量表为国家重点管理的计量器具，必须进行首次检定。国家自2000年推行供热计量以来，热量表的使用安装正在向健康方向发展。计量技术机构在安装使用前把好最后一道关，责任重大，其设备能力、人员技术状况直接影响到工作质量，甚至影响到质监系统的形象。通过比对，促进计量技术机构检定能力的提高，处理检定中遇到的问题，进一步提高检定人员工作能力，发现计量设备、人员存

4、在的问题，为热量表强制检定工作奠定坚实的技术基础。2.2 参加实验室的情况本次比对共有27家实验室参加，为具备热量表检定能力的市、县级法定计量检定机构。2.3 比对项目本次比对要求各参比实验室按照2012年度热量表量值比对实施方案，对主导实验室给出的传递标准进行计量比对。2.4 比对方法本次比对的校准方法依据JJG225-2001热能表计量检定规程、JJF1117-2010计量比对计量技术规范。2.5 传递标准描述本次比对的传递标准由主导实验室提供。主导实验室根据目前热量表检定装置及热量表的工作原理在大量试验的基础上并选取了准确度、重复性、稳定性满足要求的德国荷德鲁美特公司生产的DN20超声波

5、热量表和丹麦卡姆鲁普公司生产的DN20超声波流量传感器作为传递标准。为防止运输对样品稳定性的影响，主导实验室提供了专用包装箱及整个比对实施过程中的交接记录单，最终测试稳定性满足要求。2.6 日程安排本次参加比对的实验室分为2个组，采取环式比对路线，每个参比实验室应在3天内完成，并将比对样品传递至下一个参比实验室。2012年9月17日开始，参比实验室分组情况和比对路线安排参见省局文件。比对日程安排见表1。表1： 比对日程安排序号比对过程日程安排备注1传递标准准备及试验9月5日15日-2传递标准及试验9月17日12月5日-3传递标准试验及整理数据12月6日12月10日-序号参比单位日程安排备注开始

6、结束第一组1济南市计量检定所2012.9.172012.9.19-2邹平县计量测试检定所2012.9.222012.9.26-3淄博市计量测试所2012.9.262012.9.28-4沂源县计量所2012.9.292012.10.9-5莱芜市计量测试所2012.10.102012.10.12-6泰安计量测试所2012.10.132012.10.15-7新泰计量测试所2012.10.162012.10.18-8临沂市计量检定所2012.10.192012.10.21-9枣庄市计量测试所2012.10.222012.10.24-10滕州市计量测试所2012.10.252012.10.27-11济宁

7、市计量测试所2012.10.282012.10.30-12荷泽市计量测试所2012.10.312012.11.2-13聊城市计量测试所2012.11.32012.11.5-第二组1滨州市计量测试检定所2012.9.182012.9.19-2东营市计量测试检定所2012.9.202012.9.22-3寿光市计量测试所2012.9.232012.9.25-4潍坊市坊子计量所2012.9.262012.9.28-5潍坊市计量测试所2012.9.292012.10.9-6蓬莱市计量测试所2012.10.112012.10.13-7烟台市计量所2012.10.162012.10.188威海市计量所201

8、2.10.192012.10.20-9莱阳市计量所2012.10.252012.10.26-10即墨市计量测试所2012.10.272012.10.29-11胶州市计量检定测试所2012.10.312012.11.2-12青岛市计量测试所2012.11.062012.11.08-13日照市计量测试所2012.11.92012.11.11-14黄岛计量测试所2012.11.282012.11.30-2.7 完成情况比对按照“主导实验室-比对单位-主导实验室”的方式进行。全部实验工作在2012年12月5日全部完成。从各参比实验室提供报告中能够反映比对环境条件符合要求。所有参比实验室的试验报告数据已

9、经收集齐全，它们被汇总在表3-6中。3. 统计分析的设计及结果评价准则3.1 结果评价方法对参比实验室提交的结果，由单个参比实验室的测量结果与主导实验室给出参考值的差值即等效度Dji和各参比实验室比对结果与其不确定度U的一致性即归一化偏差En来表征，以此主导实验室对比对结果进行评价。按照下式计算Dji值：Dji=(Yji-Yri) （1）式中：Yji主导实验室的在第i个测量点上的测量结果。Yri第j个实验室上报的在第i个测量点上的测量结果。按照下式计算U值： （2）式中： 第个测量点的参考值的标准不确定度；第个实验室宣称的在第个测量点上测量结果的标准不确定度； 传递标准在第个测量点上在比对期间

10、的不稳定性对测量结果的影响； 覆盖因子，取2。按照下式计算En值： （3）本次比对采用En值对结果进行评定，体现各参比实验室能力。但En值大小并不表明实验室结果与参考值的接近程度，它只表明其结果是否符合实验室提供的测量结果不确定度。3.2 评价准则比对结果一致性的评判原则：，参加实验室的测量结果与参考值之差在合理的预期之内，比对结果满意。，参加实验室的测量结果与参考值之差没有达到合理的预期，不满意。应分析原因，需要进行整改。3.3 结果图示为了清晰地表示各参加实验室结果，将每一个参比实验室的等效度即和不确定度用图形表示，图中参比实验室等效度用表示，等效度向上向下延伸的线段代表实验室校准结果的测

11、量结果不确定度。从图上可直观看各个参比实验室的结果。需要注意的是，数据分布图只是客观的比较所有参比实验室的结果及其不确定不度，并不代表对一个结果的最终评定，结果的评定由En值来确定。4. 统计处理结果4.1 参考值及其测量结果不确定度的确定参考值计算是本次比对数据处理的关键。主导实验室在比对开始前（ 9月5 日15日）和比对结束后（12月6 日10日）对传递标准进行了测试，本次比对以主导实验室所测传递标准热量表误差的算术平均值作为各参考值，其测量不确定度是两次测量中的最大值。在进行比对技术方案准备时，为考核各比对实验室的试验能力，在比对方案中尝试提出了3K温差点的计算器+配对温度传感器的热量量

12、值试验。但从试验结果来看，确因目前热量表技术所限其稳定性较差，所以本次比对不将此试验点参数作为考核指标。传递标准的参考值及其不确定度汇总见表2。表2 主导实验室确定的传递标准的参考值及其不确定度汇总表 号测量点参考值（%）标准不确定度（%）流量传感器936#0.03 m3/h0.190.33366#0.15 m3/h0.120.243.0 m3/h0.250.19935#0.03 m3/h0.200.43462#0.15 m3/h0.210.363.0 m3/h0.060.19计算器+配对温度传感器366#15K0.670.1340K0.300.10462#15K0.390.1340K0.20

13、0.10主导实验室设备名 称型 号测量范围制造厂及出厂编号热水流量检定装置DN15-50(0.01530) m3/h山东计量院 001-2001标准铂电阻温度计WZPB-2(0419.5)云南仪表厂 96088 ； 81021数字多用表HP34401(0.000-10M)WHP US36056476标准恒温槽HWC-R-D(495)山东计量院2002024；2002026主导实验室不确定度分析见附录表A。4.2评价结果4.2.1 比对结果汇总、计算及评价 表3 至表6给出参比实验室全部试验数据及比对计算结果。表中Yji（%）表示各参比实验室报告的测量值，uji（%）表示这个测量值的标准不确定度

14、，Dji表示等效度，En表示归一化偏差。等效度和归一化偏差按公式（1）（3）计算得出。表3 第一组流量传感器比对结果比对单位0.03 m3/h0.15 m3/h3.0 m3/hYji(%)uji(%)Dji(%)EnYji(%)uji(%)Dji(%)EnYji(%)uji(%)Dji(%)En序号主导实验室0.190.330.120.240.250.191济南市计量所0.250.250.060.1-0.160.17-0.28-0.5-0.110.36-0.36-0.42邹平县计量所0.230.100.040.1-0.170.03-0.29-0.6-0.100.03-0.35-0.913淄博市

15、计量所0.560.340.370.4-0.430.32-0.55-0.7-0.650.41-0.90-0.994沂源县计量所0.200.300.010-0.500.25-0.66-0.9-0.700.44-0.95-0.995莱芜市计量所-0.560.35-0.75-0.80.150.320.0300.070.30-0.18-0.26泰安市计量所0.400.230.210.3-1.100.23-1.22-1.8-0.400.45-0.65-0.77新泰市计量所0.400.230.210.3-1.100.23-1.22-1.8-0.330.24-0.58-0.948临沂市计量所0.850.370

16、.660.7-0.880.23-1.00-1.5-0.290.25-0.54-0.869枣庄市计量所0.220.260.030-0.270.15-0.39-0.7-0.560.36-0.81-0.9910滕州市计量所0.330.370.140.10.330.260.210.30.600.200.350.611济宁市计量所0.670.170.480.6-0.050.09-0.17-0.3-0.670.45-0.92-0.9412荷泽市计量所0.760.200.570.7-0.420.15-0.540.95-0.490.33-0.74-0.9713聊城市计量所0.400.150.210.3-0.3

17、00.20-0.42-0.70.400.250.150.2表4 第一组计算器+配对温度传感器比对结果比对单位15K40KYji(%)uji(%)Dji(%)EnYji(%)uji(%)Dji(%)En序号主导实验室0.670.130.300.101济南市计量所0.510.22-0.16-0.30.560.110.260.92邹平县计量所0.340.12-0.33-0.920.170.09-0.13-0.53淄博市计量所0.580.16-0.09-0.20.220.11-0.08-0.34沂源县计量所0.400.15-0.27-0.70.130.1-0.1705莱芜市计量所0.410.15-0.

18、26-0.60.420.100.120.46泰安市计量所0.600.21-0.07-0.10.200.21-0.10-0.27新泰市计量所0.600.21-0.07-0.10.200.21-0.10-0.28临沂市计量所0.810.040.140.50.130.02-0.17-0.89枣庄市计量所0.500.23-0.17-0.30.220.21-0.08-0.210滕州市计量所0.770.120.100.30.200.09-0.10-0.411济宁市计量所0.740.160.070.20.380.050.080.412荷泽市计量所0.660.15-0.0100.350.100.050.213

19、聊城市计量所0.600.10-0.07-0.20.500.100.200.7表5 第二组流量传感器比对结果比对单位0.03 m3/h0.15 m3/h3.0 m3/hYji(%)uji(%)Dji(%)EnYji(%)uji(%)Dji(%)EnYji(%)uji(%)Dji(%)En序号主导实验室0.200.430.210.360.060.191滨州市计量所0.330.030.130.10.320.160.110.10.180.080.120.32东营市计量所-0.300.16-0.50-0.5-0.400.18-0.61-0.8-0.300.16-0.36-0.73寿光市计量所0.800.

20、440.600.51.570.381.361.30.960.330.901.24坊子区计量所0.430.650.230.10.660.370.450.4-0.600.33-0.66-0.95潍坊市计量所-0.170.34-0.37-0.30.730.160.520.7-0.100.12-0.16-0.46莱阳市计量所0.210.260.0100.490.240.280.30.310.260.250.47蓬莱市计量所0.320.30.120.10.440.380.230.20.190.330.130.28烟台市计量所0.360.200.160.2-0.210.13-0.42-0.60.320.3

21、10.260.49威海市计量所-0.200.35-0.40-0.4-0.100.25-0.31-0.40.300.100.240.610即墨市计量所0.300.130.100.10.400.360.180.20.300.320.240.311胶州市计量所0.600.130.400.40.900.180.690.90.400.410.340.412黄岛区计量所0.500.230.300.30.400.340.190.20.400.210.340.613青岛市计量所0.300.120.100.10.300.120.090.10.500.190.440.814日照市计量所-0.140.36-0.34

22、-0.3-0.340.23-0.55-0.60.100.210.040.1表6 第二组计算器+配对温度传感器比对结果比对单位15K40KYji(%)uji(%)Dji(%)EnYji(%)uji(%)Dji(%)En序号主导实验室0.390.130.200.101滨州市计量所0.250.35-0.14-0.20.100.37-0.10-0.12东营市计量所0.220.31-0.17-0.20.070.28-0.13-0.23寿光市计量所1.650.351.261.7-0.120.37-0.32-0.44坊子区计量所0.380.14-0.0100.120.030.08-0.35潍坊市计量所0.2

23、00.13-0.19-0.50.570.150.370.966莱阳市计量所0.650.170.260.60.580.160.380.957蓬莱市计量所0.200.32-0.19-0.30.010.31-0.19-0.38烟台市计量所0.210.16-0.18-0.40.090.035-0.11-0.49威海市计量所0.800.350.410.51.00.390.800.9810即墨市计量所0.310.01-0.08-0.20.290.010.090.411胶州市计量所0.900.260.510.90.300.340.100.112黄岛区计量所0.100.13-0.29-0.70.300.050

24、.100.413青岛市计量所0.200.06-0.19-0.60.100.05-0.10-0.414日照市计量所0.240.17-0.15-0.30.120.15-0.08-0.24.2.2 结果图示图1-4给出每一个参比实验室的等效度D和不确定度U的图形表示，图中参比实验室等效度用表示，等效度向上向下延伸的线段代表实验室校准结果的测量结果不确定度。竖轴单位为%，横轴数值为参比单位序号。4.2.3 结果评价结果表明，第一组13个参比实验室，流量传感器比对有10家结果满意，满意率77%；有3家，结果为不满意;计算器+配对温度传感器比对13家全部结果满意，满意率100%。第二组14个参比实验室，流

25、量传感器和计算器+配对温度传感器比对均有13家结果满意，满意率93%；有1家，结果为不满意。综上，泰安市计量所、临沂市计量所、新泰市计量所和寿光市计量所本次比对不满意。应当引起重视的是，尽管评定的En值小于1得出满意的结果，但并不表示该实验室具有较高的测量水平。只有D值小，且不确定度评定合理的情况下得到的En值小于1才是具有较高测量能力的实验室。表7：第一组参比实验室比对结果判定汇总序号 比对项目参比单位流量传感器热量值0.03m3/h0.15m3/h3.0m3/h15K40KEn结果En结果En结果En结果En结果1济南市计量所0.1满意-0.5满意-0.4满意-0.3满意0.9满意2邹平县

26、计量所0.1满意-0.6满意-0.91满意-0.92满意-0.5满意3淄博市计量所0.4满意-0.7满意-0.99满意-0.2满意-0.3满意4沂源县计量所0满意-0.9满意-0.99满意-0.7满意0满意5莱芜市计量所-0.8满意0满意-0.2满意-0.6满意0.4满意6泰安市计量所0.3满意-1.8不满意-0.7满意-0.1满意-0.2满意7新泰市计量所0.3满意-1.8不满意-0.94满意-0.1满意-0.2满意8临沂市计量所0.7满意-1.5不满意-0.86满意0.5满意-0.8满意9枣庄市计量所0满意-0.7满意-0.99满意-0.3满意-0.2满意10滕州市计量所0.1满意0.3满

27、意0.6满意0.3满意-0.4满意11济宁市计量所0.6满意-0.3满意-0.94满意0.2满意0.4满意12荷泽市计量所0.7满意0.95满意-0.97满意0满意0.2满意13聊城市计量所0.3满意-0.7满意0.2满意-0.2满意0.7满意表8：第二组参比实验室比对结果判定汇总序号 比对项目参比单位流量传感器热量值0.03m3/h0.15m3/h3.0m3/h15K40KEn结果En结果En结果En结果En结果1滨州市计量所0.1满意0.1满意0.3满意-0.2满意-0.1满意2东营市计量所-0.5满意-0.8满意-0.7满意-0.2满意-0.2满意3寿光市计量所0.5满意1.3不满意1.

28、2不满意1.7不满意-0.4满意4坊子区计量所0.1满意0.4满意-0.9满意0满意-0.3满意5潍坊市计量所-0.3满意0.7满意-0.4满意-0.5满意0.96满意6莱阳市计量所0满意0.3满意0.4满意0.6满意0.95满意7蓬莱市计量所0.1满意0.2满意0.2满意-0.3满意-0.3满意8烟台市计量所0.2满意-0.6满意0.4满意-0.4满意-0.4满意9威海市计量所-0.4满意-0.4满意0.6满意0.5满意0.98满意10即墨市计量所0.1满意0.2满意0.3满意-0.2满意0.4满意11胶州市计量所0.4满意0.9满意0.4满意0.9满意0.1满意12黄岛区计量所0.3满意0

29、.2满意0.6满意-0.7满意0.4满意13青岛市计量所0.1满意0.1满意0.8满意-0.6满意-0.4满意14日照市计量所-0.3满意-0.6满意0.1满意-0.3满意-0.2满意5. 技术分析和技术建议5.1 技术分析从表3-表6数据上看，此次计量比对的结果表明参比实验室检定存在很多问题。因热量表检定装置构成复杂，为此很难定量地找出问题之所在。现对可能出现的原因进行说明：5.1.1热水流量标准装置：1）装置计算软件存在缺陷主要表现在没有即时、准确地测量介质温度，从而无法进行正确的密度修正；标准体积计算时没有考虑诸如浮力等修正因素。2）装置结构不合理主要表现在循环管路中无法完全将空气排出，

30、导致测量结果重复性较差；试验管路内壁加工粗糙、热量表装夹表处密封圈有问题等导致流场不稳定。3）标准器使用不当主要表现在电子秤没有调整水平、称量量器与外界相连等因素导致标准器不能正常工作。4）装置控制阀门关闭不严，导致测量结果偏正误差。5.1.2温度传感器标准装置：1）装置计算软件功能不全，无分量组合检定模式。2）标准器使用不当，如恒温槽温度稳定时间不够、多用数字表功能选择不正确。5.1.3 人员能力不足1）受日常检定表固定方式所限，对比对表检定方式不熟知;2）不确定度评定不合理;3）对检定装置操作不熟练;4）热量表知识水平尚需提高;5）工作态度不认真。5.2技术建议：1） 进一步加强检定人员培

31、训管理，使检定人员熟知标准装置工作原理和其操作方法，能够对标准器的异常测量值能做出合理判断;2）进一步完善热量表检定装置软、硬件。附录A 主导实验室测量不确定度分析一 热量表流量传感器测量结果不确定度分析1 热水流量检测系统（质量法）1.1 数学模型：(1)式中：VN流过水体积。M水体积称量值。测量过程中在tW温度下热量表处水密度。(2)式中：KK空气浮力修正系数；rA称量容器外空气密度，(kg/m3)；rA 称量容器中空气密度，（kg/m3）；rW水密度，（kg/m3）；rm标准砝码密度，（kg/m3）。KC插入称量容器中管道修正系数。考虑系统的其它部分可能影响测量结果，将数学模型修正为：

32、(3)式中：VG中间管道温度变化引起的误差。VZ蒸发引起的水体积变化。VQ水中气泡引起的误差。1.2 主要影响量1.2.1 称量值衡器的测量不确定度。1.2.2 水密度纯水的密度rW可通过下式计算： (4)式中：rWde密度查表值，(kg/L)；KrW 密度修正系数(实际使用水的密度的变化)，(kg/L)；gW水的热系数，(-1)；dtw被测表处温度的误差()cW水的压缩系数（MPa-1）水的密度的相对标准不确定度为： (5)1.2.3 换向器或启停效应的测量不确定度1.2.4 空气浮力空气浮力对称量值的影响。1.2.5 中间管道温度变化带来的影响此影响主要指热量表至标准器中间管道因温度变化和

33、管道与水的热胀系数不同而引起的体积变化所带来的影响。 (6)式中：gW水的膨胀系数，（-1）；gG管道材质的膨胀系数，（-1）Dt试验过程中介质温度的变化（）1.2.6 插入管的浮力影响称量容器内插入管对称量值的影响。1.2.7 蒸发量的影响称量容器内水的蒸发量对称量的影响。1.2.8 气泡的影响试验管段内气泡对测量结果的影响。测量不确定度汇总表(935#流量传感器，0.030m3/h)影响因素影响量传递因子不确定度分量衡器的A类不确定度0.008%10.008%衡器的B类不确定度0.015%10.015%衡器的分度值5g1/5000g/30.058%测量介质的密度影响0.00046kg/L/

34、1/（0.98815kg/L）×2/30.054%被检表的分辨力0.01L1/5L/30.115%被检表的重复性0.41%10.41%合成不确定度0.43%扩展不确定度(k=2)0.87%测量不确定度汇总表(936#流量传感器，0.03m3/h)影响因素影响量传递因子不确定度分量衡器的A类不确定度0.008%10.008%衡器的B类不确定度0.015%10.015%衡器的分度值5g1/5000g/30.058%测量介质的密度影响0.00046kg/L/1/（0.98815kg/L）×2/30.054%被检表的分辨力0.01L1/5L/30.115%被检表的重复性0.30%1

35、0.30%合成不确定度0.33%扩展不确定度(k=2)0.66%测量不确定度汇总表(462#流量传感器，0.15m3/h)影响因素影响量传递因子不确定度分量衡器的A类不确定度0.008%10.008%衡器的B类不确定度0.015%10.015%衡器的分度值5g1/15000g/30.019%测量介质的密度影响0.00046kg/L/1/（0.98815kg/L）×2/30.054%被检表的分辨力0.01L1/15L/30.04%被检表的重复性0.357%10.357%合成不确定度0.36%扩展不确定度(k=2)0.72%测量不确定度汇总表(366#流量传感器，0.15m3/h)影响因

36、素影响量传递因子不确定度分量衡器的A类不确定度0.008%10.008%衡器的B类不确定度0.015%10.015%衡器的分度值5g1/15000g/30.019%测量介质的密度影响0.00046kg/L/1/（0.98815kg/L）×2/30.054%被检表的分辨力0.01L1/15L/30.04%被检表的重复性0.23%10.23%合成不确定度0.24%扩展不确定度(k=2)0.48%测量不确定度汇总表(462#流量传感器，3.0m3/h)影响因素影响量传递因子不确定度分量衡器的A类不确定度0.008%10.008%衡器的B类不确定度0.015%10.015%衡器的分度值5g1

37、/50000g/30.006%测量介质的密度影响0.00046kg/L/1/（0.98815kg/L）×2/30.054%被检表的分辨力0.01L1/50L/30.01%被检表的重复性0.18%10.18%合成不确定度0.19%扩展不确定度(k=2)0.38%测量不确定度汇总表(366#流量传感器，3.0m3/h)影响因素影响量传递因子不确定度分量衡器的A类不确定度0.008%10.008%衡器的B类不确定度0.015%10.015%衡器的分度值5g1/50000g/30.006%测量介质的密度影响0.00046kg/L/1/（0.98815kg/L）×2/30.054%被检表的分辨力0.01L1/50L/30.01%被检表的重复性0.18%10.18%合成不确定度0.19%扩展不确定度(k=2)0.38%二计算器与配对温度传感器组合比对结果测量不确定度分析2.1装置组成计算器检定装置由恒温槽、标准铂电阻温度计和电阻测量设备等组成。5.2 数字模型(