JJF(机械) 1002-2018 发动机试验台架校准规范

中华人民共和国工业和信息化部JJF(机械)1002—2018发动机试验台架校准规范2018-04-30发布中华人民共和国工业和信息化部发布JJF(机械)1002—2018发动机试验台架校准规范JJF(机械)1002—2018JJF(机械)1002—2018叶仁根(襄阳达安汽车检测中心)周荣华(襄阳达安汽车检测中心)涂远扬(襄阳达安汽车检测中心)李昕(襄阳达安汽车检测中心)贾莹莹(襄阳达安汽车检测中心)刘茹(襄阳达安汽车检测中心)贾继勇(襄阳达安汽车检测中心)JJF(机械)1002—2018引言 1范围 2引用文件 3概述 3.1试验台架 3.2非接触式测功装置 4计量特性 4.1外观检查 4.2温度通道 4.3压力通道 4.4油耗测量单元 4.5滤纸式烟度测量单元 4.6透射式烟度测量单元 4.7非接触式测功装置 5校准条件 5.1环境条件 5.2标准装置 5.3辅助装置 6校准项目和校准方法 6.1校准准备 6.2温度通道校准 6.3压力通道校准 6.4油耗测量单元校准 6.5滤纸式烟度测量单元校准 6.6透射式烟度测量单元校准 6.7非接触式测功装置校准 (7)7校准结果表达 8复校时间间隔 附录A测量不确定度评定 附录B校准证书或校准报告内容 JJF(机械)1002—2018Ⅱ发动机试验台架校准规范本规范适用于新制造、使用中和维修后的发动机试验台架(以下简称试验台架)的校准，其他类似设备可参照本规范进行校准。2引用文件JJG52—2013弹性元件式一般JJG617—1996数字温度指示调节仪检定规程JJG653—2003测功装置检定规程JJG847—2011滤纸式烟度计检定规程JJG875—2005数字压力计检定规程JJG882—2015压力变送器检定规程JJG976—2010透射式烟度计检定规程JJG1038—2008科里奥利质量流量计检定规程凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。试验台架是用于测试发动机性能的专用设备，通常由非接触式测功装置、油耗测量单元、烟度计、温度和压力参数测量系统等部分组成。非接触式测功装置是指采用作用力与反作用力和力矩平衡原理测量转矩和转速的装4计量特性试验台架应有唯一性的识别标识，各部件操作灵活，显示清晰，不应有影响校准的14.2.1热电偶型：测量范围为(0～1000)℃;零值误差不超出±0.3%FS(FS表示满量程),示值误差不超出±0.5%FS。4.2.2Pt100热电阻型：测量范围为(0～200)℃;零值误差不超出±0.2℃,示值误差4.3压力通道测量范围为(-100～1000)kPa;零值误差不超出±0.2%FS,示值误差不超出士1%FS。4.4.1对于使用高精度电容式传感器的重量测量原理的油耗测量单元，其精度检查结果不超出土0.1%。4.4.2对于使用应变式传感器并经称重测量油耗量的油耗测量单元，其精度检查结果不超出土1%。4.4.3对于使用科里奥利原理的油耗测量单元，其精度检查结果不超出±0.5%。4.5滤纸式烟度测量单元4.5.1.2重复性：不超过0.2BSU。4.6透射式烟度测量单元4.6.1.1示值范围：(0～98.6)%。4.6.1.4零点漂移：在30min内，烟度计的漂移不超出±1.0%。4.6.2.3示值的不一致性：指仪表的光吸收系数K的示值与按仪表的吸收比N公式计算得到的光吸收系数K值之间的差值。不得大于0.05m-¹。2JJF(机械)1002—2018级别ABC回零误差模拟指示装置不超出士0.2个分度值数字指示装置不超出士1个字转矩示值相对分辨力不大于转矩测量下限允许误差的1/2相对灵敏阈S%FS转矩示值误差Wg%FS不超出±0.2不超出士0.5不超出士1.0示值重复性误差R。%FS示值进回程差Hg%FS不超出±0.2不超出±0.5不超出±1.0转速示值误差δ%FS不超出±0.1不超出±0.2不超出±0.5示值重复性误差R,%FS注：上述技术要求仅供参考。5校准条件校准时环境温度为(0～40)℃、相对湿度不大于85%。标准装置见表2。表2标准装置序号仪器名称准确度等级/示值允许误差/测量不确定度1标准砝码2标准测力仪(选用)0.3级3标准光电转速表允许误差应不大于被校转速装置允许误差的1/34标准烟度卡测量不确定度为0.2BSU(k=2)5标准中性滤光片6温度校验仪热电偶型：土0.1%FS热电阻型：±0.1℃7压力标定器土0.075%FS8量筒量程为(0～500)mL,A级9秒表水平仪分度值不大于0.1mm/m专用杠杆：示值误差不超出±0.1%。可选用生产厂商的校验杠杆。3JJF(机械)1002—20186校准项目和校准方法温度显示温度通道温度校验仪温度显示温度通道6.2.2对每一个温度通道，在其测量范围内，均匀选择至少5个校准点(也可以根据送校单位的要求选择校准点),用温度校验仪输入标准温度值，每个校准点重复测量3次，对热电偶型温度通道，按公式(1)计算示值误差。4——第i校准点仪表3次示值的平均值，℃;T——第i校准点温度校验仪示值，℃;对Pt100热电阻型温度通道，按公式(2)计算示值绝对误差。8——第i校准点示值误差，℃;t;——第i校准点仪表3次示值的平均值，℃;6.3.1接线方式如图2所示。压力传感器压力显示压力标定器压力传感器压力显示图2压力传感器校准接线方式6.3.2对每一个压力传感器，在其测量范围内，均匀选择至少5个校准点(也可以根据送校单位的要求选择校准点),用压力标定器输入标准压力值，每个校准点重复测量34JJF(机械)1002—2018按公式(3)计算示值误差。均匀选择至少5个校准点(也可以根据送校单位的要求选择校准点),用标准砝码加载，每个校准点重复测量3次，分别读取各点相应的仪表示值。按公式(4)计算精度误差。m——第i校准点仪表3次示值的平均值，g;准点(也可以根据送校单位的要求选择校准点)做精度检查，分别读取各点的精度检查3),测量3次。按公式(5)计算漂移量。AP=Ymx-Y₀5用R约为5.0BSU的标准烟度卡，连续5次插入烟度计读取烟度计示值。5次烟度计示值与标准烟度卡标准值之间的最大差值为重复性。首先插入R,约为5.0BSU的标准烟度卡对烟度计进行校准，把仪表调整到标准烟度卡的标准值处，然后依次插入R约为3.0BSU、7.0BSU的标准烟度卡，分别读取标准烟度计示值，重复3次，取平均值，其平均值与标准烟度卡的标准值之差即为示烟度计放置好滤纸(见图3),将取样软管一端与烟度计取样入口端相连接，另一端与抽气装置上端管相连接，确保无漏气现象，开启阀A使量筒内的压力与外界压力平衡之后即关闭阀A。操作烟度计的抽气泵使之抽气，使量筒内液面上升，量筒内水液上升的容积即为抽气量，重复测量3次，取平均值为校准值。按上述方法用秒表测定的活塞运动时间即为抽气时间(抽气时间的校准可以与抽气量的校准同时进行),重复测量3次，取平均值为校准值。在抽气量校准的同时，量筒内液面上升后状态保持1min,液面下降的容积即为泄漏量，重复测量3次，取平均值为校准值。6.6透射式烟度测量单元校准根据仪表说明书的规定，调节吸收比N零位。插入不透光遮光片使光接收器完全被遮住时，观察烟度计的示值范围及分辨力。6JJF(机械)1002—2018值。重复测量3次，取3次示值平均值作为校准值。按公式(6)计算示值误差。Av,——第i校准点(i=1、2、3)吸收比示值误差，%;N₁——第i校准点3次吸收比示值的平均值，%;A₁——第i校准点标准中性滤光片相对应的吸收比值，%。烟度计示值稳定后再次调节零位，并读取示值。每隔10min观察烟度计示值，连续3次。30min内，4次示值间的最大差值即为校准值。根据仪表说明书调节光吸收系数K零位。插入不透光遮光片使光接收器完全被遮在吸收比N示值误差校准的同时进行，根据3个校准点显示的吸收比N和光吸收系数K示值，按公式(7)计算其不一致性。转矩示值相对分辨力a按公式(8)计算。指示装置的指针或数字显示有明显变动。转矩测量装置在空负荷及满负荷的相对灵敏阈7JJF(机械)1002—2018S按公式(9)计算。T——被校非接触式测功装置转矩测量范围的上限值，N·m。6.7.3.1安装好专用杠杆，使非接触式测功装置处于平衡状态。衡量其是否处于平衡状态的方式是：使专用杠杆与锁紧机构脱开后，在制动器轴线两侧(平衡重块或力臂杠杆上),分别施加不大于1个分度值的力矩，使其定子均能向施加力矩的方向自由地摆动。6.7.3.2非接触式测功装置的指示装置调零，施加转矩至上限值后卸除转矩，检查其指示装置的回零情况，并重新调零。6.7.3.3在规定的测量范围内均匀选取不少于5个校准点(也可以根据送校单位的要求选择校准点),沿预扭方向(如顺时针),通过标准砝码或者标准测力仪，按校准点逐级施加转矩至上限值，再逐级卸除转矩，待校准点示值稳定后分别读取进程和回程过程中的转矩示值。此过程重复进行3次。用相同的方法校准反方向的转矩示值。按公式(10)计算转矩M。M=mgLcosθm——加载标准砝码的质量，kg;式(11)、公式(12)和公式(13)计算。T₁——进程中3次转矩示值的算术平均值，N·m;8JJF(机械)1002—2018上限值试转1min,当无异常现象时，方可进行示准光电转速表和非接触式测功装置的转速示值，此过程重复进行3次。R,按公式(14)和公式(15)7校准结果表达效性说明、测量不确定度等(详见附录B)。8复校时间间隔试验台架的复校时间间隔由送校单位自定，建议不超过1年。9JJF(机械)1002—2018测量不确定度评定A.1.1测量方法JJF(机械)1002—2018在实际测量中，重复条件下测量3次，以3次测量结果的算术平均值为测量结果，A.1.3.1.2由热电偶型温度通道数显量化误差引入的标准不确定度分量u₂热电偶温度显示仪表的分辨力为±1℃,其量化误差以等概率分布在半宽为0.5℃的由重复性引入的标准不确定度分量大于由分辨力引入的标准不确定度分量，因此可以不考虑由分辨力引入的标准不确定度分量。则由热电偶型温度通道测量引入的标准不A.1.3.2由温度校验仪引入的标准不确定度分量u(T)根据仪表的用户手册中提供的信息，输出为热电偶时的误差限为0.03%读数+0.006mV,以K型热电偶、1000℃时为例，其标准不确定度分量为：u(T)=0.32℃A.1.4合成相对标准不确定度A.1.5相对扩展不确定度Un=2×0.066%=0.14%上述分析及计算得到热电偶型温度通道示值误差测量JJF(机械)1002—2018δ=t-T;A.2.2.1方差u²(δ)=q²·u²(4)+c₂²·u²(T)(A.8)(A.9)(A.10)(A.11)(A.12)表A.2Pt100热电阻型温度通道测量数据℃JJF(机械)1002—2018U=2×0.16℃=0.32℃A.3.2数学模型A.3.2.1方差因为各输入量彼此独立，依不确定度传播定律：由公式(A.13)得方差：u²(δ)=q²·u²(p₁)+c₂²·u²(P)(A.15)u(p₁)——被校压力传感器的标准不确定度分量；u(P)——压力标定器的标准不确定度分量。A.3.2.2灵敏系数根据公式(A.16)、公式(A.17)得标准不确定度：A.3.3标准不确定度分量A.3.3.1由试验台架压力测量引入的标准不确定度分量u(p)以机油压力为例，机油压力满量程是1000kPa,选择压力200kPa输入，进行10次独立、等精度测量，测量结果见表A.3。得单次测量的实验标准差： JJF(机械)1002—2018u(p₁)=u₁=0.225kPa根据仪表的用户手册提供的信息，压力标定器的相对允许误差为±0.075%FS,满量程为2000kPa,U=2×0.09%=0.18%U=0.18%,k=2JJF(机械)1002—2018gJJF(机械)1002—2018A.4.3.2由标准砝码引入的标准不确定度分量u(M₁)上述分析及计算得到油耗测量单元精度检查示值误差测量结果的相对扩展不确定Ue=0.28%,k=2A.5.2数学模型JJF(机械)1002—2018A.5.2.1方差A.5.2.2灵敏系数(A.26)(A.27)(A.28)(A.29)(A.30)表A.5透射式烟度测量单元测量数据%在实际测量中，重复条件下测量3次，以3次测量结果的算术平均值透射式烟度测量单元显示仪表的分辨力为0.1%,其量化误差以等概率分布在半宽JJF(机械)1002—2018标准中性滤光片的校准证书中给出的扩展不确定度为0.3%,k=2,则其标准不确定u(A)=0.3%/2=0.15%U=2×0.24%=0.48%U=0.48%,k=2JJF(机械)1002—2018以非接触式测功机转矩上限为1200N·m、转矩比为1:1为例，选择转矩表A.6转矩测量数据N·mJJF(机械)1002—2018A.6.3.2标准装置引入的标准不确定度分量u(M)N·mM=mgLcosθ由校准专用杠杆引入的不确定度：查校准专用杠杆的校准证书，其允许误差为当地的重力加速度依当地实际重力加速度值取小数点后三位，其舍入误差为±0.005m/s²。对满量程的引用误差，最大不确定度发生在转矩值最大的情况下。以下以加载120kg标准砝码(12个)的极端情况来分析：u(m)=500mg×12/√3=3464mg≈3.46×10³kgu(g)=0.005m/g²1√3=2.89×10~³m/s²u(L)=0.1%×1.02m/√3=5.89×10~*m校准时，校准专用杠杆上放置水平仪以确保水平。水平仪分度值为0.1mm/m,其不确定度为分度值的20%,则u(θ)=0.1×10-³×20%=2.0×10-⁵mm/mJJF(机械)1002—2018U=2×0.066%=0.14%Ur=0.14%,k=2按6.7的规定。8——转速示值误差；A.7.2.1方差JJF(机械)1002—2018以转速上限值4000r/min为例，选择转速500r/min输入，进行10次独立、等精表A.7转速测量数据r/min试验台架转速显示设备的分辨力为±1r/min,其量化误差以等概率分布在半宽为JJF(机械)1002—2018A.7.3.2由标准光电转速表引入的标准不确定度分量u(n)根据标准光电转速表的技术指标，标准光电转速表相对允许误差为±0.1%,在500r/min时，标准光电转速表的绝对允许误差为土0.5r/min,其标准不确定度分量为：A.7.4相对标准不确定度A.7.5扩展不确定度按置信因子k=2,则扩展不确定度为：U=2×0.015%=0.030%上述分析及计算得到转速示值误差测量结果的扩展不确定度为：U=0.030%,k=2A.8滤纸式烟度测量单元示值误差测量结果的不确定度评定A.8.1测量方法按6.5的规定。A.8.2数学模型其示值误差数学模型为：Y;——第i校准点仪表3次示值的平均值，BSU;Y——第i校准点标准烟度卡相对应的示值，BSU。因为各输入量彼此独立，依不确定度传播定律：u(Y)——被校滤纸式烟度测量单元的标准不确定度分量u(Y)——标准烟度卡的标准不确定度分量。JJF(机械)1002—2018A.8.2.2灵敏系数A.8.3标准不确定度分量对滤纸式烟度测量单元进行10次独立、等精度测量，测量结果见表A.8。BSU在实际测量中，在重复条件下测量3次，以3次测量结果的算术平均值为测量结果，A.8.3.1.2由滤纸式烟度测量单元数显量化误差引入的标准不确定度滤纸式烟度测量单元显示仪表的分辨力为0.1BSU,其量化误差以等概率分布在半由重复性引入的标准不确定度分量大于由分辨力引入的标准不确定u(Y)=M₁=0.052BSU则其标准不确定度JJF(机