1JJF(京)54-2018尿素溶液加注机校准规范

JJJJFF（京）

中华人民共和国地方计量技术规范

JJF(京)54-2018

尿素溶液加注机校准规范

AqueousUreaSolutionDispenserCalibrationSpecification

2018-03-09发布2018-04-09实施

北京市质量技术监督局发布

JJF(京)54-2018

尿素溶液加注机校准规范

1范围

本规范适用于作为柴油发动机氮氧化物还原剂的尿素溶液加注机的校准。

2引用文件

本规范引用了下列文件：

OIMLR117-1非水液体动态测量系统第1部分计量和技术要求

JJF1001-2011通用计量术语及定义

JJF1004流量计量名词术语及定义

JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示

JJG443-2015燃油加油机检定规程

GB29518-2013柴油发动机氮氧化物还原剂尿素溶液(AUS32)

GB50156汽车加油加气站设计与施工规范

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。

3术语

下列术语和定义适用于本规范。

3.1尿素溶液AqueousUreaSolution

尿素溶液为尿素和去离子水按一定比例组成的混合溶液。

3.2尿素溶液加注机AqueousUreaSolutionDispenser

尿素溶液加注机（以下简称加注机）是为安装有SCR（选择性催化还原技术）

尾气处理系统的柴油车添加氮氧化物还原剂即尿素溶液的一种计量器具。

3.3流量测量变换器FlowMeasurementTransducer

将液体的流动量转换为机械转动信号送给编码器的部件，用来计量尿素溶液的

体积。

3.4编码器Encoder

将流量测量变换器的机械转动量转换为脉冲信号，并输出给计控主板的部件。

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3.5计控主板MeasurementControllingBoard

一般由计量微处理器、监控微处理器、存储器等组成。主要功能是接收编码器

输入的脉冲信号，生成加注数据并输出给指示装置。

4概述

4.1结构

加注机主要由流量测量变换器、编码器、电磁阀、加注泵、加注枪及加注胶管、

计控主板、输入及指示装置、辅助装置等构成。

4.2用途

主要用于为柴油车辆添加尿素溶液，计量尿素溶液的累计体积量。

尿素溶液主要应用在柴油车尾气处理系统中，用来减少尾气中的氮氧化物的排

放。尿素溶液为无色透明、非易燃易爆液体，但对铁、铜、铝等金属有腐蚀性，加

注机使用的流量测量变换器应采用耐腐蚀的金属材料或经特殊表面处理的材料，使

用过程中不应影响尿素溶液品质。当温度低于-11.5℃时，尿素溶液会冻结，冻结后

体积膨胀约7%～9%；当温度高于35℃时，尿素溶液出现分解。

4.3工作原理

加注机在计控主板的控制下，通过泵的加压作用使储罐中的尿素溶液沿管路流

经过滤器、流量测量变换器、电磁阀、加注胶管和加注枪注入柴油车的尿素箱中，

并在指示装置上显示加注量、单价和相应金额等。

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指示装置

计控主板

(电脑控制系统)

控制开关

编码器

流量测量变换器电磁阀加注枪

过滤器车辆

尿素箱

加注泵电机

尿素溶液储罐

注：图中虚线表示电气控制路线，实线表示尿素溶液流向路线。

图1工作原理图

5计量特性

示值误差和重复性为加注机的计量特性。

一般要求：示值误差不超过±0.30%，重复性不超过0.10%。

注：一般要求不作为合格判定。

6校准条件

6.1校准环境

6.1.1环境条件

-温度：-10℃~+40℃

注：如管线和储罐未做保温处理则温度范围为：-5℃~+40℃。

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校准过程中环境温度变化不应超过5℃（在加注机和标准金属量器附近测量）。

-相对湿度：≤95%

6.1.2试验介质

对试验介质有如下规定：

a)试验介质应采用尿素溶液或去离子水进行测试，不应使用自来水、柴油或汽

油等介质；

b)采用尿素溶液进行测试时，介质温度范围为：-10℃~+35℃。

c)采用去离子水进行测试，介质温度范围为：+5℃~+35℃。

6.1.3在危险区域开展校准工作时，所有设备、环境条件必须符合GB50156的相关

要求，校准工作必须符合危险区域安全操作要求。

6.2校准标准器及其它设备

校准所使用的标准器及其它辅助计量器具应具有有效的检定/校准证书。

表1主标准器和配套设备表

序号设备名称技术要求

保温标准金属量器（以下量器的最大允许误差不超过±0.05%，容积不小于加注机的最小

1

简称量器）体积变量的1000倍，并不小于校准流量下1min的排放量。

2温度计测量范围满足-10℃～＋40℃，最小分度值不大于0.2℃。

3秒表分度值不大于0.1s。

7校准项目及方法

7.1校准项目

示值误差和重复性。

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7.2校准方法

7.2.1校准前准备

将量器放置在坚硬的平地上；启动加注机进行试运行，用加注枪将试验介质注

入量器内直至注满。量器被注满后，将加注枪放回。按量器的检定或校准证书规定

的放液时间将量器内的试验介质排出，关闭阀门，使量器处于准备状态。

7.2.2示值误差和重复性

用水平仪将量器调至水平状态。启动加注机，使加注机的示值回零，调至最大

流量，向量器内注入试验介质。同时用温度计测量加注枪出口处试验介质的温度。

当试验介质注满量器时，关闭加注枪。待量器中试验介质液面稳定后，按要求读

取量器的示值，并测量量器中试验介质的温度。

在重复性条件下，进行三次示值误差校准，计算其重复性。

如果加注机的加注枪可以调节其它档位，则可以选择在其它档位的流量下重复

上述步骤。

7.2.3示值误差计算公式

量器测得的在试验温度tJ下的实际体积值VBt的计算见公式(1)：

VBt=VB[1+βY（tJ-tB）+βB（tB-20）](1)

式中:VBt——量器在tJ下给出的实际体积值，L；

VB——量器在20℃下标准容积，L；

-1

βY、βB——分别为校准介质和量器材质的体膨胀系数，℃；

tJ、tB——分别为加注机内流量测量变换器输出的液体温度（由加注枪口处

液体温度代替）和量器内的液体温度，℃；

示值误差EV按公式（2）计算：

VJVBt

EV=×100%（2）

VBt

式中:EV——加注机的体积量相对误差，%；

VJ——加注机在tJ下指示的体积值，L；

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7.2.4重复性计算公式

重复性En按公式（3）计算：

EVmaxEVmin

En=(3)

dn

式中：En——重复性，%；

EVmax、EVmin——分别为规定流量下的示值误差最大值和最小值，%；

dn——极差系数；3次测量dn取1.69；

8校准结果表达

校准记录见附录A。

校准证书格式见附录B。

校准结果不确定度评定示例见附录D。

9复校时间间隔

复校周期建议不超过1年。由于复校时间间隔的长短是由使用状况及其性能等

诸多因素决定，使用单位可根据实际工况合理决定复校时间间隔。

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附录A

校准记录参考格式

送校单位器具名称制造单位

型号规格器具编号环境温度℃湿度%RH

校准地点校准日期证书编号

校准员核验员校准依据

校准所用的主要标准器:

名称型号编号

规格准确度等级□/最大允许误差□/扩展不确定度□：

证书编号有效期限

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测量点测量加注机量器刻度量器示值加注枪出口量器内实际体积值示值误

次序示值处温度温度单次测量差的扩

示值误差重复性

相对误差展不确

定度

（）

（L/min）VJ（L）H（mm）VB（L）tJ（℃）tB（℃）VBt（L）EV（%）EV%En（%）Ur（%）

注：如有校准其它流量点可以增加表格。

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附录B

校准证书（内页）参考格式

证书编号XXX-XXXX

校准依据

校准地点

校准环境条件温度：℃湿度：%RH

校准使用的标准器

不确定度/准确度等检定/校准证有效期

名称测量范围

级/最大允许误差书编号至

校准结果

示值误差重复性：示值误差的扩展不确定度：Ur=（k=2）

复校时间间隔建议：年

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附录C

介质和量器材质的体膨胀系数

尿素溶液：4.6×10-4/℃；

去离子水：2.0×10-4/℃；

不锈钢：5×10-5/℃；

碳钢：33×10-6/℃；

黄铜、青铜：53×10-6/℃；

注：以上物质的膨胀系数为20℃时的体膨胀系数，仅供参考。

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附录D

校准结果不确定度评定示例

D.1、概述

在规定的测量环境条件下，以标准保温金属量器（以下简称“标准量器”）

作为尿素溶液加注机校准的标准装置，采用容积比较法，在规定的流量范围内

将被检介质注入标准量器，将尿素溶液加注机显示的体积值与标准量器的实际

体积值相比较，从而得到尿素溶液加注机的示值误差。

D.2、测量模型

依据《尿素溶液加注机校准规范》，用20L二等标准保温金属量器（MPE：

±0.025%）校准尿素溶液加注机，标准量器测得的尿素溶液加注机在试验温度

tJ下的实际体积量VB(t)的计算公式如下：

VB(t)=VB[1+βy(tJ－tB)+βB(tB－20)](1)

考虑校准过程中标准量器内尿素溶液温度变化引起的尿素析晶或溶解引起

的体积变化VX，体积量示值误差ΔV测量模型为：

ΔV=VJ－VB(t)＋VX(2)

式中：VB(t)—标准量器在tJ下给出的实际体积值，L；

VB—标准量器在20℃下标准容积，L；

-1

βB,βy—分别为标准量器材质和尿素溶液的体膨胀系数，℃；

tJ，tB—分别为尿素溶液加注机内输出的尿素溶液温度和标准量器内的尿

素溶液温度，℃；

VJ—尿素溶液加注机在tJ下指示的体积值，L；

VX—标准量器内的尿素溶液温度变化引起尿素溶液析晶或溶解变化

的体积值，L。

D.3、方差和灵敏系数

依据公式（1）、（2），方差和传递公式如下：

222222222

u(V)=c(VJ)u(VJ)c(VB)u(VB)c(y)u(y)c(B)u(B)

222222

c(tJ)u(tJ)c(tB)u(tB)+c(VX)u(VX)

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式中灵敏系数：

c(VJ)=1；

c(VB)=-[1+βy(tJ－tB)+βB(tB－20)]；

c(βy)=-VB(tJ－tB)；

c(βB)=-VB(tB－20)；

c(tJ)=-VBβy；

c(tB)=-VB(βB－βy)；

c(VX)=1。

D.4、标准不确定度分量的评定

D.4.1.尿素溶液加注机在tJ下体积值的标准不确定度u(VJ)

尿素溶液加注机在tJ下体积值的标准不确定度u(VJ)的分量u1(VJ)，主要

由测量重复性引入。

根据校准规范，在同一流量点下重复测量3次，其测量结果分别为：

20.076L、20.070L、20.074L，由于在重复性条件下该测量结果可以估计接近正

态分布，则单个测得值的实验标准差s(VJ)可采用极差法计算：

0.006

s(V)=≈0.0036(L)。

J1.69

尿素溶液加注机在tJ下体积值的标准不确定度u(VJ)的分量u2(VJ)，主要

由分辨力引入，尿素溶液加注机分辨力为0.01L，u2(VJ)=0.29δx=0.0029L。

因u2(VJ)小于s(VJ)，则舍去分辨力引入的不确定度分量，直接考虑重复

性分量，即u(VJ)=u1(VJ)。

因采用3次测量结果的平均值作为测量结果，所以：

sVJ

u1(VJ)=≈0.0021L。

3

则：u(VJ)=0.0021L。

D.4.2.标准量器在20℃下标准容积的标准不确定度u(VB)

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标准金属量器引入的不确定度u(VB)主要考虑其MPE，其他影响可以忽略。

根据二等标准金属量器的检定证书，MPE=±0.025%，对于20L标准金属量器，

MPE=±0.025%×20L=±0.005L，可能值区间的半宽度为0.005L，设在区间内呈

均匀分布，取包含因子k=3，因此：

0.005

u(VB)==0.0029L。

3

D.4.3.尿素溶液的体膨胀系数的不确定度u(Y)

-4-1-5-1

尿素溶液体积膨胀系数βy=4.6×10℃，界限±4×10℃，均匀分布，k=3,

其标准不确定度：

5

410-1

u()=≈0.231×10-4(℃)。

Y3

D.4.4.标准量器的体膨胀系数的不确定度u(B)

-6-1-6-1

标准量器的体膨胀系数βB=50×10℃，界限±5×10℃，均匀分布，k=3，

其标准不确定度：

6

510-6-1

u(B)=≈2.89×10(℃)

3

D.4.5.尿素溶液加注机内流量测量变换器输出的尿素溶液温度的标准不确定度

u(tJ)

根据温度计校准证书，其扩展不确定度为U=0.1℃，k=2。

则其标准不确定度u(tJ)=0.05(℃)。

D.4.6.标准量器内的尿素溶液温度的标准不确定度u(tB)

同上可得，其标准不确定度u(tJ)=0.05(℃)。

D.4.7.标准量器内的尿素溶液温度变化引起尿素溶液析晶或溶解变化的体积值

引入的标准不确定度分量u(VX)

校准过程中使用20L二等标准保温金属量器进行校准，该保温金属量器可

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控制20min内量器内尿素溶液温度变化＜0.2℃，确保尿素溶液的温度不受环境

温度的影响，减小了环境温度导致尿素溶液析晶或溶解变化的体积值，此不确

定度分量可以忽略。

D.4.8.灵敏系数计算

-4-1

校准介质为尿素溶液（βy=4.6×10℃）,标准金属量器材质为不锈钢

-6-1

(βB=50×10℃)，tJ=19.6℃，tB=19.5℃。

灵敏系数计算如下：

c(VJ)=1；

c(VB)=-[1+βy(tJ－tB)+βB(tB－20)]

=-[1+4.6×10-4(19.6－19.5)+50×10-6(19.5－20)]

=-1.000067；

c(βy)=-VB(tJ－tB)=-20×（19.6－19.5）=-2(L·℃)；

c(βB)=-VB(tB－20)=-20×(19.5－20)=10(L·℃)；

-4-2

c(tJ)=-VBβy=-20×4.6×10=-0.92×10(L/℃)；

c(tB)=-VB(βB－βy)

=-20×(50×10-6－4.6×10-4)

=0.0082(L/℃)。

c(VX)=1

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8.不确定度分量表

标准不确定

标准不确定度标准不确定度灵敏系数u(xi)·c(xi)

度分量分量来源分量

u(xi)c(xi)（L）

尿素溶液加注

u(VJ)0.0021L10.0021

机tJ℃体积