水泵汽蚀余量测量结果不确定度的分析与应用

肖军

摘 要：气蚀余量是影响水泵效率和使用寿命的重要因素之一，文章依据JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》，通过对水泵气蚀余量测试结果进行不确定度的分析与计算，旨在正确地应用、掌握不确定度的评定与表示。

关键词：水泵；氣蚀余量；不确定度；评定

1 概述

（1）测使方法：GB/T 3216-2005《回转动力泵 水力性能验收试验 1级和2级》；（2）环境条件：温度（15～30）℃，相对湿度不大于85%；（3）测试设备：水泵微机测试系统。

2 数学模型

根据GB/T 3216，水泵气蚀余量的计算公式为：

NPSH=Z1+■+■+■-■=Z1+■+■+■-■

式中：NPSH-气蚀余量；Z1-研究的点相对于NPSH基准面的高度，m；p1-入口测量截面处的表压力值，MPa；v1-入口测量截面处的平均流速，m/h；Q-流量，m3/h；A-管道横截面面积，m2；pb-当地当时的大气压力值， MPa；pv-液体试验温度下相应的汽化压力值， MPa；ρ-水的密度，取1000kg/m3；g-重力加速度，取9.81m/s2。

3 水泵NPSH测试结果不确定度来源分析

（1）测量仪器的计量性能的局限性，如电磁流量计、压力变送器、温度计等；（2）引用的数据或其他参数的不确定度，如水的密度和重力加速度的值；（3）软件程序对被测量的影响；（4）对模拟式仪表的读数存在人为的偏差，即人员读数不准；（5）相同条件下，被测量数据在重复观测中的变化。

4 不确定度的分析

在计算合成标准不确定度时，各输入量之间均按不相关处理，相关系数为0，Z1、A均为一次测量得到，故未参与不确定度计算。试验中对被测泵做十次独立的测量，试验结果见表1。

（1）A类标准不确定度评定

a） p1的重复性引入的不确定度

根据表1，测量结果的平均值

按A类方法评定，由实测数据得实验标准差s（P1）

b） Q的重复性引入的不确定度

根据表1，测量结果的平均值

按A类方法评定，由实测数据得实验标准差s（■）

c） pb的重复性引入的不确定度

根据表1，测量结果的平均值

按A类方法评定，由实测数据得实验标准差s（Pb）

d） pv的重复性引入的不确定度

根据表1，测量结果的平均值

按A类方法评定，由实测数据得实验标准差s（pv）

（2）B类标准不确定度评定

a） 压力变送器引入的不确定度ua

由检定证书知压力变送器的精度为0.1%。按均匀分布，取k=■，故压力变送器引入的不确定度

b） 电磁流量计引入的不确定度ub

由检定证书知电磁流量计的精度为0.3%。按均匀分布，取k=■，故电磁流量计引入的不确定度

c） 大气压力变送器引入的不确定度uc

由检定证书知大气压力变送器的精度为0.4%。按均匀分布，取k=■，故大气压力变送器引入的不确定度

d.数字式温度表引入的不确定度ud

由检定证书知数字式温度表的精度为0.5%。按均匀分布，取k=■，故数字式温度表引入的不确定度

（3）标准不确定度分量评定

a） 读数重复性引入的不确定度

b） 测量仪表引入的不确定度

5 合成标准不确定度评定

由于上述8项标准不确定度分量之间不相关，所以合成标准不确定 =0.003m

6 扩展不确定度评定

取包含因子k=2，U=kuc=0.006m

7 测量不确定度评定

水泵汽蚀余量NPSH的扩展不确定度为U=0.006m，它是由合成不确定度uc=0.003m乘以包含因子k=2而得到。

参考文献

[1]JJF1059-1999.测量不确定度评定与表示[S].北京：计量出版社，2000.

[2]郑梦海.泵测试实用技术[M].北京：机械工业出版社，2011.

[3]张红飙.产品质量检测不确定度的分析及应用[J].中国测试技术，2005，31（3）：65-67.