实验室能力比对方法的探讨与研究*

付红雷（辽河油田公司质量节能管理部）

节能监测是一种技术监督手段，节能监测机构的职责是定期向节能主管部门和上级节能监测机构报告监测情况，提出有关建议，为节能主管部门提供用能单位能源利用状况的科学分析。

中国石油天然气股份有限公司勘探与生产分公司下属共有12 家具有检测资质的节能检测机构，人员专业素质参差不齐。为了进一步的加强节能监测技术机构的监督管理，考核、验证和评估各节能监测机构对主要测试和检验指标的检测能力，保证检测数据的准确性和各检测机构之间数据的一致性，自2012年以来，连续3年分别对注水泵、输油泵、机采系统3个测试项目开展了能力比对活动[1-2]。

1 能力评定方法的确定

根据GB/T 27043-2012《合格评定 能力验证的通用要求》[3]中的要求，能力验证结果通常需要转化为能力统计量，以便进行解释和与其他确定的目标作比较。按照对参加者结果转化由简至繁的顺序，定量结果的常用统计量通常有Z 比分数、 ζ 比分数、 En值表示，其目的是依据能力评定准则来度量与指定值的偏离。

1.1 定量结果常用统计量计算方法[3]

Z 比分数：

式中：

x——参加者结果；

X ——指定值；

Qn——能力评定标准差。

ζ 比分数：

式中：

ulab——参加者结果的合成标准不确定度；uav——指定值的标准不确定度。

En值：

式中：

Ulab——参加者结果的扩展不确定度；

Uref——参考实验室指定值的扩展不确定度。

1.2 定量结果常用统计量的评定准则[3]

Z 比分数和ζ 分数评定准则（示例中给出了Z比分数，对ζ 也适用）：

|Z |≤2 表明能力“满意”，无需采取进一步措施；

2＜ ||Z ＜3 表明能力“有问题”，产生警戒信号；

|Z |≥3 表明能力“不满意”，产生措施信号。

En值的评定准则：

|En|≤1.0 表明能力“满意”，无需采取进一步措施；

|En|＞1.0 表明能力“不满意”，产生措施信号。

1.3 能力评定方法的确定

通过对定量结果常用统计量的研究，ζ 分数与En值需要对参加者的结果、指定值的不确定度等因素进行详细计算，而在现场多项项目比对过程中，由较多的计算参数计算得出，这里包含了仪器、人员、现场仪表等不确定因素，诸多的不确定度集合在一起增加了定量结果的离群可能性。通过对定量结果统计量的分析，并结合股份公司节能监测机构的实际情况，确定以实验室现场操作能力考核与定量结果Z 比分数相结合来做为实验室能力比对的评定方法。

1.3.1 现场操作部分考核方法

能力比对采用多评委共同打分综合平均的方式。各家检测机构分别对耗能系统进行现场监测并出具监测报告，技术评委对比对机构进行考核评定。考核内容包含测试方案、现场监测、原始记录、数据处理、监测报告5 个方面。

1.3.2 Z 比分数的评估准则

取各被评估项目的测试结果的中位值作为相应项目的指定值，分别计算测试项目的结果数量中位值、标准四分位距然后计算出监测机构间的Z 比分数，依此评价各个监测机构的检测能力。

统计专家对每个实验室则给出相应的Z 值，并据此评价每个参加实验室的能力水平，在对实验结果的准确度、异常值进行计算的基础上，按每个参数对各监测机构进行单项排名及综合排名。

1.4 能力比对的过程

由比对工作小组从参加比对活动的检测机构中优选6 家机构的技术负责人担任技术评委，同时，在油田生产现场选择合适的耗能系统作为比对现场，检测机构分别对该系统进行现场监测并出具监测报告，评委通过对现场操作能力与定量结果Z 比分数综合考核评定，来检验各家检测机构的整体实力。首先由比对工作小组制定比对工作计划，确定能力比对承担单位，而承担能力比对的油田公司确定两套完整、独立的耗能系统（一备一用），满足现场比对工作的需要。然后所有参加比对工作的检测机构通过抽签的形式确定比对代码，决定现场测试顺序，并按照抽签顺序的先后分别对所选取的输油泵机组进行现场测试，技术评委与统计专家对参加比对的检测机构进行考核评定。最后由能力比对小组根据现场的比对情况完成能力验证总结报告，发放能力验证结果通知书[4-5]。

2 能力比对实施过程的难点与保障措施

2.1 规范测试仪器

优选耗能系统，规范测试仪器，减少定量结果的离群影响。比对中的指定值是比对结果的中位值，测试仪器、计量仪表、人员操作等诸多不确定因素将会引起定量结果的离群发生，因此优选负荷波动较小的测试工况，采取变频控制及数字化控制液面等技术手段，减少测试工况的波动，定时对测试工况进行校核测试，遇到波动及时调整，同时，采用相同的测试仪器、计量仪表进行现场测试，减少由仪器、仪表造成的测量误差，以此来减少由测试工况与测试仪器引起的离群情况。

2.2 精确技术统计

精确的技术统计，科学的定性分析，是能力比对的有效保障。统计专家采用稳健统计技术处理方法，对每个实验室给出相应的Z 值，以减少极端结果对平均值和标准偏差的影响，同时对于出现离群值通过分析可按下列方法进行统计处理：

1）对明显错误的结果，如单位错误、小数点错误、或者错报为其他能力验证物品的结果，应从数据集中剔除，单独处理。这些结果不再计入离群值检验或稳健统计分析。

2）当使用参加者的结果确定指定值时，应使用适当的统计方法使离群值的影响降到最低，既可以使用稳健统计方法或计算前剔除离群值。在较大的或常规的能力验证计划中，如存在有效地客观判据，则可自动筛除离群值。

3）如果其结果作为离群值被剔除，则仅在计算总计统计量时剔除该值。但这些结果仍应当在能力验证计划中予以评价，并进行适当能力评定。

3 能力比对

3.1 现场操作

通过现场能力比对检验了检测机构的检测能力，有效提高了节能监测人员业务水平，考核评定过程存在一些问题。

1）能力比对前的准备工作不足，测试方案编写不规范，测试人员分工、项目进度安排、测试项目制定不明确，同时，在测试前对运行设备与测试仪器检查不够仔细，影响现场测试质量；

2）测试仪器使用不够熟练，对仪器的性能、操作规程掌握不牢，现场配合较为生疏，直接影响录取数据的准确性；

3）数据记录与更改不规范，对数据有效位数的读取、计量单位的书写与数据的更改没有按照国家标准中的规定执行，影响了测试数据的准确性；

4）监测报告中监测结果的分析深度不够，没有制定相应的改进措施。

3.2 指标评价（ Z 比分数）

机采系统效率准确度Z 比分数见图1。

图1 机采系统效率准确度Z 比分数直方图

以2014年对机采系统效率准确度的分析为例，10家检测机构计算的系统效率比对结果，见表1。

4 结论

1）通过实验室能力比对方法的探讨与研究，确定了一套满足油田企业内部节能检测机构之间的能力比对方法，从现场操作与定量结果2 个方面验证了检测机构的检测能力。

2）通过能力比对活动的开展，促进了机构之间的沟通与交流，增强了检测机构的管理水平，提高了检测人员的专业技能，为今后更好的开展节能监测工作奠定了坚实的基础。

表1 机采系统效率评估

清洁高效的天然气资源通过纵横交错的管线输送至齐鲁大地

[1]付红雷.油田照明系统节能测试方法研究[J].石油石化节能,2014,4(2):4-5．

[2]武俊宪,马强,关天势.基于测试数据的节能量计算方法[J].石油石化节能,2013,3(8):56-58．

[3]翟培军,田玲,葛曼丽,等.GB/T 27043-2012 合格评定能力验证的通用要求[S].北京:中国标准出版社,2012.

[4]陈英杰.抽油机井能效对标技术的应用实践[J].石油石化节能,2014,4(2):19-21．

[5]王东.采油系统能效对标管理实践[J].石油石化节能,2014,4(2):41-43．