航空燃料润滑性测定结果的不确定度评定

谭智毅 毛容妹 徐晓霞 谢静 梁炜峰 张海峰

（广东出入境检验检疫局 广东广州 510623）

航空燃料润滑性测定结果的不确定度评定

谭智毅 毛容妹 徐晓霞 谢静 梁炜峰 张海峰

（广东出入境检验检疫局 广东广州 510623）

通过对球柱润滑性评定仪法测定航空燃料润滑性的过程进行分析，找出影响航空燃料润滑性测定结果的主要因素，并通过具体实例，探讨如何评价多因素对测定不确定度的影响，以及在实际测定过程中如何尽量减小不确定度的方法。结果表明，重复性测定对不确定度结果影响最大。当样品磨斑直径为0.59mm时，其扩展不确定度为0.06mm（k=2）。

航空燃料；润滑性；磨斑直径；不确定度；评定

1 前言

测定结果的质量是量度测定结果可信程度最重要的依据。测定不确定度就是对测定结果质量的定量表征，测定结果的可用性很大程度上取决于其不确定度的大小［1，2］。所以，测定结果表述必须同时包含赋予被测定的值及与该值相关的测定不确定度，才是完整并有意义的。目前，测定不确定度评定成为检测和校准实验室必不可少的工作之一［3］。国家实验室认可准则要求实验室应具有并应有评定测定不确定度的程序，其每个检测项目均有能力对其测定不确定度进行评定［4］。

航空燃料的润滑性也称抗磨性，是喷气燃料最重要的使用性能之一［5］。航空燃料润滑性的好坏对发动机燃油供应的灵敏调节、油泵寿命乃至飞行安全极为重要［6］，直接关系到燃油泵的正常运转和发动机的工作是否可靠以及航空燃料系统部件的损坏程度［7］，它是科研生产及使用部门十分关心的一项重要使用性能指标。因此，对航空燃料润滑性测定结果进行不确定度评定非常有必要。

2 材料与方法

2.1材料

2.1.1试验样品

3号喷气燃料：购自广州石化有限公司。

2.1.2主要仪器

ABS航空燃料润滑性测定仪：英国PCS仪器公司。

2.1.3主要测试备件

测试环、测试球、圆轴。

2.1.4标准液

A液（0.56mm）、B液（0.85mm）：英国PCS仪器公司。

2.2方法

2.2.1测定依据

根据JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》的规定，按照SH/T 0687-2000《航空涡轮燃料润滑性测定法球柱润滑性评定仪法》对航空燃料润滑性测定结果进行评定［8-10］。

2.2.2测定原理

把待测试样放入试验油池中，保持池内空气相对湿度为10%，一个不能转动的钢球被固定在垂直安装的卡盘中，使之正对一个轴向安装的钢环，并加上负荷。试验柱体部分浸入油池并以固定速度旋转，这样就可以保持柱体处于润湿并连续不断地把试样输送到球/环界面上，在试球上产生的磨斑直径是试样润滑性的量度［8］。

2.2.3标准操作条件

标准操作条件见表1。

表1　标准操作条件

2.2.4建立测定数学模型

测定数学模型为WSD=（M+N）/2

式中：WSD-试样的磨斑直径，mm；

M-椭圆长轴长度，mm；

N-椭圆短轴长度，mm。

2.2.5不确定度分量的识别和评定

（1）测定结果的重复性所引入的不确定度

（2）测试备件引入的不确定度（通过标准液的不确定度来表示）

（3）测定磨斑x和磨斑y所引入的不确定度

①样品体积所引入的不确定度

②测定时间所引入的不确定度

③砝码的载重所引入的不确定度

④试样温度及湿度所引入的不确定度

⑤空气流量所引入的不确定度

⑥柱体转动速度所引入的不确定度

⑦显微镜示值误差所引入的不确定度（4）数字修约所引入的不确定度

3 结果

3.1各分量相对标准不确定度

3.1.1测定结果重复性的相对标准不确定度

对同一试验样品（3号喷气燃料）进行10次测定，结果见表2。

表2　试样测定结果

3.1.2测试备件本身引入的不确定度u（b）（通过标准液的不确定度来表示）

取标准液A液、B液分别测定10次，其结果分别见表3、表4。

表3　A液测定结果

表4　B液测定结果

测试备件本身引入的相对标准不确定度为：

3.1.3测定磨斑尺寸的标准不确定度uc（x+y）

（1）样品体积：在本次测定中，样品体积不用于计算，且要求为50±1.0 mL，使用量筒精度为±1.0 mL，所产生的不确定度可以忽略。

（2）测定时间：在本次测定中，试验时间不用于计算，且要求为30±0.1 min，使用电子计时器，精度达到±0.1 s，所产生的不确定度可以忽略不计。

（3）砝码载重：查校准证书得到扩展不确定度，标称质量为500 g的砝码质m=500.025 g，包含因子k=2，扩展不确定度U=0.05 g，由此可知：标准不确定度为：u（f）=0.05/2=0.025g，相对标准不确定度为：urel（f）=0.025/500=0.005%

（4）试样温度及湿度：在本次测定中，试样的温湿度不用于计算，要求温度为25±1℃，湿度为10%±0.2%，而温度传感器的精度为±0.1℃，且试验过程中的温湿度均达到要求，所产生的不确定度忽略不计。

（5）空气流量：在本次测定中，空气流量不用于计算，要求流量为3.8 mL/min，试验过程中的空气流量达到要求仪器才可以运行，流量计所产生的不确定度忽略不计。

（6）柱体转动速度：在本次测定中，柱体转动速度不用于计算，试验过程中的转速达到要求仪器才可以运行，要求为240±1 r/min，而仪器的转速精度为±0.5 rpm，所产生的不确定度忽略不计。

（7）显微镜读数：显微镜读数示值误差，包含因子k=2，扩展不确定度u=2 μm。显微镜读数示值标准不确定度为u（Z）=2/2=1 μm。

测定磨斑尺寸的合成不确定度：

因为利用显微镜分别对x，y进行了读数，所以

3.1.4数字修约引入的相对标准不确定度［11］

磨斑直径以0.01 mm报出，本次评定磨斑直径0.59 mm，则数字修约引入的标准不确定度分量u（a）=0.29δχ=0.29×0.01=0.029mm

3.1.5各不确定度分量

各不确定度分量列表见表5。

表5　不确定度分量

3.2相对合成标准不确定度（%）

3.3扩展不确定度

本次评定中磨斑直径为0.59mm，相对合成标准不确定度urel（WSD）=4.33%，则此次评定的合成不确定度为u=0.59×4.33%=0.03mm。

取置信水平=95%，包含因子k=2，扩展不确定度U=2×0.03=0.06mm。

4 结论

从评价结果可以看出：航空燃料润滑性检测过程中，测定结果重复性引入的不确定度分量大于其他分量所带来的不确定度，故它是不确定度的主要来源；测试备件引入的不确定度是由测试备件本身固有性质引起，故在测定过程中应尽可能选用性能良好、匹配度高的测试备件，尽量减小测试误差；样品体积、测定时间、温湿度、空气流量、转速、等引入的不确定度可以忽略。因此，在实际测定过程中，为了减小不确定度，可以增加测定次数。

［1］黄开胜，赵彦，何小青.柴油润滑性测定结果的不确定度评定［J］.现代科学仪器，2009，04：128-130.

［2］魏昊.化学分析中不确定度评估指南［M］.北京：中国计量出版社，2002.

［3］田芳宁.实验室认可中的测量不确定度评定［D］.合肥工业大学，2012.

［4］CNAS-GL06-2006化学分析中不确定度的评估指南［S］.

［5］刘多强，关绍春，高崇峰，等.喷气燃料润滑性的研究［J］.石油化工应用，2009，28（02）：9-11.

［6］陶志平，张翠君，单国忠.喷气燃料润滑性的评定［J］.润滑与密封，2005，02：130-132.

［7］航空煤油润滑性的研究［J］.石油炼制与化工，1980，02：28-39.

［8］SH/T 0687-2000航空涡轮燃料润滑性测定法球柱润滑性评定仪法［S］.

［9］沈伟云，杨治华.用球柱润滑性评定仪测定喷气燃料的润滑性［J］.石油商技，2004，22（03）：41-43.

［10］ASTM D5001-10.Standard Test Method for Measurement of Lubricity of Aviation TurbineFuels by the Ball-on-Cylinder Lubricity Evaluator（BOCLE）［S］.

［11］JJF1059-1999测量不确定评定与表示［S］.

［12］李金海.误差理论与测量不确定度评定［M］.北京：中国计量出版社，2001.

Uncertainty Evaluation for Testing Results of Aviation Fuels Lubricity

Tan Zhiyi，Mao Rongmei，Xu Xiaoxia，Xie Jing，Liang Weifeng，Zhang Haifeng
（Guangdong Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Guangzhou，Guangdong，510623）

To confirm the main factor of influence of Aviation Fuels Lubricity，use the method of ball-on-cylinder lubricity evaluator.The concrete cases showed that how we evaluate each factor will influence testing uncertainty，and showed that how to reducing uncertainty during actual testing process. According to the result，the main factor of uncertainty was repeatability.When the wear scar diameter was 0.59mm，the expanded uncertainty was 0.06mm（k=2）.

Aviation Fuels；Lubricity；Wear Scar Diameter；Uncertainty；Evaluation

TE626

E-mail：tanzy@iqtc.cn

广东出入境检验检疫局科技计划项目（2014GDK07）

2015-01-05