安全阀不确定度评定及比对评估验证

陈鑫　杨京兆　杜天鋆　王炜

（上海市计量测试技术研究院）

安全阀不确定度评定及比对评估验证

陈鑫杨京兆杜天鋆王炜

（上海市计量测试技术研究院）

依据TSG ZF001—2006《安全阀安全技术监察规程》，从安全阀测量重复性、标准器差值和实验环境等几个不确定来源，对安全阀的不确定度进行评定，并利用不确定度评定结果，以不同实验室、不同装置、不同人员的方法进行比对能力验证。

安全阀不确定度比对

1　引言

安全阀是特种设备（锅炉、压力容器、压力管道等）上的一种限压、泄压起到安全保护作用的重要附件。安全阀一般直接安装在特种设备上，设计、制造、安装、使用、检验等都要符合特种设备相关规定的要求，因为安全阀的动作可靠性和性能好坏直接关系到设备和人身的安全，并与节能和环境保护紧密相关。

安全阀的计量特性并不明显，整定压力也是一个区间值，被检样品上无法读数，只能参照反校法的原理去用标准器读数，因此，安全伐测量的不确定度评定方法比较特殊，要考虑标准器与被检样品的读数关系和其他引起不确定的因素。

2　安全阀的不确定度分析

2.1概述

（1）测量依据：TSG ZF001—2006《安全阀安全技术监察规程》。

（2）环境条件：温度（20±5）℃；相对湿度＜85%。

（3）测量标准：精密压力表，准确度等级为0.4级，测量范围为（0～1.6）MPa，压力示值的最大允许误差为±0.006MPa。

（4）被测对象：选取一台准确度高、数据可靠稳定的安全阀，整定压力为1.4MPa，压力值的最大允许示值误差为±0.04MPa。

（5）测量过程：将安全阀安装在校验器上，以压缩空气（或者氮气）为传压介质，用直接比较法测量。通过加压泵加压，使精密压力表升压至整定压力点，直至安全阀开启时读取精密压力表的示值为安全阀的整定压力示值。

（6）评定结果的使用：在符合上述条件下的测量结果，一般可直接使用该不确定度的评定结果。

2.2数学模型

式中：

Δp—— 安全阀整定压力与精密压力表压力值的差值；

p—— 安全阀整定压力。

ps——精密压力表的压力值；

2.3标准不确定度的来源

（1）被检安全阀测量重复性引起的不确定度；

（2）标准器差值引起的不确定度；

（3）环境温度引起的不确定度。（若测量环境条件符合规程要求，可以忽略环境温度引起的不确定度。）

2.4标准不确定度的评定

2.4.1对安全阀进行多次重复测量引起的标准不确定度u（p）

标准不确定度u（p）主要来源于安全阀的不确定度，可以通过连续测量得到测量列，采用A类方法进行评定。

对检测的安全阀，选择整定压力1.4MPa测量点，测量10次，得到测量10次的测量列，如表1所示为1.4MPa测量点的测量列。

表1　测量点为1.4MPa的测量列

平均值为式（2）：

单次实验标准差为式（3）：

则可得到标准不确定度u（p）为式（4）：

2.4.2标准器差值的标准不确定度u（ps）

标准不确定度u（ps）主要来源于精密压力表的误差。因此，应用B类方法进行评定。

根据规程，该精密压力表的最大允许误差为±0.006MPa，此值作为区间半宽a= 0.006MPa，认为在区间内是均匀分布的，取包含因子则标准不确定度u（ps）为式（5）：

2.4.3环境温度引起的不确定度

测量环境条件符合规程要求，忽略环境温度引起的不确定度。

2.5合成标准不确定度的评定

2.5.1求灵敏系数

对式（1）进行微分

得灵敏系数式（6）、式（7）：

2.5.2标准不确定度汇总

输入量的标准不确定度汇总如表2所示。

表2　标准不确定度汇总表

2.5.3 合成标准不确定度的计算

因为u（p）与u（ps）彼此独立不相关，所以合成标准不确定度可按式（8）、式（9）得到：

2.6扩展不确定度的评定

取包含因子κ＝2，扩展不确定度为式（10）∶

2.7附加说明

现场检测时需考虑校准结果的影响因素，如运输、环境等对测量标准性能的影响，应对现场检测结果的测量不确定度进行评估。

现场检测的环境条件应符合以下环境条件：温度（20±5）℃，相对湿度40%～80%。

此类仪表准确度等级低，易于在符合条件的场所进行检测，环境条件对校准工作以及检测结果测量不确定度的影响基本忽略。

3　安全阀的比对评估验证

3.1比对实验概述

选取两家有资质能力的实验室（A、B）对同一安全阀整定压力，以不同的检测装置和不同的人员，分别作比对测试，出具比对报告，并进行评价。比对信息见表3。

表3　安全阀比对信息

3.2比对实验结果的评估

通过比对可得数据如表4。

表4　安全阀整定压力

通过对比对试验报告的计算，对比对结果进行判定：

yA=1.405MPa ， yB=1.4MPa

比对报告中检测装置的测量结果最大误差为：

比对结论符合要求。

4　结论

通过对被检安全阀测量重复性引起的不确定度，标准器差值引起的不确定度，环境温度引起的不确定度等来源的分析，可以看出，安全阀的不确定度主要来源是被检安全阀测量重复性引起的不确定度，相对于此，其他来源的影响力相对较小，此方法评定出的不确定度结果，在比对能力验证中，经不同的设备和不同的人员，分别作比对试验，根据比对试验结果进行评估，比对试验结果达到了预期目的。

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Uncertainty Evaluation and Comparison Evaluation of Safety valve

Chen Xin, Yang Jingzhao, Du Tianyun, Wang Wei
( Shanghai Institute of Measurement and Testing )

Based on the TSG ZF001—2006 "safety valve safety technology supervision regulations", the uncertainty from several safety valve measurement repeatability, standard difference and experimental environment and other sources, the safety valve of the uncertainty was evaluated, and the uncertainty evaluation results, compared with different methods in different laboratory profi ciency testing device of different personnel.

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