计数系统量值溯源对能力验证的影响

张雄

航空工业(新乡)计测科技有限公司，河南新乡 453019

0 引言

过滤精度能力验证的目的是推动过滤精度测试技术在过滤器过滤性能评定中的应用，通过参加者的检测结果反馈，了解各参加试验室检测能力和设备水平，提高测试结果的准确性和一致性，促进其技术能力和管理水平的改进提升[1]。而各参加试验室进行过滤精度能力验证选用的试验方法是ISO 16889《液压传动 过滤器评定滤芯过滤性能的多次通过方法》，在该试验方法中用到的主要试验设备是多次通过试验台[2]。在参加过滤精度能力验证前，各试验室需要对多次通过试验台的颗粒计数系统进行计量校准，保证量值准确可靠。但是，从各参加试验室反馈的试验结果上分析，并不是每家试验室都能保证多次通过试验台的颗粒计数系统已经过量值溯源，而这种情况的存在对过滤精度能力验证的结果造成的影响是不可估量的。本文通过对参加者反馈的检测结果进行分析研究，评判出颗粒计数系统量值溯源对过滤精度能力验证的重要性，以期对过滤性能检测能力水平综合评估和稳步提升有所启发和帮助[3]。

1 理论基础

颗粒计数系统是过滤精度能力验证所用多次通过试验台的标准配置，主要由液体自动颗粒计数器和流量控制部件组成，核心组件是上游颗粒计数传感器和下游颗粒计数传感器。颗粒计数系统原理如图1所示，该系统主要负责评定能力验证核心参数过滤精度，上下游颗粒计数一致性是对颗粒计数系统的基本技术要求。若将被试过滤器置换为一段直通管，性能良好的颗粒计数系统所测得的β值为1。按要求，颗粒计数传感器必须经过专业计量机构校准，保证其颗粒计数相对误差不超过±20%才允许使用。为此，ISO 16889规定，在按照ISO 11171对颗粒计数传感器进行离线校准后，还必须按照ISO 11943对颗粒计数系统的两个颗粒计数传感器进行计数一致性校准或验证，以充分保证测试结果的准确、可靠和一致[4]。

图1 颗粒计数系统原理

2 能力验证试验

共有25个试验室报名参加了过滤精度能力验证活动，所有参加试验室试验用多通试验台中，只有12家试验室的颗粒计数系统经过国家授权专业计量机构校准，只占到全部参加试验室的48.0%，具体分布见表1。

表1 颗粒计数系统校准分布

对多通试验台上游颗粒计数系统测试的数据进行统计，具体见表2。

表2 上游颗粒计数系统测试数据统计 单位:mL

3 结果统计分析

3.1 能力验证上游颗粒数的影响

由于过滤精度能力验证的标准样品是过滤精度较高的精滤芯，其稳健平均值(指定值)β8.42μm(c)=200，混合有上游基本质量污染度为10 mg/L的ISO MTD污染物油液通过标准样品时，8 μm(c)及以上颗粒尺寸的颗粒基本被滤除了，下游颗粒数非常少，所以流入标准样品的上游浓度一直保持在10 mg/L的水平上。结合ISO16889试验标准验证程序，10 mg/L的ISO MTD粉尘浓度对应的颗粒数允许上、下限值，将表2数据绘制成柱状图进行分析，如图2所示。

图2 上游颗粒数测试数据分布

由图2可以看出，编号为A、B、E、F、H、I、J、L、O、T、U、V等12家参加试验室的多通试验台测试，其>8 μm(c)、 >10 μm(c)和>14 μm(c)对应的上游颗粒数均在颗粒数允许上、下限值范围内，表明都满足ISO16889试验标准验证程序要求。而结合表1进行统计分析可以得出，A、B、F、I、J、L、O、U、V等9家参加试验室在过滤精度能力验证前，多通试验台颗粒计数系统均进行过校准，能力验证测试的上游颗粒数满足要求，合格通过率占到75%；另外13家参加试验室的多通试验台颗粒计数系统均未进行过校准，而只有3家上游颗粒数满足要求，合格通过率只有23%。

3.2 能力验证结果的影响

过滤精度能力验证的结果评判采用Z值法，参加能力验证各试验室的检测结果，按公式(1)计算Z值：

(1)

式中：x为参加试验室检测值；X为指定值；σ为能力评定标准差。

过滤精度能力验证以Z比分数评价试验室的检测结果，即：|Z|≤2为满意结果；2<|Z|<3为有问题结果；|Z|≥3为不满意结果[5]。图3为过滤精度能力验证结果Z值条形图。

由图3可以直观得出，编号为A、B、D、E、F、G、H、I、J、L、N、O、P、R、S、T、U、V、W、Y等20家试验室的测试数据是满意结果；而C、Q这两家试验室的测试数据是有问题结果；K、M、X这3家试验室的测试数据是不满意结果。而结合表1 进行统计分析可以得出，多通试验台颗粒计数系统经过专业计量机构校准后，过滤精度能力验证测试数据均为满意结果，结果满意率达到100%。另外13家参加试验室的多通试验台颗粒计数系统均未进行过校准，而只有7家试验室的测试数据为满意结果，结果满意率只有53%。

4 结束语

从在过滤精度能力验证的实施过程中，通过对颗粒计数系统的上游颗粒数和能力验证结果这两个不同维度入手，分析验证表明参加试验室多通试验台颗粒计数系统经过校准，能力验证测试的上游颗粒数满足要求的合格通过率及过滤精度能力验证测试数据为满意结果的满意率都有明显提高。同时，通过采用这种数据量化方式，说明了各参加试验室在过滤精度能力验证的理解，以及对能力验证规则执行上所存在的认识偏差与误区，指出了值得今后探索改进的方向。