燃油加油機(jī)檢定誤差曲線繪制及應(yīng)用

在JJG443-2006《燃油加油機(jī)》檢定規(guī)程中，相對(duì)誤差是檢定人員判斷加油機(jī)是否合格的主要依據(jù),。但是,，由于相對(duì)誤差需經(jīng)復(fù)雜換算,，檢定人員難以依靠標(biāo)準(zhǔn)器指示體積值對(duì)一些臨界點(diǎn)作出準(zhǔn)確的判斷,，臨界點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)誤判率相對(duì)較高,。本文介紹的E_V×10⁴-(t_J-t_B)曲線的繪制,，能夠幫助檢定人員有效地減少臨界點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)誤判,。

JJG443-2006要求,，在-25℃～+55℃的范圍內(nèi),，其付油體積相對(duì)誤差應(yīng)控制在±0.3%。油品燃料是熱敏感物質(zhì),，隨著周圍環(huán)境溫度的變化,，體積也會(huì)隨之變化。雖然正常環(huán)境溫度變化不至于造成兩相流,，但是溫度變化對(duì)被測(cè)油品體積的影響不容忽視,。對(duì)于汽油來(lái)說(shuō)，1℃的溫差意味著0.12%的體積誤差,，1.5℃的溫差對(duì)計(jì)量準(zhǔn)確度的影響將達(dá)0.18%,。目前，我國(guó)在用的燃油加油機(jī)是一種體積計(jì)量器具,，在付油過(guò)程中并未對(duì)溫度的影響進(jìn)行修正,。JJG443-2006充分考慮了溫度對(duì)油品的影響，把實(shí)際體積換算成標(biāo)準(zhǔn)體積,，然后再進(jìn)行相對(duì)誤差的計(jì)算,，其公式如下:

V_Bt=V_B〔1+β_Y(t_J-t_B)+β_B(t_B-20)〕(1)

式中:V_Bt——量器在t_J℃下給出的實(shí)際體積，L,；V_B——量器在20℃下的標(biāo)準(zhǔn)容積,，L；V_J——加油機(jī)在t_J℃下指示的體積值,；β_B——量器材質(zhì)的體積膨脹系數(shù),，不銹鋼:50×10^-6/℃，碳鋼:33×10^-6/℃,；β_Y——檢定介質(zhì)的體積膨脹系數(shù),，汽油:12×10^-4/℃，柴油:9×10^-4/℃,；t_J——加油機(jī)內(nèi)流量測(cè)量變換器輸出的油溫(由油槍口處油溫代替),；t_B——量器內(nèi)的油溫；E_V——加油機(jī)的體積相對(duì)誤差,，%,。

把式(1)代入式(2)，化簡(jiǎn)得到式(3):

設(shè)Δt=t_J-t_B、A=1+β_B(t_B-20),、

則式(3)可轉(zhuǎn)化為

由式(4)可以看出,，E_V是k、Δt,、A的函數(shù),，通過(guò)控制變量k、A能夠把E_V轉(zhuǎn)化為Δt的函數(shù),。下文以V_J=100.00L,、V_B=99.70L、Δt∈[-5,，+5],、t_B=20℃的柴油為例進(jìn)行介紹。

根據(jù)JJG443-2006可知,，不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)器的體積膨脹系數(shù)β_B=50×10^-6/℃,、柴油體積膨脹系數(shù)β_Y=9×10^-4/℃。根據(jù)式(1),、式(2)可以得出表1中的數(shù)據(jù),。

表1t_B=20℃時(shí)的加油機(jī)檢定數(shù)據(jù)

根據(jù)表1數(shù)據(jù)繪制E_V×10⁴-(t_J-t_B)曲線，如圖1所示,。

圖1t_B=20℃時(shí)的E_V×10⁴-(t_J-t_B)曲線

同理可得,，V_B為100.00L、100.30L,，t_B=20℃時(shí)的曲線,，如圖2所示。

圖2V_B為100.00L,、100.30L時(shí)的比較曲線圖

由圖2可以看出,，當(dāng)超出誤差合格上、下限時(shí),，該次測(cè)量結(jié)果為不合格,。

以一次測(cè)量介紹E_V×10⁴-(t_J-t_B)曲線的讀數(shù)方法。假設(shè)某次測(cè)量采用100L標(biāo)準(zhǔn)器,、V_B=99.70L,、t_B=20℃、t_J=17.5℃,，根據(jù)數(shù)據(jù)可以從圖2讀出E_V×10⁴=52，如圖3所示,。

圖3t_B=20℃時(shí),，E_V×10⁴-(t_J-t_B)曲線應(yīng)用圖例

在現(xiàn)實(shí)中，由于每次測(cè)量的V_B、t_B均存在差異,，并不能保證測(cè)量結(jié)果均會(huì)出現(xiàn)在所繪制的E_V×10⁴-(t_J-t_B)曲線上,。下文以柴油(不銹鋼材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)量器)為例介紹如何修正該情況下的誤差。

由式(4)可以看出,，t_B變化對(duì)圖讀結(jié)果的影響僅體現(xiàn)在對(duì)量A的影響,。通過(guò)繪制不同t_B的E_V×10⁴-(t_J-t_B)曲線就能有效地把t_B對(duì)圖讀結(jié)果的影響控制在可接受的范圍內(nèi)。在某條件下僅量器內(nèi)的油溫不同,，t_B溫度下的相對(duì)誤差值為B,、t_B1溫度下的相對(duì)誤差值為B₁，當(dāng)t_B1=t_B±0.5時(shí),，|B₁-B|=0.04%,。

為了增加t_B溫度下E_V×10⁴-(t_J-t_B)曲線的通用性，引入溫度校正量α,。把[t_B-0.5,，t_B+0.5]區(qū)間分為等量10份，每份溫度校正分量為α₁,。其校正量由式(5)～式(7)計(jì)算:

n=10×(t_B1-t_B)n∈Z(6)

α=n·α₁(7)

由式(1)和式(2)可以明顯地發(fā)現(xiàn),，V_B直接決定了相對(duì)誤差的大小，為增加V_B的E_V×10⁴-(t_J-t_B)曲線的通用性,，引入體積校準(zhǔn)量β,。以100L標(biāo)準(zhǔn)器為例介紹如何確定β。JB-A型100L標(biāo)準(zhǔn)器其可讀數(shù)區(qū)間為[99.50,，100.60],。在相同外界條件下:

E_Vmax=E_V(99.50)-E_V(100.60)=1.1%

把[99.50，100.60]區(qū)間等分為110份,，每份的體積校正分量β₁為

n₁=100×(V_B-V_B1)n₁∈Z(9)

β=n₁·β₁(10)

因而任意點(diǎn)的相對(duì)誤差為

E_V=E_V(t_B,，V_B)+α+β(11)

例如:某次測(cè)量采用100L標(biāo)準(zhǔn)器、V_B1=99.74L,、t_B1=20.4℃,、t_J=17.5℃，由圖3可以得出:

當(dāng)V_B=99.70L,、t_B=20℃,、t_J=17.5℃時(shí)，|ΔV|_min=|V_B-V_B1|_min= |99.70-99.74|=0.04

E_V(t_B,，V_B)=E_V(20,，99.70)=0.52%(應(yīng)選擇ΔV最小的曲線讀數(shù))

由式(5)～式(11)可以得出:

α=n·α₁=10×0.4×0.008%=0.032%

β=n₁·β₁=100×(99.70-99.74)×0.01%=-0.04%

E_V=E_V(t_B，V_B)+α+β=0.52+0.032-0.04=0.512%

同理,，可以得出其他t_B,、V_B下的E_V值。

在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)使用目的繪制不同t_B的E_V×10⁴-(t_J-t_B)曲線,。如果僅為粗略判斷,，只需繪出臨界狀態(tài)的曲線；如果要得到較精確的估算值,，需對(duì)α,、β有效數(shù)值重新估算，并繪制較精細(xì)的等量器內(nèi)油溫的E_V×10⁴-(t_J-t_B)曲線,。汽油曲線的繪制與柴油的類似,。

作者單位【福建省泉州市惠安縣標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量所】