張書(shū)文，孟飛

(新疆八一鋼鐵股份有限公司能源中心)

前言

計(jì)量數(shù)據(jù)是指通過(guò)有效的計(jì)量設(shè)備檢測(cè)或規(guī)定的測(cè)量手段所獲得的結(jié)算原始數(shù)據(jù)，它是生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)不可缺少的數(shù)據(jù)信息來(lái)源，其數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。貿(mào)易(財(cái)務(wù))結(jié)算使用的數(shù)據(jù)誤差需要控制在“允許誤差”范圍內(nèi)，因此， 遵循相關(guān)原則對(duì)處理有關(guān)“計(jì)量異議”十分重要。

量值傳遞用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(數(shù)據(jù))和相關(guān)“理論數(shù)據(jù)”是確保量值準(zhǔn)確、處理計(jì)量異議遵循的基本原則，例如稱重用的標(biāo)準(zhǔn)砝碼、能源計(jì)量使用的標(biāo)準(zhǔn)儀器設(shè)備，需按照檢定、測(cè)試技術(shù)規(guī)程進(jìn)行校驗(yàn)及校準(zhǔn)，并核對(duì)計(jì)量系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)處理計(jì)算模型的建立等。

計(jì)量產(chǎn)生的數(shù)據(jù)異議是結(jié)算雙方對(duì)同一物質(zhì)測(cè)量(計(jì)量)的兩個(gè)數(shù)據(jù)存在“數(shù)據(jù)差異”的利益訴求。在物資計(jì)量中由于“磅差”的存在，往往是產(chǎn)生計(jì)量異議的起因，這種情況可在量傳理論分析指導(dǎo)下，研判其是屬于“允許誤差”范疇的異議還是不屬于“允許誤差”范疇的異議；數(shù)據(jù)異議的處理應(yīng)依據(jù)計(jì)量校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)(數(shù)據(jù))和計(jì)量檢定的相關(guān)技術(shù)法規(guī)(規(guī)則)確定的相對(duì)誤差值，根據(jù)貿(mào)易結(jié)算的“允許誤差”進(jìn)行補(bǔ)差運(yùn)算處理，如補(bǔ)差結(jié)果不是兩個(gè)數(shù)據(jù)比對(duì)的數(shù)據(jù)差異值，需遵循有關(guān)規(guī)定處理。

“計(jì)量誤差”是計(jì)量測(cè)試數(shù)據(jù)(示值)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)比對(duì)的結(jié)果，即：絕對(duì)誤差=測(cè)量值-標(biāo)準(zhǔn)值。“計(jì)量差異”是用兩個(gè)計(jì)量系統(tǒng)對(duì)同一被測(cè)對(duì)象(物質(zhì))的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行測(cè)試結(jié)果的比對(duì)，這兩個(gè)測(cè)量“結(jié)果”，從數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性上確認(rèn)哪一個(gè)準(zhǔn)確都是未知的。因此,當(dāng)相關(guān)方提出“計(jì)量差異”時(shí),可以作為計(jì)量異議范疇進(jìn)行處理，但必須進(jìn)行數(shù)據(jù)溯源得到其“計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)”值。

1 關(guān)于數(shù)據(jù)誤差的概念

數(shù)據(jù)絕對(duì)誤差：測(cè)量數(shù)據(jù)與理論(標(biāo)準(zhǔn))數(shù)據(jù)比較得出數(shù)據(jù)絕對(duì)誤差。

數(shù)據(jù)相對(duì)誤差：數(shù)據(jù)絕對(duì)誤差與真實(shí)值(亦為標(biāo)準(zhǔn)值)之比就是數(shù)據(jù)相對(duì)誤差。

數(shù)據(jù)允許誤差：在測(cè)量范圍內(nèi)的最大絕對(duì)誤差除以測(cè)量設(shè)備量程得到的百分?jǐn)?shù)，亦即“精度等級(jí)”或“標(biāo)稱誤差”；它是實(shí)際計(jì)量中無(wú)法消除的誤差，是數(shù)據(jù)結(jié)算處理必須接受和遵循的規(guī)則。

數(shù)據(jù)差異：同一被測(cè)對(duì)象(物質(zhì))的兩個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)相互比對(duì)時(shí)，出現(xiàn)不等值產(chǎn)生的差值就是數(shù)據(jù)差異量。

數(shù)據(jù)誤差修正：某種規(guī)定(設(shè)計(jì))狀態(tài)(例如：氣體溫度、壓力、成分)發(fā)生偏倚后，與標(biāo)準(zhǔn)值(或理論計(jì)算值)對(duì)比產(chǎn)生的計(jì)量數(shù)據(jù)偏倚，通過(guò)修正模型處理好的數(shù)據(jù)。

2 物資計(jì)量的誤差分析及遵循規(guī)則

以生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)稱重設(shè)備為例，對(duì)有關(guān)計(jì)量誤差處理時(shí)遵循的規(guī)則進(jìn)行分析。

2.1 稱重誤差概述

2.1.1 檢定技術(shù)規(guī)程確定的誤差例證要求描述

現(xiàn)有一臺(tái)30t的稱重設(shè)備，當(dāng)其分度值是5kg時(shí)，要知道以下要素：(1)其使用的允許誤差;(2)作為貿(mào)易結(jié)算秤使用其最小稱量;(3)商務(wù)合同中磅差(即允許誤差)千分之三的值。

該臺(tái)量程為30t的稱重設(shè)備，其分度值是5kg，則其分度數(shù)為30000/5=6000，根據(jù)衡器檢定規(guī)程其首次檢定允許誤差是±1.5e=±1.5×5=±7.5kg，那么其使用的允許誤差應(yīng)是±15kg。作為貿(mào)易結(jié)算秤使用其最小稱量值不能小于5t(注：規(guī)程中用于貿(mào)易結(jié)算秤分度數(shù)不能小于1000)，在5t～10t的稱量范圍內(nèi)(注：規(guī)程中分度數(shù)在500～2000范圍內(nèi)首次檢定允許誤差±1.0e)，其使用的允許誤差是±10kg，則作為貿(mào)易結(jié)算的最大相對(duì)誤差為：15/10000=0.0015=1.5‰(以最大的使用允許誤差15kg除以規(guī)程要求的該稱量段最小稱量點(diǎn)值10t)，則貿(mào)易雙方在貨物計(jì)量存在的“磅差”就可能會(huì)達(dá)到3‰，即商務(wù)合同中所說(shuō)的磅差(即允許誤差)千分之三，亦即在使用稱量范圍內(nèi)的各稱重點(diǎn)值的相對(duì)誤差不超過(guò)千分之三(某數(shù)據(jù)絕對(duì)誤差/真實(shí)值)，這就是處理物資重量計(jì)量異議的遵循原則。(注：規(guī)程中分度數(shù)在0～500范圍內(nèi)首次檢定允許誤差±0.5e)

另外，實(shí)際工作中稱量系統(tǒng)當(dāng)其標(biāo)定物(標(biāo)準(zhǔn)重量)重量出現(xiàn)偏差時(shí)，則標(biāo)定后的率定直線斜率就發(fā)生偏移，若按此標(biāo)調(diào)，則稱重計(jì)量設(shè)備隨著稱重物質(zhì)重量的增加，其誤差值會(huì)直線上升。因此，對(duì)標(biāo)定物(標(biāo)準(zhǔn)重量)重量值的管理，在量傳溯源管理中，由于它是計(jì)量管理體系中數(shù)據(jù)管理的重要一環(huán)，應(yīng)納入周期檢定管理，并在稱量設(shè)備實(shí)際維護(hù)、點(diǎn)檢作業(yè)指導(dǎo)書(shū)中應(yīng)予以明確。

2.1.2 稱量設(shè)備存在的“角差”或“段差”

稱量設(shè)備“角差”或“段差”的存在主要是由構(gòu)成稱重系統(tǒng)的若干個(gè)稱重傳感器本身的靈敏度、輸入/輸出電阻參數(shù)的不同和每個(gè)傳感器激勵(lì)電壓的調(diào)整數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差造成的;另外，當(dāng)稱體機(jī)械限位調(diào)整不當(dāng),限位與稱體發(fā)生接觸摩擦碰卡時(shí)也會(huì)引起“角差”或“段差”，這在實(shí)際使用中有時(shí)還是主要的影響因素。在稱重使用過(guò)程中由于“角差”或“段差”的存在，稱重物件在稱體不同的位置上稱量會(huì)有不同的重量指示值，這就是稱量出現(xiàn)的”磅差”或“偏差”產(chǎn)生的根源。

“角差”或“段差”的存在，在實(shí)際使用過(guò)程是不可避免的，但在“周期”或“非周期”校驗(yàn)中需要調(diào)整到最小為止，一般要求不能大于使用的“允許誤差”。

2.1.3 稱量設(shè)備之間存在的“磅差”

同一對(duì)象的物資在兩個(gè)以上的稱量設(shè)備上過(guò)磅計(jì)量，存在的計(jì)量結(jié)果差異叫“磅差”?！鞍醪睢贝嬖诘脑蛑饕恰爸芷凇被颉胺侵芷凇毙ｒ?yàn)時(shí)，其最終校驗(yàn)正、負(fù)誤差會(huì)在允許誤差范圍內(nèi)，兩個(gè)稱量設(shè)備會(huì)因存在不同的“角差”而引起計(jì)量“不確定度”，屬于正常誤差。如果沒(méi)有超出貿(mào)易結(jié)算的±3‰，一般不予處理。

“磅差”揭示了誤差存在于貿(mào)易雙方利益關(guān)聯(lián)性和計(jì)量技術(shù)上計(jì)量性能不確定性(不是不穩(wěn)定性)的矛盾中，其“歸零”修正難度很大，實(shí)際應(yīng)用時(shí)以計(jì)量“不確定度”來(lái)處理。

2.2 校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)溯源

在線各類稱量設(shè)備的校驗(yàn)(周期或非周期性校驗(yàn))，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的溯源管理十分重要，只有量傳值符合計(jì)量技術(shù)規(guī)范且準(zhǔn)確無(wú)誤，才能保證計(jì)量設(shè)備校驗(yàn)投運(yùn)的準(zhǔn)確。以皮帶秤使用校驗(yàn)過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)溯源為例進(jìn)行探討。

皮帶秤實(shí)際使用中，需要關(guān)注產(chǎn)生誤差的三個(gè)主要因素：一是校驗(yàn)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)一定要核對(duì)準(zhǔn)確，如標(biāo)準(zhǔn)核算偏大(大于實(shí)際)，校驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)計(jì)量值小，校驗(yàn)人員就會(huì)調(diào)大，則投入使用計(jì)量值就偏大，反之亦然；二是實(shí)際運(yùn)行時(shí)皮帶測(cè)速不準(zhǔn)確，例如測(cè)量速度偏小(小于實(shí)際速度)，則計(jì)量值就偏小，反之亦然；三是皮帶運(yùn)行張力影響，如果太緊皮帶接觸不到稱量托輥，則計(jì)量值就偏小。

用鏈碼校驗(yàn)皮帶秤，如果鏈碼不是平整鋪展在整個(gè)稱量段上有彎曲情況，有效稱量段皮帶上的鏈碼每米重量就增大，則結(jié)果會(huì)因?yàn)閷?shí)際的標(biāo)準(zhǔn)值比核算的標(biāo)準(zhǔn)值大，校驗(yàn)時(shí)皮帶秤計(jì)量值就大，校驗(yàn)人員會(huì)調(diào)小，當(dāng)投入使用計(jì)量值就偏小。

另外，用掛碼校驗(yàn)皮帶秤計(jì)算確定標(biāo)準(zhǔn)值，首先確定皮帶秤的有效稱量段長(zhǎng)度，用掛碼重量除以稱量段長(zhǎng)度，然后計(jì)算得出kg/m標(biāo)準(zhǔn)值，這在測(cè)量運(yùn)算過(guò)程都會(huì)出現(xiàn)偏差。

2.3 稱量設(shè)備過(guò)程使用中的標(biāo)定

在稱量設(shè)備使用中,更換傳感器后的正確標(biāo)定十分重要。首先是確定標(biāo)定物重量(一般用標(biāo)準(zhǔn)砝碼)一定要準(zhǔn)確無(wú)誤；其次是檢查秤體結(jié)構(gòu)是否平穩(wěn)、有無(wú)機(jī)械限位和其他周邊物件碰卡現(xiàn)象，然后再去皮清零,并觀察零點(diǎn)值穩(wěn)定；最后按照標(biāo)定物重量進(jìn)行標(biāo)定。在不滿足上述條件下的“標(biāo)定”都會(huì)帶來(lái)使用誤差。因此，在正常使用過(guò)程中如果沒(méi)有更換稱量傳感器，而發(fā)生了壓秤比對(duì)上的“偏差”，一般情況下應(yīng)該先檢查秤體的機(jī)械秤架“限位”有沒(méi)有卡碰，然后檢查傳感器“激勵(lì)電壓”是否發(fā)生了變化，不要輕易進(jìn)行“標(biāo)定”，這在日常維護(hù)、點(diǎn)檢作業(yè)指導(dǎo)書(shū)中應(yīng)予以明確。

3 能源介質(zhì)計(jì)量數(shù)據(jù)誤差分析及遵循規(guī)則

3.1 能源介質(zhì)計(jì)量產(chǎn)生誤差的內(nèi)在因素

3.1.1 實(shí)際介質(zhì)溫度、壓力發(fā)生變化產(chǎn)生的影響

氣體介質(zhì)流量測(cè)量計(jì)算是根據(jù)已經(jīng)確定的條件(如介質(zhì)密度、工作壓力、工作溫度、管道管徑和當(dāng)?shù)卮髿鈮旱?，工藝要求的最大、常用、最小流量等條件下，通過(guò)流量節(jié)流裝置設(shè)計(jì)計(jì)算制造得到的，當(dāng)實(shí)際介質(zhì)溫度壓力發(fā)生變化時(shí)，介質(zhì)密度發(fā)生變化,測(cè)出的計(jì)算流量就需要補(bǔ)償修正。

3.1.2 介質(zhì)成分影響

流體介質(zhì)成分的變化是影響介質(zhì)流量計(jì)量準(zhǔn)確性的重要因素,例如，長(zhǎng)期以來(lái)在跟蹤煤氣流量計(jì)量的誤差分析,從焦化煤氣含水汽的工藝生產(chǎn)流程邏輯推算，煤氣中水汽對(duì)計(jì)量測(cè)量準(zhǔn)確性的影響，主要是水汽混合在焦?fàn)t煤氣中的密度發(fā)生變化，而不在于水汽占煤氣總量多少，即便是萬(wàn)分之一，但它對(duì)焦?fàn)t煤氣流量計(jì)量結(jié)果產(chǎn)生的影響確很大，使測(cè)量計(jì)算值出現(xiàn)偏移引起誤差。例如，焦炭生產(chǎn)使用的焦煤中的水分,按照焦煤水分化驗(yàn)提供的分析數(shù)據(jù)4%,其影響數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)來(lái)源于生產(chǎn)統(tǒng)計(jì))邏輯推算如下：

(1)1.4t焦煤(濕基)→生產(chǎn)1t焦炭→產(chǎn)生500m3焦?fàn)t煤氣；(2)1.4t焦煤含水分4%，即水分56kg；(3)每立方米焦?fàn)t煤氣內(nèi)含水分56/500=112(g/m3)。

因此，焦氣中混合進(jìn)去的水汽影響介質(zhì)密度上升了0.112kg/m3。

現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣中所含水分影響的計(jì)量誤差如圖1所示，從圖1對(duì)比數(shù)據(jù)可以看出，密度小的焦?fàn)t煤氣計(jì)量在同樣水汽量下比其它煤氣計(jì)量影響大，焦氣中混合進(jìn)去的水汽導(dǎo)致焦氣計(jì)量計(jì)算值偏大近25%。這種狀態(tài)下成分發(fā)生偏倚后，與原來(lái)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比產(chǎn)生的計(jì)量數(shù)據(jù)偏倚，可以通過(guò)修正模型[3]處理其測(cè)量結(jié)果，使其回歸到“純凈”煤氣的計(jì)量值上。其它被測(cè)對(duì)象的氣體能源介質(zhì)，其成分變化影響流量測(cè)量的準(zhǔn)確，可同理通過(guò)修正模型處理。

圖1 水分影響的計(jì)量誤差百分比曲線圖

3.1.3 差壓流量計(jì)小信號(hào)的影響

在能源介質(zhì)流量測(cè)量中，采用差壓式流量測(cè)量都存在小信號(hào)切除的問(wèn)題，即當(dāng)管道介質(zhì)流量小于等于十分之一滿量程流量時(shí)，形成的差壓只有滿量程差壓的百分之一，此差壓信號(hào)的檢測(cè)波動(dòng)很大，流量顯示會(huì)從零到十分之一滿量程流量往復(fù)變化，無(wú)法測(cè)量出真實(shí)流量。因此，差壓流量計(jì)小信號(hào)切除和不切除的影響，往往是結(jié)算雙方產(chǎn)生計(jì)量異議的因素之一。

3.2 能源介質(zhì)計(jì)量誤差的外因

3.2.1 測(cè)量的方法和基本測(cè)量條件的影響

正確的測(cè)量的方法和滿足基本測(cè)量條件是保證計(jì)量量值準(zhǔn)確的基本要求，測(cè)量介質(zhì)的實(shí)際工況條件是選擇測(cè)量方法的前提條件。首先，管道內(nèi)一定范圍的流體流速?zèng)Q定了測(cè)量方法(或測(cè)量設(shè)備)選擇以及對(duì)測(cè)量結(jié)果—誤差的判定；其次，是否可接受這種誤差，一般以相應(yīng)的關(guān)聯(lián)參數(shù)數(shù)據(jù)(工藝技術(shù)數(shù)據(jù))來(lái)推算論證可否接受，并就如何修正這種誤差來(lái)建立修正模型，并進(jìn)行理論推算。

在所有測(cè)量方法的使用中，針對(duì)大口徑、不常用的介質(zhì)小流量準(zhǔn)確測(cè)量一直是難以解決的問(wèn)題，目前采取變徑測(cè)量是一種好方法。

3.2.2 大口徑流量計(jì)在小口徑介質(zhì)管道上誤差修正

4 結(jié)束語(yǔ)

用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究和貿(mào)易結(jié)算的數(shù)據(jù)測(cè)量誤差是客觀存在且無(wú)法完全消除，但誤差可以在計(jì)量過(guò)程中以遵循其計(jì)量的基本理論進(jìn)行有效的技術(shù)處理，使誤差能夠被控制在允許誤差范圍內(nèi)，量傳是計(jì)量準(zhǔn)確性應(yīng)有的遵循，各種誤差修正處理技術(shù)需要量傳驗(yàn)證，它不單是一個(gè)在計(jì)量方面的管理問(wèn)題，更是一個(gè)涉及與計(jì)量技術(shù)密切相關(guān)的專業(yè)技術(shù)處理問(wèn)題。