2015-03-20
606
Цель работы: установить пригодность использования единичного испытательного оборудования для определения показателей качества нефти и топлив путем определения их точностных характеристик (показателей сходимости и воспроизводимости).
С целью минимизации времени проведения экспериментов в учебной лаборатории проводится аттестация следующих квалификационных методов оценки качества нефти и нефтепродуктов: определение условной и кинематической вязкости, температуры вспышки в открытом и закрытом тигле, температуры застывания нефти (нефть должна быть специально приготовленная – добавлены парафины).
Для аттестации оборудования, применяемого для определения вязкости и температуры вспышки, можно использовать стандартные образцы или товарные нефтепродукты. Работа проводится не менее чем 3 студентами (операторами). Общее количество измерений должно быть не менее 30. Каждый студент (опрератор) должен сделать не менее 10 последовательных измерений.
Для определения метрологических характеристик точности испытаний нефти и нефтепродуктов можно использовать не менее трех образцов нефтепродуктов при фиксированной температуре определения, или один образец нефтепродукта, для которого пределение проводится не менее чем при трех разных температурах.
|
|
|
Например, 1)оценить точность определения кинематической вязкости с помощью вискозиметра типа ВПЖТ можно с применением трех нефтепродуктов: дизельного топлива; смеси дизельного топлива и моторного масла в соотношении 1:2 соответственно; смеси дизельного топлива и моторного масла в соотношении 2:1 соответственно при температуре 200С. Основным критерием является то, чтобы время истечения из аттестуемого вискозиметра было не менее 200 с;
2) оценить точность определения кинематической вязкости с помощью вискозиметра типа ВПЖТ можно с применением в качестве аттестуемой жидкости моторное масло, а последовательные определения произвести при температурах 20, 40, 50, 600С. Основным критерием является то, чтобы время истечения из аттестуемого вискозиметра было не менее 200 с.
При аттестации метода определения температуры вспышки использовать 3-4 вида нефтепродуктов: дизельное топливо; моторное масло вида 1; моторное масло вида 2 (мазут, газойль, керосин) и т.д..
Допустим; проводится аттестация метода, предназначенного для определения температуры вспышки в закрытом тигле. Установление точностных характеристик осуществляется с применением трех образцов нефтепродуктов, в которых ГОСТ на их качество предусмотрено определение данного показателя: товарное дизельное топливо (ДЗ), товарное моторное масло 1 (ММ-1) и товарное моторное масло 2 (ММ-2). Каждый образец делится на две части (ДТ1 и ДТ2, ММ-11 и ММ-12, ММ-21 и ММ-22). Для каждой части делается не менее 5 измерений одним студентом (оператором). Полученные данные заносят в табл. 4.1
|
|
|
Для оценивания характеристик случайной величины табл. 4.1 преобразуется в табл.4.2.
Так как в общем случае количество испытуемых нефтепродуктов может быть более трех, а количество разбиений на отдельные образцы - более двух, то для удобства, каждый испытуемый нефтепродукт обозначим через m, а образец - через l. Количество испытуемых нефтепродуктов от 1,..k,…M. Количество конкретных образцов, полученных в результате разбиения испытуемых нефтепродуктов, от 1,….l,…L.
Таблица 4.1. Последовательных измерений
| Испытатель (студент) | Проба нефтепродукта | Испытуемый образец | Результаты последовательных определений | ||
| 1 - й | ДТ | ДТ1 | Х111 | Х115 | |
| Х121 | Х125 | ||||
| ДТ2 | |||||
| 2-й | ММ-1 | ММ-11 | |||
| Хijk | |||||
| ММ-12 | |||||
| 3 - й | ММ-2 | ММ-21 | |||
| ММ-22 | |||||
Таблица 4.2. Точностные характеристики
| Нефтепродукты m=1, k, M | Образцы нефтепродуктов l=1,i, L | Отдельные определения Хij | Результат измерения Хl | Выборочная дисперсия S2l | Среднеарифметическое результатов L измерений | Размах последовательных определений Dl | Воспроизво димость s(D)m | Сходимость sсх,m(D) | ||
| Количество последовательных определений n=1, j, N | ||||||||||
| nj | N | |||||||||
| m1 | l1 | (s(D)m)1 | (sсх,m(D))1 | |||||||
| l2 | ||||||||||
| li | ||||||||||
| L | ||||||||||
| m2 | l1 | (s(D)m)2 | (sсх,m(D))2 | |||||||
| l2 | ||||||||||
| li | ||||||||||
| L | ||||||||||
| mk | l1 | Х11 | Х1n | X1N | Х1 | S21 | X l | D1 | (s(D)m)k | (sсх,m(D))k |
| l2 | X21 | X2j | X2N | Х2 | S22 | D2 | ||||
| li | Xi1 | Xij | XiN | Хl | S2l | Dl | ||||
| L | XL1 | XLn | XLN | XL | S2L | DL | ||||
| M | l1 | (s(D)m)L | (sсх,m(D))L | |||||||
| l2 | ||||||||||
| li | ||||||||||
| L |
Определение сходимости и воспроизводимости осуществляется для каждого отдельного mk нефтепродукта (в нашем случае для m1, m2, m3 и m4). Из ряда полученных значений воспроизводимости и сходимости для всех mk (к=1, М) образцов выбирают максимальные значения. После чего их сравнивают с заложенными в ГОСТе на данный метод испытания показателями точности: одного оператора - сходимостью и межлабораторной - воспроизводимостью. Если рассчитанные значения оказываются меньше, чем заложенные в ГОСТе на метод испытания, то прибор считается аттестованным, если больше - то требуются дополнительные испытания с применением дополнительных нефтепродуктов.
4.2.2. Расчет полученных при испытании показателей точности: повторяемости (сходимости) и воспроизводимости для mk нефтепродукта. Обработка результатов
1. Находят результаты последовательных измерений Хl как среднеарифметическое, по формуле
|
с занесением их в табл.4.2 для каждого образца.
2.
|
 |
которые заносят в табл.4.2.
|
), полученных в условиях воспроизводимости,, которые потом заносят в табл. 4.2.
 |
4. На основе полученных значениий выборочных дисперсий S21,..S2l…S2L, используя критерий Кохрена, проверяют гипотезу о равенстве генеральных дисперсий. Для этого сравнивают рассчитанный критерий Кохрена Gm(max) c табличным значением Gтабл. из прил. 12. Для числа степеней свободы n = N-1, соответствующее максимальной дисперсии, и f = L, соответствующее числу суммируемых дисперсий, и принятой доверительной вероятности Р=0.95. Gm(max) расчитывается по формуле
|
|
|
где (S2l)max – максимальное значение из ряда полученных
значениий выборочных дисперсий S21,..S2l…S2L.
Если Gm(max)>Gтабл, то соответствующее значение (S2l)max из дальнейших расчетов исключается и процедуру повторяют, т. е. снова из ряда оставшихся S21,..S2l…S2L находят (S2l)max; определяют Gm(max) и проводят сравнение Gm(max) с Gтабл до тех пор, пока Gm(max) не станет меньше Gтабл или равным ему.
5. Не исключенные из расчетов S21,..S2l…S2L считаются однородными, и по ним оценивают среднеквадратическое отклонение СКО, характеризующее сходимость результатов параллельных определений. Таким образом, если число параллельных определений более четырех, СКО (Sсх, m) рассчитывается по формуле
 |
|
Если число параллельных определений 2 < N < 4 то СКО - Sсх,m рассчитывается следующим образом
 | |||
|
При использовании данной формулы не проверяется гипотеза о равенстве генеральных дисперсий с использованием критерия Кохрена, а Xn,max и Xn, min – максимальное и минимальное значения между параллельными определениями в каждом l-м определении {(Dl=(Xn,max-Xn, min)}.
Коэффициент m(N) рассчитывается исходя из количества параллельных определений N, затем заносится в табл. 4.3.
Таблица 4.3
| N | |||
| m(N) | 1.128 | 1.693 | 2.059 |
|
 |
где f = L(N-1), а значение коэффициентов g(f) приведено в прил. 13.
 |
|
 |
8. Определяют воспроизводимость (межлабораторную точность) s(D)m. Рассчитывают характеристику случайной погрешности результатов измерений, полученных в условиях воспроизводимости s(D)m = g(f)×Sm,
|
|
|
где f = L×(N-1).
9. Определяют пригодность метода квалификационной оценки контроля качества нефти и нефтепродуктов, подвергнутого аттестации, в следующем порядке:
а) для каждого mk, (k=1-M) нефтепродукта находят значение воспроизводимости (s(D)m)k и значение сходимости (sсх,m(D))k;
б) из полученных значений сходимости и воспроизводимости для каждого испытуемого mk, (k=1-M) нефтепродукта выбирают максимальное значение сходимости (sсх,m(D))max и максимальное значение воспроизводимости (s(D)m)max;
с) сравнивают (sсх,m(D))max и (s(D)m)max со значениями точности (sсх,m(D))табл. и (s(D)m)табл., заложенными в разделе точность и стандартное отклонение соответствующего ГОСТа на метод испытания.
Если (sсх,m(D))max<(sсх,m(D))табл и (s(D)m)max<(s(D)m)табл, то результаты экспериментальной поверки считаются положительными, а метод - аттестованным (рассчитанные значения сходимости и воспроизводимости по каждому нефтепродукту оказываются меньше, чем показатели сходимости и воспроизводимости, заложенные в ГОСТе на метод испытания).
По положительным результатам экспериментальной поверки на этот метод квалификационной оценки оформляется ат-
тестат соответствия (прил.14).
