石油产品常压馏程测量不确定度的评估报告 茅建红

1、南京炼油厂有限责任公司 质量检查站 技术记录测量不确定度评定报告NL/QR-TD-20-106编制：茅建红审核：罗贺批准：浦桂芬日期：2014.4.16石油产品常压馏程测量不确定度的评估报告目的以精制白油料NL-4为样品进行常压蒸馏测定为例，评估其结果的测量不确定度。依据标准：GB/T 6536-2010石油产品常压蒸馏特性测定法。100 mL试样在适合其性质的条测量步骤馏程的测量方法是将石油产品保存在一定温度下，待测量开始前，取 件下进行蒸馏。从初馏点到蒸馏结束的整个馏程中，系统地观察并记录回收量筒中冷凝液达到规定体积（回收体积）以及该体积相应的试样温度。将观察温度（t ）经温度计、大气压力

2、修正后作为馏出温度（ T,即回收温度）。精制白油料 NL-4馏程的测量条件应按 GB/T 6536石油产品蒸馏测定法方法中的第二组测量条件规定进行测量。根据仪器的不同，馏程测量分手动和自动两种。该步骤的各个阶段见下述流程4建立数学模型T （ X%）= f （t , A t, C）式中：t 规定回收体积下的回收温度；A t 温度计补正值；C 大气压力修正值C；f 实际的回收温度T与温度计补正值 At及大气压力修正值 C之间的函数关；5使用的计量器具及主要仪器设备5.1温度计，范围为-2300C ,分度值为1.0 C （符合分析精制白油料 NL-4的低温温度计）；5.2 100mL量筒，分度值为1

3、.0mL;5.3 125mL蒸馏烧瓶；5.4 符合标准GB/T 6536-2010要求的石油产品常压蒸馏测定器6 不确定度来源的识别目的是列出所有影响被测量数值的各个参数的不确定度来源。6.1加热速度、温度计读数、馏程装置条件等变化均会影响馏出温度的试验结果，这些因素可以通过重复性试验进行统计评定，作为重复性标准不确定度分量。建立因果图的第一步6.2体积试验所用量筒有100 ml和5mL测量时使用100 mL勺量筒，分度是1 mL容量允差 1 mL，读数读准至0.5 mL ;量取残留百分数使用5 mL的量筒，分度是0.1 mL,容量允差 0.1 mL ,读数读准至0.1 mL。体积的变化作为标

4、准不确定度分量。有关的不确定度来源见下面的因果图体锹读数精制白油料NL-4馏程采用温度计的测量范围是 -2 C300C,最小分度是1C,刻度允许误差是0.5 C,温 度计读数读准至0.5 C。温度计的变化作为标准不确定度分量。样品精制白油料NL-4测量范围在150.0195.0 C。6.4大气压GB/T 6536-2010规定气压计要能测量与仪器所在实验室具有相同海拔的当地观测点大气压的气压测量装置，测量精度为0.1kPa或更高。6.5数字修约按照方法要求(手工)，温度精确到0.5 C、体积精确到0.5 mL (100 mL)或精确到0.1 mL (5 mL)。温度和体积的数字修约会带来相应的

5、不确定度。不同的因素及其影响见 下图:校准大压读数温度计读数温度计歸程大气压数字修釣7 不确定度的量化最终因果图在本步骤中，每一个已识别的潜在来源的不确定度的大小,或者使用以前的实验结果直接测量、评估,或者从理论分析导出。7.1 A 类评估 一对观测列进行统计分析所作的评估重复性测量在重复性条件下，对同一试样从取样开始重复测量10次，测量结果见下表1：表1精制白油料NL-4馏程测量结果数据(观察到的结果，未修正)项目12345678910平均值初馏点，C158.0158.5158.0158.0158.5159.0159.0158.5158.0158.0158.510%回收温，C163.5164

6、.0164.0164.0163.5163.5163.5163.5163.5163.5164.050%回收温度，C168.0168.0168.5168.0168.0168.0168.5167.5168.0167.5168.090%回收温度，C176.0176.0177.0176.5176.5176.0177.0176.5176.5176.5176.5终馏点，C188.5188.5189.0188.5188.0188.5188.5188.5188.0188.0188.5总馏出量，mL99.099.099.099.098.598.599.098.599.099.099.0表2精制白油料NL-4馏程测

7、量结果平均值、标准差、不确定度（结果已修正）项目12345678910平均值U（X）相对不确定度初馏点，C158.5159.0158.5158.5159.0159.0159.0159.0158.5158.5159.50.440.0027610%回收温度，C163.5164.0164.0164.0163.5163.5163.5163.5163.5163.5164.00.440.0026850%回收温度，C168.5168.5169.0168.5168.5168.5169.0168.0168.5168.0168.50.370.0021990%回收温度，C176.5176.5177.5177.017

8、7.0177.0177.5177.0177.0177.0177.00.330.00186终馏点，C188.5188.5189.0188.5188.0188.5188.5188.5188.0188.0188.50.330.00175总馏出量，mL99.099.099.099.098.598.599.098.599.099.099.00.280.0028采用贝塞尔公式计算，将测量结果代入公式:可以计算馏出温度、残留量等具体项目的单次测量的实验标准差H兀)口在规范化常规测量时只是由一次测量就直接给出测量结果，为方便起见，假设某次测量结果恰与上述的平均值一致，则该测量结果的标准不确定度u (r )就是

9、实验标准差仗：、相对不确定度评估结果见表2。7.2不确定度的B类评估一当输入量的估计量不是由重复观测得到时，其标准偏差可用对估计量的有关信息或资料来评估。B( 1)体积体积的变化引入的标准不确定度分量U1:考察在规定回收百分数的条件下体积变化1mL时的体积与温度的变化情况，体积的变化与温度变化关系如下:项目回收温度，C体积变化 1 mL时温度的变化，C初馏点，C159.50.3510%回收温度，C163.00.1450%回收温度，C168.50.2190%回收温度，C177.01.5终馏点，C191.00.1表3体积的变化与温度变化关系测量时使用100 mL的量筒，分度是1 mL,容量允差 1

10、 mL,读数精确至0.5 mL。考虑为均匀分布。不同规格量筒对不确定度贡献不同:A 100 mL的量筒u1:校准及刻度变化引入的不确定度民 冷 jJS 41?u1 ( 100-A)=0.65 mL100 mL体积修约的标准不确定度分量u1 (100-B )= 0.29 X 0.5 = 0.145mL2 2最后 u1 2=0.65 +0.145 =0.444(mL)2, u1=0.666 mL通过体积变化与温度变化关系，可将量筒引入的不确定度转换为标准不确定度分量U1。女0 10%回收温度T标准不确定度分量 U如10%回收温度T标准不确定度分量 U1=0.666 mL X (0.14 C / m

11、L)=0.09 CB (2)温度温度计的变化作为标准不确定度分量U2:精制白油料NL-4测量范围在150 C195C ,NL-4馏程采用温度计的测量范围是-2 C300 C,最小分度是1C,刻度允许误差是 1.0 C,温度计读数读准至 0.5 C。考虑为均匀分布：2 2U2 (1) 2=(1 X 1/31/2)+(0.5 X 1/31/2)=0.417 C 2, u 2 ( 1) =0.65 C温度修约的标准不确定度分量U ( 2)= 0.29 X 0.5 = 0.145 C222最后 U2=0.65 +0.145 =0.444, u1=0.666 CB (3)大气压空盒气压表的修正作为标准不

12、确定度分量U3:试验时所用测量大气压力气压计要能测量与仪器所在实验室具有相同海拔的当地观测点大气压的气压测量装置，测量精度为0.1k Pa或更高。100.0kPa 到0.01kPa。所测得的大气压力的标准不确定度来自两个方面:第一，读数时气压计的示值变动性。根据本试验室的实际工作经验，本地大气压力一般在103.0kPa之间。经过本试验室试验统计，在此范围内气压计的示值变动性标准偏差为第二，根据气压计的检定证书，其最大允许误差为0.2 kPa，认为是均匀分布，其标准偏差为0.2*1/3 2=0.12 kPa。根据以上两个方面用所测量的大气压力的标准不确定度2 1/2 2 1/2 2 2Ub (

13、P)=(0.01 X 1/3) +(0.2 X 1/3) =0.01337(kPa) , u 3 (p) =0.12 kPac：根据：T=1.0912 X t-0.2457 X P-0.0009 X PX t+ A t+24.89，对数学模型中的压力变量求偏导，求得其灵敏系数(也称传播系数)r Tr = -|=-0.0009(273 + 02 2 2(U3) =c X( 0.12 )由大气压力的标准不确定度乘以灵敏系数得到回收温度T的标准不确定度。如10咖收温度 T 标准不确定度分量 U3= 0.0009 X 0.12 X (273+163.0)=0.0471 C。7.3总结：按照上述评估原则

14、，不确定度的各个分量结果见下表表3:精制白油料NL-4馏程回收温度T测量不确定度的评估结果ABCDEFGHIJKL序号项目未修正回 收温度 t ,C回收温度T,C体积 1mL时的变 化，CA类带来标 准不确定 度 u(r), C体积变化 带来标准 不确定度u1, C温度变化 带来标准 不确定度u2, C大气压带 来标准不 确定度u3, C回收温度T 合成标准 不确定度 平方，C回收温度T 合成标准不确定 度，C回收温度 扩展标准 不确定 度，C, k=21初馏点，C158.5159.50.350.440.2330.6660.04670.69370.81.6210%收温度，C164.0164.0

15、0.140.440.0930.6660.04710.72590.91.8350伽收温 度，C168.0168.50.210.370.1400.6660.04770.62280.81.6490%收温度，C176.5177.01.50.330.9990.6660.04681.55271.22.45终馏点，C188.5188.50.10.330.0670.6660.05010.55950.71.46总馏出量，mL99.099.000.280000.07840.30.6表3精制白油料NL-4馏程回收温度测量不确定度的评估结果可以通过电子表格的形式方便得到：将相关的值输入到A到E列，F到I列为标准不确定

16、度的各个分量。其中E列12 X 0.666的结果放到G列、0.0009 X 0.12*(273+C 列)的结果放到I列；F到I列的平方和结果放到 J列；J列的平方根结果放到 K列,即得到合成标准不确定度；K列2倍的结果放到K列，即得到扩展不确定度。7.4合成标准不确定度的计算精制白油料NL-4馏程的回收温度T与温度计补正值 t及大气压力修正值C之间的函数关系：T= t + t + CC= 0.0009(101.3 P)(273 + t)整理后：T=1.0912 X t-0.2457 X P-0.0009 X PX t+ A t+24.89T：实际的回收温度C； t :温度计补正值C； C:大气压修正值C；P：试验时的大气压kPa 10%T回收温度的合成标准不确定度 UC合成如下:uc取 1.0