航空燃料中顆粒污染物測(cè)定的不確定度評(píng)定

李愛力，楊 波，許 光

航空燃料中顆粒污染物測(cè)定的不確定度評(píng)定

李愛力，楊 波，許 光

（欽州出入境檢驗(yàn)檢疫局，廣西 欽州 535000）

按照《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》和《化學(xué)分析中不確定度的評(píng)估指南》要求，對(duì)實(shí)驗(yàn)室過濾法測(cè)定航空燃料顆粒污染物含量的過程進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)例對(duì)測(cè)量不確定度進(jìn)行評(píng)定。結(jié)果表明影響測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的主要因素是重復(fù)性測(cè)定。顆粒污染物結(jié)果為0.30 mg/L時(shí)擴(kuò)展不確定度為0.04 mg/L(=2)。

航空燃料；實(shí)驗(yàn)室過濾法；顆粒污染物；不確定度；評(píng)定

測(cè)量不確定度是對(duì)測(cè)量結(jié)果質(zhì)量的定量表征，測(cè)量結(jié)果的可用性很大程度上取決于其不確定度的大小[1]。測(cè)量結(jié)果附有不確定度說明才是充分完整并有意義的。中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)(CNAS)實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可文件CNAS-CL07：2011《測(cè)量不確定度的要求》中要求認(rèn)可實(shí)驗(yàn)室對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行不確定度評(píng)定[2]。按照文件要求，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)制定實(shí)施測(cè)量不確定度要求的程序并將其應(yīng)用于相應(yīng)的工作，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)正確應(yīng)用和報(bào)告測(cè)量不確定度。在用戶有要求時(shí)，檢測(cè)報(bào)告必須提供測(cè)量結(jié)果的不確定度。

航空燃料的潔凈性是航空燃料一項(xiàng)重要質(zhì)量指標(biāo)，其中固體顆粒污染物是影響航空燃料潔凈性的主要原因。GB 6537-2006《3號(hào)噴氣燃料》和Bulletin 96:Aviation Fuel Quality Requirements《JOINT FUELLING SYSTEM CHECK LIST FOR JET A-1 Issue 29-October 2016》要求航空燃料中固體顆粒污染物含量小于1.0 mg/L[3,4]。因此準(zhǔn)確測(cè)定航空燃料的顆粒污染物含量具有重要意義。

顆粒污染物含量測(cè)量過程中，存在著多個(gè)影響測(cè)量結(jié)果的因素，包括測(cè)量結(jié)果重復(fù)性、試驗(yàn)濾膜重量、試樣體積、測(cè)量環(huán)境等。本文根據(jù)《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》和《化學(xué)分析中不確定度的評(píng)估指南》[5,6]，采用GUM評(píng)定方法，得到顆粒污染物含量測(cè)量結(jié)果不確定度。

1 試驗(yàn)部分

1.1 測(cè)定儀器與試劑

總污染物測(cè)定儀（大連邦能石油儀器有限公司,BN-313）；精密電子天平（梅特勒-托利多國(guó)際股份有限公司，XS205du，0~5 g/0.01 mg）；干燥箱（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司，DZF-6030）；異丙醇、正庚烷（廣東光華科技股份有限公司，分析純），濾膜（GE Healthcare Life Sciences ，whatman,直徑47 mm, 孔徑0.8 μm）。

1.2 試驗(yàn)方法

按照標(biāo)準(zhǔn)ASTM D5452-12《Standard Test Method for Particulate Contamination in Aviation Fuels by Laboratory Filtration》[7]要求，用干凈的鑷子將在(90±5)℃烘箱干燥稱重過的控制濾膜和試驗(yàn)濾膜放置在濾膜支撐物中央，安裝漏斗并緊固。搖勻樣品，開啟真空，然后轉(zhuǎn)移樣品到過濾漏斗中，過濾完成后斷開真空并記錄過濾后的試樣體積。采用過濾后的沖洗液沖洗漏斗的內(nèi)部和漏斗與過濾底座的結(jié)合處，然后沖洗濾膜外周。沖洗結(jié)束后保持幾秒鐘真空，去除濾膜片上過量的沖洗液。干燥并稱重試驗(yàn)濾膜和控制濾膜。所得結(jié)果以mg/L報(bào)告。

2 數(shù)序模型

顆粒污染物含量的計(jì)算公式：

式中：—樣品中顆粒污染物，mg/L;

—過濾后試驗(yàn)濾膜質(zhì)量, g;

—過濾前試驗(yàn)濾膜質(zhì)量, g;

—過濾前控制濾膜質(zhì)量，g;

—過濾后控制濾膜質(zhì)量, g;

—樣品量，L 。

3 不確定度的主要因素及因果圖

根據(jù)《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》和《化學(xué)分析中不確定度的評(píng)估指南》要求[5,6]，分析產(chǎn)生不確定度的主要因素并制作相關(guān)因果圖，不同因素及其影響見圖1。

圖1 因果圖

4 測(cè)量不確定度引入因素分析

從試驗(yàn)過程、數(shù)學(xué)模型和因果圖來(lái)看，測(cè)量不確定度主要包括以下幾個(gè)方面：（1） 樣品測(cè)量過程中重復(fù)性測(cè)定引入的不確定度；（2） 試驗(yàn)濾膜、控制濾膜稱量過程中引入的不確定度；（3） 樣品體積測(cè)定過程中引入的不確定度；（4）測(cè)量過程中環(huán)境變化引入的不確定度；（5）測(cè)量過程中人員操作引入的不確定度。

5 測(cè)量不確定度的計(jì)算

5.1 重復(fù)測(cè)定樣品時(shí)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

與測(cè)量結(jié)果直接相關(guān)的重復(fù)測(cè)量過程中相關(guān)的因素包括樣品的均勻性、測(cè)量環(huán)境變化和人員操作帶來(lái)的影響。這些因素產(chǎn)生的不確定度按照測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性進(jìn)行評(píng)定，為A類不確定度評(píng)定。將處理好的樣品進(jìn)行10次測(cè)量，每次用量1 L，得測(cè)量結(jié)果列于表1。10次的測(cè)量數(shù)據(jù)均不超過ASTM D5452-2012標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，數(shù)據(jù)可靠。日常實(shí)驗(yàn)過程中為平行測(cè)定，測(cè)量次數(shù)為2，測(cè)量結(jié)果為兩次結(jié)果的平均值，故=2。

表1 重復(fù)性測(cè)量引入的不確定度

則標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

5.2 稱量試驗(yàn)濾膜、控制濾膜重量引入的不確定度

由于試驗(yàn)濾膜、控制濾膜前、后兩次稱量在同一條件下稱量，可不考慮溫度、濕度以及空氣浮力引入的不確定度（表2）。

試驗(yàn)前，控制濾膜的稱量使用分辨力為0.01 mg的分析天平，天平計(jì)量檢定證書標(biāo)明其稱量的最大允差為±0.05 mg，假定為矩形分布，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

由天平的計(jì)量檢定證書可知其重復(fù)性誤差為0.04 mg，假定為矩形分布，換算成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

控制濾膜質(zhì)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

使用同一臺(tái)天平對(duì)濾膜進(jìn)行稱量，故4次稱量的不確定度：

控制濾膜的質(zhì)量為0.072 70 g，控制濾膜稱量引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

控制濾膜前后兩次稱量引入的合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

試驗(yàn)濾膜前后兩次稱量引入的合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

濾膜稱量引入的總合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

表2 濾膜稱量引入的不確定度

5.3 樣品體積V的不確定度

使用1 L量出式量筒量取樣品體積，分度為10 mL，量筒經(jīng)過計(jì)量檢定合格。

根據(jù)國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程JJG196-2006《常用玻璃量器檢定規(guī)程》的規(guī)定1 L量出式量筒的最大允差為±10 mL[8]，假定其為矩形分布，其校準(zhǔn)的不確定度：

溫度效應(yīng)引入的不確定度：標(biāo)準(zhǔn)溫度為20 ℃，試驗(yàn)時(shí)溫度波動(dòng)為±5 ℃，航空煤油膨脹系數(shù)為1×10-3（1/℃）[9]，假定為均勻分布，則溫度變化引入的體積標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

樣品體積測(cè)定引入的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

樣品體積測(cè)定引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

5.4 測(cè)試結(jié)果的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度的計(jì)算

測(cè)試結(jié)果的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

測(cè)試結(jié)果=0.30 mg/L，則=0.30×5.94% =0.018 mg/L。

包含因子在95%置信概率下，=2，則==2×0.018 mg/L=0.04 mg/L。

顆粒污染物測(cè)定結(jié)果可以表示為（0.30± 0.04）mg/L。

6 結(jié)果分析

通過對(duì)航空燃料中顆粒污染物含量的不確定度分析和評(píng)定可以看出，樣品重復(fù)性測(cè)定引入的不確定度是主要因素。由于日常航空燃料中顆粒污染物含量水平較低，在樣品的測(cè)試過程中必須嚴(yán)格控制試驗(yàn)條件，按照相關(guān)儀器設(shè)備操作規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行操作，以確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

［1］譚利娟，晁燕，劉琦，等．氣相色譜法測(cè)定油茶籽油中六號(hào)溶劑殘留量的不確定度評(píng)定[J]．湖南林業(yè)科技，2012(01)：54－56+60.

［2］中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)．CNAS-CL07：2011《測(cè)量不確定度的要求》（2015年第二次修訂）．[EB/OL].2015-06-01 [2017-01-25] ．https://www.cnas.org.cn.

［3］國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)．GB 6537-2006 3號(hào)噴氣燃料[S]．北京．中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2007.

［4］ Joint Inspection Group. Bulletin 96:Aviation Fuel Quality Requirements《JOINT FUELLING SYSTEM CHECK LIST FOR JET A-1 Issue 29-October 2016》[EB/OL].2016-10[2017-01-25]. http://www. jigonline.com

［5］國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局．JJF 1059.1-2012測(cè)量不確定度評(píng)定與表示[S]．北京．中國(guó)質(zhì)檢出版社,2013.

［6］中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)．CNAS-GL06：2006《化學(xué)分析中不確定度的評(píng)估指南》（2015年第一次修訂）．[EB/OL]. (2015- 06-01) [2017-01-25] ．https://www.cnas.org.cn.

［7］ASTM International. ASTM D5452-12，Standard Test Method for Particulate Contamination in Aviation Fuels by Laboratory Filtration [S]．West Conshohocken．ASTM International,2012.

［8］國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局．JJG 196-2006 常用玻璃量器[S]．北京: 中國(guó)計(jì)量出版社,2007.

［9］徐曉霞，譚智毅，毛容妹，等．航空煤油實(shí)際膠質(zhì)測(cè)量不確定度的評(píng)估[J]．廣東化工，2014，41(13)：275-276.

Evaluation on Uncertainty in Testing Results of Particle Pollutant in Aviation Fuel

,,

（Qinzhou Entry-exit Import Inspection and Quarantine Bureau, Guangxi Qinzhou 535000, China）

Based on “Evaluation and Expression of Uncertainty in Measurement” and “Guidance on Evaluating the Uncertainty in Chemical Analysis”,actual determination process of particle pollutant in aviation fuel by laboratory filtration method was analyzed. Combined with examples, the uncertainty in the determination was evaluated. The results show that, main influence factor of the uncertainty is the repeatability. When the particle pollutant is 0.30 mg/L, the expanded uncertainty is 0.04 mg/L (=2).

Aviation fuel;Laboratory filtration;Particle pollutant; Uncertainty;Evaluation

TE 626

A

1671-0460（2017）10-2174-03

2017-01-24

李愛力（1980-），男，河南省新鄉(xiāng)市人，工程師，2004年畢業(yè)于鄭州大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，研究方向：從事進(jìn)出口商品檢驗(yàn)檢測(cè)研究工作。E-mail：lialqzciq@gmail.com。