張書文，孟飛

(新疆八一鋼鐵股份有限公司能源中心)

前言

計量數(shù)據(jù)是指通過有效的計量設(shè)備檢測或規(guī)定的測量手段所獲得的結(jié)算原始數(shù)據(jù)，它是生產(chǎn)經(jīng)營活動不可缺少的數(shù)據(jù)信息來源，其數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。貿(mào)易(財務(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)原則對處理有關(guān)“計量異議”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、能源計量使用的標(biāo)準(zhǔn)儀器設(shè)備，需按照檢定、測試技術(shù)規(guī)程進行校驗及校準(zhǔn)，并核對計量系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)處理計算模型的建立等。

計量產(chǎn)生的數(shù)據(jù)異議是結(jié)算雙方對同一物質(zhì)測量(計量)的兩個數(shù)據(jù)存在“數(shù)據(jù)差異”的利益訴求。在物資計量中由于“磅差”的存在，往往是產(chǎn)生計量異議的起因，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)計量校驗標(biāo)準(zhǔn)(數(shù)據(jù))和計量檢定的相關(guān)技術(shù)法規(guī)(規(guī)則)確定的相對誤差值，根據(jù)貿(mào)易結(jié)算的“允許誤差”進行補差運算處理，如補差結(jié)果不是兩個數(shù)據(jù)比對的數(shù)據(jù)差異值，需遵循有關(guān)規(guī)定處理。

“計量誤差”是計量測試數(shù)據(jù)(示值)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)比對的結(jié)果，即：絕對誤差=測量值-標(biāo)準(zhǔn)值?！坝嬃坎町悺笔怯脙蓚€計量系統(tǒng)對同一被測對象(物質(zhì))的數(shù)據(jù)信息進行測試結(jié)果的比對，這兩個測量“結(jié)果”，從數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性上確認哪一個準(zhǔn)確都是未知的。因此,當(dāng)相關(guān)方提出“計量差異”時,可以作為計量異議范疇進行處理，但必須進行數(shù)據(jù)溯源得到其“計量標(biāo)準(zhǔn)”值。

1 關(guān)于數(shù)據(jù)誤差的概念

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

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

數(shù)據(jù)允許誤差：在測量范圍內(nèi)的最大絕對誤差除以測量設(shè)備量程得到的百分?jǐn)?shù)，亦即“精度等級”或“標(biāo)稱誤差”；它是實際計量中無法消除的誤差，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：同一被測對象(物質(zhì))的兩個測量數(shù)據(jù)相互比對時，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)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(或理論計算值)對比產(chǎn)生的計量數(shù)據(jù)偏倚，通過修正模型處理好的數(shù)據(jù)。

2 物資計量的誤差分析及遵循規(guī)則

以生產(chǎn)現(xiàn)場稱重設(shè)備為例，對有關(guān)計量誤差處理時遵循的規(guī)則進行分析。

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30t的稱重設(shè)備，當(dāng)其分度值是5kg時，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值10t)，則貿(mào)易雙方在貨物計量存在的“磅差”就可能會達到3‰，即商務(wù)合同中所說的磅差(即允許誤差)千分之三，亦即在使用稱量范圍內(nèi)的各稱重點值的相對誤差不超過千分之三(某數(shù)據(jù)絕對誤差/真實值)，這就是處理物資重量計量異議的遵循原則。(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，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)，則稱重計量設(shè)備隨著稱重物質(zhì)重量的增加，其誤差值會直線上升。因此，對標(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)備實際維護、點檢作業(yè)指導(dǎo)書中應(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)的不同和每個傳感器激勵電壓的調(diào)整數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差造成的;另外，當(dāng)稱體機械限位調(diào)整不當(dāng),限位與稱體發(fā)生接觸摩擦碰卡時也會引起“角差”或“段差”，這在實際使用中有時還是主要的影響因素。在稱重使用過程中由于“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，在實際使用過程是不可避免的，但在“周期”或“非周期”校驗中需要調(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”

同一對象的物資在兩個以上的稱量設(shè)備上過磅計量，存在的計量結(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灂r，其最終校驗正、負誤差會在允許誤差范圍內(nèi)，兩個稱量設(shè)備會因存在不同的“角差”而引起計量“不確定度”，屬于正常誤差。如果沒有超出貿(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)性和計量技術(shù)上計量性能不確定性(不是不穩(wěn)定性)的矛盾中，其“歸零”修正難度很大，實際應(yīng)用時以計量“不確定度”來處理。

2.2 校驗標(biāo)準(zhǔn)溯源

在線各類稱量設(shè)備的校驗(周期或非周期性校驗)，對標(biāo)準(zhǔn)的溯源管理十分重要，只有量傳值符合計量技術(shù)規(guī)范且準(zhǔn)確無誤，才能保證計量設(shè)備校驗投運的準(zhǔn)確。以皮帶秤使用校驗過程的標(biāo)準(zhǔn)溯源為例進行探討。

皮帶秤實際使用中，需要關(guān)注產(chǎn)生誤差的三個主要因素：一是校驗時的標(biāo)準(zhǔn)一定要核對準(zhǔn)確，如標(biāo)準(zhǔn)核算偏大(大于實際)，校驗時發(fā)現(xiàn)計量值小，校驗人員就會調(diào)大，則投入使用計量值就偏大，反之亦然；二是實際運行時皮帶測速不準(zhǔn)確，例如測量速度偏小(小于實際速度)，則計量值就偏小，反之亦然；三是皮帶運行張力影響，如果太緊皮帶接觸不到稱量托輥，則計量值就偏小。

用鏈碼校驗皮帶秤，如果鏈碼不是平整鋪展在整個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)果會因為實際的標(biāo)準(zhǔn)值比核算的標(biāo)準(zhǔn)值大，校驗時皮帶秤計量值就大，校驗人員會調(diào)小，當(dāng)投入使用計量值就偏小。

另外，用掛碼校驗皮帶秤計算確定標(biāo)準(zhǔn)值，首先確定皮帶秤的有效稱量段長度，用掛碼重量除以稱量段長度，然后計算得出kg/m標(biāo)準(zhǔn)值，這在測量運算過程都會出現(xiàn)偏差。

2.3 稱量設(shè)備過程使用中的標(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)確無誤；其次是檢查秤體結(jié)構(gòu)是否平穩(wěn)、有無機械限位和其他周邊物件碰卡現(xiàn)象，然后再去皮清零,并觀察零點值穩(wěn)定；最后按照標(biāo)定物重量進行標(biāo)定。在不滿足上述條件下的“標(biāo)定”都會帶來使用誤差。因此，在正常使用過程中如果沒有更換稱量傳感器，而發(fā)生了壓秤比對上的“偏差”，一般情況下應(yīng)該先檢查秤體的機械秤架“限位”有沒有卡碰，然后檢查傳感器“激勵電壓”是否發(fā)生了變化，不要輕易進行“標(biāo)定”，這在日常維護、點檢作業(yè)指導(dǎo)書中應(yīng)予以明確。

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

3.1 能源介質(zhì)計量產(chǎn)生誤差的內(nèi)在因素

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

氣體介質(zhì)流量測量計算是根據(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，通過流量節(jié)流裝置設(shè)計計算制造得到的，當(dāng)實際介質(zhì)溫度壓力發(fā)生變化時，介質(zhì)密度發(fā)生變化,測出的計算流量就需要補償修正。

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)流量計量準(zhǔn)確性的重要因素,例如，長期以來在跟蹤煤氣流量計量的誤差分析,從焦化煤氣含水汽的工藝生產(chǎn)流程邏輯推算，煤氣中水汽對計量測量準(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，即便是萬分之一，但它對焦?fàn)t煤氣流量計量結(jié)果產(chǎn)生的影響確很大，使測量計算值出現(xiàn)偏移引起誤差。例如，焦炭生產(chǎn)使用的焦煤中的水分,按照焦煤水分化驗提供的分析數(shù)據(jù)4%,其影響數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)來源于生產(chǎn)統(tǒng)計)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，焦氣中混合進去的水汽影響介質(zhì)密度上升了0.112kg/m3。

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

圖1 水分影響的計量誤差百分比曲線圖

3.1.3 差壓流量計小信號的影響

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

3.2 能源介質(zhì)計量誤差的外因

3.2.1 測量的方法和基本測量條件的影響

正確的測量的方法和滿足基本測量條件是保證計量量值準(zhǔn)確的基本要求，測量介質(zhì)的實際工況條件是選擇測量方法的前提條件。首先，管道內(nèi)一定范圍的流體流速決定了測量方法(或測量設(shè)備)選擇以及對測量結(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))來推算論證可否接受，并就如何修正這種誤差來建立修正模型，并進行理論推算。

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

3.2.2 大口徑流量計在小口徑介質(zhì)管道上誤差修正

4 結(jié)束語

用于科學(xué)實驗研究和貿(mào)易結(jié)算的數(shù)據(jù)測量誤差是客觀存在且無法完全消除，但誤差可以在計量過程中以遵循其計量的基本理論進行有效的技術(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)需要量傳驗證，它不單是一個在計量方面的管理問題，更是一個涉及與計量技術(shù)密切相關(guān)的專業(yè)技術(shù)處理問題。