5.2.1. Расчет показателей точности при аттестации метода квалификационной оценки с применением одного комплекта оборудования

Оценивание характеристики случайной составляющей погрешности при получении экспериментальных данных в одной лаборатории на одном приборе в условиях сходимости (повторяемости) и воспроизводимости осуществляется в соответствии с МИ 2336 «Характеристики погрешности результатов измерений содержаний компонентов проб веществ и материалов. Алгоритмы оценивания» по пункту 6.2 РД 50-262-81 и ГОСТ Р 8.568-97 «Аттестация испытательного оборудования».

Лабораторная работа 10

Цель работы: установить пригодность использования единичного испытательного оборудования для определения показателей качества нефти и топлив посредством 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 тремя 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 определение проводится не менее чем при трех разных температурах.

Например, 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 20 ⁰С. Основным критерием является то, чтобы время истечения из аттестуемого вискозиметра было не менее 200 с. 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, 60 ⁰С. 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. 5.1.

Для оценивания характеристик случайной величины табл. 5.1 преобразуется в табл. 5.2.

Так как в общем случае количество испытуемых нефтепродуктов может быть более трех, а количество разбиений на отдельные образцы – более двух, для удобства каждый испытуемый нефтепродукт обозначим через m, – через l. Количество испытуемых нефтепродуктов – от 1,..k,…M. Количество конкретных образцов, полученных в результате разбиения испытуемых нефтепродуктов – от 1,….l,…L.

Таблица 5.1. Результаты последовательных измерений

Испытатель (студент)	Проба нефтепродукта	Испытуемый образец	Результаты последовательных определений
1	ДТ	ДТ1	Х111		Х115
			Х121		Х125
		ДТ2
2	ММ-1	ММ-11
				Хijk
		ММ-12
3	ММ-2	ММ-21
		ММ-22

Таблица 5.2. Точностные характеристики результатов измерений

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	Воспроизводимость ()m	Сходимость сх,m()
		Количество последовательных определений n=1, j, N
		1	nj	N
m1	l1								(()m)1	(сх,m())1
	l2
	li
	L
m2	l1								(()m)2	(сх,m())2
	l2
	li
	L
mk	l1	Х11	Х1n	X1N	Х1	S21	Xl	D1	(()m)k	(сх,m())k
	l2	X21	X2j	X2N	Х2	S22		D2
	li	Xi1	Xij	XiN	Хl	S2l		Dl
	L	XL1	XLn	XLN	XL	S2L		DL
M	l1								(()m)L	(сх,m())L
	l2
	li
	L

Определение сходимости и воспроизводимости осуществляется для каждого отдельного m_k нефтепродукта (в нашем случае для m₁, m₂, m₃ и m₄). Из ряда полученных значений воспроизводимости и сходимости для всех m_k (к=1, М) образцов выбирают максимальные значения. После чего их сравнивают с заложенными в ГОСТ на данный метод испытания показателями точности: одного оператора – сходимостью; межлабораторной – воспроизводимостью. Если рассчитанные значения оказываются меньше, чем заложенные в ГОСТ на метод испытания, то прибор считается аттестованным, если больше – требуются дополнительные испытания с применением дополнительных нефтепродуктов.

5.2.2. Расчет полученных при испытании

показателей точности: повторяемости (сходимости)

и воспроизводимости для m_k нефтепродукта.

Обработка результатов

1. Находят результаты последовательных измерений Х_l как среднеарифметическое по формуле

4.3

(5.3)

с занесением их в табл. 5.3 для каждого образца.

2. Н

   4.4

   аходят выборочные дисперсии результатов последовательных определений S_l по формуле

, (5.4)

которые заносят в табл. 5.3.

3

4.5

. Находят средние арифметические значения результатов L измерений ( ), полученных в условиях воспроизводимости, которые потом заносят в табл. 5.3.

. (5.5)

4. На основе полученных значениий выборочных дисперсий , ,…, , используя критерий Кохрена, проверяют гипотезу о равенстве генеральных дисперсий. Для этого сравнивают рассчитанный критерий Кохрена c табличным значением из прил. 18. Для числа степеней свободы  = N-1, соответствующее максимальной дисперсии, и f = L, соответствующее числу суммируемых дисперсий, и принятой доверительной вероятности Р = 0,95. G_m(max) расчитывается по формуле

, (5.6)

где – максимальное значение из ряда полученных значениий выборочных дисперсий , ,…, .

Если , то соответствующее значение из дальнейших расчетов исключается, и процедуру повторяют, то есть снова из ряда оставшихся , ,…, находят ; определяют и проводят сравнение с до тех пор, пока не станет меньше или равным ему.

5. Не исключенные из расчетов , ,…, считаются однородными, и по ним оценивают среднеквадратическое отклонение (СКО), характеризующее сходимость результатов параллельных определений. Таким образом, если число параллельных определений более четырех, СКО ( ) рассчитывается по формуле

. (5.7)

Д

4.7

ля расчета L принимается исходным с учетом отброшенных значений.

Если число параллельных определений 2 <N< 4 то СКО ( ) рассчитывается следующим образом:

.

4.8

(5.8)

При использовании данной формулы не проверяется гипотеза о равенстве генеральных дисперсий с использованием критерия Кохрена, а и – максимальное и минимальное значения между параллельными определениями в каждом l-м определении .

Коэффициент (N) рассчитывается исходя из количества параллельных определений N, затем заносится в таблицу.

N	2	3	4
(N)	1,128	1,693	2,059

6

4.9

. Определяют сходимость _сх,m(). Рассчитывают характеристику случайной погрешности результатов измерений, полученных в условиях сходимости (повторяемости)

, (5.9)

где , а значение коэффициентов приведено в прил. 19.

7

4.10

. Рассчитывают выборочное среднеквадратичное отклонение результатов l измерений, полученных в условиях воспроизводимости следующим образом:

. (5.10)

8. Определяют воспроизводимость (межлабораторную точность) . Рассчитывают характеристику случайной погрешности результатов измерений, полученных в условиях воспроизводимости:

, (5.11)

где .

9. Определяют пригодность метода квалификационной оценки контроля качества нефти и нефтепродуктов, подвергнутого аттестации, в следующем порядке:

а) для каждого , ( ) нефтепродукта находят значение воспроизводимости и значение сходимости ;

б) из полученных значений сходимости и воспроизводимости для каждого испытуемого , ( ) нефтепродукта выбирают максимальное значение сходимости и максимальное значение воспроизводимости ;

с) сравнивают и со значениями точности _. и _., заложенными в разделе точность и стандартное отклонение соответствующего ГОСТа на метод испытания.

Если и , 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 аттестат соответствия (прил. 20).

Приложение 1

Код лаборатории по ОКПО

Адрес лаборатории

Наименование лаборатории

ПАСПОРТ КАЧЕСТВА НЕФТИ

Нефтеподготавливающее предприятие_________________

Шифр нефти по ГОСТ 912 ___________________________

Нормативный документ______________________________

Анализ _________Серия _____________________________

Резервуар (трубопровод, емкость, танкер)_______________

Дата отбора пробы__________________________________

Дата проведения анализа_____________________________

Условное обозначение подготовленной нефти ___________

Наименование показателей	Фактическое значение	По нормативному документу
1	2	3

Лаборант___________подпись_________________/Ф.И.О/

Нач. лаборатории____подпись_________________/Ф.И.О/

Печать лаборатории