卧式金属罐容积测量的不确定度分析

　　根据JJG266-81《卧式金属罐计量检定规程》规定:罐容积为(100~700)m³的罐,其容量检定的不确定度不大于0.2%,容量为700m³以上的罐,其检定不确定度不大于0.1%。规程中指的罐容量的不确定度是在罐体空载条件下测量计算而得到,液体静压对罐容量的影响以及罐壁对罐容量的影响均为理论计算结果。当油罐充油时,由于油品质量的增加将引起罐壁向外扩展,每次充油后罐壁循环作弹性移动,这里不考虑液体静压力对罐壁变化而影响卧式金属罐容积的变化。

　　1　卧式金属罐总容积

　　假定罐体为对接焊接结构,并已获得确定卧式金属罐体容积V的必要尺寸,则

　　V=V1+V2-V3

　　式中:V1—罐主体圆筒容积与罐两个封头延伸圆筒的容积和;

　　V2—罐两端两个封头的容积和;

　　V3—罐内附件所占容积。设罐主体圆筒内径为D,罐主体圆筒轴向长度与罐两个封头延伸圆筒轴向长度和为L。则:

　　设单个封头的轴向高度为H,封头的总容积:

　　其中d—圆台顶的内直径。

　　V3—罐内附件所占容积已能准确测得,属已知。

　　2　罐体容积测量不确定度分析

　　对于卧式金属罐体容积测量,无法用直接测量方法测量,只能用间接测量方法测量,也就是说要测V1、V2的容积,必须测出D、L、H的值,再计算得到容积值。为了测出D、L、H的值,就会遇到用什么量具、选择测量方法以及如何选择计量器具的问题。必须满足JJG266-81《卧式金属罐计量检定规程》规定的要求,即罐容积为(100~700)m³的罐,其容量检定的不确定度不大于0.2%,容量为700m³以上的罐,其检定不确定度不大于0.1%。同时还考虑在满足所选的计量器具不确定度允许值的条件下,尽量选用成本低使用方便的计量器具。为了学习并掌握罐体容积测量不确定度分析这一方法,举例加以说明。

　　而体积的绝对误差为:|δV|=V×1%=157.08mm³

　　已知:因有D、L两个尺寸,取n=2,根据等作用原则分配误差,则可得测量直径D与轴向长度L的精度为:

　　由此可知,测量内径D的精度需要高些,而测量轴向长度L的精度可低些。若用量具测量,则内径D需用2级千分尺测量,在20mm测量范围内,其极限误差0.013mm,而轴向长度L只要用读数值为0.05mm的游标卡尺,在50mm测量范围内,其极限误差0.08mm(见附表)。

　　用这两种量具测量容积的极限误差为:

　　显然,用这两种量具测量容积极限误差小于容积允许极限误差,容积不确定度能满足要求,但不够经济合理,需进行调整,可选用精度较低的量具。