劉曉偉 李自舉
隨著社會(huì)的發(fā)展和生產(chǎn)灌裝機(jī)技術(shù)的成熟，應(yīng)用于釀造、飲料、制藥、糧油、石化、食品等行業(yè)的灌裝機(jī)企業(yè)也迅速增多。 影響液態(tài)物料定量灌裝機(jī)計(jì)量準(zhǔn)確性的因素很多，目前國(guó)內(nèi)依據(jù)的 JJG 687-2008《液態(tài)物料定量灌裝機(jī)檢定規(guī)程》已經(jīng)實(shí)施十年了，灌裝機(jī)計(jì)量檢定新方法在時(shí)代的引領(lǐng)下也呼之欲出，在科技的推動(dòng)下，其結(jié)構(gòu)和工作原理的多種多樣使得我們不得不進(jìn)一步研究定量灌裝機(jī)的檢定方法及誤差分析。
1 標(biāo)準(zhǔn)器的使用及方法
1.1 定容式灌裝機(jī)
1.1.1 容量比較法
根據(jù)灌裝機(jī)的灌裝量選用相應(yīng)的量出式標(biāo)準(zhǔn)量器，按照標(biāo)準(zhǔn)量器的使用要求將水放入待標(biāo)定工作量器內(nèi)并刻線，然后用吸管分別標(biāo)定出工作量器的上下允差線，用溫度計(jì)測(cè)量標(biāo)定時(shí)的水溫，將工作量器投入灌裝機(jī)進(jìn)行灌裝。 灌裝完畢后，分別讀出各個(gè)工作量器的液位，記下合格總數(shù)，同時(shí)測(cè)定檢定介質(zhì)溫度，此溫度與標(biāo)定工作量器時(shí)水溫相差不超過(guò) 5℃。
1.1.2 稱重法
根據(jù)灌裝機(jī)的灌裝量選用相應(yīng)的稱重裝置，將相當(dāng)于灌裝頭的三倍編號(hào)標(biāo)識(shí)貼于工作量具上，依次稱出皮重并記錄稱量數(shù)據(jù)，依次進(jìn)行灌裝，保證檢定時(shí)溫度和測(cè)定密度時(shí)溫度之差不大于 5℃。 進(jìn)行密度測(cè)量，重復(fù)三次并記錄，取其平均值作為液體密度。 分別稱量各灌裝后盛有檢定介質(zhì)的工作量具的總質(zhì)量，將質(zhì)量換算成容量，計(jì)算其實(shí)際灌裝值。
1.2 定重式灌裝機(jī)
根據(jù)灌裝機(jī)的灌裝量選用相應(yīng)的數(shù)字指示秤，用天平測(cè)定工作量具的質(zhì)量和工作介質(zhì)的密度，將已稱出皮重的工作量具按照對(duì)應(yīng)編號(hào)的灌裝頭進(jìn)行灌裝，保證檢定時(shí)溫度和測(cè)定密度時(shí)溫度之差不大于 10℃。 分別稱量各灌裝后盛有檢定介質(zhì)的工作量具的總質(zhì)量，計(jì)算灌裝量質(zhì)量實(shí)際值。
2 誤差及不確定度分析
灌裝機(jī)控制系統(tǒng)一般以流量測(cè)量?jī)x表為基礎(chǔ)，以電磁切斷閥或氣動(dòng)電動(dòng)切斷閥為終端執(zhí)行元件，以流量定量控制儀或計(jì)算機(jī)完成流量演算、累計(jì)、顯示和邏輯控制。 因此影響灌裝控制系統(tǒng)精度的因素不僅包括流量測(cè)量?jī)x表的誤差，還包含有信號(hào)傳輸，控制系統(tǒng)，執(zhí)行操作等環(huán)節(jié)的誤差。 在實(shí)際檢定過(guò)程中，造成定容灌裝機(jī)誤差的因素較多，溫度、視覺(jué)的影響是不可避免的，量筒、密度計(jì)、電子天平、數(shù)字式指示秤是液態(tài)定量灌裝機(jī)檢定裝置的主要測(cè)量設(shè)備，對(duì)檢定結(jié)果影響較大。 灌裝機(jī)自身的分辨率、測(cè)量的重復(fù)性、穩(wěn)定性都是造成誤差的重要因素。 在評(píng)定灌裝機(jī)的不確定度時(shí)要充分考慮到以上的因素。
3 不確定度分析舉例
此次評(píng)定以定重式灌裝機(jī)為例，測(cè)出工作量器和檢定介質(zhì)的總質(zhì)量，從而求出檢定介質(zhì)的實(shí)際質(zhì)量。 測(cè)量依據(jù)為 JJG 687-2008《液態(tài)物料定量灌裝機(jī)檢定規(guī)程》，測(cè)量環(huán)境條件為室溫 25℃，測(cè)量設(shè)備如表 1 所示。
3.2 不確定度分析
以灌裝量標(biāo)稱值為 180g 的灌裝機(jī)為例，輸入量m 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u（m）主要來(lái)源是：灌裝介質(zhì)的實(shí)際質(zhì)量測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（m1 ），采用 A 類評(píng)定法；電子天平的最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u（m2 ），采用 B 類方法進(jìn)行評(píng)定。
3.2.1 灌裝介質(zhì)的實(shí)際質(zhì)量測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)
準(zhǔn)不確定度 u（m1 ）的評(píng)定對(duì)最大允許誤差為 ±1％的一臺(tái)灌裝量標(biāo)稱值
為 180g 的灌裝機(jī)，連續(xù)測(cè)量 10 次得到一組測(cè)量值：
180.51， 180.23， 179.96， 180.51， 179.85， 179.93，
180.32，179.84，180.41，179.29g。

3.2.2 電子天平的最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確
定度 u（m2 ）的評(píng)定查證書得電子天平的最大允許誤差為 ±0.05g，屬均勻分布，k ＝ 3，故標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：
u（m2 ） ＝0.05g／3 ＝0.03g
3.3 合成不確定度
3.4 擴(kuò)展不確定度
取 k ＝2，在標(biāo)稱值為 180g 測(cè)量點(diǎn)時(shí)，U ＝k ×uc ＝2 ×0.38g ＝0.76g。 即 U ＝0.76g，k ＝2。
4 結(jié)束語(yǔ)
液態(tài)物料定量灌裝機(jī)由于沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其結(jié)構(gòu)和工作原理多種多樣，特別是隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在檢定過(guò)程中出現(xiàn)了規(guī)程中沒(méi)有涉及的新問(wèn)題，如計(jì)量誤差超差，灌裝頭與包裝容器的輸送動(dòng)作不協(xié)調(diào)等，這時(shí)我們應(yīng)考慮到的是對(duì)其進(jìn)行完整的誤差分析，找到不確定度因素，有效地解決存在的計(jì)量問(wèn)題，滿足企業(yè)的使用需求。