1、引言
能力验证是利用实验室间比对, 对照预先设定的准则评价参与者能力的活动。 通过实验室间比对可以确定参加者对特定检测或测量的能力及实验室的持续能力; 识别实验室存在的问题并启动改进措施,这些问题可能与诸如不适当的检测或测量程序、人员培训和监督的有效性、设备校准等因素有关;根据比对的结果帮助参加实验室提高能力等。
本机构是石油及石油产品领域的首家能力验证提供者(CNAS PT0011),按照 CNAS-CL03《能力验证提供者认可准则》(ISO/IEC 17043),每年组织实施原油、汽柴油、润滑油等能力验证计划40余个。其中,在组织实施变压器油水分含量检测能力验证计划的过程中, 发现检测时的相对湿度对微量水分检测结果有所影响,并在近几年持续关注。
2、温度和湿度对变压器油微水结果的影响
变压器油是适用于变压器、电抗器、互感器、套管等充油电气设备中,起绝缘和冷却作用的一种绝缘油品。变压器油对电力设备安全至关重要,质量要求很高。然而在变压器油贮存和运输过程中,气候条件(如温度和湿度等)直接或间接地影响了油品的微水含量,影响变压器油的质量。我机构近四年通过能力验证活动持续关注温度和湿度对微水检测结果的影响,介绍如下:
2017 年组织的变压器油中微量水的能力验证计划考察检测时温度和相对湿度对结果的影响(参加实验室数量17家):剔除异常值后的统计分析显示温度对微量水分几乎没有影响(相关系数为0.03),相对湿度对水分有轻微的正相关影响(相关系数仅为 0.11)。
2018 年组织的变压器油中微量水的能力验证计划考察检测时温度和相对湿度对结果的影响(参加实验室数量36家):温度对微量水分有轻微的正相关影响(相关系数为0.12),相对湿度对水分有一定正相关影响(相关系数为0.55)。
2019 年组织的变压器油中微量水的能力验证计划考察检测时温度和相对湿度对结果的影响(参加实验室数量 48 家):温度对微量水分有轻微的正相关影响(相关系数为0.18),相对湿度对水分有一定的正相关影响(相关系数为 0.40)。
2020 年组织的变压器油中微量水的能力验证计划考察检测时温度和相对湿度对结果的影响(参加实验室数量 54 家):统计分析显示本次计划温度对微量水分结果几乎没有影响( 相关系数仅为0.02),相对湿度对微量水分结果有一定的正相关影响(相关系数为 0.56),随着湿度的增大,检测结果有增大的趋势。2020年能力验证计划数据显示的温度及湿度对变压器油微水含量的影响如图1及图2所示。
3、理论基础
利用拟合关系消除湿度对微量水分的影响是建立在微量水分结果和检测时相对湿度有正相关关系的基础之上,计算公式表达如下:
将每个实验室的相对湿度带入式(3),计算预测值,这个预测值可以认为考虑了湿度影响的检测值,实测值减去预测值为残余差,残余差可以认为“只”反映了实验室测量误差,同一实验室不同湿度检测的残余差(测量误差)不变(消除湿度影响不意味着将δM降为0,而是通过拟合设为同一尺度,即只要湿度相同,则所有实验室预测值一致)。
从回收结果看,检测时相对湿度绝大部分集中在45%~75%,因此以60%为基准预测水分,加上其残余差作为消除湿度影响后的测量值 R2。
样品间差异可以忽略,通过换算为统一湿度的方式消除湿度对水分的影响,消除湿度影响的水分含量仅反映了实验室间的检测精度。
4、统计评价
按上述理论基础,将2020年能力验证计划回收结果换算为 RH60%拟合值+残余差R2(表1),表1也给出了按报告结果进行统计所得Z值(Z1),供与消除湿度影响后的统计结果进行比较。
按照GB/T 28043-2019《利用实验室间比对进行能力验证的统计方法》中稳健(Robust)分析算法A 处理,采用稳健平均值和稳健标准偏差作为指定值X和能力评定标准差。指定值的标准不确定度均不大于能力评定标准差的0.3倍。 统计评价结果见表2。
5、结论
按报告结果统计,本次能力验证计划所有结果全部满意。消除湿度影响后的统计结果表明,本次能力验证计划没有“不满意”结果,但有两家实验室“可疑”(463、476)。这种评价方式应该更加真实的反映了实验室的实际水平。
湿度对变压器油微水检测结果有一定的正相关影响,随着湿度的增大,检测结果有增大的趋势。建议变压器油微水检测实验室尽量控制环境湿度,并持续关注湿度对检测结果的影响。