直流大電流測量過程控制

1直流大電流準確計量在電化學(xué)、電冶金行業(yè)生產(chǎn)管理中占有重要的地位。在ISO、IEC和我國標準中，目前尚未制定相應(yīng)的直流大電流測量設(shè)備產(chǎn)品技術(shù)標準和測量技術(shù)規(guī)范。由于沒有統(tǒng)一的標準，導(dǎo)致了電化、電冶行業(yè)直流大電流不能準確一致地測量，直流電耗相關(guān)經(jīng)濟指標不具有可比性，電解生產(chǎn)工藝技術(shù)條件不能優(yōu)化，從而降低了電能利用率和經(jīng)濟效益，嚴重制約企業(yè)生產(chǎn)管理技術(shù)進步。由于直流大電流測量設(shè)備(包括測量標準和電流測量裝置)僅僅在實驗室條件下進行校準，不能保證在現(xiàn)場條件下的測量結(jié)果與在實驗室測得的結(jié)果具有準確一致性。為解決現(xiàn)場直流大電流量值與實驗室的量值不具有可比性的問題，根據(jù)GB/T19022.2-2000測量設(shè)備的質(zhì)量保證要求第2部分：測量過程控制指南(idtISO10012-2:1997)提出的測量過程概念，即將測量作為一個完整過程看待，從分析測量的科學(xué)依據(jù)、測量標準量值的溯源性和校準開始，以及電流測量裝置最大允許誤差的確定，到現(xiàn)場通過必要的計量確認、驗證或調(diào)整，提出客觀數(shù)據(jù)最后確認測量標準和電流測量裝置給出的測量結(jié)果符合預(yù)期規(guī)定的使用要求，同時證實現(xiàn)場條件下，直流大電流量值對實驗室直流電流比例參考標準具有溯源性，電流的量值在不同條件下具有可比性。對直流大電流測量過程的計量確認和過程控制進行規(guī)范化管理，可使電流的測量質(zhì)量得到有效的控制。本規(guī)范適用于電化學(xué)、電冶金等行業(yè)1kA至300kA量級直流大電流測量系統(tǒng)的測直流大電流測量裝置供需雙方在簽定協(xié)議時對產(chǎn)品質(zhì)量要求可參考本規(guī)范。GB/T19022.1—1994《測量設(shè)備的質(zhì)量保證要求》第1部分《測量設(shè)備的計量確GB/T19022.2—2000《測ISO8258:1991《休哈特控制圖》(英文版)GB/T19000—2000《質(zhì)量管理體系》GB/T18293—2001《電力整流設(shè)備運行效率的在線測量》3.1測量過程控制controlofmeasurementprocesses23.12直流電流測量變換器的變比誤差(又稱：比差)ratioerrorofadirectcurrent33.13直流大電流測量裝置的最大允許誤差maximumpermissibleerrorofheavydirectcurrentmeasuringapparat4對直流大電流測量過程進行控制，旨在規(guī)范直流大電流測量設(shè)備在實驗室和現(xiàn)場的測量過程，確保測量設(shè)備符合預(yù)期規(guī)定的使用要求，使生產(chǎn)管理過程的直流大電流測量工業(yè)現(xiàn)場直流大電流測量系統(tǒng)與法定計量技術(shù)機構(gòu)大電流實驗室(以下簡稱：實驗室)的直流電流比例參考標準，必須通過工作標準建立起量值的溯源性聯(lián)系。直流大電流測量過程控制的基本原理，是在實驗室由傳遞標準與工作標準測量同一組電流值，用二者測量結(jié)果的差值建立起工作標準過程參數(shù)初始值；到了現(xiàn)場以后再經(jīng)過傳遞標準驗證或核查，復(fù)現(xiàn)工作標準過程參數(shù)初始值在控制限值之內(nèi)，據(jù)此，保證工作標準的測量值在實驗室與在現(xiàn)場具有準確一致性，同時保證現(xiàn)場直流量值具有溯源性?，F(xiàn)場直流大電流測量系統(tǒng)的各分電流測量裝置由工作標準進行計量確認；總電流測量裝置運行的準確性與可靠性，由經(jīng)過計量確認的總加測量系統(tǒng)進行校準，確認測量誤差在控制限值之內(nèi)，并用二者的測量誤差建立起直流大電流測量系統(tǒng)的運行過程參數(shù)，對運行過程參數(shù)實時監(jiān)視，達到對直流大電流的測量質(zhì)量進行控制。直流大電流測量過程控制的原理框圖如圖1所示。5直流大電流測量過程控制的要求5.1直流大電流用戶(以下簡稱：用戶)自愿向有關(guān)實驗室提出直流大電流測量系統(tǒng)5.2實驗室的人員到現(xiàn)場考查，提出適合用戶直流大電流測量設(shè)備的控制方案。5.3實驗室根據(jù)用戶電力整流設(shè)備的額定輸出電流，提出配置相應(yīng)量限測量工作標準及有關(guān)技術(shù)要求建議；采用參考標準對工作標準和傳遞標準在同一條件下同時進行校準，建立二者校準記錄數(shù)據(jù)庫；與此同時，用傳遞標準與工作標準同時測量一組電流，以二者測量的差值建立工作標準的過程參數(shù)初始值并將其存入數(shù)據(jù)庫。5.4實驗室的人員在現(xiàn)場用傳遞標準與工作標準測量同一組電流，驗證工作標準過程參數(shù)初始值，在現(xiàn)場的測量值與在實驗室測量的初始值在控制限值之內(nèi)，以此確認工作5.5實驗室采用工作標準對用戶整流系列的各電流測量裝置進行在線校準，確認其測量誤差；對整流系列各電流測量裝置的運行電流進行總加，以經(jīng)過確認后的總加測量系統(tǒng)為參考校準總電流測量裝置，確認其測量誤差。5.6以整流系列其中一臺電流測量裝置的運行誤差和總電流測量裝置的運行誤差作為運行過程參數(shù)，用戶應(yīng)建立起運行過程參數(shù)數(shù)據(jù)庫。注：對只有一臺電力整流設(shè)備用一臺電流測量裝置的用戶，建議建立運行過程參數(shù)王-R(平均運行電流一極差)控制圖。5.7安裝電流測量裝置和總電流測量裝置的運行過程參數(shù)監(jiān)視儀表(或繪制π-R控制圖),對生產(chǎn)過程直流大電流測量系統(tǒng)運行的可靠性及測量質(zhì)量連續(xù)地進行監(jiān)測控制；5有關(guān)實驗室用戶生產(chǎn)現(xiàn)場建立過程參數(shù)超定收準雨以短工核查簽(或工作標準返回用戶)圖1直流大電流測量過程控制原理框圖65.8現(xiàn)場工作標準量值溯源性核查間隔建議不超出3年。核查時用戶將工作標準送至實驗室，或?qū)嶒炇覍鬟f標準運至用戶現(xiàn)場，對工作標準量值的溯源性進行核查。實驗室向用戶提供工作標準核查報告，并給出相對于參考標準的偏移(系統(tǒng)誤差)和測量不6直流大電流測量設(shè)備的計量性能要求電流變比準確度等級：0.001級工作電流：(5～100)A額定變比：1000/1輸出電壓最大允許誤差：±1×10~4使用條件：(23±5)℃kA/5A系列規(guī)格：10kA/5A,20kA/5A,25kA/5A,30kA/5A,40kA/5A,60kA/5A電流變比準確度等級：0.02級輸出電壓最大允許誤差：±0.05%電流線性誤差：±0.02%使用條件：環(huán)境雜散磁場小于10mTkA/5A系列規(guī)格：10kA/5A,20kA/5A,25kA/5A,30kA/5A電流變比準確度等級：0.05級輸出電壓最大允許誤差：±0.05%(從量程的20%～100%)線性誤差：±0.05%使用條件：環(huán)境雜散磁場小于10mT6.4電流測差儀(比差儀)電流變比準確度等級：0.005級比差儀的準確度等級：2.0級電流總加器準確度等級：0.005級電壓總加器準確度等級：0.05級電流線性誤差：±0.005%電壓線性誤差：±0.05%測量范圍：(5~350)kA7測量變換器準確度等級：0.5級～0.2級線性誤差：±0.5%,±0.2%保持實驗室與用戶現(xiàn)場直流大電流量值的準確一致性與可比性，必須對工作標準、傳遞標準、現(xiàn)場電流測量裝置及其總加測量系統(tǒng)和總電流測量裝置進行計量確認，以證實現(xiàn)場直流大電流測量設(shè)備符合預(yù)期規(guī)定的使用要求。實驗室應(yīng)給出用戶直流大電流測量設(shè)備的計量確認報告。直流大電流測量設(shè)備計量確認過程的原理框圖如圖2所示。有關(guān)實驗室有關(guān)實驗室傳遞標準((=0.02%)傳遞標準((=0.02%)用戶生產(chǎn)現(xiàn)場n#/i。n#/i?？傠娏鳒y量裝置/圖2直流大電流測量設(shè)備計量確認過程的原理框圖8U=k,W與工作標準比差最大值的表達式(7-1)相同，將式中比差的腳標GB換成CB,9k?——包含因子，取kp=3,其置信概率7.5.1對采用整流系列供電的多臺電流測量裝7.5.2對已校準的多臺電流測量裝置的次級(對0.2級測量變換器的次級輸出電流，采用0.005級的電流總加器；對0.5級的測量kp——包含因子，取k,=3,其置信概率約為p=99%,測量次數(shù)n為13~程參數(shù)。運行過程參數(shù)按(7-4)式計算，其值應(yīng)小于0.2%或0.5%。(7-5)式計算，其值應(yīng)小于0.2%或0.5%。7.9.2差值表按組序1～m組讀取20組數(shù)據(jù)，每組讀5次，每組間隔15或20分鐘，R圖的控制界限(當(dāng)n≤5時只有上限):D?R(7-12) n234567897.9.3根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)按(7-10)至(7-12)式并查表確定控制界限。7.9.4繪制五(平均值)和R(極差)控制圖以坐標紙上的橫坐標表示時間間隔，以縱坐標表示電流差值的平均值，將元；各點及其R,,分別繪制在坐標紙上，并繪出元的上控制限和下控制限，以及R的上控制限。通過控制圖可以檢驗組內(nèi)平均值元；和極差R;,如果二者都在控制限內(nèi)，則可判斷電流測量裝置運行是在控的，若其中一個落在控制界限外，則判為失控。失控時，須查7.10核查工作標準量值程序7.10.1用戶在現(xiàn)場核查工作標準量值的溯源性時，由實驗室將傳遞標準寄給用戶，按7.3條的程序進行核查。核查結(jié)果若在過程參數(shù)初始值控制限值C之內(nèi)，說明工作標準在現(xiàn)場是準確可靠的，并具有溯源性。若核查結(jié)果超出工作標準過程參數(shù)初始值的控制限值C,用戶應(yīng)將核查的數(shù)據(jù)及其計算結(jié)果寄送實驗室，由實驗室進行分析，并出具核查數(shù)據(jù)不確定度評定報告。核查數(shù)據(jù)記錄格式見附錄A表A3。7.10.2用戶將工作標準寄給實驗室核查其溯源性時，校準確認的程序方法按7.1條和7.2條的方法步驟進行，用戶應(yīng)將工作標準在現(xiàn)場的運行點及運行過程參數(shù)等數(shù)據(jù)附上。實驗室根據(jù)核查數(shù)據(jù)出具工作標準核查報告，報告格式見附錄E。直流大電流測量質(zhì)量的控制，是依靠實驗室對傳遞標準數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的監(jiān)測；用戶是對現(xiàn)場建立的電流測量裝置和總電流測量裝置運行過程參數(shù)(或?qū)刂茍D)的監(jiān)視來實8.1傳遞標準數(shù)據(jù)穩(wěn)定性的監(jiān)測實驗室在完成工作標準過程參數(shù)初始值的建立和現(xiàn)場的驗證后，傳遞標準返回實驗室再校準，校準結(jié)果與數(shù)據(jù)庫初始校準數(shù)據(jù)在比差最大值之內(nèi)一致時，就完成了閉環(huán)的量值傳遞，證實了現(xiàn)場工作標準及其所校準的電流測量裝置的量值具有溯源性。實驗室定期(每月)應(yīng)對各種規(guī)格的傳遞標準進行一次校準，連續(xù)考核其穩(wěn)定性，校準數(shù)據(jù)存8.2現(xiàn)場運行過程參數(shù)測量重復(fù)性的監(jiān)視a)對整流系列多臺電流測量裝置運行準確性與可靠性的監(jiān)視，利用工作標準與整流設(shè)備其中一臺電流測量裝置(計量性能穩(wěn)定)連續(xù)進行比較測量(校準),既可對多臺電力整流設(shè)備電流測量裝置進行核查，同時也是對工作標準連續(xù)運行的準確性與可靠性進行監(jiān)視。只要電流測量裝置運行過程參數(shù)保持在最大誤差控制限內(nèi)，工作標準和多臺電流測量裝置的測量質(zhì)量是處于統(tǒng)計控制狀態(tài)，即是受控的。注：多臺電力整流設(shè)備并聯(lián)運行的整流系列，每臺電力整流設(shè)備所輸出的電流一般都調(diào)整近似相等，而各臺電流測量裝置是已經(jīng)過校準確認是準確可靠的，因此，工作標準對其中一臺電流測量裝置進行監(jiān)測，也可達到對其他電流測量裝置間接進行核查的目的。b)總電流測量裝置運行的準確性與可靠性，是通過與總加測量系統(tǒng)進行比較，對總電流測量裝置運行過程參數(shù)連續(xù)進行監(jiān)視，只要總電流測量裝置運行過程參數(shù)保持在最大允許誤差控制限內(nèi)，直流大電流測量質(zhì)量是持續(xù)受控的。8.3測量過程控制的數(shù)據(jù)分析通過觀測電流測量裝置和總電流測量裝置運行過程參數(shù)監(jiān)測儀表或結(jié)合x-R控制圖，可以方便地判斷直流大電流測量系統(tǒng)的測量質(zhì)量是否受控。a)電流測量裝置和總電流測量裝置運行過程參數(shù)在控制限內(nèi)，整個直流大電流測b)電流測量裝置運行過程參數(shù)受控，而總電流測量裝置運行過程參數(shù)失控，可以利用工作標準核查其他電流測量裝置。若其中一臺有故障，經(jīng)恢復(fù)，使總電流運行過程參數(shù)在控制限內(nèi)；若其中一臺裝置經(jīng)恢復(fù)正常運行后，而總電流測量裝置運行過程參數(shù)不在控制限內(nèi)，則可判定總電流測量裝置有故障，必須修復(fù)并確認與已建運行過程參數(shù)一致時，才能使總電流測量裝置的測量質(zhì)量重新受控；c)當(dāng)總電流測量裝置運行過程參數(shù)受控，總加測量系統(tǒng)和多臺電流測量裝置運行正常，而電流測量裝置運行過程參數(shù)超出控制限，則可判斷工作標準出現(xiàn)故障。此時， 用戶應(yīng)及時與實驗室聯(lián)系，研究更換故障工作標準有關(guān)部件，使之恢復(fù)到與已確認的運行過程參數(shù)一致時，整個測量系統(tǒng)才能重新受控運行。注：生產(chǎn)過程整流變壓器或整流設(shè)備有時會出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致監(jiān)視儀表或控制圖失控，因此，當(dāng)監(jiān)視儀表指示不正?；颚?R圖超出控制界限時，儀表監(jiān)測人員與動力車間有關(guān)人員應(yīng)共同分析，作出準確判斷。用戶應(yīng)將電流測量裝置故障的排除和糾正措施作詳細記錄。8.4測量過程工作標準的量值核查在線測量工作標準出現(xiàn)故障修復(fù)后，用戶必須向?qū)嶒炇姨岢鰧鬟f標準運到現(xiàn)場，重新對工作標準所建立的運行過程參數(shù)進行核查，核查程序按7.3條進行。工作標準核9直流大電流測量系統(tǒng)的計量確認報告與記錄用戶直流大電流測量系統(tǒng)的計量確認，實驗室應(yīng)對相關(guān)的傳遞標準、工作標準、現(xiàn)場所有成套測量設(shè)備進行計量確認，建立校準數(shù)據(jù)庫和過程參數(shù)數(shù)據(jù)庫(或x-R圖),并給出相應(yīng)的報告和數(shù)據(jù)，計量確認報告的格式見附錄D。實驗室應(yīng)保存?zhèn)鬟f標準、工作標準及其過程參數(shù)初始值的確認記錄，以及現(xiàn)場電流測量裝置和總電流測量裝置的計量確認測試記錄。這些記錄應(yīng)表明每臺測量裝置能滿足a)測量設(shè)備的型號、規(guī)格、序號、制造廠；b)進行確認的日期和完成確認的日期；c)確認結(jié)果有關(guān)數(shù)據(jù)(包括調(diào)整或修理的結(jié)果);e)對預(yù)期使用的要求與限制；f)完成確認記錄人員簽字；記錄資料應(yīng)分別保存在實驗室和用戶的數(shù)據(jù)庫里，以備存查。比差比差最大值比差比差最大值電流/電壓差值比差差值注：在實驗室條件下表A3一次電流為等安匝電流；在現(xiàn)場條件下一次電流為實際運行電流上記錄組序Ic/kA1組:::::