การทดสอบความเป็นฉนวนของน้ำมันที่เป็นฉนวน: การประเมินความไม่แน่นอนในการวัดและคู่มือการสร้างขีดความสามารถในห้องปฏิบัติการ
ความไม่สอดคล้องที่พบในระหว่างการประเมิน: “เราสามารถวัดได้ แต่เราไม่สามารถพูดได้ว่าผลลัพธ์นั้นน่าเชื่อถือแค่ไหน"
ในระหว่างการประเมินการรับรอง CNAS ของห้องปฏิบัติการทดสอบกำลัง ทีมประเมินได้ตรวจสอบรายงานการทดสอบแรงดันพังทลายของน้ำมันที่เป็นฉนวน ซึ่งมีข้อมูลครบถ้วนและมีข้อสรุปที่ชัดเจน อย่างไรก็ตาม เมื่อผู้ประเมินถามว่า "สำหรับผลลัพธ์ของ 36 kV นี้ ค่าความไม่แน่นอนของการวัดคืออะไร และกฎข้อใดที่ตัดสินความสอดคล้อง" เจ้าหน้าที่ในสถานที่ไม่สามารถตอบได้ — รายงานให้ค่าที่วัดได้เพียงค่าเดียวและข้อสรุป "ผ่าน" โดยไม่มีทั้งการประเมินความไม่แน่นอนหรือกฎการตัดสินความสอดคล้องใกล้ขีดจำกัด ส่งผลให้ห้องปฏิบัติการพบความไม่สอดคล้องและโครงการที่เกี่ยวข้องถูกระงับไม่ให้ออกรายงานไปยังบุคคลภายนอก
นี่ไม่ใช่กรณีที่แยกได้ ห้องปฏิบัติการทนแรงดันน้ำมันหลายแห่งมุ่งเน้นไปที่ "ผู้ปฏิบัติงานสามารถใช้งานเครื่องมือและอ่านค่าได้หรือไม่" แต่ก็มองข้ามปัญหาพื้นฐานด้านมาตรวิทยา กล่าวคือ การวัดทุกครั้งมีข้อผิดพลาด และผลการวัดเป็นเพียงการประมาณค่าการวัดเท่านั้น เมื่อมีการระบุความไม่แน่นอนเท่านั้น ผลลัพธ์จึงจะสมบูรณ์ เปรียบเทียบได้ และใช้สำหรับการประเมินความสอดคล้อง
เหตุใดห้องปฏิบัติการทนแรงดันน้ำมันจึงต้องประเมินความไม่แน่นอนในการวัด
- ข้อกำหนดบังคับของเกณฑ์การรับรอง: CNAS-CL01 (เทียบเท่ากับ ISO/IEC 17025) กำหนดให้ห้องปฏิบัติการประเมินความไม่แน่นอนของการวัดเมื่อจำเป็น และระบุในรายงาน เมื่อวิธีการทดสอบ ข้อกำหนดของลูกค้า หรือผลลัพธ์ส่งผลต่อการพิจารณาความสอดคล้อง จะต้องสะท้อนถึงความไม่แน่นอนด้วย
- ความจำเป็นเชิงวัตถุประสงค์สำหรับการตัดสินใกล้ขีดจำกัด: เมื่อแรงดันไฟฟ้าพังทลายที่วัดได้เข้าใกล้ขีดจำกัดมาตรฐาน (เช่น ขีดจำกัด 35 kV สำหรับอุปกรณ์ 220 kV ที่ใช้งานอยู่ โดยมีค่าที่วัดได้ 35.8 kV) การตัดสินว่า "ผ่าน" ด้วยตัวเลขเพียงอย่างเดียวอาจนำไปสู่การตัดสินที่ผิด ต้องคำนึงถึงความไม่แน่นอนด้วย
- พื้นฐานสำหรับการรับรู้ข้อมูลระหว่างประเทศและการอนุญาโตตุลาการโต้แย้ง: การทดสอบความเชี่ยวชาญ การเปรียบเทียบระหว่างห้องปฏิบัติการ และข้อพิพาทด้านข้อมูลระหว่างลูกค้าและซัพพลายเออร์ในท้ายที่สุดต้องอาศัยเครื่องมือทางสถิติ เช่น ความไม่แน่นอนและค่า En เพื่อบรรลุข้อสรุปที่เป็นกลาง
- พื้นฐานสำหรับการปรับปรุงคุณภาพของห้องปฏิบัติการ: โดยการระบุองค์ประกอบความไม่แน่นอนแต่ละรายการ คุณจะพบการเชื่อมโยงหลักที่ส่งผลต่อผลลัพธ์และปรับปรุงในลักษณะที่เป็นเป้าหมาย
หลักการวัดและแหล่งที่มาของความไม่แน่นอน (5M1E)
ในการทดสอบความเป็นฉนวนของน้ำมันที่เป็นฉนวน แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่เพิ่มขึ้นในอัตราสม่ำเสมอจะถูกใช้ระหว่างอิเล็กโทรดทรงกลมสองอันในถ้วยน้ำมันมาตรฐานจนกว่าตัวอย่างน้ำมันจะพัง และแรงดันไฟฟ้า ณ เวลาที่เกิดการพังทลายจะถูกบันทึกไว้ การวัดต่อเนื่องหลายครั้ง (6 โดยค่าเริ่มต้น) จะถูกหาค่าเฉลี่ย การใช้กรอบการทำงาน 5M1E (คน เครื่องจักร วัสดุ วิธีการ สิ่งแวดล้อม การวัด) สามารถระบุแหล่งที่มาของความไม่แน่นอนได้อย่างเป็นระบบ:
เครื่องมือ: เครื่องทดสอบความเป็นฉนวนของน้ำมันแบบปุ่มกดถ้วยเดียว 80 kV พร้อมโครงสร้างแบบตั้งโต๊ะในตัว
| พารามิเตอร์ | ข้อกำหนดทางเทคนิค | ความสำคัญของความไม่แน่นอน/มาตรวิทยา |
|---|---|---|
| แรงดันขาออก | 0~80 กิโลโวลต์ | กำหนดช่วงการวัดและช่วง |
| ข้อผิดพลาดบ่งชี้แรงดันไฟฟ้า | ±(2% ของการอ่าน + 2 หลัก) | แหล่งที่มาหลักของความไม่แน่นอนประเภท B; ควบคุมโดยใบรับรองการสอบเทียบ |
| ความละเอียดแรงดันไฟฟ้า | จอแสดงผลดิจิตอลคริสตัลเหลว | ความไม่แน่นอนที่เกิดจากมติ; หลีกเลี่ยงการนับซ้ำโดยมีข้อผิดพลาดในการบ่งชี้ |
| อัตราการเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้า | 0.5~5.0 kV/s ใน 10 ขั้นตอน ข้อผิดพลาด 0.2 kV/s | การเบี่ยงเบนของอัตราส่งผลต่อค่าการแยกย่อย มักเป็นองค์ประกอบรอง |
| อิเล็กโทรด / ช่องว่าง | อิเล็กโทรดทรงกลม มาตรฐาน 2.5 มม. พร้อมสเกลมาตรฐาน | การเบี่ยงเบนของช่องว่างส่งผลโดยตรงต่อผลลัพธ์ จะต้องได้รับการสอบเทียบแบบติดตามได้ |
| ความผิดเพี้ยนของแหล่งจ่ายไฟ | <1% | รับประกันรูปคลื่นไซน์ การเบี่ยงเบนของรูปคลื่นเป็นองค์ประกอบรอง |
| จำนวนการทดสอบ | 6 โดยค่าเริ่มต้น เลือกได้ 1~10 | ส่งผลต่อความน่าเชื่อถือของการประเมินประเภท A |
| พักแบบคงที่ / ช่วงเวลา / กวน | 900 วินาที / 300 วินาที / 15 วินาที ปรับได้ | การทำงานที่ได้มาตรฐานช่วยลดการกระจายตัว |
| การจับพังทลาย | การจับระดับมิลลิวินาที การสุ่มตัวอย่าง A/D โดยตรงที่เทอร์มินัล HV | ลดข้อผิดพลาดในการจับภาพชั่วคราว |
| สภาพแวดล้อม | 0 ~ 40 ℃ ความชื้น ≤85% | พื้นฐานสำหรับการประเมินองค์ประกอบด้านสิ่งแวดล้อม |
| การสื่อสาร | อัพโหลด RS232 | ช่วยให้มั่นใจในการติดตามข้อมูลดิบ |
| ขนาด/น้ำหนัก | 430*350*370 มม. 36 กก | สำหรับการใช้งานแบบคงที่ / นอกสถานที่ |
ขั้นตอนมาตรฐานสำหรับการประเมินความไม่แน่นอนของการวัด
ตัวอย่างการทำงาน: การคำนวณความไม่แน่นอนที่สมบูรณ์
สำหรับตัวอย่างน้ำมันจากหม้อแปลง 220 kV ที่ใช้งานอยู่ ค่าการแยกย่อยติดต่อกันหกค่าต่อ GB/T 507-2002 คือ: 42.1, 41.5, 43.0, 42.6, 41.9, 42.4 (kV) การประเมินผลมีดังนี้:
| ขั้นตอน | ขั้นตอนการคำนวณ | ผลลัพธ์ |
|---|---|---|
| ประมาณการที่ดีที่สุด | ค่าเฉลี่ยเลขคณิตของการอ่านทั้ง 6 ครั้ง | 42.25 กิโลโวลต์ |
| ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานเชิงทดลอง | สูตรเบสเซล | 0.53 กิโลโวลต์ |
| ความไม่แน่นอนมาตรฐานประเภท A uA | ส/√6 | 0.22 กิโลโวลต์ |
| ประเภท B: ข้อผิดพลาดบ่งชี้แรงดันไฟฟ้าครึ่งความกว้าง a | 2% * 42.25 + 2 หลัก (คิดเป็น 0.2 kV) | 1.05 กิโลโวลต์ |
| ความไม่แน่นอนมาตรฐานประเภท B uB | a/√3 (การกระจายแบบสี่เหลี่ยม) | 0.60 กิโลโวลต์ |
| ความไม่แน่นอนมาตรฐานรวม uc | √(uA² + uB²) | 0.64 กิโลโวลต์ |
| ความไม่แน่นอนที่ขยายออกไป U | k = 2 (ประมาณ 95%), U = 2uc | 1.3 กิโลโวลต์ |
| ผลลัพธ์ที่รายงาน: แรงดันพัง = 42.3 kV, ความไม่แน่นอนขยาย U = 1.3 kV (k = 2) หมายเหตุ: ส่วนประกอบต่างๆ เช่น อัตราการเพิ่มแรงดันไฟฟ้า ช่องว่างอิเล็กโทรด และรูปคลื่น มีผลกระทบเล็กน้อยภายใต้สภาวะเหล่านี้ หรือถูกควบคุมโดยการสอบเทียบ ส่วนประกอบความละเอียดมีอยู่แล้วในข้อผิดพลาดบ่งชี้และความสามารถในการทำซ้ำ และจะไม่นับอีกครั้ง การประเมินจริงควรขึ้นอยู่กับใบรับรองการสอบเทียบที่ถูกต้องของเครื่องมือ ข้อมูลความสามารถในการทำซ้ำของห้องปฏิบัติการ และผลการตรวจสอบความถูกต้องของวิธีการ | ||
“กฎสามโซน” สำหรับการประเมินความสอดคล้องโดยพิจารณาถึงความไม่แน่นอน
แรงดันพังทลายเป็นตัวบ่งชี้ขีดจำกัดล่างโดยที่ "ใหญ่กว่าย่อมเป็นไปตามข้อกำหนดมากกว่า" กำหนดให้ขีดจำกัดมาตรฐานเป็น L เมื่อพิจารณาถึงความไม่แน่นอนที่เพิ่มขึ้น U จะแยกได้ 3 กรณีดังนี้
| โซน | เงื่อนไขการตัดสิน | การกระทำ |
|---|---|---|
| โซนผ่าน | ค่าที่วัดได้ − U ≥ L | ตัดสินว่าผ่าน |
| โซนล้มเหลว | ค่าที่วัดได้ + U ≤ L | ตัดสินว่าล้มเหลว |
| โซนไม่แน่นอน (แถบป้องกัน) | ช่วง [ค่าที่วัดได้ - U, ค่าที่วัดได้ + U] ข้าม L | เพิ่มจำนวนการวัดเพื่อทดสอบซ้ำ / ปรับปรุงระดับการวัด / การจัดการตามข้อตกลง อย่าตัดสินเด็ดขาด |
ในตัวอย่างนี้ L = 35 kV: 42.3 − 1.3 = 41.0 ≥ 35 ดังนั้นจึงถือว่าผ่าน
หากค่าที่วัดได้คือ 35.8 kV: 35.8 − 1.3 = 34.5 < 35 ซึ่งอยู่ในโซนที่ไม่แน่นอน จำเป็นต้องมีการทดสอบซ้ำแทนที่จะผ่านทันที
หากค่าที่วัดได้คือ 33.0 kV: 33.0 + 1.3 = 34.3 ≤ 35 จึงถือว่าล้มเหลว
การทดสอบความชำนาญ (PT) และการเปรียบเทียบระหว่างห้องปฏิบัติการ
การทดสอบความสามารถ Z-score
เมื่อเข้าร่วมในโครงการทดสอบความชำนาญ คะแนน Z จะถูกคำนวณเป็น Z = (ผลห้องปฏิบัติการ - ค่าที่กำหนด) / ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานสำหรับการประเมินความชำนาญ: |Z| ≤ 2 เป็นผลลัพธ์ที่น่าพอใจ 2 < |Z| < 3 เป็นเรื่องที่น่าสงสัย |Z| ≥ 3 ไม่น่าพอใจ (ค่าผิดปกติ) ซึ่งจะต้องดำเนินการแก้ไข
การเปรียบเทียบค่า En
เมื่อเปรียบเทียบกับห้องปฏิบัติการอื่นหรือห้องปฏิบัติการอ้างอิง En = (ผลลัพธ์ของตัวเอง − ค่าอ้างอิง) / √(U²own + U²reference): |En| ≤ 1 ถือว่าน่าพอใจ มิฉะนั้นการเปรียบเทียบจะไม่สอดคล้องกันและต้องตรวจสอบสาเหตุ
แผนภูมิควบคุมคุณภาพและการตรวจสอบระดับกลาง
แผนภูมิควบคุมคุณภาพ: ใช้ตัวอย่างน้ำมันที่มีการควบคุมคุณภาพที่เสถียรสำหรับการตรวจวัดเป็นระยะเพื่อสร้างแผนภูมิควบคุม X (ค่าเฉลี่ย)–MR (ช่วงการเคลื่อนที่) โดยตั้งค่าเส้นกึ่งกลางบวกกับขีดจำกัดการควบคุมบน/ล่าง และขีดจำกัดคำเตือน เพื่อตรวจสอบว่าผลลัพธ์ยังคงอยู่ภายใต้การควบคุมอย่างต่อเนื่องหรือไม่ การเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง แนวโน้ม หรือเหตุการณ์ที่เกินขอบเขตจะกระตุ้นให้เกิดการแจ้งเตือนล่วงหน้า
การตรวจสอบระดับกลาง: ระหว่างการสอบเทียบอย่างเป็นทางการสองครั้ง ให้รักษาความน่าเชื่อถือของเครื่องมือด้วยวิธีต่างๆ เช่น การทดสอบตัวอย่างที่เก็บไว้ซ้ำ การตรวจสอบด้วยวัสดุอ้างอิง และการเปรียบเทียบอุปกรณ์
ช่วงการสอบเทียบ/การตรวจสอบ: ระบบการวัดแรงดันไฟฟ้าและช่องว่างของอิเล็กโทรด (สเกลมาตรฐาน) ควรมีการสอบเทียบแบบตรวจสอบย้อนกลับได้เป็นประจำ โดยปกติปีละครั้ง ควรลดช่วงเวลาลงหากใช้งานบ่อยหรือมีสภาวะผิดปกติ
ความยากลำบากและวิธีแก้ปัญหามาตรวิทยาทั่วไปและการควบคุมคุณภาพหกประการ
| ความยากทั่วไป | อาการ/ความเสี่ยง | สารละลาย |
|---|---|---|
| ส่วนประกอบประเภท A ที่ไม่น่าเชื่อถือ | การกระจายตัวของพังทลายมีขนาดใหญ่ อ่านได้เพียง 6 ค่า ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานประมาณการไม่เสถียร | สร้างมาตรฐานการพักและการกวนแบบคงที่ เพิ่มจำนวนการวัด และใช้ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานรวมกลุ่ม |
| ส่วนประกอบประเภท B ละเว้นหรือนับซ้ำ | ความละเอียด ข้อผิดพลาดในการบ่งชี้ และความสามารถในการทำซ้ำถูกนับซ้ำๆ | วาดแผนภาพสาเหตุและผลกระทบเพื่อแยกแยะแต่ละองค์ประกอบ ส่วนประกอบที่มีอยู่แล้วจะไม่ได้รับการประเมินอีกครั้ง |
| ข้อพิพาทเรื่องความสอดคล้องใกล้จะถึงขีดจำกัด | ผลการแข่งขันแบบ "ออนไลน์" ถือว่าผ่าน/ไม่ผ่าน | ใช้กฎสามโซน ทดสอบซ้ำหรือเจรจาการตัดสินในโซนที่ไม่แน่นอน |
| ผสมผลลัพธ์จากมาตรฐานที่แตกต่างกัน | GB 507 และ IEC 60156 แตกต่างกันในพารามิเตอร์วิธีการ | ระบุวิธีการที่ใช้ในรายงาน ประเมินแยกกัน และไม่ใช้กฎของมาตรฐานหนึ่งกับอีกมาตรฐานหนึ่ง |
| ค่าผิดปกติในการทดสอบความสามารถ | |Z| ≥ 3 หรือ |En| > 1 | ตรวจสอบตาม 5M1E (ซึ่งมักเป็นปัญหาในการสุ่มตัวอย่าง/อิเล็กโทรด/การสอบเทียบ) แก้ไข จากนั้นตรวจสอบ |
| ละเว้นความไม่แน่นอนของการสุ่มตัวอย่าง | ตัวแทนการสุ่มตัวอย่างไม่ดี ผลลัพธ์ไม่สามารถสะท้อนถึงสภาพที่แท้จริงของอุปกรณ์ได้ | จัดทำ SOP การเก็บตัวอย่าง (ภาชนะที่สะอาดและแห้ง การล้าง การป้องกันความชื้นและฝุ่น จุดเก็บตัวอย่างที่เป็นตัวแทน) ประเมินและควบคุมส่วนประกอบในการเก็บตัวอย่าง |
สถานการณ์การใช้งาน
- ห้องปฏิบัติการทดสอบของบุคคลที่สาม: การขอการรับรอง CNAS การบำรุงรักษา และการขยายขอบเขต เป็นไปตามข้อกำหนดสำหรับการทดสอบความไม่แน่นอนและความชำนาญ
- สถาบันวิจัยการทดสอบพลังงาน / สถาบันวิจัยพลังงานไฟฟ้า: การทดสอบเคมีน้ำมัน องค์กรการเปรียบเทียบ และอนุญาโตตุลาการทางเทคนิค
- ห้องปฏิบัติการทดสอบกลางขององค์กรผลิต/จัดหาพลังงาน: การควบคุมคุณภาพภายในและการดูแลข้อมูลเครือข่ายการตรวจสอบ
- องค์กรมาตรวิทยาและการสอบเทียบ: การสอบเทียบระบบบ่งชี้ของเครื่องทดสอบแรงดันไฟฟ้าทนน้ำมันและการถ่ายโอนความไม่แน่นอน
- ห้องปฏิบัติการควบคุมคุณภาพของผู้ผลิตน้ำมัน: หลักฐานความน่าเชื่อถือของข้อมูลการตรวจสอบโรงงาน
- ห้องปฏิบัติการของผู้ใช้อุตสาหกรรมขนาดใหญ่: การดำเนินงานของระบบคุณภาพของห้องปฏิบัติการภายในในด้านโลหะวิทยา ปิโตรเคมี และการขนส่งทางราง