压缩机性能检测技术：GUM法不确定度分析详解
压缩机性能检测技术：GUM法不确定度分析详解
压缩机是制冷空调设备中的核心部件，其性能检测对于节能环保制冷空调产品的研发至关重要。在实际检测过程中，由于各种因素的影响，每次测量出的参数结果都不可能完全相同。因此，需要对测量过程中的不确定度进行分析，以评估最后测量结果的可信程度。
测试方法
在GB/T5773-2016标准中，对制冷量的定义进行了修正，考虑了实际测试过程中过冷的问题，以及流进压缩机的制冷剂未完全参与到量热器中制取冷量的情况。该标准规定X法和Y法应同时进行测量，本文选择K法和D1法组合的方式进行测量。
K法的制冷量计算式为：
D1法的制冷量计算式为：
本文对某R410A涡旋式压缩机展开测量，该机组的标准工况为：蒸发温度7.2℃，冷凝温度54.4℃，过热温度11.1℃。通过Refprop软件查得标准工况下的相关参数，计算得到的制冷量主辅偏差平均值为2.51%，符合GB5773-2016标准的规定。
不确定度分析
不确定度分析法有GUM法、蒙特卡洛法等，本文使用GUM法进行不确定度分析，合成标准不确定度计算式为：
根据计算可得：
量热器加热量是流量和温度的函数，因此，其B类标准不确定度计算中不确定度的来源有2项，其中流量的测量精度为0.5%，温度的测量精度为±0.1℃，按均匀分布考虑，得到：
则量热器加热量的测量B 类标准不确定度分项为c2u2=0.32kW，进入排气管道量热器的制冷剂蒸汽比焓是压力和温度的函数，因此其B类标准不确定度计算中不确定度的来源有2项，其中压力精度为0.5%，温度精度为±0.1℃，按均匀分布考虑，得到：
则进入排气管道量热器的制冷剂蒸汽比焓的B类标准不确定度分项为c3u3=-0.30kW，离开排气管道量热器的制冷剂蒸汽比焓是压力和温度的函数，因此其B类标准不确定度计算中不确定度的来源有2项，其中压力精度为0.5%，温度精度为±0.1℃，按均匀分布考虑，得到：
则离开排气管道量热器的制冷剂蒸汽比焓的B类标准不确定度分项为c4u4=0.28 kW；压缩机入口的制冷剂气体实际比容是压力和温度的函数，因此其B类标准不确定度计算中不确定度的来源有2项，其中压力精度为0.5%，温度精度为±0.1℃，按均匀分布考虑，得到：
则在标准工况下的压缩机入口的制冷剂气体理论比焓的B类标准不确定度分项为c5u5=0.19 kW，标准工况下的压缩机入口的制冷剂气体理论比容为一设定值，根据经验，取最大允许误差为设定值的±0.15%，按均匀分布考虑，得到：
则标准工况下的压缩机入口的制冷剂气体理论比容的B类标准不确定度分项为c6u6=-0.10kW，标准工况下的压缩机入口的制冷剂气体理论比焓为一设定值，根据经验，取最大允许误差为设定值的±0.015%，按均匀分布考虑，得到：
则标准工况下的压缩机入口的制冷剂气体理论比焓的B类标准不确定度分项为c7u7=0.03 kW，在标准工况下，压缩机所在制冷循环中蒸发器膨胀前的制冷剂理论比焓为一设定值，根据经验，取最大允许误差为设定值的±0.015%，按均匀分布考虑，得到：
在标准工况下，压缩机所在制冷循环中蒸发器膨胀前的制冷剂理论比焓的B类标准不确定度分项c8u8=-0.02 kW；根据以上计算可得，压缩机制冷量的合成标准不确定度为0.58kW，取置信概率p=95%，包含因子k=2，则压缩机制冷量的扩展不确定度为U(φ0K)=ku(φ0K)=1.16kW，扩展不确定度的相对值为1.07%。
敏感度分析
在测试系统中，仪器的精度直接影响着测量结果，控制对结果有主要影响的因素，合理选配测试仪器可以有效提高测试的可靠性，通过上述测试结果可知：在影响压缩机制冷量测量不确定度的8个参数中，占比最大的几个参数分别为φi，hg6，hg7，vga，与该4个参数相关的3种测量参数分别为流量、温度、压力。
其中变化幅度最大的参数为温度，其不确定度增幅为38.85%，流量次之，其不确定度增幅为37.13%，为使分析结果更明确，在假设其他2个参数的测量精度不变的前提下，将某一参数的精度提高1倍，此时不确定结果的变化情况较大。
其中变化幅度最大的参数依旧是温度，其不确定度降幅为21.15%，综合以上结果认为：温度参数的敏感度最高，因此选择高精度的温度仪器对于测量结果的准确度而言更可信。
结论
（1）本文对某R410A涡旋式压缩机性能进行了测试，测得制冷量为108.26 kW，对压缩机排气管道量热器法使用了GUM法分析，得到制冷量合成标准不确定度为0.58 kW，扩展不确定度的相对值为1.07%。
（2）对测量参数进行了敏感性分析，在对各影响参数的精度分别进行了1倍的升高和降低幅度后，发现敏感度最高的参数为温度，温度精度提高1倍时，其不确定度降幅为21.15%，因此，压缩机性能测试装备选用更高精度的温度测量仪器，可有效改善检测结果的测量不确定度。
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