叶轮式增氧机比对试验结果分析

叶轮式增氧机比对试验结果分析
宋瑜清;蒋姣丽;熊元芳;梁生;林叙彬;叶雪辉
【摘要】本文通过对1.5 kW叶轮式增氧机的比对试验，检测其增氧能力和动力效率，并对检测结果进行分析，从而对现在市场的1.5 kW叶轮式增氧机的质量水平作一个初步的判断。

【期刊名称】《现代农业装备》
【年(卷),期】2013(000)002
【总页数】4页(P46-48,68)
【关键词】增氧机;增氧能力;动力效率;Z比分数;比对
【作者】宋瑜清;蒋姣丽;熊元芳;梁生;林叙彬;叶雪辉
【作者单位】广东省农业机械试验械鉴定站，广东广州 510515;广东省农业机械试验械鉴定站，广东广州 510515;广东省农业机械试验械鉴定站，广东广州510515;广东省农业机械试验械鉴定站，广东广州 510515;广东省农业机械试验械鉴定站，广东广州 510515;广东省农业机械试验械鉴定站，广东广州 510515【正文语种】中文
1 比对试验的目的和意义
增氧机的增氧能力是指每小时使O2在水中溶解的千克数，动力效率是指在规定条件下，每千瓦输入功率的增氧能力，均是衡量增氧机性能优劣的重要指标。

本次比对试验的目的就是测定市场上的叶轮式增氧机增氧能力和动力效率的差别。

检测结
果的数据可以作为生产企业衡量自己企业的产品在市场上的水平，也可以为政府部门提供现在市场上叶轮式增氧机的性能水平。

由于检测不可以选择所有的生产厂家，也不保证所检测到的增氧机是代表生产厂的最高水平，所以试验比对结果仅仅作为参考。

2 比对试验的要求
本次试验选择了15个不同厂家或不同型号的1.5 kW叶轮式增氧机进行比对试验，分别测试它们的增氧能力和动力效率。

测试方法按照国家水产行业标准SC/T 6009—1999《增氧机增氧能力试验方法》的检测标准进行，测量仪器的名称及准确度见表1。

3 比对试验的结果处理方法
比对试验的检测结果往往不是很有规律的正态分布。

本试验的数据统计和分析的方法采用稳健（Robust）技术处理，因为用此法通常无须进行数据剔除。

按照稳健法，计算的中位值为算术平均值，同时作为数据处理过程的指定值，稳健法计算的标准化四分位距（NIQR）为标准偏差作为变动性度量值（目标标准偏差），计算各增氧机的Z比分数（Z值）。

表1 测量仪器的名称及测量精度仪器名称溶解氧分析仪/mg·L-1数字温度计/℃电子秒表/s钢卷尺/cm分辨率0.010.10.010.1准确度±0.2±0.2±0.02±0.2
Z比分数（Z值）计算公式
式中 x为实验室测试结果；X为指定值；滓为变动性度量值（目标标准偏差）。

按照稳健技术的数据处理，Z比分值的计算公式
式中NIQR为标准化四分位距。

其中
式中 IQR为四分位距（因子0.7413是从“标准”正态分布中导出）。

按照Z比分数评价各增氧机的试验结果，Z比分数的值越高，增氧能力水平越高。

参考试验室比对的判断法则，∣Z∣≤2为市场整体水平，-3＜Z＜-2为市场偏低水平，Z＜-3为市场较低水平；2＜Z＜3为市场偏高水平，Z≥3为市场较高水平[1]。

4 数据处理
本次试验是按照国家水产行业标准SC/T 6009—1999《增氧机增氧能力试验方法》的检测标准进行试验，在标准63 m3水池进行，用亚硫酸钠作试验用水消氧，以
氯化钴作试验用水消氧催化剂。

所检测数据见表2。

表2 叶轮增氧机比对试验增氧能力和动力效率检测结果和Z比分数序号动力效率
/kg(h·kW)-1试验大气压/kPa试验水温/℃环境温度/℃环境湿度/%RH动力效率
Z比分数增氧能力/kg·h-1增氧能力Z比分数-2.79-1.44-1.350.090.00-
0.810.090.000.001.801.260.001.442.070.631 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141599.8101.3～101.4101.3～101.4100.9100.8～100.999.3101.1～101.5100.2～100.499.599.98～100.0101.2～
101.3100.5101.0101.8101.030.2～30.723.5～24.723.5～24.728.7～29.125.2～25.431.0～31.923.7～24.127.7～28.730.4～30.728.8～29.220.2～20.630.6～31.019.9～20.117.215.0～15.235.5～38.026.5～29.226.5～29.235.0～
37.029.5～33.137.0～38.029.0～31.033.9～34.135.031.5～32.523.6～
26.036.2～36.627.1～27.422.5～23.622.145～5555～6555～6562～7048～5946～4855～6055～5744～4666～6949～5450～5646～5146～5052～551.862.122.132.342.382.462.472.482.562.602.622.752.762.763.021.191.341. 351.511.501.411.511.501.501.701.641.501.661.731.57-2.53-1.47-1.43-0.57-0.41-0.08-0.040.000.330.490.571.101.141.142.20
因总试验台数N=15为奇数，所以中位值为x(N+1)/2。

则PM=（N+1）÷2=
（15+1）÷2=8，所以中位值就是第8位结果数。

4.1 增氧能力的数据处理
因中位值是第8位结果数，从表2可以得出结论，增氧能力的中位值为2.48 kg/h。

上四分位值（Q1）的定位和结果:PQ1（上四分位值的中位数） =（PM+1）÷2=（8+1）÷2=4.5，Q1的值用插入法，取第4和第5之间的中间值，则Q1=2.36 kg/h。

下四分位值（Q3）的定位和结果:PQ3（下四分位值的中位数）=N+1-PQ1=15-4.5+1=11.5，Q3的值用插入法，取第11和第12之间的中间值，则Q3=2.69
kg/h。

四分位值(IQR)的结果:
标准四分位值(NIQR)的结果:
NIQR=IQR×0.7413=0.33×0.7413=0.245（kg/h），则计算结果见表2。

增氧
机增氧能力Z比分数柱状图见图1。

图1 1.5 kW叶轮增氧机增氧能力Z比分数柱状图
4.2 动力效率的数据处理
因中位值是第8位结果数，从表2可以得出结论，中位值为1.5 kg/h·kW。

上四分位值Q1的定位和结果:
Q1的值用插入法，取第4和第5之间的中间值，则Q1=1.46 kg/h·kW。

下四分位值Q3的定位和结果:
Q3的值用插入法，取第11和第12之间的中间值，则Q3=1.61 kg/h·kW。

四分位值IQR的结果:标准四分位值NIQR的结果:
NIQR=IQR×0.7413=0.15×0.7413=0.111（kg/h·kW）
计算结果见表2。

增氧机动力效率Z比分数柱状图见图2。

图2 1.5 kW叶轮增氧机增氧动力效率Z比分数柱状图
5 结论
从检测数据及其分析处理结果可以看出，所检测的增氧机的增氧能力和动力效率有4个产品不符合国家水产行业标准SC/T 6010－2001《叶轮增氧机技术条件》（1.5 kW叶轮增氧机增氧能力要求大于等于2.30 kg/h，动力效率需大于等于1.5 kg/h·kW）的要求。

但是从Z比分数来看，13个产品的增氧能力的Z比分数都在区间[-2，2]范围内，都是在市场整体水平范围内；1个产品在[-3，-2]范围属于市场偏低水平；1个产品在[2，3]范围，属于市场偏高水平。

动力效率则有13个产
品Z比分数都在区间[-2，2]范围内，在市场整体水平范围内；1个产品在[-3，-2]范围，属于市场偏低水平；1个产品在[2，3]范围，属于市场偏高水平。

在这里需特别说明，这次比对的结果不能作为绝对的判断依据，只能作为参考数据，因为该次比对试验的产品是在省内市场随机抽取，存在一定的不确定性，无法精准地确定产品的最低水平和最高水平，但是政府可以把该数据作为制定政策的参考数据，企业也可以把该数据作为自己产品质量水平的参考。