水泵性能測試能力試驗活動介紹

摘要：工研院機械所現為符合ISO/IEC 17043[1]的能力試驗(Proficiency Testing，簡稱PT)執行機構，認證編號TAF P021，已核准辦理的能力試驗物件為水泵。本文以2023年進行的水泵測試實驗室能力試驗活動為例，介紹符合ISO/IEC 17043標準的能力試驗活動所應遵循的作為，包含初期針對能力試驗活動的設計與規畫、能力試驗物件的穩定性評估、以及最終對於參加者試驗結果的分析與表現評估，可作為辦理其他馬達動力設備測試實驗室間能力試驗運作的參考依據。

Abstract：MMSL/ITRI is currently a proficiency testing (PT) provider conforming to ISO/IEC 17043 standards with TAF accreditation number of P021. The approved PT items are water pumps. This paper takes the PT activity of water pumps conducted in 2023 as an example to specify the procedures that should be followed when conducting the PT activity in compliance with ISO/IEC 17043. This includes the design and planning of a PT scheme, stability assessment of PT items, and finally the evaluation and reporting of PT scheme results. This paper can serve as a guideline for the consistent operation of PT schemes for other motor-based power mechanical equipment.

關鍵詞：能力試驗、水泵性能測試、穩健性統計方法

Keywords：Proficiency testing, Hydraulic performance of water pumps, Robust analysis  

前言

工研院機械所自民國105年迄今，接受經濟部能源署委辦執行「馬達動力機械效率管理政策執行與基準訂定研究」計畫，持續推動與落實最低能源效率標準(Minimum Energy Performance Standard, MEPS)管制，計畫內容包含能源效率基準研修（訂）、產業提升輔導與國際合作、實驗室檢測驗證與管理、MEPS前後市場的管理與查核、馬達動力機械健檢、用能分析與節能輔導等。MEPS管制的動力機械設備品項已包含馬達、空壓機與水泵，並於113年納入通風機。因應MEPS政策對於能效管制產品之試驗報告應由財團法人全國認證基金會(Taiwan Accreditation Foundation，簡稱TAF)、國際實驗室認證聯盟(International Laboratory Accreditation Cooperation，簡稱ILAC)相互承認協議簽署會員之認證機構等認可之實驗室、美國保險商試驗所(Underwriters Laboratories Inc. UL)，或德國技術監護協會(Technischer Überwachungs-Verein，簡稱TÜV)出具，申請相關認可項目的符合性評鑑機構所出具的試驗報告應有必要符合法規要求的準確度，因此近年來，本計畫持續推動馬達、空壓機、水泵與通風機測試實驗室間的PT活動，透過國內TAF認可之符合性評鑑機構測試相同試驗件並比對試驗結果的方式，期能由比對結果找到實驗室間測試差異的來源，並進一步輔導實驗室進行系統改善。TAF制定TAF-CNLA-R05[2]能力試驗活動要求，鼓勵其認可之符合性評鑑機構透過參加PT活動或實驗室間比對作為實驗室確認量測結果有效性的監控活動，而其中又以參加獲得ISO/IEC 17043認證的PT執行機構所辦理的活動為優先。為強化PT活動的公信力與有效性，計畫團隊於111年10月取得ISO/IEC 17043能力試驗執行機構的TAF認證，並依據現行ISO/IEC 17043標準使用ISO 13528[3]統計方法分析PT活動的結果，有效辨識離群值，可提供計畫執行單位了解國內水泵產業實驗室的測試水平，也協助水泵產業對於其測試系統準確度的精進或改善有更多的參考依據，實現水泵試驗報告與能效品質可直接或間接取得國際巿場承認的最終目標。

能力試驗活動的設計與規畫

執行機構在舉辦PT活動前，須提出PT計畫，說明本次活動的目的、適用範圍以及基本設計，其中基本設計包含是否有預定分包的活動、預期的參加者數量和類型、所選定的受測量或特性、對能力試驗物件預期的數值範圍和/或特性的描述、試驗結果主要誤差的潛在來源、確保PT物件的品質管制、儲存、運送的程序、如何有效防止參加者串通或偽造結果的作法、PT活動的時間表、參加者進行試驗或量測所使用的方法或程序、用於PT物件穩定性測試的試驗或量測方法的程序、提供給參加者的標準化報告格式、使用的統計分析方法、指定值的來源與量測不確定度、參加者表現評估的準則、回饋給參加者的資料、PT物件遺失或損壞時採取的措施、PT結果對外公開的程度等。

(一)活動目的與適用範圍

1. 活動目的：說明PT物件為水泵時，使用於PT活動的統計分析程序。
2. 試驗方法：目前水泵MEPS法規要求的測試方法為依CNS 16017:2017[5]或相容之國際標準ISO 9906:2012[4]試驗其能源效率實測值，且性能試驗的允收試驗等級應符合2級以上要求的量測不確定度，因此參加者須具備認證項目為1605M996、測試方法為CNS 16017 (ISO 9906)、允收試驗等級為2級以上的TAF認證。
3. 試驗參數：泵出水體積流率、總揚程、電動機輸入功率、總體效率。
4. 參加者須附帶提供之試驗參數：轉速、電動機效率、泵效率、水溫、水密度、重力、量測不確定度(k = 1)。

(二)參加者數據處理

1. PT計畫應制定參加者提供之試驗參數單位與各參數對應之有效數字（小數位數），並於後續隊參加者的活動說明書中提供詳細說明以避免數學運算上的問題。
2. 計畫團隊將參加者提供的原始試驗數據透過迴歸方程式將各試驗結果換算到對應的指定條件，使所有參加者的試驗結果是在相同的指定條件下進行比對。目前使用的迴歸方程式適配性R²都大於999，可有效降低迴歸造成的偏差。