4. 容积式灌装泵单次排量一致性测试

测试对象与约束条件

本例针对一台容积式（活塞式）灌装泵，在固定行程与固定背压两个约束下，连续采集同一泵的多次单次排量，用统计量判断排量波动是否超出正常范围，并进一步区分波动来源是泵体密封磨损还是单向阀泄漏。测试的核心逻辑是：把行程和背压这两个"可调变量"锁死，让排量波动只反映泵内部密封与阀件的状态。

测试前需确认以下条件：

• 行程设定：将泵的行程调节机构锁定在某一固定刻度（例如满行程的 60%），测试全程不得触碰；
• 背压设定：在灌装出口加装可调背压阀，稳定在 0.15 MPa（示例值），并确认背压表读数在测试期间波动不超过 ±0.01 MPa；
• 介质与温度：使用同一批次物料，温度控制在 20±2 ℃，避免黏度变化干扰排量；
• 称量工具：使用已校准的电子天平（分度值 0.01 g），每次排量以质量法换算体积（需记录物料密度）。

采集流程与数据记录

连续采集 20 次单次排量（示例样本量，实际可按需增减）。每次排量的采集动作如下：

1. 启动泵完成一次完整排量，物料注入称量杯；
2. 待称量杯稳定后读取天平示值，记录为第 i 次排量质量 m_i；
3. 清空称量杯，间隔 3 s 后进行下一次排量，避免残留物料影响；
4. 全程记录背压表读数，若某次背压偏离设定值超过 ±0.01 MPa，该次数据作废并重测。

将质量换算为体积：V_i = m_i / ρ，其中 ρ 为物料密度（示例取 1.02 g/mL）。下表为 20 次采集的示例数据（教学假设值，非实测）：

统计计算与波动判读

对 20 个体积值计算平均值与样本标准差：

平均值  V̄ = ΣV_i / n
样本标准差  s = √[ Σ(V_i − V̄)² / (n − 1) ]
变异系数  CV = s / V̄ × 100%

按上表示例数据代入（教学计算，非实测）：

• ΣV_i ≈ 995.56 mL，V̄ ≈ 49.78 mL；
• Σ(V_i − V̄)² ≈ 0.0526，s ≈ √(0.0526/19) ≈ 0.0526 mL；
• CV ≈ 0.0526 / 49.78 × 100% ≈ 0.106%。

判读基准（示例阈值，需按工艺公差设定）：若 CV ≤ 0.15%，认为排量一致性良好；若 0.15% < CV ≤ 0.30%，存在轻度波动，需关注密封状态；若 CV > 0.30%，判定排量波动异常，进入泄漏来源排查。

波动来源的区分方法

当 CV 超过 0.30% 时，仅凭标准差无法区分密封磨损与单向阀泄漏，需要结合排量的分布形态和趋势进一步判断：

实操中可先做一次保压验证：在泵出口封闭、行程锁定条件下施加背压，观察压力是否缓慢下降。若压力持续下降，说明存在内漏，再结合上表特征定位到密封或单向阀。更换对应部件后，按相同条件重新采集 20 次排量，比较更换前后的 V̄ 与 s，若 CV 回落至 0.15% 以内，则验证修复有效。