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智能自动量热仪工作原理

2020-07-27 20:40:07

1 智能自动量热仪工作原理

1.1 仪器组成

主要由定温桶、氧弹、自动充氧器、测控接口、测控软件、计算机、打印机等组成,同时还可以选配电子天平、天平接口、天平称量软件以及相关仪器配件。定温桶由内桶和外桶组成,内桶由黄铜、紫铜或不锈钢加工而成。断面多为椭圆形、菱形或其他适当形状,以与外筒的形状与结构相匹配。内筒外壁电镀抛光,以减少与外筒间的热辐射作用。外筒为金属材料加工的双壁容器。外筒的容积大,一般应为内桶加水量的5~10倍,以确保在热量测定过程中外筒水温基本保持稳定。内筒被装有循环水的绝热外套和顶盖包围。利用水泵让外套水高速循环而在绝热外套内装有加热电极与冷却管。在整个测定过程中,外套温度能自动地跟踪内筒温度的变化而达到绝热的目的。氧弹是热量仪的核心部件。在测定发热量时,煤样要置于充有过量氧的密封氧弹内燃烧,氧弹由优质不锈钢精加工而成,氧弹容积约为300ml。

1.2 操作过程

启动计算机并进入测控系统,点击/温度平衡0,当系统准备就绪后,系统自动完成内桶水量的称取和水温的调节,自动进入实验状态,经过测温探头及测控电路准确地采集温度资料。按程序约定,自动完成整个实验过程,并自动计算、打印、保存测试结果。

2 智能自动量热仪性能特点

2.1 高效率、高度自动化

自动调水温、称水重,自动监测总水量;单头氧弹,采用套压方法拴装点火丝,方便、安全、可靠;同时具有氧弹识别功能。

2.2 环境适应能力强,稳定性好

采用三层结构、隔断热交换。在外桶外围增加恒温层,采用冷热水循环精确控温,隔断外桶与环境的热交换,当环境温度在15~35℃范围内缓慢变化时,仪器热容量几乎不变。

用的编码方法和做法,在实际应用中确实存在着很多难于处理和解决的问题,为了提高编码的实用性,应根据实际情况对上述的编码方法和做法进行适当的改进。

(1)一般情况下,编码规则是在物资信息管理系统的需求分析阶段确定的。编码规则一旦确定,在系统设计和开发时一般不会再进行变动。所以,在制定编码规则时一定要广泛征集相关工作人员的意见,尽可能满足各类工作人员的需求。如果已经存在相对应的编码,则在制定编码规则时还应参考已有的编码方法。

(2)传统的编码方法过于强调编码的全面性和严谨性,致使实际的理想的编码方法很难制定和统一。即使制定出来了,也很难在实际工作中贯彻执行。为此,作者认为,为了便于编码规则的制定和维护,可将工矿企业物资管理信息系统中的编码分为两类:(1)用于唯一地标识一种对象的编码,称为基础性编码;(2)在专项业务处理中需要的分类统计编码,称为统计型编码。对于基础性编码,在制定编码规则时,主要考虑

的是唯一性问题;而对于统计型编码,在制定编码规则时,主要考虑的是各具体业务统计分析处理的需要。这样可使每类编码规则的制定比较简单。

(3)编码的维护是一个长期并持续性的工作,只要使用物资管理信息系统进行业务处理,就需要不断地进行编码维护工作,因此,做好编码维护工作是保证物资管理信息系统正常运行的前提。前面的分析表明,将编码维护工作交由专人负责处理的做法是不太适当的。作者建议,将编码的维护工作进行适当的分工,交由责任心强的多个熟悉业务的人员进行维护。基础性编码的维护可交由一个责任心强且较全面熟悉业务的人员负责。各种统计型编码的维护工作,则基于/谁使用、谁关心、谁负责0的原则,交由使用此编码进行具体业务处理的工作人员负责。

3 操作简便

整套仪器只用一个电源开关控制;全过程提示,按照提示操作即可完成实验;软件容错性好,不用担心操作有误;可方便的进行高、低位发热量的计算和打印,包括三种单位换算(J/G,mj/Kg,cal/g);可进行三控重复样测试,自动判断误差,自动平均有效结果,允许自动多份打印;用少量的按键即可完成正常实验。

2.4 专家诊断系统

在测试过程中,仪器具有自诊断功能,能准确判断出电源、测温探头、水位探头、控制线、接口卡、氧弹及打印机是否接好,并明确提示用户,以便于维护;硬件看门狗和软件看门狗能全程保护,有效预防加热失控,内桶溢水等异常情况。

2.5 异步多控

量热仪有单控、双控和三控三个系列,多控中的各定温桶之间完全独立、互不干涉,达到了同等数量的单控性能。

2.6 异步天平接口

将天平信号连线一端接天平,一端接计算机串口,进入测定程序;在系统设置中将天平类型、通讯端口设置好,温度平衡后在参数输入下方选择天平,即可看到当前天平称量数据,若天平资料符合当前试样允许重量范围,则按空格键立即将天平数据传入。

2.7 数据处理

备用标准格式的数据处理系统,可方便进行一般煤质分析结果的计算和打印;测试数据能自动记录、运算、处理、贮存、上网传输。

2.8 运行平台

测控程序:(1)操作方便,界面清晰;(2)功能齐全,数据可以上网传输。

3 运行测试

3.1 精密度检验(表1)

测试结果分析:采用26463 J/g的苯甲酸标定,国标规定极差不大于120J/g说明产品合格,但不能判断精密度,标准差是表示精密度的最好方法,RSD值越小,说明该量热仪测定结果的重复越好,精密度越高。新进智能自动量热仪极差为39 JPg;标准偏差为7.5 J/g;相对标准偏差为0.028;而旧设备极差为116 J/g;标准偏差为19.5656 J/g;相对标准偏差为0.074;结果显示新进智能自动量热仪测试精密度优于旧型量热仪。

3.2 准确度检验

作为量热仪的使用单位,主要是期望所测出的结果精密度与准确度能够达到标准规定的要求;因此,对测热准确度检验是判断该量热仪综合性能的主要依据。准确度检验通常采用测定标准煤样,重复测定几次,如其平均值与标准煤样标准值的差值不超过煤样不确定度,则认为准确性合格;反之,为不合格。表2为用标准煤样对新旧设备测试的结果比较。

测试结果分析:标准煤样标准值为30.57MJ/kg,不确定度为0.15 MJ/kg,从测试结果可看出新老量热仪测试结果准确度均符合要求,同时,显示新进智能自动量热仪测试准确度好于旧型量热仪。智能自动量热仪事故率低,测试周期短,不受环境温度的影响,外桶温度自动稳定在设定温度点,即使环境温度变化10℃,仪器热容量的变化也小于0.2%,克服了现有量热仪热容量不稳定的缺陷。

4 效益分析

智能自动量热仪具有自动控温功能,无需每天进行标定,仪器热容量长期稳定,用户通常每年只需标定1~2次;每年可节约一定量的电能。新型智能自动量热仪的运用解决了因产量加大、煤样增多给化验热量设备测量系统处理量带来的压力。减轻维修工的工作量,保证了操作人员的人身安全。高准确度和高精密度数据减少了煤质纠纷,增加了效益。

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