煤炭化验设备--量热仪的特性及原理

2016-07-15  来自: 华维科力煤质仪器PK10计划 浏览次数:1118

第一章  仪器的性能和特点

注意:仪器安装场所的电源插座必须有可靠的接地线!

 

1.1  简介

本系统运行于Windows98及以上系统,入机交互,即学即用。该软件采用面向对象的程序设计方法,采用模块化管理技术,多任务运行,采用先进的串口通讯技术,整合系统控制和数据管理,兼容性好,便于维护,克服了计算机接口板跳槽的弊端,具有广泛的适应性,采用科学有效的算法,数据精度高,系统稳定可靠。

该氧弹式全自动量热仪主要适用于电力、煤炭、造纸、石化、水泥、农牧、医药、科研、教学等行业或部门测定煤炭、石油、化工、食品、木材、炸药等固体或液体可燃物质的热值。

1.2  主要性能指标

1。2。1  热容量   约10500J/K

1.2.2  外水筒容量  51L

1。2。3  内水筒容量  约2.1L

1.2.4  点火电压   20V

1.2.5  点火时间   程序控制

1.2.6  测量精度   优于国标

1.2.7  温度分辨率  0。0001℃

1。2。8  使用环境   5-40℃(每次测定室温变化应≤1℃  相对湿度≤80﹪)

1。2。9  电源    220V±10﹪

1。3  仪器特点

1.3.1  自动控制外筒水温度在设定温度点,确保实温变化不影响冷却校正,测量结果更准确。

1.3.2  自动调整内外筒温度,使用压缩机制冷系统,减小冷却校正,使测量结果更准确。

1.3.3  满足国标GB/T213-2008的规定“终点时内筒比外筒高1K左右”。

1。3。4  氧弹式量热仪,保持了微机系统的全部功能,可运行通用软件进行其他事务处理,同时启动量热仪测量系统可自动标定量热系统的能当量(热容量)、测量发热量。输入硫、水分、氢等数据,即可换算并打印出弹筒发热量、高位发热量、低位发热量等数据。

1。3。5  量热仪装置内筒采用片状桨叶的电动搅拌,外筒的搅拌采用潜水式电动搅拌,使搅拌更均匀、更方便。仪器采用熔断式棉线点火方式。

1.3.6  微机量热仪操作于Winsows98及以上操作系统,全过程汉字提示,人机交互,即学即用,按提示操作即可完成试验。

1.4  系统主要功能

系统可自动完成系统热容量的标定和物质发热量的测定。系统热容量的标定采用多维选择方式,实时灵活,物质发热量的测量过程和数据处理均由微机自动完成,根据硫、水份、氢的含量,自动换算出弹筒发热量、高位发热量、低位发热量和收到基低位发热量。测量过程采用数字提示和图像方式,形象直观。

系统主要的功能:

1.4.1 (数据)指对弹筒发热量的数据处理,根据硫分、水分、氢含量进行各种基的换算,可对其结果数据进行分析、查询、存盘、打印等。

1。4。2 (打印)指对当前发热量和热容量试验结果数据的打印输出。

1.4.3 (测试)指对系统点火、搅拌、排水、注水的检测试验。

1。4。4 (工具)指对计算机串行通讯口的选择、发热量、焦显示的表示,添加物热值、点火热参数、热容量的修改、注水时间的调整以及检测单位名称的注册。

1.4.5 (简介)指对系统技术特征、系统简介、操作说明和发热量要领的介绍。

1。4。6 (向导)指对系统常见故障的分析。

1.4.7 (退出)即关闭计算机量热仪系统。

1.5  实验室条件

1.5.1  实验室应设在一单独房间,不得在同一房间内同时进行其它试验项目。

1。5。2  室温应尽量保持恒定,每次测定室温变化不应超过1℃,通常室温以不超出5-40℃范围为宜。

1。5。3  室内应无强烈的空气对流,因此不应有强烈的热源和风扇等,试验过程中应避免开启门窗。

1.5.4  实验室朝北,以避免阳光照射,否则热量计应放在不受阳光直射的地方。

 

第二章  仪器组成及工作原理

 

2.1  仪器组成

高精度氧弹式量热仪主要由主机、氧弹、自动充氧仪、测控软件、计算机、打印机等组成(见组图2)。

2。1。1  主机

2.1.1.1  构成示意图(见图2-1,2-2)

2.1.1.2  特点

自动注、排水,不会溢水,不需调水温。采用科学有效的算法,自动修正常数,数据精度高;系统稳定可靠,可进行实验后数据处理。采用串口通信技术,故障率低;使用环境要求宽松。

      1——自动筒盖    2—— 点火电极    3—— 测温探头    4——搅拌水叶

5——注水口      6——内筒         7——外壳箱体     8——橡胶密封1——电源插座    2——通讯口连线    3,12——控制连线    4——大方箱放水嘴

5—— 大方箱溢水口    6—— 内筒进水口   7—— 内筒排水口    8——制冷箱进水口

9——制冷箱出水口    10——制冷箱溢水口     11——制冷箱放水嘴

注:7,8用软管连接;6,9用软管连接。

2.1.2  自动充氧仪

2.1.2.1  构成示意图(见图2-3)

2.1.2.2  特点

结构简单,操作方便,气路密封性好,密封橡胶圈更换方便。

 图2-3自动充氧仪

1——充氧手柄    2——氧气压力表    3——放气阀    4——氧弹定位盘

5——进氧接头(通过导氧管与氧气减压阀连接)  6——气嘴(充氧时与氧弹连接)


1——充气嘴             2——密封圈           3,8——电极杆

4——点火丝压环   5——坩埚支架     6——提环     7——挡火板

2.2  仪器工作原理

煤的发热量在氧弹热量仪中进行测定,一定量的分析试样的氧弹中,在充有足量氧气的氧弹内燃烧,氧弹热量仪的热容量通过在相似条件下燃烧一定量的标准物质苯甲酸来确定,根据试样点燃前后量热系统产生的温升,并对点火热等附加热进行校正后即可求得试样的弹筒发热量。

从弹筒发热量中扣除硝酸形成热和硫酸校正热(硫酸与二氧化硫形成热之差)后即得高位发热量。

对煤中的水分(煤中原有的水和氢燃烧生成的水)的气化热进行校正后求得煤的低位发热量。

第三章  仪器的安装与调试

敬告:

1、安装调试仪器时务必有公司专职人员在场主持。否则,造成不良后果,将由用户负责;

2、注水时,应注意不要将纤维和金属丝等异物掉入内筒中,以免造成仪器故障;

3、安装仪器时,必须将机箱可靠接地。

3.1  环境要求

3。1。1 硬件环境

3.1.1.1  仪器应放在不受阳光直射的地方。

3.1.1.2  电源电压:AC220V10%,50HZ,电源插座必须有良好的接地,建议配置性能良好且功率不小于500VA的UPS电源。

3.1.1.3  为避免仪器晃动使用水泥工作台面。

3.1.1.4  室内温度应相对恒定,符合国标要求(半小时内温度变化应小于1℃,1天内温度变化应小于5℃)。

3.1.1.5  室内应无强烈热源、无空气对流,应避免室内人员过多。

3.1.1.6  若已装空调,必须避免空调运行时形成的气流直接吹向仪器。

3.1.2 软件环境

操作系统:中文版本的Windows98及以上(C盘)

3。2  安装过程

3.2.1 安装前的准备

3。2。1。1  化验室环境必须符合3。1节中的要求;

3.2.1.2  按发货清单查验仪器配置是否完整;

3.2.1.3  准备约50kg蒸馏水或去离子水;

3。2。1。4  配备感量不低于0。1mg的分析天平与合适的干燥器皿;

3。2。1。5  配备氧气瓶,瓶内氧气及压力应符合国标要求;(不得使用电解氧)

3.2.1.6  配备镊子、剪子、扳手、罗丝刀、钳子及角匙等基本工具。

3.2.2  硬件安装

1.摆放和连接

① 摆放好仪器各部件。

② 根据安装示意图,正确连接好系统各部件。

③ 检查连线连接是否正确,如正确无误,则可开机进行下一步安装软件。

正面安装示意图:(图一)

 背面安装示意图见图2-2背面图。

注意:严禁移动仪器各部件或拉扯连接,以免造成接触不良。

3。2。3  软件安装

系统软件在出厂时已安装好,一般情况下不需要重新安装。若需安装,请按下列方法:

打开计算机,进入WINDOWS98或以上操作系统,将随机光盘放入光盘驱动器,用鼠标双击“我的电脑”图标。

打开光盘文件,运行setup.exe文件,按提示信息逐步选择安装,直到安装成功。

系统自动将应用程序快捷方式安装在“开始”按钮“程序”菜单下。

    1. 操作方法

      3.3.1 主机

      在主机注水前,应仔细检查:

      3.3.1.1  内筒是否有异物;

      3。3。1。2  所有水泵进出水接管是否插接到位,有无变形状态;

      3.3.1.3  放水口帽是否拧紧,溢水口是否打开(提示:放水口与溢水口接头固定在主机背面的右下方处)。

      3.3.2  注水

      1、打开测试界面,点击“排水测试”,往内筒缓慢加水,直到制冷箱溢出口有水流出为止。若加水太快,制冷箱容易溢水。

      2、打开大方箱上盖,往注水口里加水直到大方箱溢出水为止。水加注完毕24小时后(水温基本与室温平衡),方可进行实验。

       

      3.3.3  氧弹的使用

      1.氧弹使用前的检查

      氧弹出厂前已经进行了严格的质量检查,用户不必再拆装,但质量再检查是必不可少的,检查内容如下:

      ① 充氧嘴有无松动现象;

      ② 两支电极杆是否松动,挡火板(圆形不锈钢片)是否紧固;

      ③ 坩埚支架是否固定良好;

      ④ 进气孔是否畅通(弹芯部分);

      ⑤ 氧弹弹筒及氧弹盖上的螺纹以及密封圈上有无异物;

      ⑥ 充氧后置入水中有无气泡往上冒;

      ⑦ 外观有无碰撞痕迹。

      2.氧弹正确使用

      ① 将氧弹芯挂于氧弹支架上;

      ② 将已烘干的坩置于天平称量盘上,称出其质量。若是电子天平,则直接归零去皮;

      ③ 用干净镊子或角匙将试样(充分混匀后),放入已称重的坩埚内,记下其质量(苯甲酸1g±0。1g);煤样为1g±0。1g;油样为0。3g~0。7g;

      ④ 将装有试样的坩埚放到氧弹的坩埚支架上;

      ⑤ 将点火丝接到坩埚支架(氧弹电极杆)上并拧紧压轮并系上棉线;

      ⑥ 点火丝不得与坩埚接触。若是苯甲酸,要压在棉线上;若是煤样,则棉线不得插入煤中,与煤样良好接触即可;

      ⑦ 试样及点火丝装好后,平稳地将氧弹芯放入装有10ml蒸馏水的氧弹筒内,旋紧弹盖并平稳放到充氧器上充氧;

      ⑧ 测试完成后用放气阀将氧弹中的残留气体放出。

      注意事项:

      1.严禁挡火板将两电极杆短接;

      2.每次装点火丝之前,必须将残留在电极杆和压线筒内的点火丝或其它异物清理干净;

      3.严禁超压充氧(正常为2。8-3Mpa),充氧时间应相对一致(30-45秒);

      4.氧弹盖不宜旋的过紧,旋到位后稍加一点力即可。

      5.实验结束后,应将弹筒和弹盖及弹芯清洗干净,并晾干;

      6.氧弹必须定期质量检查,每年至少进行一次水压测试(可送到蓝博公司检测或当地质检部门检测)。

      3.3.4  自动充氧仪的安装及使用

      1.安装和检查

      ① 安装前仔细检查各部件是否紧固,外观应无损坏和碰撞现象;

      ② 将充氧仪通过充氧导管与减压阀和氧气瓶连接起来,并紧固所有螺母;

      ③ 打开氧气瓶总阀,调节减压器上的气压调节螺杆,使低气压表指示到2.8-3Mpa的位置,此时整个气路应无漏气现象,否则重装直到正常为止。

      ④ 将氧弹放入充氧仪试充氧,此时应无漏气且操作轻松自如,充氧仪上压力表指示应与减压阀上的低压表指示基本一致。整个安装检查工作结束。

      2.使用

      打开氧气瓶阀门(减压阀的高压表指示氧气瓶内的氧气压力应大于5Mpa),将低压表指示调到2.8-3 Mpa,把氧弹放在充氧仪氧弹定位盘上,使氧弹头对准充氧仪气嘴,下压充氧手柄,压力要求为2.8~3.0Mpa(低压表指示),充氧时间30~45秒,充足氧气后缓慢松开手柄。取出氧弹,此时应能看到氧弹上面的气门芯向上突出,表示氧弹已充有氧气。

      注意事项:

      1.每天实验结束后,应关闭氧气总阀,并将气路中的氧气放掉(方法:关闭氧气阀阀门,用氧弹充氧,直至氧压表指示为零);

      2.充氧仪与氧气瓶置放场所严禁烟火;

      3.严禁弯折和扭曲充氧导管;

      4.定期检查充氧仪上的压力表与减压阀上的低压表指示值是否一致;

      5.整个气路中的连接处螺母不能使用任何油脂;

      6.充氧结束后,应慢慢松开充氧仪手柄。

      3.3.5  联机实验

硬件和软件全部安装完毕后,便可进行系统联机实验。如无异常,则视为安装完毕。否则,按故障处理方法分项检查硬件和软件的安装情况,正确处理或重新安装。

3。3。6  系统调试

打开自动筒顶盖:(1)通过注水口向自动筒外筒注水;(2)通过内筒点击1.4.3,以排水试验方式通过内筒向外筒注水。

运行高精度微机量热仪系统软件,熟悉界面各项信息,首先观察系统连接是否正常,正常情况应显示环境温度,外桶水开始搅拌,然后用鼠标点击(测试),打开系统测试窗口,检测内筒搅拌和点火系统是否正常。正常后返回主窗口点击(工具),进入登录窗口修改系统有关参数,尤其是注水时间(受外部环境交流电压影响),必须设置合理,将氧弹放入内筒,注水时间设置由小到大测试,注水时间太短,内筒水量不足,调节不稳定或无法调节,就难以准确试验;注水时间太长,水可能从内筒溢出,调试时不要离开现场,注意观察水面,出现意外请紧急关闭仪器电源。系统注水时间一般为30-40秒范围,根据当地电压情况而定,通过注水观察试验进行。另外用万用表进行点火检测,点火时间一般为3-8秒,由程序自动控制。

 

第四章  系统使用与操作规程

 

4.1  系统软件的启动与退出

4。1。1 系统软件的启动

开机启动WINDOWS98或以上操作系统,点击(开始),进入程序菜单,进行“高精度微机全自动量热仪”进入系统。

简要说明

4。1。1。1  操作使用系统之前详细阅读操作说明书。

4.1.1.2  进入试验,请严格按照使用操作规范进行。

4.1.1.3  操作过程中,注意观察人机交互信息,以便试验协调进行。

4.1.1.4  系统热容量的标定,标定时请使用同一编号。

4.1.1.5  测量试样发热量时,不允许重复使用同一编号。

4.1.1.6  用户可根据系统的变化在(工具)窗体内人工修改热容量。

4.1.1.7  每次试验开始均需要点击(复位)按钮初始化系统。

4.1.2 系统软件的退出

在退出Windows或关闭计算机之前,必须先关闭本系统软件,以确保所做的实验数据不会受到损坏。

4.2  主窗体功能简介

高精度微机全自动量热仪测控系统的主窗体主要由标题栏、快捷按钮栏、窗体、状态栏四部分组成。见图4-1。

图4-1

4。2。1  标题栏        用于标明。产品型号。产品名称。生产厂家和软件最小化。最大化及关闭按钮。

4.2.2  数据按钮      如下图4-3有详细介绍

4。2。3  打印按钮      用于数据打印。用鼠标点击后, 打印机自动输出打印结果。

4.2.4  测试按钮      如下图4-4有详细介绍

4.2.5  工具按钮      如下图4-5有详细介绍

4。2。6  简介按钮      用于介绍量热仪的一些基本概念,测试环境等。 用鼠标点击打开可细看。

4.2.7  向导按钮      用于介绍量热仪的常见故障及解决方法,详情可用鼠标点击打开细看.

4.2.8  煤质分析方法  如下图4-6有详细介绍

4。2。9  退出按钮      用于量热仪软件的关闭。

4.3  热容量及发热量应用程序的选择  

4.3.1  热容量:即是标定量热仪系统的热容量的大小。如选择其应用程序,如上图4-1既是系统标定应用程序的软件操作界面。

4.3.2  热容量的标定(图表4-1

4.3.2.1  用鼠标点击热容量旁边选择点,选中热容量即可。

4。3。2。2  修改标准物热值(J/g在上面标准物热值的方框中添入标准物质笨甲酸的热值,出厂设制为26470焦耳。

4.3.2.3  仪器编号输入用于多套仪器同时用时,区分是那一套仪器做而设,一般不添。  

4。3。2。4  氧弹编号的输入是区分一台仪器多个氧弹而设,用多个氧弹时就添氧弹编号。

4。3。2。5  输入试样编号,可以是数字,字母,汉字等。(在同一次标定时,用同一试样编号)。

输入试样质量,必须在(0。9-1。1)克之间。

4。3。2。6  添加物质量,当须要添加物时添写,正常不用添写。

4。3。2。7  用鼠标点击启动按钮,启动即可。

4。3。2。8  试验结束,标定数据会自动显示在系统标定结果栏中的1#位的地方。

4。3。2。9  按复位按钮,重复上第5,6,7,8,9步,做出几个标定数据,然后在标定数据前的空方格中用鼠标点击打勾,如果标定数据极差小于等于0。2%,则用鼠标点击保存平均值,即标定完成。就可以做发热量了。(如标定数据极差大于0。2%,则须补做试验,选极差最小的,直到有标定数据极差小于等于0。2%为至。)

注:标定数据如须打印请点击打印试验结果按钮。在点击打印按钮时,点击一次即可。不可反复点击,因点击一下,即打印一份。

4.3.3  发热量:既是测定物质发热量的高低。如选择其应用程序,如下图4-2既是测定物质发热量高低的应用程序的软件操作界面。

4。3。3。1  用鼠标点击发热量旁边选择点,选中发热量即可。

4.3.3.2  热容量(J/k)为系统标定数据。

4.3.3.3  输入硫,氢,全水,分析水四项化验数据,这四项数据以实际化验数据为准。出厂设制为硫0.8%,氢3.5%,全水6%,分析水0.8%。

4。3。3。4  输入试样编号,可以是数字,字母,汉字等。(不同试样请用不同的试样编号,以区分不同的试样,方便数据查询)。

4。3。3。5  输入试样质量,必须在(0。9-1。1)克之间。

4.3.3.6  添加物质量,当须要添加物时添写,正常不用添写。

4.3.3.7  用鼠标点击启动按钮,启动即可。

4.3.3.8  试验结束,试验数据会自动显示在当前试验数据列表栏中。

4.3.3.9  如须打印,用鼠标点击打印即可。


1.试样编号:11  即测定物质的编号是11.

2.试样质量(克):1.0398   即测定物质的质量是1.0398克。

3.点火热(J):150     即点火丝.棉线及瞬间点火电流所产生热量为150焦耳。

4.添加热(J):0   即是没有添加助烧物质。

5.热容量(J/K):9981.1    即系统每升高1℃所用热量9981.1焦耳。

6.弹筒发热量(cal/g):6324   即是试样弹筒发热量是6324大卡/克。

7.分析基硫(%)0。8     试样含硫0。8%。

8.分析基氢(%)3.5     试样含氢3.5%。

9.分析基水分(%)1.0   试样含分析水1.0%。

10.收到基全水分(%)6。0 试样含全水6。0%。

11.分析基弹筒发热量(cal/g)6324     试样分析基弹筒发热量是6324大卡/克

12.分析基高位发热量(cal/g)6296     试样分析基高位发热量是6296大卡/克     

13.分析基低位发热量(cal/g)6118       试样分析基低位发热量是6118大卡/克       

14.干基高位发热量(cal/g)6359         试样干基高位发热量是6359大卡/克

15.收到基低位发热量(cal

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