全自动量热仪升级改造

【摘 要】 全自动量热仪体积小、质量轻，自动定容水量、调节水温，环境适应能力强与操作简单方便、测试速度快、可进行多控重复样测试，以及自动判断误差等诸多优点。

【关键词】全自动量热仪；效率；精密度

1 引 言

高庄煤业公司位于山东省济宁市微山县境内，1997年10月建成投产。拥有一座矿井型选煤厂，为适应煤炭市场和矿井生产变化，选煤厂多次进行改造，入选能力由90万t/年增加到240万t/年。随煤炭产量的加大和化验煤样的增多，2003年购进的热量仪器逐步显现出设备老化、测量周期长、事故率高、精密度降低等一系列问题，严重制约着商品煤外运质量的检测效率。

2 仪器组成及系统工作原理

2.1 仪器组成

SDC全自动量热仪，主要由，量热主机、SD-YD氧弹、SD-CYQ微型充氧器、SD测控接口、SD测控软件、计算机与打印机等组成（见图1）。此外，用户还可选配电子天平、天平接口、SD天平称量软件及相关仪器配件，如下图1。

图1

2.2 系统工作原理

进入测控系统，在“参数输入”窗口输入实验参数，并将氧弹接好后，系统进入实验状态，自动定容水量、内桶进出水和调节水温，通过测温探头及测控电路准确地采集温度数据。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。测试过程中，如果系统某个部分运行或工作不正常，屏幕上有相应的提示信息，以便进行简单维护。

3 全自动量热仪性能特点

3.1 高效率、高度自动化

可自动调水温、称水质量、自动检测总水量；操作简单、维护方便；单头氧弹，采用套压方法拴装点火丝，方便安全可靠；具有>100个氧弹自动识别功能。单样测试时间

3.2 精密度和准确度高

由于系统优化与软件升级，系统的精密度和准确度大大的提高。

3.3 操作简便

整套系统只用一个开关控制。全过程汉字提示，操作人员按照提示即可完成实验。软件容错性好，不用担心操作有误。可方便地进行高、低位发热量的计算和打印。可进行多控重复样测试，自动判断误差，自动平均有效结果，允许多份打印；查询功能丰富，支持模糊查询。一名化验员几分钟内便可掌握操作要领。

3.4 具有软件自诊断系统

测试过程中，系统具有自诊断功能，能准确判断各功能部件是否正常，并明确提示，便于维护，确保系统正常运行。看门狗和机械保护装置能全程保护防止仪器出现异常。

3.5 异步多控

SDC全自动量热仪测试软件允许挂接任意组合的多控SDC311量热仪和SDC5015量热仪，多控量热仪各主机间完全独立，互不干涉。

3.6 量热仪主机体积小、质量轻

该机还具有自动定容水量、调节水温，环境适应能力强，操作简单方便等优点。微型充氧器结构简单，操作方便，气路密封性好，密封橡胶圈更换方便。SD-YD氧弹外观精致、体积小、质量轻；采用套压方法拴装点火丝，方便、安全、可靠。

4 安装与调试

2012年5月，厂家技术人员来矿对全自动量热仪开始安装、调试。为确保检测结果，我们对新购进的升级仪器与原有仪器进行了各项数据校验。热容量标定是量热仪综合性能检验的核心，它既反映量热仪的测试精密度，也反映量热仪的总体性能。据此，就可对该量热仪的质量作出大体的评价。2012年5月开始试运行，在不影响工作情况下，每天用新老设备国家标准物质（苯甲酸）进行测试，并对结果进行分析。同时，取标准煤样用新老设备测定。

4.1 精密度检验

按国家标准规定，用苯甲酸对新旧量热仪进行5次标定，测试结果如下表1。

测试结果分析表明：用26 491 J/g的苯甲酸标定，国标规定的极差不大于120 J/g时，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性越好，精密度越高。新的全自动量热仪极差为20 J/g，标准偏差为3.4 J/g；而原设备极差为59 J/g，标准偏差为18 656 J/g。 测试结果显示，新的全自动量热仪测试精密度优于原仪器量热仪。

4.2 准确度检验

作为量热仪的用户，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与归宿。准确度检验通常采用标准煤样测定方法进行。应用标准煤样，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。因此，直接将标准煤样的不确定度作为评价发热量测定准确度的界限。下表2为用标准煤样对新旧设备的测试结果比较。

测试结果分析表明：标准煤样标准值为28.84 MJ/kg，不确定度为0.14 MJ/kg。从测试结果可看出，新老量热仪测试结果准确度符合要求，但是，测试结果显示，新购买的全自动量热仪测试准确度好于原量热仪。见表2。

5 测试结果分析

近两周的试运行结果说明，设备事故率低，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，确保测试结果的高准确度和高精密度。同时，测试时间由原来的20多分钟减少到15min，极大提高了工作效率，达到了预期效果。

6 效益分析

仪器投入使用后，解决了因煤炭产量加大、煤样增多给化验热量测量系统工作量带来的压力。减轻了维修工的工作量，保证了操作人员的人身安全。凭借其高准确度和高精密度，减少了煤质纠纷，具有积极的社会效益。

全自动量热仪，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，每年可节约一定的电能，运行较为经济。

作者简介：

陆洪清（1973―），女，山东临沂人，化验技师，从事煤质化验工作20余年，现于枣矿集团公司高庄煤业公司煤质化验室从事化验工作。