全自动粘结指数测定仪的设计原理和使用

0前言

粘结指数是判断煤样粘结性的一项重要指标。将一定质量的试验煤样和专用无烟煤在规定的条件不混合，快速加热成焦，所得焦块在一定规格的转鼓内进行强度检验，用规定的公式计算粘结指数（用G表示）。

在传统的粘结指数测定仪基于一个简单的转鼓以进行一系列的人工操作，步骤虽然简单却需要开转鼓盖，放样等一系列繁琐的步骤。在实际实验中还发现，使用传统仪器测定粘结指数存在一些系统难以克服的问题，其主要表现在以下3个方面：

1)      现有的煤质检测仪器中的粘结指数测定仪主要是通过人工手动测量，数据误差较大

2)      在试验过程中转鼓转速误差较大，对弱粘煤测量数据有显著影响

3)      实验过程中灰尘较大，影响实验室实验台清洁。

综上所述，鹤壁市华通分析仪器有限公司认为随着机电技术的进步，研制全自动粘结指数测定仪的重要性及可行性凸显。

1.       设计原理

通过一台PC机控制新型转鼓并以（50±0.01）r/min的速度转动，自动控制。

焦块的进出转鼓和过筛，完成国家标准GB/T5447-1997所要求的试验，最后通过PC计算出G值。其主要设计要点：

1)      新型转股的设计。摒弃侧开门的模式，采用下开门的设计，该设计是焦块进出转鼓的关键。

2)      转鼓转速的设计。传统转鼓采用的是交流异步电机带动一减速装置完成对转鼓的控制。由于交流电压的波动，国标上给出了（50±2）r/min的较宽的要求。对于一些特殊的弱粘煤，转速的误差对最终的结果影响还是很大的。最新的设计采用了步进电机带动转鼓的控制方式，最终可以实现（50±0.01）r/min的转速，可高于现行的国标要求。

3)      焦块的进出和过筛。采用特殊机械装置，完成焦块在转鼓内的自动进出。

4)      结果的计算。由于内置了赛多利斯电子分析天平，由计算机自动读取天平上焦块的质量，最后经计算机完成结果的计算，其计算公式如下：

G=10+

式中  —第一次转鼓试验后筛上物的质量，g;

      —第二次转鼓试验后筛上物的质量，g；

      m—焦化处理后焦渣总质量，g。

试验煤样和专用无烟煤的比例为3:3时，计算公式为

G=10+

式中符合同上。

基于PC机控制的带自动称重的鹤壁市华通分析仪器有限公司的NJ-Ⅲ型全自动粘结指数测定仪，实现了上述过程的全部自动化，相对与原先落后的检测方法，该设备可提高劳动效率及减少人为误差，有效的提高测量数据的准确度，可适用于煤炭、冶金、炼焦厂、科研单位及大专院校等单位测试烟煤的粘结性能。

2.       设备组成及使用

2.1  设备组成

全自动粘结指数测定仪是由可独立自动控制的智能转鼓和一台高精度电子分析天平组成，由电脑通过两步进电机带动一个能自动开合的转鼓以（50±0.01）r/min的速度转动，使煤样烧结后的焦块在转鼓内进行强度试验，实验结束后自动称量焦块的质量通过计算得出最终实验数据。以煤块的耐磨强度即对破坏抗力的大小表示试样的粘结能力。

全自动粘结指数测定仪内装有自动控制装置，具有自动进出样、自动称量、自动计算、自动打印及操作方便的特点，并可在（1~999）转内任意预制转数，实现自控关机。全部过程无须人工操作。

2.2  设备的使用

全自动粘结指数测定仪运行步骤如下：

a)       打开一起电源

b)      进入到windows操作界面

c)       双击自动粘结指数试验程序

d)      显示程序界面（如图1）

e)      选择文件里面的新测量，把经过马弗炉烧粘结后的焦块放入进样容器里，点击开始

f)        设备及开始工作

g)       当实验结束时，界面会弹出对话框以提示实验结束，此时可选择打印，打印结束后可进行下一次的试验。

h)      实验结束后无须清理煤样

3.       测量数据

全自动粘结指数测定仪的测试和其他实验项目不同，没有标准煤样进行对比。为了验证全自动胶质层测定仪测试数据的可靠性，逼着采用了鹤壁市华通分析仪器有限公司的NJ-Ⅲ型全自动粘结指数测定仪进行自动测定并与手工测定进行对比。以下选取淮北矿业集团下属矿的矿区煤样进行自动测定和手工测定的实验对比，结果见表一

表1  自动测定和手工测定数据对比

  由表一可知，使用鹤壁市华通分析仪器有限公司的NJ-Ⅲ型全自动粘结指数测定仪所测定的结果均符合国家标准误差范围要求，说明该设备在实验过程全部自动化的基础上可办证粘结指数测量的准确性。

4.       结语

鹤壁市华通分析仪器有限公司的NJ-Ⅲ型全自动粘结指数测定仪测量全过程无需人工操作，自动化程度高，实验过程全部由计算机操作可连续进行试验，所有测试数据都存储在计算机内，可以远程传递和备份及查询，大大减少人为误差。该仪器采用一体化设计，密封性好；模块化设计，维护简便；转鼓盖在试验过程中无需打开和关闭，减轻实验人员的劳动强度；进一步优化了设计结构，集称重、筛样、进样于一体；可缩短实验过程，每一次时间缩短至只有13min；采取独特的吸尘器设计，整个实验过程清洁、干净，利于实验人员身体健康和实验室的整洁；其试验精度完全满足国家标准要求。