烟煤膨胀度测定仪(亦称奥阿仪)是依据GB5450“烟煤奥阿膨胀度计试验”的技术要求而设计。它直接测定烟煤的结焦性能等。无需添加任何惰性物。煤样在特制的膨胀管中,以规定的速度加热升温,通过记录膨胀曲线测得煤的软化点、始膨点、固化点、收缩度和膨胀度等指标。它在中等以上粘结性煤,特别是强粘结性煤方面具有其它指标无法比拟的优点。它不仅反映胶质体的量,还能反映胶质体的质。辽宁同辉科技发展有限公司生产的TC1-3A型烟煤膨胀度测定仪具有自动化程度高、控温精确、自动记录膨胀曲线和升温曲线并打印试验报告。是烟煤奥阿膨胀计试验理想的设备。
一、基本原理
奥阿膨胀度测定是煤的膨胀度测定中的一种常用方法。膨胀度是以煤样干馏时提及发生膨胀或收缩的程度表征的一种煤德塑性和胶质体部透气性,它和煤的煤岩组成有密切关系。煤的膨胀度广泛用于研究煤的程焦机理、煤质鉴定和煤炭分类、指导炼焦配煤和焦炭强度预测等方面。
奥阿膨胀度测定的要点是:将试验煤样按规定的方法制成一定规格的煤笔,放入内径为8mm的膨胀管中,煤笔上面放置一根能在管内自由滑动的膨胀杆,将上述装置放入奥阿膨胀计试验专用电炉内加热,以3℃/min的升温速度升温加热、记录膨胀杆的位移曲线。以位移曲线上升的Z大距离的煤笔原始长度的百分数表是煤的膨胀度b;以膨胀杆下降0.5mm时的温度为软化DT,膨胀杆下降到Z低点后,开始上升的温度为开始膨胀温度ST,膨胀杆停止移动时的温度为固化温度FT。“图一”煤的一组典型的奥阿膨胀度曲线。
如果膨胀曲线超过零点线后达到水平,称之为正膨胀;如果膨胀曲线在恢复到零点线前达到水平,则称之为“负膨胀”。烟的性质不同,其膨胀度的大小、快慢也就不同,即膨胀杆运动的状态和位置是煤性质(气体析出速度、塑性体的量、粘度、热稳定性等)的函数,因此膨胀计的试验能全面反映烟煤的塑性和粘结性。
二、仪器结构
烟煤膨胀度测定仪(奥阿仪)主要分两部分组成:一、加热电炉;二、温度控制部分和必备的附属工具,制备煤样的打击器、脱模器、切样器和官架等一套洁净、制作煤笔的工具。
1、加热电炉
加热电炉由带有底座和上盖的外壳与一金属炉芯组成。炉芯由耐氧化的铝青铜加工制成,炉芯上钻有两个直径15mm,深350mm的圆孔用以放置膨胀管,ZX钻有直径8mm,深320mm的圆孔(测温孔)用以放置测温热电偶。炉芯外包以云母板,再根据使用要求绕上不均等的炉丝,炉芯外与电炉外壳之间再以云母或可靠的绝缘保温材料充填。电炉的Z大功率不大于2KW,绝缘电阻(炉体外壳与接线柱)应大于5mΩ。在电炉三角形底座上有一立柱用以放置位移传感器的支架或记录转筒用以记录膨胀杆升、降的变化。
2、控制温度部分
控制电炉加热升温目前有两种方法:一种是手动调压器控制升温速度以达到国际要求的升温速度升温来达到实验的要求,用记录转筒直接记录膨胀杆的升降变化,而后需人工计算试验结果填报试验报告。辽宁同辉科技发展有限公司生产的TC1-3A型烟煤膨胀度测定控制仪是一种可控硅电脑自动控制的仪器。能自动准确的测量烟煤的膨胀性及相关数据。自动控制和显示加热炉的温度,自动测量、显示膨胀杆的位移曲线并自动打印、计算试验数据和试验报告。
3、打击器、脱模器、切样器
这三种附属设备是烟煤膨胀度测定试验过程前煤样煤笔制做的必备设备。它们均有国标的技术要求和生产加工的工艺要求,以保证使用质量和使用寿命。煤样的制作和煤笔的制作要求要以GB5450-1997“烟煤奥阿膨胀计试验”的规范要求进行。
三、技术指标
1、加热电炉:
电源: 220±10% 50Hz
加热元件(镍铬丝): φ1.0mm
温度范围: 0~600℃
功率: 不大于2KW
温度场均匀度:
测温孔 至膨胀管部位 误差 (mm) (mm) (mm)
0 60 ±3
0 120 ±3
0 180 ±5
2、膨胀管、膨胀杆:
膨胀管由冷拨无缝不锈钢管加工制成,其底部带有不漏气的丝堵。外径φ14mm,内径φ8mm。膨胀杆是不锈钢加工而成,膨胀杆装上记录笔或传感器上位移杆的总质量为150±5g。
3、记录转筒或位移传感器
转筒尺寸 φ57.26±0.2mm 高190mm
运行速度 1mm/min
精度要求 180min
精度长度 ±1mm
4、控制器、调压器
Z大输出电压 0~250V
Z大输出功率 不大于2KW
Z大输出电 0~1
温度测量范围 0~600℃
测温的误差 ±5℃
热电偶 K型(EU-2)
四、使用方法
烟煤膨胀度测定仪在使用时将电炉底板先放置合适位置,调节调平手扭将底板调平后在上面垫上隔热石棉板,再将炉体放置石棉板上,用摇表测量电炉外壳与接线柱间的绝缘电阻应大于5MΩ。而后按仪器的说明书的要求将控制器和炉体联接好。热电偶的连线要用补偿导线连接“+、-”极性要连接正确。调整好位移传感器的位置或记录笔的位置,待一切试验前的准备工作完成后方可送电。
烟煤膨胀计试验前应将制好的煤样煤笔小心平放入膨胀管中,粗端在前,用膨胀杆轻轻将煤样煤笔送到膨胀管底部,膨胀杆就放在煤笔上,根据所做试验挥发分大小选择一定的预升温度,待所要选择的温度恒定一段时间后(0~10min),再将装有煤样的煤笔的膨胀管放置于试验电炉的试验孔内,把膨胀杆上的传感器联杆或记录笔联接好,在膨胀管放置炉内后约10分钟内必须使温度调整到预升的温度范围,然后以3℃/min的速度加温,必须严格控制升温速度,使每5min的允许误差为±1℃。在不超过5min的时间内,化验员应及时调整电压、电流,以免误差累计,控温仪会自动调整。待试样开始固化后(膨胀杆停止移动),继续加热5min,然后停止加热。并立即将膨胀管和膨胀杆从炉中取出,分别垂直放置在管架上,以免膨胀管和膨胀杆变形。
试验结束后,待膨胀管和膨胀杆冷却后,将其彻底擦拭干净。膨胀管用专用绞刀旋转尽量除去管内的半焦。然后再擦管器的开口中夹上金属网,拧下膨胀管底部的旋转丝堵,取出堵块,来回擦拭管内使之内壁光亮,不在附有任何固化物和焦末。膨胀杆可用金属砂布清擦其底部,不可把底部棱角磨圆。擦拭完后检查膨胀杆是否能在膨胀管内自由滑动,如不能应加以调整到合格后方可使用。
五、保养与维护
1、该仪器的加热电炉在初次使用前或长期未用重新使用时,必须在1.5~3A的电流下进行至少10min的预烘排潮处理(对于潮湿而造成绝缘电阻较低的电炉通过预烘也可以提高其绝缘强度)。在电路出现短路、短路时应及时请专业人员进行处理或送生产单位修理,修复后必须对温度场进行重新的校准方可使用。在修理电炉时要先将电炉倒置,拆下底座方可进行修理,切勿将炉盖上的四支螺丝拆出,拆出后将无法修理,只有从新绕制加工了。
2、煤笔的制作用的打击器、联模器必须紧固在实验台上,为减少打击器制样时的振动,在底部应加垫厚的橡胶板。打击器导板的两个紧固螺丝在调整时要同时松动或旋紧,以免导柱弯曲造成锤块滑动受阻。
3、制作煤笔的钢模应经常检查使用情况,检查的方法是把量规(图七)从钢模的大口径方向一端插入,如能看到量规上两条标线的一条线为合格。如看到两条标线或看不到任何标线为不合格,应予更换。煤样再放入钢模时一定要将大口径方向向上将漏斗方正在钢模上装煤样,并千万注意要放正,否则经常发生钢模的内壁被打击出伤痕使煤笔退不出来,并使钢模报废。在制笔前一定要将钢模内壁的石蜡涂抹均匀,在涂蜡棒加热后要迅速插入钢模边旋转,并迅速退出这样内壁的蜡就较均匀。煤笔较好退出。制作煤笔时钢模的大口径方向向上放置在打击器上,放好煤样打制煤样时每打一次都要将打击杆用手转动一下,否则容易使打击杆卡死,不好拔出。钢模是奥阿膨胀计试验的主要部件,使用好,煤笔制的好,试验就准确顺利,否则就影响试验的进行。
4、定期检查膨胀管和膨胀杆的使用磨损情况。膨胀管在使用100次后应与新膨胀管进行比较。比较结果认为合格后可继续使用。25次后还需进行一次检查。检查时用新膨胀管与被检查的膨胀管进行平行测定。两管膨胀度b值,超过从管底到膨胀杆底在试验矫正时距离的7%时,旧管应报废。膨胀杆在试验结束时应及时从膨胀管中抽出,小心被烫伤,而后将其垂直放置在工具架上。如发现弯曲,在膨胀管中上、下活动受阻应找一平台用手锤轻敲弯曲部位直至平滑顺畅时为合格。膨胀管和膨胀杆在不用时必须擦净垂直放置在管架上,长期不用应涂防锈油保存。
5、该仪器在安装、移动时要防止碰撞、敲击。不用时要防止潮湿和腐蚀性气体的侵蚀,应贮存在温度0~40℃,相对湿度不大于85%的仓库内。每隔半年要进行一次通电预烘和温度场的检查。