………….32 5.2煤质分析仪加热炉的结构设计…………………………..32 5.2.1炉腔的结构设计………………………………………..32 5.2.2加热炉耐材的选择………………………………………33 5.3煤质分析仪加热炉温度场的有限元分析……………………33 5.3.1 ANSYS Workbench 12几何建模…………………………….34 5.3.2网格划分……………………………………………..35 5.3.3煤质分析仪加热炉腔几何模型的建立………………………..37 5.3.4煤质分析仪温度场有限元分析的边界条件确定…………………37 5.3.5煤质分析仪温度场有限元分析的求解和后处理…………………38 5.4本章小结……………….:…………………………406煤质分析控制系统开发…….……………..………41 6.1煤质分析控制系统功能要求…………………………….41 6.2煤质分析仪的控制类型………………………………..42 6.3基于PLC的煤质分析仪控制系统的开发……………………42 Ⅵ 目录 6.4 PLC的编程与开发……………………………………44 6.4.I编程方法………………………………’……………..45 6.4.2 PLC编程与应用………………………………………..45 6.4.3程序设计及梯形图、时序图……………………………….46 6.5本章小结…………………………………………..497结论与展望…………….….….……………….50参考文献…………….……..….……………....51个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果错误!未定义书签。
致{射…….……………………..…..………….58 ⅥI 1绪论1绪论1.1 课题来源 本课题来源于某横向项目,其目的是改进煤质分析仪结构及性能,并实现全自动化智能操作。
1.2煤质分析仪国内外状况的分析及发展趋势1.2.1煤质分析仪的发展史 煤质分析仪是对煤种物理性质及化学成分分析的仪器,其工作原理是通过选取煤样之后,将其放入煤质分析仪加热炉腔中,在规定的不同温度时间段保温,分别实现对煤样水分、挥发分以及燃烧后灰分的测定。
图1.1是该类仪器的外观。
图1.1煤质分析仪 图1.2鼓风恒温干燥箱 从我国煤质分析仪的发展来看,20世纪80年代之前,煤质分析仪在煤分析检测过程中,主要是通过人工读取贝克曼温度计的数值,通过手工计算来得到检测的结果。
进入20世纪90年代,国营韶光电工厂通过计算机控制仪器主机的方式研制了电脑量热仪,用铂电阻取代贝克曼温度计采集温度,编制软件自动计算实验数据测量结果,结束了手工计算f1J。
在20世纪90年代初期,主要通过人工称量样品重量,用鼓风恒温干燥箱和马弗炉来进行测试,如图1.2和图】.3。
1绪论 20世纪90年代后期,通过参考美国LECO公司的自动工业分析仪,采用仪器内置电子天平的方式,实现了自动称量样品重量,展开了煤质分析仪新的一页,国内许多制造商又加大投入力度和开发技术,在吸取经验的基础之上,研发出了自动量热仪,如图1.4,在整个测试过程中,实现了自动称量水重和调节水的温度,进一步提高了仪器的技术水平。
,‖ 图1.3马弗炉 图1.4全自动量热仪 2000年以后,国内又有制造商推出了有恒温功能的等温式量热仪,进一步提高了测试精度和测试的长期稳定性。
其中以长沙某公司生产的5E.AC8015全自动等温式量热仪为代表的第4代量热仪〔21如图1.5,其性能指标达到了同行业先进水平。
近几年来,许多制造商也相继推出了能实现自动测试的工业分析仪产品。
例如长沙某公司生产的MAG6600全自动工业分析仪如图1.6,内置两台电子天平,在全过程无人值守的情况下3小时内可测试出23个样品的结果,其产品已开始出口到国外。
图1.5 5E-ACS015全自动等温式量热仪 图1.6 MAG6600全自动工业分析仪 2 1绪论 我国是煤生产大国,世界顶级的生产厂商瞄准了中国的市场,如德国的IKA集团就在中国广州建立了分厂,主要生产的煤质分析仪器为量热仪,代表产品型号有C5000等产品,以检测速度快、先进温度恒定系统、氧弹自动升降以及触摸屏操作等先进技术,一度冲击中国的煤质分析仪市场。
另外一些老牌的如美国的LECO公司,由于深入中国市场较早,有了较多的客户使用该公司产品,所以该公司生产的量热仪、工业分析仪和元素分析仪有较高的市场上占有率。
比若说美国的PARR公司生产的PARR6300,英国的Carbolite公司,专业生产灰熔融测试仪和智能马弗炉等高温仪器设备【3l。
从21世纪初期开始,我国煤炭供需市场发生很大的变化,煤炭市场价格大起伏小波动,价格一路走高,煤炭经销中各个环节的单位都对煤炭质量的控制和监督管理工作非常重视,对煤质分析仪器测试的准确度、精度及工作效率等提出了更高的要求。
这些要求促使煤质分析仪器生产制造商在近几年不断改进和更新煤质分析仪器产品,使产品的测试精度和测试效率有了相当大的提高。
随着微波和红外技术的推广,相继出现了以射线为媒介的分析仪。
煤质分析仪采用了中子感生瞬发y射线(NIPGA)方法∽J对煤品进行元素分析,有灵敏度高、不破坏样品和多种元素同时测量等优点。
技术先进,精度优良,所选用的中子管、各种电子元器件集成度很高,但是设备极其昂贵,每台需要近百万美元。
基于射线对煤品测定的思路,世界各地相继研制出了以红外线为媒介的红外线煤质分析仪〔6--93,如图1.7,采用热重分析法,快速、自动、连续地进行19个试样的试验,每20分钟左右得出一个试样的分析结果,并自动计算出该样品的发热量、固定碳以及氢含量,升温快、控温准确、故障率低等优点。
但是由于红外线的损坏,要求加热器件和保温材料的性能十分优越,以免长时间使用而遭到射线的破坏。
图1.7红外线快速煤质分析仪 3 1绪论 为了满足生产过程中随时对煤检测的需要,澳大利亚MCI公司与澳大利亚著名的研究机构CSIRO和昆士兰大学合作进行科学仪器的研制和生产,成功地开发出COALSCAN系列在线煤质分析仪,实现了生产中煤质检测的过程【lo】。
在煤质分析仪器的需求量也在近几年有了大幅提升,为了避免市场上的投机行为,给煤炭市场造成混乱,国家在煤炭经销的各个环节,从生产初期到运输过程,一直到使用终端,都对煤炭质量的控制和监督管理工作非常重视。
通过对国内外煤质分析仪市场的分析来看,煤质分析仪的技术手段进一步提高,仪器的使用量在不断地扩大,也逐渐向使用简单化,操作方便化,数据准确化等方面发展,现代化科学技术愈来愈成为仪器发展重要组成部分f11 ̄121。
1.2.2煤质分析仪专业化扩展 不同的终端用户对煤品使用的要求是不同的。
市场的需求即是生产厂家的方向标,所以在煤质分析仪研制中相继出现了专业化的专门针对某一项指标的分析仪。
煤是一种成分复杂的固体可燃物,是经过千万年的原始物沉积而形成的,不同的地区形成的历史条件有差异,造成了煤的成分也是不同的。
现实生活中,煤的用途十分广泛,一类是动力用煤,其中包括:发电用煤、蒸汽机用煤、建材用煤、一般工业锅炉用煤、生活用煤以及冶金用动力煤;另一类用途主要适用于炼焦煤【131。
由于不同的用途利用方式不同、工艺不同和用煤设备对煤的性质又有专门的技术要求就会出现差异,所以在煤炭的开采、运销及使用前都需用煤质分析仪器对煤炭进行分析检测。
一般来说,煤中的水分、灰分、挥发分及固定碳4个项目分析是煤质特性分析的主要的指标,也是评价煤的经济价值的基本依据【141。
1)测硫仪 煤炭一直在我
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多年来只想说一句,我不怪你