烟煤胶质层自动测量装置及其测量方法制造方法及图纸

烟煤胶质层自动测量装置及其测量方法，属烟煤胶质层测量技术领域，测量系统包括计算机、输入输出数据卡、自动加热控温部分、烟煤体积测量部分、探针驱动机构和压力自动测量部分。通过热电偶检测出烟煤温度达到２５０度以后，利用体积测量部分判断出煤样体积变化，同时结合上次测量时间和煤样现状，开启探针驱动机构进行测量烟煤胶质层，通过直线步进电机的脉冲序号计算出烟煤胶质层的上下表层位置，再利用最小二乘法拟合出上下表层的变化曲线，就可以得到烟煤胶质层的最大厚度值。测量误差低于０．５ｍｍ，完全满足测量要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种烟煤胶质层测量装置，更准确地说本专利技术涉及一种自动实现烟煤胶质层测量的装置及其测量方法，实现烟煤胶质层的高精度自动测量。属于煤胶质层测量装置

技术介绍
胶质层指数是烟煤煤质的一个重要指标。它反映了煤在受热过程中生成胶质体的数量，近似地表征了工业炼焦的过程。胶质层测定方法是模拟工业焦炉条件，在恒压(上部加压固定)下对煤样进行单侧加热，使煤样形成一系列自下而上递减的等温面，按半焦、胶质体、煤样依次分布。通过胶质体的测定可以初步预测煤在焦炉中的结焦情况及生成焦炭的质量状况。用胶质层指数评价烟煤煤质是前苏联的萨保什尼柯夫和瓦西列维奇于1932年提出的。通过在实验室测定烟煤胶质层最大厚度(Y值)、最终收缩度(X值)，分析测定过程中烟煤体积曲线形状、焦块特征和焦块抗碎能力等指标来判断烟煤的结焦性。在现行的GB5751-86《中国煤炭分类》中，胶质层最大厚度(Y值)是作为评定烟煤结焦性的一项重要指标。目前，胶质层最大厚度(Y)值的测定主要靠人的经验(或感觉)判断，具有主观性。另外，已经获得国家技术专利(92230782.2)的烟煤胶质层自动检测装置并没有实际应用，原因是该专利没有完全按照国家标准GB479-87烟煤胶质层指数测定方法的要求进行自动测量，而且该技术专利的驱动电机为直流电机，该种电机还需要配上相应的位移测量传感器，比如电位计等，位移测量精度远低于步进电机自测位移的精度，还有专利的压力传感器是安装在与丝杠连接在一起的微型轴承的外圈上，这样，丝杠转动时，为了保证压力传感器不转动，则压力传感器一定会受到扭矩作用，这样会影响压力测量精度。
技术实现思路
本专利技术的目的是按照国家标准GB479-87烟煤胶质层指数测定方法，提供一种能自动实现烟煤胶质层高精度测量的装置。本专利技术的另一目的在于提供一种利用上述的装置来进行自动测量的方法。本专利技术是采取以下的技术方案来实现的烟煤胶质层自动测量装置，包括加热炉、压杆、砝码、煤样杯、煤样压阀、探针、测量装置底座、计算机、热电偶、硅碳棒、双向可控硅，其特征是计算机通过输入输出数据卡连接着测量体积的位移传感器、测量压力的称重传感器、限位开关、热电偶、可控硅调压模块和直线步进电机，探针驱动机构延伸板和探针驱动机构安装底座之间采用螺栓和有一定夹角的两条长方孔固定，探针驱动机构底座通过三根呈三角排列的固定杆固定在测量装置底座上，在探针驱动机构中安装了两对限位开关，直线步进电机安装在槽形驱动支架上，直线步进电机的推拉力通过丝杠和丝杆固定架传递给滚动导轨副的滑块，探针通过压力传感器固定架上的称重传感器固定在滑块上，探针通过安装于导管固定夹上的导管插入煤样中。前述的烟煤胶质层自动测量装置，其特征在于压力传感器采用0～1kg的悬臂梁式称重传感器。一种利用前述的烟煤胶质层自动测量装置进行自动测量的方法，其步骤如下(1)计算机通过热电偶检测出被加热的烟煤温度，再通过可控硅调压模块控制双向可控硅的通断来控制煤样温度，当温度达到250度以后，利用安装在压杆上的位移传感器测量出烟煤体积的变化；(2)利用差分算法判断出煤样体积变化，同时结合上次测量时间和煤样现状，开启直线步进电机推拉滑块，使其匀速(150～260mm/分钟)直线运动，使探针插入和拨出煤样；(3)计算机通过输入/输出数据卡实时采集称重传感器的压力，根据压力的变化确定出烟煤胶质层的上下表层位置对应的时刻，利用这两个时刻查询到用于驱动直线步进电机的脉冲序号，通过计算确定出烟煤胶质层的上下表层位置；(4)利用最小二乘法拟合出烟煤胶质层上下表层的变化曲线，再利用比较算法得出上下表层的最大距离，得到烟煤胶质层的最大厚度值。本专利技术的工作原理是把安装有探针的称重传感器固定在高精度滚动导轨副的滑块上，这样，探针不受任何扭矩作用，与专利(92230782.2)相比提高了测量精度，另外，直线步进电机可以实现探针位置的高精度测量，测量精度达到0.0079mm，而专利(92230782.2)是通过直流电机配有的位置测量电路测量探针位置，前者测量精度要远远高于后者，还有，探针驱动机构延伸板和探针驱动机构安装底座之间采用螺栓和有一定夹角的两条长方孔固定，从而可以调整探针驱动机构位置，也就是探针位置，使探针对准探针导管顺利插入和拨出媒样中，避免了由于探针与导管和煤样纸孔摩擦造成的阻力给压力测量带来的误差，还有，探针驱动机构底座通过一定高度的三根呈三角排列的探针驱动机构安装底座固定杆固定在测量装置底座上，这样可以避免加热炉的热量传递过来太多影响称重传感器的测量精度，而且三根固定杆呈三角排列使安装在上面的探针驱动机构比较牢固，还有，探针驱动机构中安装了两对限位开关即可以保护直线步进电机，也可以起到定位作用，还有，通过探针导管可以实现探针准确插入煤杯中煤样的纸孔中，再有，通过热电偶检测出被加热的烟煤温度，当温度达到250度以后，利用安装在压杆上的位移传感器测量出烟煤体积的变化，然后利用曲线形状判断算法得出煤样体积变化情况，同时结合上次测量时间和煤样现状，开启安装在槽形驱动支架上的直线步进电机，直线步进电机的推动力通过丝杠和丝杆固定架传递给滚动导轨副的滑块，阻力小精度高的滚动导轨副滑块向下匀速(150～260mm/分钟)直线运动，通过称重传感器安装在压力传感器固定架上的探针也随同滑块一起直线运动，探针就匀速沿着安装于导管固定夹上的导管扎入烟煤中，同时计算机通过输入/输出数据卡实时采集称重传感器的压力，由于不同煤样、胶质体和半胶体具有不同的表面性质，则探针触及各表面时所受压力不同，这样，根据压力的变化确定出烟煤胶质层的上下表层位置对应的时刻，然后利用这两个时刻查询到用于驱动直线步进电机的脉冲序号，通过计算确定出烟煤胶质层的上下表层位置，再利用最小二乘法拟合出上下表层位置的变化曲线，最后利用比较算法得出上下表层的最大距离，就可以得到烟煤胶质层的最大厚度值。本专利技术专利的有益效果是解决了现有技术中存在的测量位移精度不高和压力测量误差大的问题，另外严格按照国家标准GB479-87中烟煤胶质层指数测定方法实现自动测量，该自动测量装置适用于国家标准中的各种烟煤，测量误差低于0.5mm，低于国家测量标准中允许的误差。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术专利进一步说明图1烟煤胶质层自动测量装置结构图的主视2烟煤胶质层自动测量装置结构图的俯视图。图3探针驱动机构主视4探针驱动机构侧视图。图5探针驱动机构延伸板图6探针驱动机构安装底座。具体实施例方式如图1-6所示的本专利技术烟煤胶质层自动测量装置，其中1.测量装置底座，2.位移传感器，3.压杆，4.砝码，5.探针驱动机构，6.称重传感器，7.压板撑杆，8.探针，9.探针驱动机构的安装底座，10.探针驱动机构的安装底座固定杆，11.导管固定夹，12导管，13.煤杯，14.加热炉，15.煤样压板，16.压杆撑杆，17.煤样，18.热电偶，19.硅碳棒，20.丝杠，21.直线步进电机，22.限位开关，23.槽形驱动支架，24.滚动导轨，25.直线步进电机丝杠固定架，26.滑块，27.压力传感器固定架，28.探针驱动机构延伸板。通过热电偶(19)检测出被加热的煤样(17)温度，计算机利用可控硅调压模块控制双向可控硅的通断本文档来自技高网...

【技术保护点】
烟煤胶质层自动测量装置，包括加热炉、压杆、砝码、煤样杯、煤样压阀、探针、测量装置底座、计算机、热电偶、硅碳棒、双向可控硅，其特征是计算机通过输入输出数据卡连接着测量体积的位移传感器、测量压力的称重传感器、限位开关、热电偶、可控硅调压模块和直线步进电机，探针驱动机构延伸板和探针驱动机构安装底座之间采用螺栓和有一定夹角的两条长方孔固定，探针驱动机构底座通过三根呈三角排列的探针驱动机构安装底座固定杆固定在测量装置底座上，在探针驱动机构中安装了两对限位开关，直线步进电机安装在槽形驱动支架上，直线步进电机的推拉力通过丝杠和丝杆固定架传递给滚动导轨副的滑块，探针通过压力传感器固定架上的称重传感器固定在滑块上，探针通过安装于导管固定夹上的导管插入煤样中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐贵力，王海滨，稽盛育，许正永，张贺，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，常州市华海智能设备开发有限公司，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]