量熱儀故障分析與維護(hù)

趙旭東 代新英 王娟

摘 要：量熱儀作為測(cè)量燃料發(fā)熱量的設(shè)備，其具廣泛的應(yīng)用范圍。在發(fā)熱量測(cè)量工作過(guò)程中，影響其測(cè)定的因素很多，這些因素會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)各種不同程度的故障，而影響正常運(yùn)行。本文對(duì)量熱儀結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)行了簡(jiǎn)述，并對(duì)量熱儀故障分析與維護(hù)進(jìn)行了分析研究，有助于提高量熱儀故障分析與維護(hù)水平，提高故障排除效率，對(duì)于從事發(fā)熱量測(cè)量的技術(shù)人員具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：量熱儀;故障分析;維護(hù);發(fā)熱量

1前言

量熱儀主要用于測(cè)量可燃性固體或液體的發(fā)熱量，進(jìn)而能夠?yàn)閷?shí)際工作提供科學(xué)合理的數(shù)據(jù)支持，在工業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。但是在量熱儀運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)受到各種不利因素的影響，這就會(huì)導(dǎo)致其現(xiàn)各種出不同的故障，影響測(cè)量結(jié)果的精密度，這就會(huì)進(jìn)一步影響發(fā)熱量測(cè)量的順利進(jìn)行。因此，為了盡快恢復(fù)量熱儀的性能，確保其測(cè)量精密度符合要求，就要及時(shí)排除其中存在的故障。通過(guò)對(duì)其故障進(jìn)行系統(tǒng)全面的分析，明確各種不同故障形成的原因，并結(jié)合其運(yùn)行情況，采取針對(duì)性的維護(hù)措施，及時(shí)排除量熱儀中存在的故障，確保量熱儀始終處于良好的工作狀態(tài)，進(jìn)而為后續(xù)測(cè)量提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，從而為企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 量熱儀的結(jié)構(gòu)與工作原理

量熱儀主要由氧彈、內(nèi)筒、外筒、溫度傳感器、攪拌器以及點(diǎn)火裝置等構(gòu)成，其整個(gè)測(cè)量過(guò)程是在高級(jí)單片機(jī)系統(tǒng)的控制下進(jìn)行的。其中，作為量熱儀核心部分的主機(jī)，主要由機(jī)殼、外筒、內(nèi)筒、備用水箱、攪拌器、溫度傳感器、點(diǎn)火電極、水循環(huán)系統(tǒng)以及控制電路等部分組成。量熱儀在單片機(jī)系統(tǒng)的控制下能夠進(jìn)行自動(dòng)注水、排水、控溫、攪拌、點(diǎn)火以及打印等工作，其具有較高的自動(dòng)化程度，這就有助于大大降低人工操作所帶來(lái)的誤差，提高其測(cè)量精密度。同時(shí)，其還具有非常高的可靠性，能夠進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)測(cè)量，降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高測(cè)量效率。

量熱儀在進(jìn)行測(cè)量過(guò)程中，首先在內(nèi)筒中裝入盛有樣品和氧氣的氧彈，其中氧氣的壓力要符合規(guī)定;其次，開(kāi)始進(jìn)行水循環(huán)，當(dāng)水溫逐漸穩(wěn)定后，向內(nèi)筒中注入適量的水，確保內(nèi)筒與外界環(huán)境的溫度相對(duì)穩(wěn)定，兩者相差不超過(guò)1.5℃，在整個(gè)過(guò)程中，溫度傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)的溫度測(cè)量并將溫度數(shù)據(jù)記錄到單片機(jī)中;最后，當(dāng)內(nèi)筒水溫達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)后，控制系統(tǒng)就會(huì)將點(diǎn)火指令下達(dá)至點(diǎn)火電路中，樣品被點(diǎn)燃，在氧氣的作用下劇烈燃燒并釋放大量的熱量，進(jìn)而引起內(nèi)筒的溫度逐漸升高。隨著樣品完全燃燒后，內(nèi)筒得不到熱量的供應(yīng)，其溫度就會(huì)逐漸降低，控制系統(tǒng)檢測(cè)到水溫降低后，就會(huì)停止攪拌并釋放內(nèi)筒中的水，至此完成整個(gè)測(cè)量過(guò)程。

3 量熱儀故障分析與維護(hù)

3.1量熱儀氧彈漏氣

氧彈各個(gè)部件之間連接的密封主要是通過(guò)橡膠密封圈實(shí)現(xiàn)的，密封圈能夠確保氧氣在氧彈內(nèi)而不致外泄，將氧彈的壓力控制在合理的范圍內(nèi)，確保測(cè)量工作的順利開(kāi)展。在測(cè)量過(guò)程中，密封圈長(zhǎng)期使用會(huì)受到磨損，而導(dǎo)致其逐漸變細(xì)變形，并且橡膠自身也會(huì)發(fā)生老化而導(dǎo)致其彈性降低，這就會(huì)導(dǎo)致橡膠圈的密封性能發(fā)生不同程度的降低，而造成其密封失效，導(dǎo)致氧彈壓力無(wú)法維持，影響量熱器的正常工作。。

對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間使用發(fā)生老化而失去密封性能的橡膠圈而言，需要進(jìn)行及時(shí)的更換，確保橡膠圈的密封性能符合要求，同時(shí)，在測(cè)量過(guò)程中，還要對(duì)橡膠圈的密封性能進(jìn)行定期的檢查，確保橡膠圈具有良好的彈性，這就為其密封性提供了可靠保障。此外，為了延緩橡膠的老化速度，提高橡膠圈的彈性，延長(zhǎng)其使用壽命，在進(jìn)行測(cè)量之前需要對(duì)其進(jìn)行充分的浸水處理，確保其能夠得到充分的溶脹，進(jìn)而能夠在一定程度上緩解橡膠的老化，延長(zhǎng)其使用時(shí)間。溶脹完成后，在進(jìn)行測(cè)量之前，還要將橡膠圈上的水分擦拭干凈，避免其影響后續(xù)的測(cè)量。

3.2攪拌器無(wú)法旋轉(zhuǎn)

在進(jìn)行測(cè)量過(guò)程中，能夠造成攪拌器無(wú)法旋轉(zhuǎn)的因素主要有：

（1）攪拌器的電動(dòng)機(jī)損壞無(wú)法正常運(yùn)行，導(dǎo)致電能無(wú)法順利的轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，攪拌器也就無(wú)法正常運(yùn)行;

（2）電機(jī)軸與攪拌之間的固定螺絲發(fā)生松動(dòng)，導(dǎo)致電機(jī)無(wú)法將旋轉(zhuǎn)傳輸至攪拌桿上，在運(yùn)行過(guò)程中表現(xiàn)為電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而攪拌桿靜止不動(dòng)，這在實(shí)際的工作過(guò)程中較為常見(jiàn)，需要予以充分的關(guān)注;

（3）攪拌葉片上的固定螺絲發(fā)生松動(dòng)，導(dǎo)致攪拌桿在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中無(wú)法帶動(dòng)葉片一起旋轉(zhuǎn)，由于固定螺絲長(zhǎng)期處于腐蝕的環(huán)境中，極易造成其松動(dòng)失效，因此，需要同樣需要進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。

對(duì)于攪拌電機(jī)發(fā)生故障，嚴(yán)禁私自拆卸進(jìn)行維修，避免造成電機(jī)的進(jìn)一步損壞，需要專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行維修，當(dāng)已經(jīng)無(wú)法維修或者維修成本高于更換成本時(shí)，則需要及時(shí)更換相同型號(hào)的電機(jī)，確保電機(jī)能夠與攪拌器之間進(jìn)行有效的配合運(yùn)行;對(duì)于螺絲松動(dòng)而導(dǎo)致的攪拌器故障，則需要明確松動(dòng)位置，并按照規(guī)定的預(yù)緊力進(jìn)行緊固處理，確保旋轉(zhuǎn)能夠有效的傳輸至葉片上，嚴(yán)禁采用過(guò)高的預(yù)緊力擰緊螺絲，雖然能夠保證螺絲不會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)，但是可能會(huì)損傷攪拌桿，導(dǎo)致其發(fā)生一定程度的彎曲變形，會(huì)影響其攪拌效果，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果存在一定的誤差。

3.3燃燒皿點(diǎn)火失敗

對(duì)于燃燒皿點(diǎn)火失敗的原因主要有以下幾方面：

首先對(duì)樣品的燃燒程度進(jìn)行檢查，若已經(jīng)燃燒完全，則可以稱(chēng)之為假失敗，究其原因主要有：溫度傳感器中的鉑電阻位于探頭的中上部，而影響對(duì)燃燒溫度的探測(cè)，導(dǎo)致燃燒效果較差、溫度傳感器插入的位置不準(zhǔn)確，未插入內(nèi)筒中、點(diǎn)火板提前點(diǎn)火，測(cè)量結(jié)束之前，樣品已經(jīng)燃燒完全、溫度傳感器與單片機(jī)之間的傳輸線路故障，溫度數(shù)據(jù)沒(méi)有準(zhǔn)確的傳輸至單片機(jī)中，這就會(huì)影響溫度數(shù)據(jù)的有效處理;其次，當(dāng)點(diǎn)火絲已經(jīng)燒斷，而樣品沒(méi)有燃燒，其原因主要有：點(diǎn)火電極的表面覆蓋有厚厚的氧化層，導(dǎo)致接觸電阻大大增加，這就在一定程度上提高了點(diǎn)火失敗的概率，并且還會(huì)造成點(diǎn)火絲的損傷，影響最終的點(diǎn)火效果、氧彈表面附著有一定厚度的氧化層，導(dǎo)致其接觸電阻過(guò)高，而過(guò)高的電阻會(huì)造成其發(fā)熱量過(guò)高，超過(guò)點(diǎn)火絲所能承受的溫度，長(zhǎng)此以往就會(huì)造成點(diǎn)火絲的熔斷、氧彈內(nèi)置的擋火板和點(diǎn)火電路之間發(fā)生不同程度的短路故障，短路會(huì)造成電流過(guò)大，其發(fā)熱量也成倍增加，會(huì)對(duì)點(diǎn)火絲造成嚴(yán)重的損害、氧彈連接位置處的密封性較差，導(dǎo)致樣品受水浸濕，水分含量過(guò)高會(huì)增加燃燒的難度，導(dǎo)致無(wú)法正常點(diǎn)火。

對(duì)于溫度傳感器與單片機(jī)之間的連接線路故障，需要對(duì)傳輸線路進(jìn)行系統(tǒng)全面的檢查，明確故障線路的具體位置，并根據(jù)實(shí)際的工作需求，對(duì)損壞的線路進(jìn)行更換處理，確保其處于良好的連接狀態(tài)，同時(shí)還要定期檢查其工作情況，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題就要進(jìn)行及時(shí)處理，避免造成更嚴(yán)重的損失;對(duì)于點(diǎn)火裝置故障，當(dāng)氧彈頭與點(diǎn)火帽之間接觸不良，則需要對(duì)內(nèi)筒位置進(jìn)行重新調(diào)整，確保其位置準(zhǔn)確，進(jìn)而保證氧彈頭與點(diǎn)火帽之間能夠進(jìn)行良好的配合，確保點(diǎn)火的正常進(jìn)行。點(diǎn)火絲和樣品要按照規(guī)定有順序的依次埋入，同時(shí)還要確保其深度符合要求，進(jìn)而為點(diǎn)火的順利進(jìn)行建立良好的基礎(chǔ)。對(duì)于氧彈表面的氧化層，需要結(jié)合量熱器的工作情況，進(jìn)行定期清理，確保氧彈表面能夠保持干凈的狀態(tài)，進(jìn)而避免接觸電阻過(guò)高，而對(duì)于發(fā)生漏氣的氧彈而言，則需要更換密封圈確保其密封良好。

3.4 燃燒皿內(nèi)有未燃盡煤樣

導(dǎo)致燃燒皿內(nèi)試樣燃燒不完全的原因主要有：

（1）氧彈內(nèi)的充氧壓力不足，也就是說(shuō)樣品燃燒所需要的氧氣量不足，這就導(dǎo)致樣品無(wú)法完全燃燒，所測(cè)得的發(fā)熱量數(shù)值也就與樣品的真實(shí)值之間存在較大誤差;

（2）樣品的質(zhì)量較差，其中的揮發(fā)分含量較低，達(dá)不到完全燃燒的要求，或者樣品中的含水量較高，以上這兩種情況都會(huì)影響整個(gè)燃燒過(guò)程的順利進(jìn)行，導(dǎo)致樣品燃燒不充分，其所釋放的熱量也就與真實(shí)值不符，而影響最重的測(cè)量結(jié)果。

（3）充氧速度控制不到位，導(dǎo)致樣品被氣流沖出，導(dǎo)致燃燒的樣品質(zhì)量減少，所釋放的熱量也會(huì)相應(yīng)的降低，或者燃燒皿的位置擺放不到位，導(dǎo)致其受熱效果較差，而影響最終的燃燒效果。

對(duì)于上述的問(wèn)題，可以采取以下的改進(jìn)措施：

（1）當(dāng)氧氣的壓力不足時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際需求，適當(dāng)延長(zhǎng)氧彈的充氧時(shí)間，若延長(zhǎng)時(shí)間壓力仍舊無(wú)法達(dá)到規(guī)定的壓力時(shí)，則是由于氧氣瓶中的壓力較低而影響充氧效果，這就需要更換新的氧氣瓶，確保其壓力滿(mǎn)足充氧要求。同時(shí)，在實(shí)際的工作過(guò)程中，還要對(duì)氧氣瓶的壓力進(jìn)行定期的檢查，一旦不滿(mǎn)足充氧要求就要及時(shí)進(jìn)行更換。

（2）樣品質(zhì)量不符合要求，則需要對(duì)樣品進(jìn)行更換，重新制作樣品，確保其滿(mǎn)足燃燒要求。在樣品的制作過(guò)程中，需要嚴(yán)格按照操作規(guī)范的要求進(jìn)行，這就能夠?yàn)闃悠返闹谱髻|(zhì)量提供可靠保證。

（3）在充氧的過(guò)程中，要緩慢操作開(kāi)關(guān)，避免一次將開(kāi)關(guān)開(kāi)的過(guò)大，逐漸提高充氧壓力，直至達(dá)到規(guī)定的充氧壓力后再維持30 s～60 s，整個(gè)過(guò)程要小心操作，避免壓力變化過(guò)快，而影響最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)燃燒皿的位置不準(zhǔn)確時(shí)，則需要按照燃燒要求擺放燃燒皿，為樣品的充分燃燒提供可靠保障。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，量熱儀作為一種非常重要的發(fā)熱量測(cè)量設(shè)備，其具有比較廣泛的應(yīng)用范圍，為企業(yè)后續(xù)工作的順利開(kāi)展提供了科學(xué)合理的數(shù)據(jù)支持。在量熱儀的運(yùn)行過(guò)程中會(huì)受到多種因素的影響，這就導(dǎo)致其會(huì)出現(xiàn)各種不同程度的故障，而影響其正常運(yùn)行。因此，為了盡快恢復(fù)量熱儀的性能，就要對(duì)其故障進(jìn)行系統(tǒng)全面的分析研究，并采取有針對(duì)性的維護(hù)措施，及時(shí)排除其中的故障，確保其正常運(yùn)行。同時(shí)，還要對(duì)量熱儀進(jìn)行定期的維護(hù)和期間核查，進(jìn)而有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題，將故障消滅于萌芽中。

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