[科普中国]-坩埚膨胀序数

坩埚膨胀序数曾称自由膨胀序数。煤样在坩埚中不受阻力的情况下受热熔融膨胀后所测定的粘结指数的指标，把煤样在特制的坩埚中按规定方法加热，得出的焦块与一组带有序号的标准焦块型相比较，以最接近的焦型序号作为坩埚膨胀序数。

简介坩埚膨胀序数是指把煤在坩埚中加热所得焦块的膨胀程度编成序号表征煤的塑性的一种指标，又称自由膨胀指数。1942年，英国首先把坩埚膨胀序数订入标（BS1016)。1956年，在硬煤国际分类中把坩埚膨胀序数作为确定组别的一个指标。1985年，中国也把坩埚膨胀序数订为国家标准(GB5448)1。

坩埚膨胀序数的测定方法坩埚膨胀序数的测定方法是:把一定量的煤样放人坩埚中，在特定的煤气灯或电炉上快速加热(加热速度约为400℃/min )到800℃，将所得焦块与一组带有序号的标准焦块侧形(见图1)比较，取其最接近的焦型序号作为结果。该法简单易行，所以在国际上应用比较广泛。其缺点是仅能定性地给出序号，且由于所得焦块形状不规则，较难对测值给子确切评价2。

坩埚膨胀序数测定仪工作原理坩埚膨胀序数是煤的粘结性的一个重要指标, ZP-1型坩埚膨胀序数测定仪在局级化验室已被广泛使用。

XCT-101动圈温度调节仪工作时, 按规定要求将温度调节到给定指针, 并使炉温控制在此范围内。在仪表的内部给定指针上固定着一对平面检测线圈。当该指针移动时, 检测线圈也随之移动。测量指示指针上固定一铝旗, 铝旗与检测线圈的位移偏差(温度偏差) 通过检测线圈控制的震荡放大电路来控制仪表内部的灵敏继电器, 再由执行器(可控硅) 控制电炉, 实现温度自动调节。

当炉温低于给定值时, 铝旗在检测线圈之外, 仪表内的选频网格对振荡频率的交流阻抗较小, 振荡幅度大; 通过对信号的检波和放大驱动继电器, “中”、“低” 通, 绿灯亮。经移向触发电路把脉冲信号送到可控硅的控制板上, 使可控硅导通, 电炉的电热丝通电发热, 炉温上升。

当炉温等于给定温度时, 铝旗进入检测线圈。由于铝旗的涡流效应, 使检测线圈的电感量减小, 选频网格对振荡频率的交流阻抗增大, 振荡幅度逐渐减小直至停振, 输出信号为“ 0” , 灵敏继电器失电, “中”、“高”通, 红灯亮, 绿灯灭。经移相触发电路, 把脉冲信号送到可控硅的控制极上, 可控硅导通, 电炉处于低功率加热(一般1～ 2 A) 状态—— 炉温逐渐下降, 铝旗逐渐退出检测线圈, 振荡器重新起振, 继电器吸合, “中”、“低” 通, 电炉大功率加热。如此循环反复,实现炉温自动控制。

移向触发控制电路移向触发式可控硅调节器与XCT-101仪表配套使用, 既能测量指示温度, 又可自动控温。主回路用二支反向并联单向可控硅作为炉温控制系统的执行器。与交流接触器相比, 具有无触点、反应快、体积小、控温精度高等特点。更具特色的是, 该仪器设置了保温电路, 使仪器的炉温波动变小, 也使XC T-101仪表不致于频繁动作。提高了仪器可靠性。

移向触发器由梯形波同步电压电路、脉冲输出等电路组成。交流电源由D1～ D4组成桥式全波整流电路, D5 为限幅二极管, 形成梯形波电压,并作为触发电路的同步电源。R1 为限流电阻。脉冲发生器由单极管组成。D6 为泄发二极管, B为脉冲输出变压器。它可以把主回路和触发电路隔离, 使仪器安全可靠工作。

当仪器通电合上开关K时, 继电器J得电, 常开触点J1、J2 闭合, XCT-101仪表电源接通, 处于工作状态( “中”、“低” 通)。同时, 交流电源经D1～ D5后, 形成梯形波电压, 并加在单结晶体管的第一基极和第二基极上。通过W1、R2向C1 充电, 随着电容C1端电压的增大, BG3 的发射结电压也相应上升(按指数规律)。当升到峰点电压时, BG3导通, C1 通过导通的BG3向脉冲变压器的初级线圈放电, BG3的发射极电压下降。当降到谷点电压时, BG3 又恢复截止。这样, 梯形波电压又向C1 充电… …。如此反复,电容C1 两端就得到一系列锯齿状电压波, 电路的输出端获得一列尖顶脉冲。这就是可控硅的触发脉冲。调节电位器W1 , 就可以改变发出第一个触发脉冲的时间, 即改变了控制角α, 达到移相的目的, 从而实现温度调节与控制。电路原理见图23。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学