坩堝膨脹序數

坩堝膨脹序數是指把煤在坩堝中加熱所得焦塊的膨脹程度編成序號表徵煤的塑性的一種指標，又稱自由膨脹指數。1942年，英國首先把坩堝膨脹序數訂入標（BS1016)。1956年，在硬煤國際分類中把坩堝膨脹序數作為確定組別的一個指標。1985年，中國也把坩堝膨脹序數訂為國家標準(GB5448) ^[1]  。

坩堝膨脹序數的測定方法是:把一定量的煤樣放人坩堝中，在特定的煤氣燈或電爐上快速加熱(加熱速度約為400℃/min )到800℃，將所得焦塊與一組帶有序號的標準焦塊側形(見圖1)比較，取其最接近的焦型序號作為結果。該法簡單易行，所以在國際上應用比較廣泛。其缺點是僅能定性地給出序號，且由於所得焦塊形狀不規則，較難對測值給子確切評價 ^[2]  。

坩堝膨脹序數是煤的粘結性的一個重要指標, ZP-1型坩堝膨脹序數測定儀在局級化驗室已被廣泛使用。

工作時, 按規定要求將温度調節到給定指針, 並使爐温控制在此範圍內。在儀表的內部給定指針上固定着一對平面檢測線圈。當該指針移動時, 檢測線圈也隨之移動。測量指示指針上固定一鋁旗, 鋁旗與檢測線圈的位移偏差(温度偏差) 通過檢測線圈控制的震盪放大電路來控制儀表內部的靈敏繼電器, 再由執行器(可控硅) 控制電爐, 實現温度自動調節。

當爐温低於給定值時, 鋁旗在檢測線圈之外, 儀表內的選頻網格對振盪頻率的交流阻抗較小, 振盪幅度大; 通過對信號的檢波和放大驅動繼電器, “中”、“低” 通, 綠燈亮。經移向觸發電路把脈衝信號送到可控硅的控制板上, 使可控硅導通, 電爐的電熱絲通電發熱, 爐温上升。

當爐温等於給定温度時, 鋁旗進入檢測線圈。由於鋁旗的渦流效應, 使檢測線圈的電感量減小, 選頻網格對振盪頻率的交流阻抗增大, 振盪幅度逐漸減小直至停振, 輸出信號為“ 0” , 靈敏繼電器失電, “中”、“高”通, 紅燈亮, 綠燈滅。經移相觸發電路, 把脈衝信號送到可控硅的控制極上, 可控硅導通, 電爐處於低功率加熱(一般1～ 2 A) 狀態—— 爐温逐漸下降, 鋁旗逐漸退出檢測線圈, 振盪器重新起振, 繼電器吸合, “中”、“低” 通, 電爐大功率加熱。如此循環反覆,實現爐温自動控制。

移向觸發式可控硅調節器與XCT-101儀表配套使用, 既能測量指示温度, 又可自動控温。主迴路用二支反向並聯單向可控硅作為爐温控制系統的執行器。與交流接觸器相比, 具有無觸點、反應快、體積小、控温精度高等特點。更具特色的是, 該儀器設置了保温電路, 使儀器的爐温波動變小, 也使XC T-101儀表不致於頻繁動作。提高了儀器可靠性。

移向觸發器由梯形波同步電壓電路、脈衝輸出等電路組成。交流電源由D1～ D4組成橋式全波整流電路, D5 為限幅二極管, 形成梯形波電壓,並作為觸發電路的同步電源。R1 為限流電阻。脈衝發生器由單極管組成。D6 為泄發二極管, B為脈衝輸出變壓器。它可以把主迴路和觸發電路隔離, 使儀器安全可靠工作。

當儀器通電合上開關K時, 繼電器J得電, 常開觸點J1、J2 閉合, XCT-101儀表電源接通, 處於工作狀態( “中”、“低” 通)。同時, 交流電源經D1～ D5後, 形成梯形波電壓, 並加在單結晶體管的第一基極和第二基極上。通過W1、R2向C1 充電, 隨着電容C1端電壓的增大, BG3 的發射結電壓也相應上升(按指數規律)。當升到峯點電壓時, BG3導通, C1 通過導通的BG3向脈衝變壓器的初級線圈放電, BG3的發射極電壓下降。當降到谷點電壓時, BG3 又恢復截止。這樣, 梯形波電壓又向C1 充電… …。如此反覆,電容C1 兩端就得到一系列鋸齒狀電壓波, 電路的輸出端獲得一列尖頂脈衝。這就是可控硅的觸發脈衝。調節電位器W1 , 就可以改變發出第一個觸發脈衝的時間, 即改變了控制角α, 達到移相的目的, 從而實現温度調節與控制。電路原理見圖2 ^[3]  。