趙旭東 代新英 王娟

摘 要：量熱儀作為測量燃料發(fā)熱量的設(shè)備，其具廣泛的應(yīng)用范圍。在發(fā)熱量測量工作過程中，影響其測定的因素很多，這些因素會導(dǎo)致出現(xiàn)各種不同程度的故障，而影響正常運(yùn)行。本文對量熱儀結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)行了簡述，并對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，對于從事發(fā)熱量測量的技術(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)行過程中，會受到各種不利因素的影響，這就會導(dǎo)致其現(xiàn)各種出不同的故障，影響測量結(jié)果的精密度，這就會進(jìn)一步影響發(fā)熱量測量的順利進(jìn)行。因此，為了盡快恢復(fù)量熱儀的性能，確保其測量精密度符合要求，就要及時排除其中存在的故障。通過對其故障進(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，采取針對性的維護(hù)措施，及時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)測量提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，從而為企業(yè)帶來良好的經(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，其整個測量過程是在高級單片機(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，其具有較高的自動化程度，這就有助于大大降低人工操作所帶來的誤差，提高其測量精密度。同時，其還具有非常高的可靠性，能夠進(jìn)行長時間的連續(xù)測量，降低操作人員的勞動強(qiáng)度，提高測量效率。

量熱儀在進(jìn)行測量過程中，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)境的溫度相對穩(wěn)定，兩者相差不超過1.5℃，在整個過程中，溫度傳感器進(jìn)行實(shí)時的溫度測量并將溫度數(shù)據(jù)記錄到單片機(jī)中;最后，當(dāng)內(nèi)筒水溫達(dá)到一個穩(wěn)定的狀態(tài)后，控制系統(tǒng)就會將點(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)，其溫度就會逐漸降低，控制系統(tǒng)檢測到水溫降低后，就會停止攪拌并釋放內(nèi)筒中的水，至此完成整個測量過程。

3 量熱儀故障分析與維護(hù)

3.1量熱儀氧彈漏氣

氧彈各個部件之間連接的密封主要是通過橡膠密封圈實(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)，確保測量工作的順利開展。在測量過程中，密封圈長期使用會受到磨損，而導(dǎo)致其逐漸變細(xì)變形，并且橡膠自身也會發(fā)生老化而導(dǎo)致其彈性降低，這就會導(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)致氧彈壓力無法維持，影響量熱器的正常工作。。

對于長時間使用發(fā)生老化而失去密封性能的橡膠圈而言，需要進(jìn)行及時的更換，確保橡膠圈的密封性能符合要求，同時，在測量過程中，還要對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，延長其使用壽命，在進(jìn)行測量之前需要對其進(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，延長其使用時間。溶脹完成后，在進(jìn)行測量之前，還要將橡膠圈上的水分擦拭干凈，避免其影響后續(xù)的測量。

3.2攪拌器無法旋轉(zhuǎn)

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

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

（2）電機(jī)軸與攪拌之間的固定螺絲發(fā)生松動，導(dǎo)致電機(jī)無法將旋轉(zhuǎn)傳輸至攪拌桿上，在運(yùn)行過程中表現(xiàn)為電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而攪拌桿靜止不動，這在實(shí)際的工作過程中較為常見，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，導(dǎo)致攪拌桿在轉(zhuǎn)動的過程中無法帶動葉片一起旋轉(zhuǎn)，由于固定螺絲長期處于腐蝕的環(huán)境中，極易造成其松動失效，因此，需要同樣需要進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。

對于攪拌電機(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，需要專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行維修，當(dāng)已經(jīng)無法維修或者維修成本高于更換成本時，則需要及時更換相同型號的電機(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;對于螺絲松動而導(dǎo)致的攪拌器故障，則需要明確松動位置，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)禁采用過高的預(yù)緊力擰緊螺絲，雖然能夠保證螺絲不會出現(xiàn)松動，但是可能會損傷攪拌桿，導(dǎo)致其發(fā)生一定程度的彎曲變形，會影響其攪拌效果，導(dǎo)致測量結(jié)果存在一定的誤差。

3.3燃燒皿點(diǎn)火失敗

對于燃燒皿點(diǎn)火失敗的原因主要有以下幾方面：

首先對樣品的燃燒程度進(jìn)行檢查，若已經(jīng)燃燒完全，則可以稱之為假失敗，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，而影響對燃燒溫度的探測，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)沒有準(zhǔn)確的傳輸至單片機(jī)中，這就會影響溫度數(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)致其接觸電阻過高，而過高的電阻會造成其發(fā)熱量過高，超過點(diǎn)火絲所能承受的溫度，長此以往就會造成點(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，短路會造成電流過大，其發(fā)熱量也成倍增加，會對點(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，水分含量過高會增加燃燒的難度，導(dǎo)致無法正常點(diǎn)火。

對于溫度傳感器與單片機(jī)之間的連接線路故障，需要對傳輸線路進(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)，同時還要定期檢查其工作情況，一旦發(fā)現(xiàn)問題就要進(jìn)行及時處理，避免造成更嚴(yán)重的損失;對于點(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)而避免接觸電阻過高，而對于發(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，也就是說樣品燃燒所需要的氧氣量不足，這就導(dǎo)致樣品無法完全燃燒，所測得的發(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影響整個燃燒過程的順利進(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。

對于上述的問題，可以采取以下的改進(jìn)措施：

（1）當(dāng)氧氣的壓力不足時，可以根據(jù)實(shí)際需求，適當(dāng)延長氧彈的充氧時間，若延長時間壓力仍舊無法達(dá)到規(guī)定的壓力時，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，確保其壓力滿足充氧要求。同時，在實(shí)際的工作過程中，還要對氧氣瓶的壓力進(jìn)行定期的檢查，一旦不滿足充氧要求就要及時進(jìn)行更換。

（2）樣品質(zhì)量不符合要求，則需要對樣品進(jìn)行更換，重新制作樣品，確保其滿足燃燒要求。在樣品的制作過程中，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）在充氧的過程中，要緩慢操作開關(guān)，避免一次將開關(guān)開的過大，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，整個過程要小心操作，避免壓力變化過快，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，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

總而言之，量熱儀作為一種非常重要的發(fā)熱量測量設(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)行過程中會受到多種因素的影響，這就導(dǎo)致其會出現(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，就要對其故障進(jìn)行系統(tǒng)全面的分析研究，并采取有針對性的維護(hù)措施，及時排除其中的故障，確保其正常運(yùn)行。同時，還要對量熱儀進(jìn)行定期的維護(hù)和期間核查，進(jìn)而有助于及時發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，將故障消滅于萌芽中。

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