JY-A6型全自动胶质层测定仪的使用与故障处理_李建军.pdf

JY-A6 型全自动胶质层测定仪的使用与故障处理 李建军 太原煤炭气化集团有限责任公司, 山西 太原 030024 摘 要 以 JY-A6 型全自动胶质层测定仪为例, 讲解了全自动胶质层测定仪的运行原 理、 使用中的注意事项和在煤质分析中遇到的故障种类, 分析了故障原因, 提出了相应的解 决措施。 关键词 全自动胶质层测定仪; 运行原理; 校准; 故障原因; 故障解决 中图分类号 TQ533 文献标识码 A 文章编号 1005-8397202011-0077-05 收稿日期 2020-05-11 DOI 10. 16200/ j. cnki. 11-2627/ td. 2020. 11. 021 作者简介 李建军1976, 男, 山西平定人, 1999 年毕业于太原理工大学计算机及其应用专业, 工学学士, 太原煤炭气化集团有限 责任公司高级工程师。 引用格式 李建军. JY-A6 型全自动胶质层测定仪的使用与故障处理 [J]. 煤炭加工与综合利用, 202011 77-81. JY-A6 型全自动胶质层测定仪是采用智能控 温、 智能感应测量、 智能图形分析等诸多技术于 一体的胶质层测量仪器。 2009 年公司化验室使用 至今已经近十年, 它在提高工作效率方面发挥了 重要作用。 在使用过程中也遇到了一些问题与故 障, 针对这些问题积累并归纳了故障处理措施。 1 运行原理及特点 化验员点击智能全自动胶质层测定仪软件的 “开始新测量”, 输入煤样编号, 确定自检通过后 点击 “开始”, 仪器显示温度与时间信息, 进入 加热阶段。 首先热电偶将检测出的煤样温度毫伏 信号放大进行 AD 转换后送给计算机, 计算机通 过 PID 算法输出 PWM 信号来控制双向可控硅的 导通, 从而实现对煤样温度的控制。 当煤杯温度 到达 250 ℃时, 计算机开始记录体积曲线。 随着 煤样的焦化膨胀, 压杆会发生上升或下降, 连接 压杆的体积曲线位移传感器的拉杆位置就会发生 变化, 产生的电信号会根据煤样体积的变化而呈 线性改变。 随着体积曲线开始下降, 通过先前的 设置通用配置文件一般设为 70 min 开始开始 测量 Y 值, 包括测量上部层面和下部层面。 计算 机通过输入/ 输出接口实时采集信号, 在探针下 扎煤层时, 遇到的阻力变化会传给压力传感器, 压力传感器将此信号传输给计算机, 同时将位移 传感器采集的位置信号传给计算机, 从而确定出 胶质体的上、 下部层面。 软件根据煤种, 选取相 应的配置文件按照算法确定的时间进行测量, 将 实测数据实时存储在数据库中, 将感应机械手的 各项测量数据实时显示在图上, 形成上、 下两级 的多个采样点。 测量结束后由计算机调用绘图程 序自动绘制平滑的上部曲线和下部曲线, 并计算 出 X 值、 Y 值和 Y 值出现的时间。 仪器主体结构 如图 1 所示。 图 1 仪器主体结构 与传统胶质层测定仪相比, 该仪器主要从 2 个方面有了突破 智能感应机械手与感应探针的 组合替代了手工测量胶质体厚度; 体积曲线位移 传感器替代了转筒记录体积曲线。 针对不同煤 种, 采取相应的算法程序智能判断探针下探时 机, 运用程序里已设定的压力传感器的信号阈值 判断出上、 下层面, 基本排除了人为凭经验造成 77 煤炭加工与综合利用 No. 11, 2020 COAL PROCESSING 当铁芯上下移动时输出一个与铁芯位移呈线性关 系的电气信号, 实现位移测量。 厂家建议最好不 要随意拆卸。 如果发现体积曲线图形异常可以通 过测量电源输入与信号输出判断。 一般使用位移 标定仪对位移传感器进行校验, 通过测量位移量 与传感器输出信号电压或电流对比即可对位移 传感器进行标定。 实践经验, 建议需要精度检定 时最好送检。 压力传感器在智能机械手内部, 通过探针的 升降与不同界面的触碰来采集信号。 此传感器发 生故障的异常表现为采点时漏点或不出点等。 建 议一般情况下最好不要轻易拆卸, 对于精密器件 发生故障最好更换。 它一般不具备现场检定条 件, 最好拆卸送检。 此处故障多为传感器固定螺 丝松动, 紧固后即可。 在智能机械手上方安装有 拉线位移传感器NS-WY06, 主要是采集探针 87 煤炭加工与综合利用2020 年第 11 期 下探深度, 此处故障提示多为系统显示窗口无探 针位置数字显示, 一般更换同型号的位移传感器 即可修复。 2. 5 针对不同煤种, 采用的配置文件是否合理 在仪器正常工作后, 必须对试验进行必要的 设置。 如果在试验前已经知道煤杯中煤样的品 种, 比如 “山” 型, 或者 “之” 型, 或者 “平 滑下降” 型, 可以通过打开配置文件的形式直接 完成设置, 软件里面已经集成了所有煤种的配置 文件, 都可以直接调用。 如果不知道煤样的品 种, 可以按照系统默认的通用配置文件来进行试 验。 实践证明, 对于那些粘结指数 G 值为 0 的煤 种, 不需要再检测 Y 值。 对于弱粘结的煤种尤 其是贫瘦煤, Y 值一般在 7 左右。 若选用通用 配置文件测试, 测定时, 机械手压力传感器的压 力在探针下扎时容易刺穿胶质体, 因为胶质体太 薄, 探针所受到阻力过小导致不易测准, 这时建 议在配置文件里选择瘦煤的配置文件, 测定结果 一般较好。 若还不行, 必要时可以采用手动测试 方法。 2. 6 中途停电如何处理 在开机后意外停电时, 需要注意停电前温度 是否已经达到 250 ℃。 因为煤样在 250 ℃后才开 始软化, 随着温度升高形成胶质体, 所以 250 ℃ 是个分水岭。 若没有达到 250 ℃, 通过处理再次 给电可以继续试验, 基本不影响试验结果; 630 ℃也是个分水岭, 这之后停电, 若 X 值未走平, 会影响 X 值大小, 但不会影响 Y 值; 在试验中要 注意当250630 ℃发生停电时, 因为煤样已经开 始处于软化结焦过程, 这时停电势必要影响试验 结果, 造成测值不准, 所以需要重新装样再测。 2. 7 测试结果如何判断是否可靠 全自动胶质层指数测定仪在测定一些胶质体 较薄的煤种时, 存在一定的不准确性, 偶尔会出 现明显失误, 这时可以通过试验数据判断所测数 据是否异常。 若有个别采样点明显偏离, 是探针 遇到煤颗粒或其他较大阻力所致, 因此, 当探针 被判定在较低的水平时, 误差被判定为上层, 其 结果尤其异常。 此时, 可以利用软件修正功能将 点固定到曲线或删除该时间的测量点, 从而得到 一个正确的图形。 通过查阅相关资料, 得出体积 曲线对应的煤种信息, 仅供参考 “平滑倾斜” 的煤可能是弱粘煤或不粘煤, 也可能是无烟煤或贫煤、 瘦煤等; “平滑下降” 的煤可能是 1/2 中粘煤、 弱粘 煤、 不粘煤、 长焰煤、 气煤等; “波” 型、“微波” 型的煤可能是气煤、 气 肥煤、 焦煤; “之” 字型的煤有可能是气肥煤、 焦煤, “之” 字型很大的有可能是肥煤; “山” 型或 “之山” 混合型的煤可能是肥 煤。 测试结果明显异常时, 应该采用标样在前后 炉同时做平行样, 以便判断仪器是否正常。 3 常见故障分类及相应的解决措施 1开机测定时, 计算机死机、 进度条卡死。 出现这种状况的主要原因可能是计算机 CPU 过 热; 硬件驱动出现故障; 系统丢失必要文件; 计 算机硬件故障; 主机与计算机的信号线连接出现 问题; 系统中病毒等。 解决方案 逐一检查并排除上述问题。 一般 重装胶质层测定系统软件可以修复。 2开机运行初始, 温度、 时间项不显示。 出 现此种情况可能是通讯主板故障, 也可能是主机 外围设备故障导致, 还有可能是计算机系统故障。 解决方案 在实际工作中遇到过此种故障, 首先排除外围故障, 发现后炉硅碳棒卡子处打火 花, 立即处理后故障依旧。 随后查找通讯线路是 否正常, 通过点击软件中的探针复位, 仪器信号 正常。 再通过对机械手的升降操作, 点击电机复 位, 机械手正常。 可关机后重启, 故障依旧。 更 换通讯主板, 再次试机, 系统恢复正常。 后与厂 家售后技术人员联系得知 由于所用测定仪时间 较长, 板卡过于老旧, 替换法是解决此类问题的 常用方法。 3升温过程中, 升温不平稳, 时快时慢, 主 要分为 3 种情况 ① 硅碳棒骤亮, 立即关闭主电 源, 检查双向可控硅和热电偶; ② 硅碳棒不亮, 检查电路是否断路, 电源负载输出不正常; 硅碳 棒断; 接线夹处断; ③ 硅碳棒亮, 但显示不升温, 主要原因可能是热电偶前后炉装反、 线路连接处 松动、 热电偶放置位置不对或热电偶短路。 4机械手在测试时, 发出异响。 智能感应 97 2020 年第 11 期李建军 JY-A6 型全自动胶质层测定仪的使用与故障处理 机械手的整体结构由压力传感器、 位移传感器、 步进电机、 高强度探头和机械传动部分组成, 能 够模拟手工测量胶质层厚度。 正常状态下, 电机 发出 “丝丝” 的转动声音。 如果发出的声音很 大, 且一直不停, 这时要及时采取相应措施处 理, 否则会损坏机械手。 还遇到过一种特殊情 况, 开机后, 探针复位时, 前炉正常系统显示 探针位置为 45 mm 左右, 后炉探针原地来回打 转, 就是不升降, 初步分析怀疑是后炉通讯线松 动造成。 把探针处的前炉 RS232 通讯线一头接至 后炉测试, 后炉探针升降自如, 说明后炉机械手 正常。 而后炉 RS232 通讯线一头接至前炉机械手 后反而不正常了, 分析后炉 RS232 通讯线有问 题, 然后把原后炉 RS232 通讯线整体调换至前炉 后, 前炉探针升降自如, 说明原后炉 RS232 通讯 线良好。 经过反复测试线路, 发现 JY-A6UCB 通信板端口处前炉输出正常, 后炉输出异常, 由 此判断此通信板已坏。 由于此板单片机为激光点 焊, 只能整板更换, 但更换后仪器故障仍然没有 解决。 此时, 更换后炉机械手的步进电机驱动 板, 后炉机械手能升降了, 但升降方向相反, 调 换一对电机接线有两对电机接线后, 升降正常 了。 检查电机复位, 此时, 系统显示探针位置为 80 mm 左右, 仪器恢复正常使用。 智能感应机械 手为此仪器的核心部件, 厂家在仪器出厂时已经 提示不能擅自拆卸, 建议联系厂家后再拆开检 查, 一般机械故障是传动部分干燥缺润滑油和紧 固螺丝松动所致。 5曲线图整体偏低, 不能全面查看分析。 测试时发现曲线图整体偏低, 导致曲线图显示不 完整。 经过仔细查找问题, 发现是由于体积曲线 传感器的挑针安装位置错误导致的, 调节指示体 积变化的挑针, 使传感器零点指示标志的高度为 7 cm 左右, 重新试验, 图谱正常。 6Y 值已经测完, 但体积曲线一直走不平。 体积曲线走不平说明煤样体积仍在变化, 但温度 已经超过煤样固化温度区间550600 ℃。 经过 分析, 造成体积仍在变化的原因主要是体积曲线 位移传感器发生故障。 通过实践发现, 由于传感 器的拉杆使用时间久, 有卡顿现象, 造成信号延 迟, 导致计算机 CPU 误判断所致。 这时可用酒 精棉擦拭、 清洁测杆; 实在不行, 更换同型号的 位移传感器可以彻底解决。 除此以外, 还有一种 状况, 在测定膨胀性的煤如山型或之山混合型 的煤样也会出现体积曲线走不平。 这时可以在 730 ℃以后通过手动方式继续恒温加热, 直至曲 线走平。 7前后炉测试平行样时, 两者 Y 值超差。 平行样是指在完全相同的条件下, 对同一样品的 2 个或多个样品同时进行分析。 实践中, 出现 Y 值超差的原因, 笔者分析主要是由升温速度造成 的, 前后炉升温速度存在差异导致, 煤在焦化过 程中胶质体体积在同一时间会产生差异, 探针测 试时采集的数据就会有差距。 当然, 煤样装填是 否均匀, 机械手探针是否正常等这些因素也会造 成 Y 值超差。 8测试时, 突发电源跳闸, 并有糊焦味。 使用过程中曾经发生过这种状况, 化验员及时关 闭了总电源。 事后经过仔细检查, 发现由于仪器 使用时间较长, 前后炉负载线出现老化, 尤其在 主机后部接线柱部位已经烧断, 两线触碰造成短 路。 更换接线柱和电源线后仪器恢复正常使用。 因此, 使用仪器设备时要注意经常检查电路各节 点处是否接触良好, 确保仪器始终处于良好的运 行状态。 9通讯板自检绿灯闪亮不正常。 系统发生 过主界面显示窗口无任何数字显示, 一片空白。 此时多为主机单片机与电脑的信号连接出现异 常。 主机通讯板上的 MAX232 与 TLC2543 容易损 坏。 当用单片机和 PC 机通过串口进行通信, 尽 管单片机有串行通信的功能, 但单片机提供的信 号电平和 RS232 的标准不一样, 因此要通过 MAX232 这 种 类 似 的 芯 片 进 行 电 平 转 换。 MAX232 芯片的作用 是将单片机输出的 TTL 电 平转换成 PC 机能接收的 232 电平或将 PC 机输 出的 232 电平转换成单片机能接收的 TTL 电平。 TLC2543 是德州仪器公司生产的 12 位开关电容 型逐次逼近模数转换器。 采用简单的 3 线 SPI 串 行接口可方便地与微机进行连接, 将主机的模拟 信号转换成微机的数字信号。 此处 2 个芯片的故 障常用代换法进行检查。 4 结 语 胶体层指数的测定是一种非常标准化的测试 08 煤炭加工与综合利用2020 年第 11 期 方法。 加热速度是关键因素, 它会显著影响 X 值, 对 Y 值也会造成测量误差。 结果表明, 由于 煤种不同, 升温速度很快, X 值会降低, Y 值变 动方向不确定, 各阶段的加热速度应严格控制。 平时使用中要注意经验积累。 只有正确按照国标 操作, 维检修好胶质层测定仪, 才能保证测试的 顺利进行。 参考文献 [1] 王 宇, 冷春玲, 英风国. 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