專利名稱:物料含煤量快速測定儀的制作方法
本實用新型是用于立窯水泥廠生料中含煤量；磚瓦坯中的含煤量測定的一種專用儀器亦可用于醇類物質(zhì)含量測定，及其它行業(yè)中的水份測定等。廣泛用于建材、化工、醫(yī)藥等行業(yè)成份測定。
現(xiàn)有的物料含煤量的測定有以下三種方法(1)化學(xué)定碳儀它是仿造日本的(不是用在水泥行業(yè))根據(jù)物料燃燒產(chǎn)生CO2濃度，加以化學(xué)吸收，用中和滴定法換算出固定碳含量，再根據(jù)煤的工業(yè)分析結(jié)果計算含煤量。該儀器測試一個樣品達3小時以上。我們曾用定碳儀對水泥廠生料取樣分析結(jié)果表明該儀器用到生產(chǎn)現(xiàn)場誤差較大，其主要原因是現(xiàn)場煤工業(yè)分析有誤差，化學(xué)滴定終點不明顯，而且各原料中的雜質(zhì)燃燒后也有CO2產(chǎn)生，測試結(jié)果分析方法太繁瑣。該儀器還容易破碎的缺點，一般廠方購回后使用時間都不長，而且不能用于生產(chǎn)控制。
(2)采用黑白對比法用白度儀測定其含煤變化差異。這種方法在使用時無法排除現(xiàn)場原料色度變化帶來的誤差，應(yīng)用誤差大，而且無規(guī)律，目前幾乎沒有廠家使用。
(3)采用燒失量的方法由于白生料本身燒失量較大，含煤生料燒失量差異部分比例小，而且白生料燒失量隨原料變化而變化，所以不能精確地反應(yīng)其含煤量的變化，使測定結(jié)果混亂，此方法不能推廣應(yīng)用。
以上幾種測煤方法都不能在水泥廠起控制生產(chǎn)作用，故目前仍無法對煤的參入量進行控制。
立窯水泥廠生料預(yù)磨煤含量直接影響水泥煅燒，也直接影響生料中CaCO3滴定值、Fe2O3滴定值分析結(jié)果，目前各廠都未將含煤量納入控制指標(biāo)，其原因是沒有快速與高精度的分析儀器。據(jù)報導(dǎo)如生料中含煤量上升1％，將使CaCO3滴定值分析結(jié)果下降0.6％(而控制指標(biāo)為±0.5％)這樣將產(chǎn)生不可忽視的分析誤差，生料合格率將大大下降。由于目前仍無法快速得知含煤量的結(jié)果，水泥廠家往往采用多加一點煤的辦法來保證煅燒，故而一般能耗是很高的。
本實用新型的目的就是針對上述存在問題提出一種物料含煤量快速測定儀，它能克服由白生料成份波動帶來的誤差，所以它是當(dāng)代最適應(yīng)生產(chǎn)控制的一種分析儀器。
本實用新型的技術(shù)解決方案是根據(jù)不同物料其介電常數(shù)不同的原理，采用電容式傳感元件將物料介電常數(shù)的差異傳換成電容量變化，此電容量的變化在電容式傳感器上輸出電信號。水泥白生料相對介電常數(shù)在4左右，白生料中各組分配方變化時，其介電常數(shù)變化很小，約為3.9～4.1之間，而煤的相對介電常數(shù)高于白生料的5倍，可形成較大的數(shù)數(shù)值變化，因此現(xiàn)場原料波動產(chǎn)生的測試誤差將可以忽略，這是其它儀器所不能辦到的。該儀器設(shè)計主體主要遵循如下計算式。
X＝ (C－A)/(B－A) ·D式中X——被測生料中含煤量A——白生料在儀器中的顯示數(shù)(對應(yīng)白生料介電常數(shù))B——標(biāo)準(zhǔn)生料在儀器中的顯示數(shù)(對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)生料介電常數(shù))C——被測生料在儀器中顯示的數(shù)據(jù)(對應(yīng)被測生料的介電常數(shù))D——標(biāo)準(zhǔn)生料中的含煤量主要設(shè)計思想如下(1)傳感器的設(shè)計為了使介電常數(shù)變化能較真實的反應(yīng)到儀器中，我們采用了電容式傳感元件，一個平板電容器如果忽略邊緣效應(yīng)，可以認為其電容量為C＝ (ε·S)/(g)式中ε——介質(zhì)的相對介電常數(shù)S——極片的面積g——極片間的距離C——電容量由于在制作傳感器時必須使g設(shè)計的較寬，這樣就不可避免地帶來了較大的邊緣效應(yīng)，為了克服這些邊緣效應(yīng)所帶來的測量誤差，我們采用了極板中心放樣的辦法，這樣非線性區(qū)產(chǎn)生的電容變化不含被測物的變化，邊緣效應(yīng)產(chǎn)生的電容量，在被測的三個樣品中反應(yīng)的數(shù)值為一定值，在X＝ (C－A)/(B－A) ·D公式中可以互相抵消。為考慮環(huán)境、濕度對該傳感器的影響，采用電橋?qū)?yīng)電容臂同樣結(jié)構(gòu)的形式，設(shè)計測口為雙口，使其環(huán)境影響在傳感器上互相平衡抵消，不影響傳感器輸出狀態(tài)。
(2)線性化的設(shè)計由于介電常數(shù)的變化信號還是較弱的只能采用靈敏度較高的電容式電感臂電橋轉(zhuǎn)換信號，但該電橋的靈敏度有隨電容量變化而變化的缺點，我們選用了緊耦合電感臂電容電橋克服了這一缺點，提高了靈敏度的穩(wěn)定性，電感緊耦合磁心選用高磁導(dǎo)率鐵氧體閉合材料。緊耦合電橋在W2LC＞2以后靈敏度為一恒值，而非耦合電感臂電橋W2LC＝1時，靈敏度最大(諧振點)沒有恒定的靈敏度，傳感器電源采用振幅穩(wěn)定的正弦波振蕩器。
圖1、是本實用新型原理方框圖。
圖2、是電容式傳感器原理示意圖。
下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述由于電容式傳感器輸出阻抗較大，所以前置放大器采用高阻放大器如圖2、輸入阻抗在1012Ω以上。輸出信號為交流變幅信號。
高阻放大器輸出信號與傳感電源之間存在著一定的相位差。所以考慮用相敏整流濾波電路，使得整個電路穩(wěn)定、精確。其輸出點處為與介電常數(shù)成正比的直流信號，該信號與調(diào)零電路給出的參考電壓數(shù)相減后信號即可反映出與煤含量成正比的直流信號，再經(jīng)過比例調(diào)節(jié)使該信號調(diào)節(jié)到與實際物料含煤量相符的比例，從而確定了儀器的線性斜率，最后送入顯示器。
本實用新型的優(yōu)點是不僅操作簡單，可在10分鐘內(nèi)操作得出結(jié)果(干料)從而可較迅速地反映生產(chǎn)現(xiàn)狀，重復(fù)性誤差好，線性度好，測試時不需加任何試劑，當(dāng)樣品放入儀器內(nèi)可在1秒鐘內(nèi)顯示出數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮出了電容式傳感器的優(yōu)越性，經(jīng)過長時間的現(xiàn)場使用，證明該儀器的各項性能指標(biāo)都優(yōu)于化學(xué)定碳儀，比色分析儀等，尤其是該儀器現(xiàn)場使用的可靠性、抗干擾性、準(zhǔn)確性是區(qū)別與其它儀器的一最大特點。
實施例用戶在測試前需自配不含煤的白生料與已知含煤量的標(biāo)準(zhǔn)生料，然后取回被測生料。三種生料烘干后操作原理如下(1)儀器調(diào)白生料介電常數(shù)值，確定(－A)。
將白生料放入儀器測試口，在電容極板中產(chǎn)生與介電常數(shù)相應(yīng)的電容變化，電橋?qū)a(chǎn)生不平衡電壓輸出，由于電容傳感器本身內(nèi)阻較大，故前置放大器采用高阻放大器，放大的信號通過相敏整流濾波電路后成為一個與介電常數(shù)有關(guān)的直流信號。此時再由調(diào)零電路給出與A相反的電壓參考信號使與A相減為零后，便可將白生料拿出測試口，此時儀器顯示的數(shù)據(jù)即為－A。
(2)儀器調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)生料介電常數(shù)，確定比例關(guān)系 (B－A)/(N) ＝D 放入標(biāo)準(zhǔn)生料到測試口，在相敏整流濾波后得到與標(biāo)準(zhǔn)生料介電常數(shù)相對應(yīng)的信號B，此時由于－A的存在比例調(diào)節(jié)前的信號應(yīng)是B－A，這時調(diào)動比例調(diào)節(jié)的衰減系數(shù)N倍，使儀器出現(xiàn)已知標(biāo)準(zhǔn)生料中含煤量D的數(shù)值，即完成了 (B－A)/(N) ＝D的計算。
(3)測出被測生料含煤數(shù)值X。
將被測生料放入測試口后，在相敏整流濾波后得到與被測生料介電常數(shù)相對應(yīng)的信號C，此時由于－A的存在比例調(diào)節(jié)前的信號應(yīng)是C－A，由于比例衰減系數(shù)N已確定，其比例調(diào)節(jié)后的信號應(yīng)是 (C－A)/(N) ＝X，此X即為被測含煤量。
以上(1)、(2)、(3)操作闡述的原理，證明了 (C－A)/(X) ＝ (B－A)/(D) 即X＝ (C－A)/(B－A) ·D
權(quán)利要求
1.物料含煤量快速測定儀，其特征是利用電容式傳感元件將物料中含煤量變化轉(zhuǎn)換為介電常數(shù)變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的物料含煤量快速測定儀，其特征是電容式傳感器采用緊耦合電感臂電容電橋。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的物料含煤量快速測定儀，其特征是被測物料放置在電容極板中心位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1或2或3所述的物料含煤量快速測定儀，其特征是電容測試口對稱互補。
專利摘要
物料含煤量快速測定儀，是用于立窯水泥廠生料中含煤量測定的一種專用儀器，亦可用于化工、醫(yī)藥、煙草、玻璃、陶瓷等行業(yè)的成分測定，它能克服由白生料成分波動帶來的誤差。該儀器是根據(jù)不同物料其介電常數(shù)不同的原理，采用電容式傳感元件將物料介電常數(shù)的差異轉(zhuǎn)換成電信號，它是目前最適應(yīng)生產(chǎn)控制的一種分析儀器。
文檔編號G01N27/22GK87208075SQ87208075
公開日1988年1月27日 申請日期1987年5月11日
發(fā)明者殷仁堂 申請人:江蘇省建筑材料工業(yè)研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan