張宏利，王云彤，李艷林

(1.河北寰科計(jì)量檢測(cè)技術(shù)服務(wù)有限公司，河北 石家莊 050027 2.定州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)所；3.河北晟衡計(jì)量檢測(cè)技術(shù)服務(wù)有限公司，河北 定州 073000)

1 概 述

粘結(jié)指數(shù)是評(píng)價(jià)煤粘結(jié)力的主要指標(biāo)，粘結(jié)力的強(qiáng)弱，直接影響煉焦的工藝過(guò)程及焦炭的機(jī)械強(qiáng)度，通過(guò)測(cè)定煙煤的粘結(jié)指數(shù)，可以大致判斷煤的加工利用途徑，指導(dǎo)配煤煉焦，確定煤的工業(yè)牌號(hào)。

2 結(jié) 構(gòu)

粘結(jié)指數(shù)自動(dòng)攪拌儀主要由底座、控制板、主機(jī)、攪拌絲、坩堝、旋轉(zhuǎn)彎板等組成。儀器的結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖1。

圖1 儀器結(jié)構(gòu)示意

3 計(jì)量特性

彎板傾斜角度45°，攪拌轉(zhuǎn)速為150 r/min，坩堝轉(zhuǎn)速為15 r/min，彎板傾斜45°后攪拌時(shí)間為105 s，彎板傾斜45°至垂直時(shí)間為15 s。

4 校準(zhǔn)條件和標(biāo)準(zhǔn)器的選擇

環(huán)境溫度：15～35 ℃；相對(duì)濕度：不大于85%；校準(zhǔn)時(shí)周?chē)鷳?yīng)無(wú)影響校準(zhǔn)結(jié)果的震動(dòng)、強(qiáng)電磁場(chǎng)或其他干擾。

測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：0°～320°萬(wàn)能角度尺，分度值2′；電子秒表，分度值0.01 s；0.1級(jí)轉(zhuǎn)速表。

5 校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法

5.1 外觀(guān)檢查

用目測(cè)的方法進(jìn)行檢查。粘結(jié)指數(shù)轉(zhuǎn)鼓的外觀(guān)結(jié)構(gòu)應(yīng)完好，附件、備件齊全；銘牌上應(yīng)有產(chǎn)品名稱(chēng)、規(guī)格型號(hào)、出廠(chǎng)編號(hào)、制造廠(chǎng)、電源電壓等信息。

5.2 彎板傾斜角度

彎板傾斜角度使用萬(wàn)能角度尺進(jìn)行測(cè)量。

5.3 攪拌轉(zhuǎn)速

啟動(dòng)儀器，但轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后用轉(zhuǎn)速表測(cè)量攪拌轉(zhuǎn)速，測(cè)量3次，取平均值為測(cè)量結(jié)果。

5.4 坩鍋轉(zhuǎn)速

用秒表測(cè)量坩堝旋轉(zhuǎn)15 r所需要的時(shí)間，由公式(1)計(jì)算坩堝轉(zhuǎn)速：

A=15/t

(1)

式中：A——轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速，r/min；

t——轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)15圈所需要的時(shí)間，min；

15——15圈，r。

5.5 彎板傾斜45°后攪拌時(shí)間，彎板傾斜45°至垂直時(shí)間

用秒表測(cè)量彎板傾斜45°后攪拌時(shí)間、彎板傾斜45°至垂直時(shí)間。

5.6 彎板傾斜角度

當(dāng)彎板傾斜后，用萬(wàn)能角度尺測(cè)量彎板傾斜角度，測(cè)量3次，取平均值作為測(cè)量結(jié)果。

6 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

6.1 坩堝轉(zhuǎn)速測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定

6.1.1 數(shù)學(xué)模型及靈敏系數(shù)

6.1.2 不確定度來(lái)源及評(píng)定

(1)重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1。用秒表對(duì)坩堝轉(zhuǎn)速進(jìn)行重復(fù)性測(cè)量10次，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 坩堝轉(zhuǎn)速測(cè)量結(jié)果

用貝塞爾公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，得s=0.062 s，測(cè)量結(jié)果取3次測(cè)量平均值，則重復(fù)性引入的不確定度為：

(2)秒表分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2。秒表分辨力為0.01 s，估計(jì)均勻分布，則其引入的標(biāo)注不確定度為：

根據(jù)JJF1033—2016《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》可知：當(dāng)重復(fù)性引入的不確定度分量大于被測(cè)儀器的分辨力所引入的不確定度分量時(shí)，可以不考慮分辨力所引入的不確定度分量；當(dāng)重復(fù)性引入的不確定度分量小于被測(cè)儀器的分辨力所引入的不確定度分量時(shí)，應(yīng)該用分辨力引入的不確定度分量代替重復(fù)性分量。故舍去分辨力和引入的不確定度。

(3)秒表最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3。在10 min內(nèi)，秒表最大允許誤差為 ±0.07 s，估計(jì)均勻分布，則秒表最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

(4)人為卡表誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u4。當(dāng)轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí)到旋轉(zhuǎn)15 r停止計(jì)時(shí)，人為操作卡表，大概有0.1 s的延遲，估計(jì)均勻分布，則人為卡表誤差引入的不確定度為：

(5)靈敏系數(shù)計(jì)算。

(6)不確定度分量一覽表見(jiàn)表2。

表2 不確定度分量

6.1.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度

以上各分量不相關(guān)，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

取包含因子k=2，則擴(kuò)展不確定度：U=uc×k=0.1 r/min。

6.2 攪拌轉(zhuǎn)速測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定

6.2.1 數(shù)學(xué)模型及靈敏系數(shù)

數(shù)學(xué)模型為：

A=A0

式中：A——攪拌轉(zhuǎn)速，r/min；

A0——轉(zhuǎn)速表測(cè)量攪拌轉(zhuǎn)速，r/min。

6.2.2 不確定度來(lái)源及評(píng)定

(1)重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1。用0.1級(jí)轉(zhuǎn)速表對(duì)攪拌轉(zhuǎn)速進(jìn)行重復(fù)性測(cè)量10次，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 攪拌轉(zhuǎn)速測(cè)量結(jié)果

用貝塞爾公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，得s=0.12 r/min，測(cè)量結(jié)果取3次測(cè)量平均值，則重復(fù)性引入的不確定度為：

(2)轉(zhuǎn)速表辨力為0.1 r/min，估計(jì)均勻分布，則分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

根據(jù)JJF1033—2016《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》可知：當(dāng)重復(fù)性引入的不確定度分量大于被測(cè)儀器的分辨力所引入的不確定度分量時(shí)，可以不考慮分辨力所引入的不確定度分量：當(dāng)重復(fù)性引入的不確定度分量小于被測(cè)儀器的分辨力所引入的不確定度分量時(shí)，應(yīng)該用分辨力引入的不確定度分量代替重復(fù)性分量。故舍去分辨力和引入的不確定度。

(3)轉(zhuǎn)速表最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3。轉(zhuǎn)速表最大允許誤差為±0.1%，估計(jì)均勻分布，則在150 r/min時(shí)轉(zhuǎn)速表最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

(4)不確定度分量一覽表見(jiàn)表4。

6.2.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度

以上各分量不相關(guān)，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

取包含因子k=2，則：U=uc×k=0.2r/min

表4 不確定度分量

7 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)粘結(jié)指數(shù)自動(dòng)攪拌儀的原理、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行研究，并結(jié)合市場(chǎng)上典型廠(chǎng)家進(jìn)行技術(shù)交流，確定校準(zhǔn)參數(shù)，系統(tǒng)分析每個(gè)參數(shù)與儀器設(shè)備性能的聯(lián)系，確定能夠較全面地評(píng)價(jià)粘結(jié)指數(shù)自動(dòng)攪拌儀的計(jì)量特性。同時(shí)，制定每個(gè)參數(shù)的校準(zhǔn)方法，經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)和不確定度評(píng)定驗(yàn)證，證明其校準(zhǔn)方法合理。