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煤炭长期以来都是我国的主要能源,煤气化技术是提高煤炭利用率和洁净环保的一项重要技术。高温气化过程中煤灰基本上都会变为液态渣,液态渣在重力和气流的作用下沿气化炉壁流出排渣口,由于受到自身粘滞力的作用,在一定温度条件下会出现结渣、堵渣等问题,造成排渣困难,而高温煤灰的粘温特性是控制气化炉操作温度的重要指标,因此,对于高温煤灰熔融状态下粘度的测量非常重要。本文构建了基于旋转法的高温煤灰粘度测试系统,可实现熔融状态下煤灰粘温特性的测试,主要研究内容如下。 首先,通过对不同粘度测试方法优缺点的对比分析,提出了基于旋转法的高温煤灰粘度测试方法,设计了基于旋转法的高温煤灰粘度测试系统,建立了高温煤灰粘度测试系统结构的AutoCAD和Pro/E模型,并详述了系统的组成部分及各部分的功能; 然后,进行了电控系统设计,搭建了以单片机 MSP430F5438A为核心的控制电路,完成了主控器电路、转子转速调节电路、扭矩测量电路、高温炉控制及检测电路、步进电机驱动电路等控制电路的设计; 其次,设计了软件开发总方案,包括下位机软件系统和上位机软件系统:下位机软件采用IAR for MSP430环境进行开发,主要完成了主程序、PID算法子程序、温度控制子程序、速度控制子程序和串口通讯子程序的设计;上位机软件采用Labwindows/CVI平台进行开发,完成了总监控系统、实时监控系统、测试结果系统、报警信息系统和历史数查询系统的界面设计,可实现数据的检测、处理、存储等功能; 最后,利用 ANSYS软件对高温条件下粘度计的关键元件进行了热分析,探究了热对流和热辐射在套筒对坩埚传热过程中的主导作用,分析了不同长度套筒对坩埚中煤灰受热的影响,得到了套筒在高温环境下的应力云图和热膨胀位移云图,为系统结构的改进与优化提供了理论依据和技术参考。 本课题开发的高温煤灰粘度测试系统具有测试精度高、测试范围广和自动化程度高等优点,可实现工业环境下的实时、全自动在线检测。