张宏利，王云彤，李艳林

(1.河北寰科计量检测技术服务有限公司，河北 石家庄 050027 2.定州市质量技术监督检验所；3.河北晟衡计量检测技术服务有限公司，河北 定州 073000)

1 概 述

粘结指数是评价煤粘结力的主要指标，粘结力的强弱，直接影响炼焦的工艺过程及焦炭的机械强度，通过测定烟煤的粘结指数，可以大致判断煤的加工利用途径，指导配煤炼焦，确定煤的工业牌号。

2 结 构

粘结指数自动搅拌仪主要由底座、控制板、主机、搅拌丝、坩埚、旋转弯板等组成。仪器的结构示意见图1。

图1 仪器结构示意

3 计量特性

弯板倾斜角度45°，搅拌转速为150 r/min，坩埚转速为15 r/min，弯板倾斜45°后搅拌时间为105 s，弯板倾斜45°至垂直时间为15 s。

4 校准条件和标准器的选择

环境温度：15～35 ℃；相对湿度：不大于85%；校准时周围应无影响校准结果的震动、强电磁场或其他干扰。

测量标准：0°～320°万能角度尺，分度值2′；电子秒表，分度值0.01 s；0.1级转速表。

5 校准项目和校准方法

5.1 外观检查

用目测的方法进行检查。粘结指数转鼓的外观结构应完好，附件、备件齐全；铭牌上应有产品名称、规格型号、出厂编号、制造厂、电源电压等信息。

5.2 弯板倾斜角度

弯板倾斜角度使用万能角度尺进行测量。

5.3 搅拌转速

启动仪器，但转速稳定后用转速表测量搅拌转速，测量3次，取平均值为测量结果。

5.4 坩锅转速

用秒表测量坩埚旋转15 r所需要的时间，由公式(1)计算坩埚转速：

A=15/t

(1)

式中：A——转鼓转速，r/min；

t——转鼓转动15圈所需要的时间，min；

15——15圈，r。

5.5 弯板倾斜45°后搅拌时间，弯板倾斜45°至垂直时间

用秒表测量弯板倾斜45°后搅拌时间、弯板倾斜45°至垂直时间。

5.6 弯板倾斜角度

当弯板倾斜后，用万能角度尺测量弯板倾斜角度，测量3次，取平均值作为测量结果。

6 标准不确定度评定

6.1 坩埚转速测量结果不确定度评定

6.1.1 数学模型及灵敏系数

6.1.2 不确定度来源及评定

(1)重复性引入的标准不确定度分量u1。用秒表对坩埚转速进行重复性测量10次，测量结果见表1。

表1 坩埚转速测量结果

用贝塞尔公式计算标准偏差，得s=0.062 s，测量结果取3次测量平均值，则重复性引入的不确定度为：

(2)秒表分辨力引入的标准不确定度分量u2。秒表分辨力为0.01 s，估计均匀分布，则其引入的标注不确定度为：

根据JJF1033—2016《计量标准考核规范》可知：当重复性引入的不确定度分量大于被测仪器的分辨力所引入的不确定度分量时，可以不考虑分辨力所引入的不确定度分量；当重复性引入的不确定度分量小于被测仪器的分辨力所引入的不确定度分量时，应该用分辨力引入的不确定度分量代替重复性分量。故舍去分辨力和引入的不确定度。

(3)秒表最大允许误差引入的标准不确定度u3。在10 min内，秒表最大允许误差为 ±0.07 s，估计均匀分布，则秒表最大允许误差引入的标准不确定度：

(4)人为卡表误差引入的标准不确定度u4。当转鼓旋转开始计时到旋转15 r停止计时，人为操作卡表，大概有0.1 s的延迟，估计均匀分布，则人为卡表误差引入的不确定度为：

(5)灵敏系数计算。

(6)不确定度分量一览表见表2。

表2 不确定度分量

6.1.3 合成标准不确定度和扩展不确定度

以上各分量不相关，合成标准不确定度：

取包含因子k=2，则扩展不确定度：U=uc×k=0.1 r/min。

6.2 搅拌转速测量结果不确定度评定

6.2.1 数学模型及灵敏系数

数学模型为：

A=A0

式中：A——搅拌转速，r/min；

A0——转速表测量搅拌转速，r/min。

6.2.2 不确定度来源及评定

(1)重复性引入的标准不确定度分量u1。用0.1级转速表对搅拌转速进行重复性测量10次，测量结果见表3。

表3 搅拌转速测量结果

用贝塞尔公式计算标准偏差，得s=0.12 r/min，测量结果取3次测量平均值，则重复性引入的不确定度为：

(2)转速表辨力为0.1 r/min，估计均匀分布，则分辨力引入的标准不确定度为：

根据JJF1033—2016《计量标准考核规范》可知：当重复性引入的不确定度分量大于被测仪器的分辨力所引入的不确定度分量时，可以不考虑分辨力所引入的不确定度分量：当重复性引入的不确定度分量小于被测仪器的分辨力所引入的不确定度分量时，应该用分辨力引入的不确定度分量代替重复性分量。故舍去分辨力和引入的不确定度。

(3)转速表最大允许误差引入的标准不确定度u3。转速表最大允许误差为±0.1%，估计均匀分布，则在150 r/min时转速表最大允许误差引入的标准不确定度为：

(4)不确定度分量一览表见表4。

6.2.3 合成标准不确定度和扩展不确定度

以上各分量不相关，合成标准不确定度：

取包含因子k=2，则：U=uc×k=0.2r/min

表4 不确定度分量

7 结 语

通过对粘结指数自动搅拌仪的原理、结构等进行研究，并结合市场上典型厂家进行技术交流，确定校准参数，系统分析每个参数与仪器设备性能的联系，确定能够较全面地评价粘结指数自动搅拌仪的计量特性。同时，制定每个参数的校准方法，经过大量试验和不确定度评定验证，证明其校准方法合理。