新標準需要水泥自動壓力機

    一、我國水泥壓力機應(yīng)更新?lián)Q代

    水泥壓力機是水泥化驗室的主要儀器設(shè)備，配置壓力機的狀況在很大程度上標志著化驗室的技術(shù)水平。

    目前，我國廣大水泥企業(yè)，除少數(shù)使用了自動壓力機外，大都使用手動液壓式試驗機，有３００千牛、６０千牛的壓力機，有３００千牛、６００千牛、１０００千牛的萬能材料試驗機，這些試驗機一是產(chǎn)品落后，二是最大荷載偏大。

    水泥壓力機和其它各種材料試驗機的發(fā)展，大體經(jīng)歷了三個階段：５０年代以前是手動試驗機階段，國內(nèi)外各種材料試驗機大都為手動試驗機，即采用手工控制加荷速度的試驗機。６０～８０年代是電子壓力機階段，主要采用力值傳感器，數(shù)碼管顯示力值，加荷速度的控制主要還靠手工操作。如１９８０年國家水泥質(zhì)檢中心從日本購置的２０噸的電子壓力機就是這種類型。８０年代以后進入自動壓力機階段，自動壓力機是在電子壓力機的基礎(chǔ)上，通過計算機（或?qū)Ｓ秒娔X）和加荷速度控制裝置實現(xiàn)了加荷過程的閉環(huán)控制，徹底消除了手工控制加荷速度的弊病。自動壓力機除加荷速度能自動控制外，還具有力值顯示和儲存功能，有的還具有強度計算、打印報告和加荷速度顯示功能。

    眾所周知，試體破型的加荷速度對試體強度影響很大，同一塊試體加荷速度愈快測得的強度值愈大，加荷速度愈慢測得的強度值愈小。因此國內(nèi)外的水泥強度檢驗方法標準歷來都明確規(guī)定試體破型時加荷速度和加荷速度允許有波動范圍（誤差）。手動壓力機的最大問題在于手工控制加荷速度不易達到標準規(guī)定要求。因此，在計算機和自動化技術(shù)高度發(fā)展的今天，采用自動壓力機替代手動壓力機是時代發(fā)展的要求。

    二、研制自動壓力機提高水泥強度檢驗結(jié)果的可靠性

    ８０年代初，原國家建材局主管水泥產(chǎn)品質(zhì)量的同志曾向我們建議，能否為全國大中型企業(yè)進口一批自動壓力機，由于性能指標和價格兩方面因素，我們否定了這個建議。８０年代中期，針對ＧＢ１７７水泥強度檢驗方法的要求，國家水泥質(zhì)檢中心與有關(guān)單位合作，立題研制水泥自動壓力機，經(jīng)過５年多的時間，于１９９３年研制成功兩種類型的水泥自動壓力機。一是螺桿式機械加荷自動壓力機，一是采用比例閥控制的液壓式自動壓力機。１９９４年以后國內(nèi)主要壓力機生產(chǎn)廠家也加快了對手動壓力機改型為自動壓力機的工作。經(jīng)過多年實驗，已有建隆、大連、濟南等７家壓力機生產(chǎn)廠的３００千牛自動壓力機達到了國家水泥質(zhì)檢中心提出的８項技術(shù)指標要求，創(chuàng)造了國產(chǎn)自動壓力機推廣使用的基本條件。

    １９９５年原國家建材局生產(chǎn)管理司根據(jù)當時不少小水泥企業(yè)化驗室搞“兩本賬”和社會上不少人懷疑小水泥企業(yè)的水泥強度檢驗結(jié)果的真實狀況，頒布了建材生產(chǎn)發(fā)［１９９５］６號文件，“關(guān)于開展水泥行業(yè)使用恒應(yīng)力加荷自動壓力機等三項工作的通知”，在全國推廣使用自動壓力機，普遍反映較好，但也有個別廠家的自動壓力機在微電子控制方面出現(xiàn)過一些毛病，經(jīng)廠家售后服務(wù)已予以解決。

    三、適應(yīng)ＩＳＯ強度方法的需要

    我國新標準ＧＢ／Ｔ１７６７１－１９９９水泥強度檢驗方法（ＩＳＯ法）４、２、７條對水泥壓力機提出了明確要求，這些要求與原標準ＧＢ１７７－８５相比更加嚴格。

    各單位水泥化驗室的壓力機如何適應(yīng)ＩＳＯ強度方法的要求呢？標準起草單位——中國建筑材料科學(xué)研究院水泥與新材料研究所曾提出三點基本意見：第一，手動壓力機的精度≤±１％的仍然可以使用；第二，手動壓力機使用時應(yīng)配備加速度動態(tài)控制裝備；第三，最好使用自動壓力機。這三點要求是基于目前我國大多數(shù)企業(yè)使用手動壓力機并又要急于轉(zhuǎn)換標準的實際狀況提出來的。

    但是，從嚴格執(zhí)行ＧＢ／Ｔ１７６７１－１９９９標準和提高ＩＳＯ強度檢驗結(jié)果準確性和可靠性分析，采用自動壓力機已成為必然的發(fā)展趨勢。這主要是因為：第一，手動壓力機和簡易加荷速度動態(tài)控制裝置（如速度圓盤）要真正達到２４００牛／秒加荷速度和≤２００牛／秒的加荷速度控制誤差是很困難的。第二，大荷載（如３００千牛）手動壓力機在低荷載時不易達到±１％的精度要求。根據(jù)ＧＢ２６１１《試驗機通用技術(shù)要求》的規(guī)定，±１％精度考核是從滿荷載的１０％開始的，如３００千牛壓力機是從３０千牛開始的。而ＧＢ１３４４－１９９９《礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥》新標準３２．５等級水泥的３天抗壓強度指標值為１０兆帕，相應(yīng)壓力機荷載為１６千牛。因此，使用大荷載手動壓力機難以適應(yīng)新標準３天抗壓強度的破型。

    四、如何選擇自動壓力機

    當前國內(nèi)外水泥自動壓力機發(fā)展很快。適應(yīng)于ＧＢ／Ｔ１７６７１－１９９９標準的國外自動壓力機主要有德國、英國和西班牙生產(chǎn)的，國內(nèi)生產(chǎn)自動壓力機的廠家已有十幾家，而且技術(shù)進步非常快。在眾多自動壓力機面前，如何選擇最適合于ＧＢ／Ｔ１７６７１－１９９９標準的自動壓力機呢，這里提出如下幾點看法：

    １．不應(yīng)盲目進口外國自動壓力機

    國外生產(chǎn)的自動壓力機大多性能穩(wěn)定，但也有不少性能差的，如某些大水泥廠從英國、日本進口的自動壓力機由于性能不穩(wěn)，又不能及時得到維修，導(dǎo)致長期不能使用。再者進口自動壓力機的價格是國產(chǎn)價格的６～１０倍，從經(jīng)濟上考慮不合適。

    國產(chǎn)自動壓力機前些年有的產(chǎn)品性能欠穩(wěn)定，但得到生產(chǎn)廠家的及時維修后仍能很好的使用。而近幾年國產(chǎn)自動壓力機從精度、性能穩(wěn)定性、外觀造型等方面已可以同國外產(chǎn)品媲美，且價格低廉。因此認為，不應(yīng)盲目進口水泥自動壓力機。

    ２．自動壓力機的最大荷載

    ＧＢ／Ｔ１７６７１－１９９９標準規(guī)定的壓力機荷載為２００千牛、３００千牛。為了提高ＩＳＯ強度檢驗結(jié)果的精確性，最好選用２００千牛自動壓力機。我國水泥新標準規(guī)定的水泥最高強度等級為６２．５兆帕，若按１００兆帕考慮，相應(yīng)壓力機的荷載為１６０千牛，所以選擇２００千牛最大荷載是留有較大余地的。最大荷載適當降低后還有利于保證３天抗壓強度破型時低荷載的力值精度。

    ３．恒應(yīng)力加荷速度是自動壓力機的關(guān)鍵

    自動壓力機實現(xiàn)加荷過程的閉環(huán)控制是較容易做到的，而實現(xiàn)加荷過程恒應(yīng)力加荷速度和加荷速度較小誤差才是較難的。ＧＢ／Ｔ１７６７１－１９９９標準要求加荷速度為２４００牛／秒，加荷速度波動為±２００牛／秒（其誤差為２４００牛／秒的±８．３％），因此在選擇自動壓力機時應(yīng)特別注意加荷速度和加荷速度誤差能否達到標準要求。由計算機控制和大屏幕顯示的自動壓力機都具有加荷速度顯示功能，所以考核該機實際加荷速度，并從１０千牛左右開始考核。加荷速度的誤差可以按每５秒鐘間隔一次測定實際力值，再計算其誤差值。對于采用單片機控制的自動壓力機，加荷速度和誤差可按每５秒鐘間隔一次實測力值，計算其實際加荷速度值和誤差值。自動壓力機的力值精度，按ＧＢ／Ｔ１７６７１－１９９９標準要求壓力機的精度應(yīng)≤±１％，為一級精度。

    ４．自動壓力機性能穩(wěn)定性

    自動壓力機能否經(jīng)久耐用是購買者最關(guān)心的問題，但它也是當時難以考核的問題，購置自動壓力機時怎么能推斷它的性能長期穩(wěn)定呢？可以從以下幾個方面進行分析：①從自動壓力機的構(gòu)造原理和閉環(huán)加荷控制方式上分析其可靠性；②從自動壓力機的生產(chǎn)歷史長短上分析其可靠性；③從使用自動壓力機的用戶了解其性能可靠性。

    ５．自動壓力機的類型

    國內(nèi)外自動壓力機大體上分為兩種類型，一類是液壓式自動壓力機，一類是螺桿式自動壓力機。液壓式自動壓力機主要是通過油泵、油缸施加荷載，采用液壓自動控閥和傳感器實現(xiàn)閉環(huán)自動控制加荷速度。螺桿式（常稱機械式）自動壓力機主要通過電機、螺桿施加荷載，采用電機轉(zhuǎn)速自動控制裝置和傳感器實現(xiàn)閉環(huán)自動控制加荷速度。這兩類自動壓力機國內(nèi)外均有高質(zhì)量、高性能的產(chǎn)品。

    目前，國內(nèi)用戶由于長期使用手動液壓式壓力機，對螺桿式自動壓力機認識不足，而實際上螺桿式自動壓力機的力值精度是最高的，閉環(huán)自動控制加荷速度的穩(wěn)定性也是很可靠的。例如：中國建筑材料科學(xué)研究院、北京建隆自動化技術(shù)有限公司與大連合作研制成功的ＨＹ系列螺桿式自動壓力機，由北京市技術(shù)監(jiān)督局標定的力值精度大都小于±０．５％，由河南省技術(shù)監(jiān)督局測定的２４００牛／秒加荷速度控制誤差小于±２％（１０～２００千牛間）。從實際使用情況以及各地技術(shù)監(jiān)督部門的計量測試報告可以看出，國產(chǎn)自動壓力機中，目前性能最穩(wěn)定的應(yīng)屬螺桿式ＨＹ系列型自動壓力機。