职业院校实验实习设备技术改造的探索与实践——以熔融指数仪为例

陈 皓,余忠珍 (湖北省工业设计学校,湖北荆州434000)

熔融指数仪是测定热塑性塑料在一定条件下的熔体流动速率的专用仪器,既适用于熔融温度较高的聚碳酸酯、尼龙等工程塑料,也适用于ABS树脂等熔融温度较低的常规塑料的测试,是塑料高分子专业教学和科研中经常使用的测试仪器。湖北省工业设计学校在20世纪80年代花7000多元从国内某研究所购置了一台熔融指数仪,但现在该仪器结构陈旧,使用过程中故障频发,而且制造厂家已停止生产和维修。如果申请报废该设备,将意味着又需要花上万元进行采购。鉴于职业院校的设备经费比较紧张,本着节约办学的精神,笔者通过自己动手设计、改造熔融指数仪,花了不到3000元,最后使其恢复了工作能力,还提升了该仪器的技术水平,同时延长了使用寿命。下面,笔者仅对该仪器的改造实践做一个小结,并结合该实验实习设备技术改造的实践,论述在职业学校中如何对现有实验实习仪器设备进行改造,提高设备的使用率。

1 设备改造前做好相关功课

设备改造之前必须吃透设备的功能和设备故障情况。要吃透设备的功能,必须先研究设备的相关文件,如设备说明书、设备原理图纸等。对于设备现有的故障,必须摸准设备的故障以及故障成因,如零部件损耗,是易损件的正常损耗,还是零件设计不合理而引起的工作疲劳损耗。再如工作失灵,究竟是设备老化引起的接触失效问题,还是原设备设计的问题。只有对设备的功能、原理以及现在的设备状态做到心中有数,才能对设备进行完善的改造。

笔者所改造的熔融指数仪有许多设计上的问题。比如该仪器的温度设定方法是最容易引起操作故障的。原温控系统是梯度的形式,采用2排复杂的按键设定温度:125、150、190～400℃。如果在一个温度按键按下之前,另外一个温度按键没有弹起复位,或者误将2排按键中各按一个,都将引起温控失灵。虽然可以购买按键按钮替换,但要提升改造后的设备性能,就必须解决这个设计隐患。笔者在改造中通过各种输入方式的比较,选择了拨码开关调节,设置方便快捷,工作可靠,而且成本低廉。

综上,笔者认为,只有对设备进行充分的调研,才能在这个基础上提出具有可实施性的改造方案。因此,设备改造前做好相关功课,是恢复设备工作能力提升设备性能的前提。

2 仔细研究设备仪器相关标准

在设备改造前必须研究设备的各种标准,如果不掌握相关的国家标准和行业标准,设备的精度、可信度就会大打折扣。笔者通过标准技术网 (WWW.BZJSW.COM)查到熔融指数仪的设备标准是GB/T3682-2000。通过研读发现在GB国标中明确指出了熔融指数仪的标准、校正维护的方法、试验的标准化方法等。这些标准化的要求,既是对设备改造明确的目标要求,又是改造设备的依据。

下面,笔者对照国标分析熔融指数仪3大组成部分:加热炉部分、温度测量系统、温度控制系统。

1)加热炉部分 加热炉部分由炉体、料筒、活塞、口模、砝码等部件组成。其中炉体中的电加热器工作正常,予以保留。料筒、活塞、口模、砝码等机械部件由于保养得还好,可以继续使用。

2)温度测量系统 旧温度测量系统的测温元件是铂电阻温度传感器,已损坏失效。虽然,铂电阻温度传感器测量精度高,但是测量范围小、感应慢而且价格高。因为考虑到热电偶传感器的价格低,测量范围广,精度也可达到要求。所以,在改造中将铂电阻传感器更换成热电偶温度传感器。新系统的温度传感器采用铜-康铜热电偶,与原铂电阻温度传感器具有相同的外形尺寸,温度检测范围也相同,为0～400℃。

3)温度控制系统 旧温度控制系统采取的是单结晶体管可控硅触发电路。系统设计于20世纪80年代初,工艺陈旧。维修时也会因无电路图纸,使得测绘电路图工作量巨大,而且修复后,其可靠性也不高,再次出故障的可能性大,所以笔者对其全部更新改造。新温控系统采用整体式比例温控装置,由于传感器与整体温控为原厂配套,保证了系统的控温精度。由于热电偶传感器有非线性的特性,配套温度控制装置内部具有线性补偿,通过非线性插值运算保证了温控线性特性。

3 设备改造工作的成本控制

在设备改造前进行充分的调研,最后确定改造的目标。对职业院校而言,如何达到改造目标,又能将改造的成本控制在一个合理的水平,这是设备改造所必须考虑的。而且,做好设备改造工作的成本控制,是设备改造的基本原则。如在调研中发现,实验过程中实验人员的5次切料操作容易造成人为误差,影响实验精度。如果改造成自动切料,就可有效的提高设备性能。改造方案有很多,可以对活塞的位移进行测量后分5段进行切料,也可以将位移进行模数转换后传输到计算机进行判断然后控制切料,也可以将活塞位移进行模数转换后利用单片机进行判断然后控制切料。虽然利用模拟量进行控制是成本最低的方案,但是由于现场干扰等因素导致精度不如数字量控制方案。而利用计算机控制灵活性较好,但是成本较高。所以利用单片机进行控制是成本适中,精度较好的控制方式。

4 结 语

笔者通过自己动手设计、改造熔融指数仪,花了不到3000元,最后使其恢复了工作能力,还提升了该仪器的技术水平,同时延长了使用寿命。这次改造花钱不多,但如果不改造直接申请报废,采购新设备,2方案间的花费相差万元。

通过对实验设备进行技术改造,不仅是盘活了设备,而且通过设备的技术改造节约了经费,锻炼了教师队伍,为今后学校提高实验实习设备利用率积累了经验。