基于PIC微控器的液体化学品自燃温度试验装置

摘要

危险化学品是指具有易燃、易爆、有毒,有腐蚀性、放射性等危险特性,容易造成人身伤亡、财产受损、环境污染的化学品。自燃点是确定危化品危险等级的一个重要参数。在我国化学工业快速发展的大背景下,国内危险化学品火灾、爆炸、泄漏事故伴随其产量和交易量增加呈快速增长趋势,给企业、人民群众生命财产造成严重损失;国际贸易中,化学品贸易需要提供包括自燃点在内的数十项物理化学参数。因此,化学品自燃点检测是必不可少环节,化学品自燃点测试相关设备的研发也成为必需。
　　目前液体化学品自燃点测定试验方法行业标准主要是欧美标准,如ASTME659,DIN51794,ECtest A15等。我国现行相关标准为GB/T21791、SH/T0642—1997、GB/T21860—2008等。目前,国外市场已有一些液体化学品自燃温度点检测设备,如美国艾迪塞恩公司(IDEA SCIENCE)的AITTA自燃温度测试仪,美国科勒(KOEHLER)公司的液体化学品自燃温度测定仪等。本文基于国标GB/T21860—2008,结合理论研究及工程实现,设计并搭建液体化学品自燃温度测定装置,主要工作内容和创新点总结如下:
　　(1)参考国标GB/T21860—2008,对液体化学品自燃温度试验装置进行技术分解,确定可行性方案,设计实现目前国内还没有成品出现的液体化学品自燃点自动测试装置。装置搭建工作包括四部分:坩埚炉加热装置布置、数据采集电路软硬件制作与调试、LabVIEW上位机软件实时数据采集与参数提取、装置整体调试与液体危险化学品自燃温度点等参数测试试验。
　　(2)结合该装置测试过程中的特定要求,仿真研究模糊 PID控制理论在坩埚电阻炉温度控制器上的应用:根据坩埚炉在0℃-1000℃工作温度区间内低温度段升温速度快,高温度段升温速度慢;国标要求以30℃和3℃调温两种条件,构造模糊PID控制规则库,仿真模糊PID控制在系统所用坩埚炉温度控制上的无超调性、稳定性应用研究。
　　(3)设计与实现自燃点温度数据采集系统的软硬件部分,完成上位机软件的编写与通信调试。参考国标 GB/T21860—2008的要求,以实现液体化学品相关参数测试的自动化为目标,设计PIC微控器为核心的数据采集电路板,实现测试装置四个热电偶数据采集、显示、传输等功能。所设计上位机软件,实时接收下位机数据,对数据进行分组,取均值、重现温度变化曲线等,提取国标要求的各项参数。最后以93＃汽油、乙酸、石油醚、硝基苯、甲醇、苯酚、苯胺七种液体化学品为试验对象测定其自燃温度值、着火延时等参数,并对试验误差做了详细分析。
　　论文最后对装置在液体危化品自燃点温度检测领域的应用前景以及继续改进的方面进行了讨论。

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图清单

1 绪论

1.1 课题背景、研究目的和意义

1.2 国内外现状

1.3 论文组织结构

1.4 本人所做工作

2 液体化学品自燃温度试验装置总体介绍

2.1 液体化学品自燃温度试验装置技术需求

2.2 液体化学品自燃温度试验装置的构建

3 温度控制器理论研究

3.1 温度控制技术基础及现状

3.2 坩埚电阻炉温度控制策略

3.3 模糊PID控制

3.4 本章结论

4 试验装置系统设计

4.1 数据转换电路硬件设计

4.2 数据转换电路软件设计

4.3 上位机软件设计

5 液体危化品试验及分析

5.1 试验环境

5.2 样品自燃点温度测试试验

5.3 实验结果分析

6 总结和展望

参考文献

作者简历