新標準需要水泥自動壓力機

    一、我國水泥壓力機應更新?lián)Q代

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

    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，大體經歷了三個階段：５０年代以前是手動試驗機階段，國內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上，通過計算機（或專用電腦）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果的可靠性

    ８０年代初，原國家建材局主管水泥產品質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，國家水泥質檢中心與有關單位合作，立題研制水泥自動壓力機，經過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年以后國內主要壓力機生產廠家也加快了對手動壓力機改型為自動壓力機的工作。經過多年實驗，已有建隆、大連、濟南等７家壓力機生產廠的３００千牛自動壓力機達到了國家水泥質檢中心提出的８項技術指標要求，創(chuàng)造了國產自動壓力機推廣使用的基本條件。

    １９９５年原國家建材局生產管理司根據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)的水泥強度檢驗結果的真實狀況，頒布了建材生產發(fā)［１９９５］６號文件，“關于開展水泥行業(yè)使用恒應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，經廠家售后服務已予以解決。

    三、適應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ＩＳＯ強度方法的要求呢？標準起草單位——中國建筑材料科學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ＧＢ２６１１《試驗機通用技術要求》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

    當前國內外水泥自動壓力機發(fā)展很快。適應于ＧＢ／Ｔ１７６７１－１９９９標準的國外自動壓力機主要有德國、英國和西班牙生產的，國內生產自動壓力機的廠家已有十幾家，而且技術進步非?？?。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．不應盲目進口外國自動壓力機

    國外生產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，導致長期不能使用。再者進口自動壓力機的價格是國產價格的６～１０倍，從經濟上考慮不合適。

    國產自動壓力機前些年有的產品性能欠穩(wěn)定，但得到生產廠家的及時維修后仍能很好的使用。而近幾年國產自動壓力機從精度、性能穩(wěn)定性、外觀造型等方面已可以同國外產品媲美，且價格低廉。因此認為，不應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．恒應力加荷速度是自動壓力機的關鍵

    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≤±１％，為一級精度。

    ４．自動壓力機性能穩(wěn)定性

    自動壓力機能否經久耐用是購買者最關心的問題，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外均有高質量、高性能的產品。

    目前，國內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：中國建筑材料科學研究院、北京建隆自動化技術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，由北京市技術監(jiān)督局標定的力值精度大都小于±０．５％，由河南省技術監(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監(jiān)督部門的計量測試報告可以看出，國產自動壓力機中，目前性能最穩(wěn)定的應屬螺桿式ＨＹ系列型自動壓力機。