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作者：沈興志

珠海歐美克儀器有限公司產(chǎn)品經(jīng)理，中國顆粒學(xué)會青年理事會理事，主要從事粒度儀和近紅外光譜儀在多種不同領(lǐng)域的測試應(yīng)用解決方案研究、培訓(xùn)推廣等方面工作。協(xié)助粒度測試需求者開發(fā)和優(yōu)化合適的粒度測試方法，使粒度測試結(jié)果更可靠，粒度儀能真正為客戶所用，發(fā)揮其最佳的功能。為近紅外化學(xué)成份的定性定量預(yù)測需求者提供技術(shù)支持和化學(xué)計(jì)量學(xué)支持工作。

前言

在粉體加工企業(yè)中，從來料、倉儲、發(fā)料到生產(chǎn)加工、分選和運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)，激光粒度儀被廣泛地用來控制顆粒產(chǎn)品的質(zhì)量。相對于傳統(tǒng)方式，激光粒度儀可以幫助更好地了解和優(yōu)化生產(chǎn)工藝過程，保障產(chǎn)品品質(zhì)和應(yīng)用性能的一致性。在使生產(chǎn)成本得以降低的同時，減少不合格產(chǎn)品造成的聲譽(yù)及物料等的損失。

隨著粉體工業(yè)智能化生產(chǎn)（工業(yè)4.0）和減碳等發(fā)展需求，作為粉體材料加工中關(guān)鍵質(zhì)量表征的粒度信息的在線檢測需求越來越強(qiáng)烈。良好的產(chǎn)線實(shí)時粒度測量可以及時根據(jù)物料信息調(diào)整產(chǎn)線參數(shù)，使生產(chǎn)物料質(zhì)量一致性更高，也有利于多因素復(fù)雜生產(chǎn)事件的確認(rèn)、管理和追溯，及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)線設(shè)備異常，降低生產(chǎn)中斷和設(shè)備故障的風(fēng)險(xiǎn)。全自動的在線測試可以節(jié)省人工，自動將分析結(jié)果傳輸至產(chǎn)線智能中控平臺，結(jié)合多種智能化數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合評判和生產(chǎn)過程優(yōu)化。對于產(chǎn)線的轉(zhuǎn)產(chǎn)亦可以快速響應(yīng)，縮短產(chǎn)線調(diào)整時間，減少物料和能源的浪費(fèi)和產(chǎn)線的損耗。

歐美克At-line

在線粒度檢測控制系統(tǒng)參數(shù)

▲ 歐美克At-line 在線粒度檢測控制系統(tǒng)

憑借對工業(yè)質(zhì)控和顆粒表征的豐富的經(jīng)驗(yàn)，歐美克于2022年7月推出了首款在線粒度檢測控制系統(tǒng)，以服務(wù)于水泥、煤粉、礦渣、粉煤灰、非礦等諸多大規(guī)模生產(chǎn)線的在線粒度檢測和系統(tǒng)控制需求。在線系統(tǒng)測試流程：取樣——制樣——粒度分析及中控?cái)?shù)據(jù)交互——回樣——自清潔——下一個循環(huán)。

在設(shè)計(jì)之初，我們就把在線檢測的取樣縮樣代表性、全自動分析數(shù)據(jù)實(shí)時發(fā)布和交互操作、耐受復(fù)雜工況、降低光學(xué)系統(tǒng)和分散進(jìn)料系統(tǒng)的維護(hù)需求、與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)保持一致且可線上驗(yàn)證等關(guān)鍵客戶需求始終作為系統(tǒng)開發(fā)的必須要求。

歐美克在線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

▲ 系統(tǒng)樣品流程圖

該系統(tǒng)由創(chuàng)新的代表性取樣裝置，加樣量精密可控的代表性樣品縮分裝置，高性能干法光散射測量裝置，避免堆料的二級回樣裝置，及顯示和控制總成組成，并兼容離線樣品手工進(jìn)樣驗(yàn)證。

多路徑螺旋自適應(yīng)取樣裝置

▲ 自動鉸刀取樣器

多路徑多口螺旋的智能自適應(yīng)直流電機(jī)調(diào)速高性能連續(xù)取樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)。相對傳統(tǒng)單螺旋取樣裝置，該設(shè)計(jì)明顯地提高了取樣代表性，即使是顆粒粒徑分布寬的水泥樣品亦可滿足需要，維護(hù)需求低，連續(xù)工作時間長。

產(chǎn)線管道條件瞬息多變，該系統(tǒng)可以根據(jù)管道內(nèi)物料輸送狀態(tài)（例如管道壓力、輸料量、物料分布均勻性等）的變化自適應(yīng)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，使得取樣量始終處于有產(chǎn)線質(zhì)量代表性的范圍內(nèi)。連續(xù)取樣的設(shè)計(jì)，使測試結(jié)果能敏銳地捕捉產(chǎn)線的短時波動。

兼容連續(xù)綜合料和瞬時料測試

并許可人工加樣驗(yàn)證

歐美克在線系統(tǒng)對測量周期內(nèi)連續(xù)樣進(jìn)行產(chǎn)線取樣分析，使測試結(jié)果能完整還原生產(chǎn)樣品的粒徑分布，不受產(chǎn)線短時波動的影響。在調(diào)機(jī)轉(zhuǎn)產(chǎn)過程中，系統(tǒng)亦可選擇對瞬時料進(jìn)行取樣測試。對于難以確認(rèn)由產(chǎn)線還是測試系統(tǒng)原因?qū)е碌慕Y(jié)果偏離，At-line在線系統(tǒng)具有擴(kuò)展的手動加樣功能，可以通過質(zhì)控人員向料斗加入?yún)⒖紭?biāo)準(zhǔn)樣或產(chǎn)線瞬時樣進(jìn)行測試驗(yàn)證，以快速判斷結(jié)果偏離的原因并及時響應(yīng)。

▲ 帶風(fēng)刀窗口圖

創(chuàng)新的風(fēng)刀反向增壓紊流自動清洗技術(shù)

長時間連續(xù)的工作，對在線系統(tǒng)的防污染及自清潔能力提出了很高的要求，歐美克在線系統(tǒng)通過風(fēng)刀反向增壓紊流自動清洗技術(shù)顯著延長了系統(tǒng)的免人工維護(hù)時間。相較于傳統(tǒng)順序壓力梯度清洗方式，歐美克在線系統(tǒng)的窗口自潔能力得到了極大地提高，顯著地降低了人工手動清洗測試窗口的頻度，同時保障了測試結(jié)果始終可靠！

以某品牌的PO42.5水泥樣品為例，在風(fēng)刀自動清洗維護(hù)下，系統(tǒng)無人干預(yù)連續(xù)工作3個月以上，45μm余量、3-32μm含量、32-65μm含量、小于3μm含量皆能保持良好的重現(xiàn)性，且無趨勢性偏移。在此案例中，無人干預(yù)連續(xù)工作超過3個月，以上含量連續(xù)監(jiān)控相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均在2%以內(nèi)*。

▲ 模擬連續(xù)工作50周期工況，風(fēng)刀清洗下水泥標(biāo)樣分析數(shù)據(jù)趨勢圖

*此結(jié)論通過實(shí)驗(yàn)室以水泥標(biāo)準(zhǔn)樣測試，模擬在線工況相同的樣品流量和總進(jìn)樣時間等條件下得出

▲ 模擬連續(xù)工作50周期工況，風(fēng)刀清洗下水泥標(biāo)樣數(shù)據(jù)表

在線系統(tǒng)與離線激光粒度儀測試數(shù)據(jù)保持一致

歐美克在線系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初到成熟，確保其測試數(shù)據(jù)與離線實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)保持一致一直是優(yōu)先考慮的需求之一。高品質(zhì)的進(jìn)口He-Ne氣體激光管等硬件，18位模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置和優(yōu)化算法，長焦距低噪聲后傅里葉光學(xué)設(shè)計(jì)，結(jié)合多傳感器的物料分散及回收條件實(shí)時監(jiān)測，使得系統(tǒng)具有卓越的數(shù)據(jù)重現(xiàn)性和測試靈敏度。歐美克在線系統(tǒng)有利于用戶在不同場景數(shù)據(jù)之間的比對交換，對于用戶研發(fā)，試產(chǎn)，轉(zhuǎn)產(chǎn)或生產(chǎn)的質(zhì)量數(shù)據(jù)連貫性和產(chǎn)品質(zhì)量一致性尤其有利。

歐美克At-line在線粒度檢測控制

系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)

歐美克在線粒度檢測控制系統(tǒng)可根據(jù)產(chǎn)線和質(zhì)控需求定制，智能化自動化程度高、免維護(hù)周期長、實(shí)時測試性能強(qiáng)，系統(tǒng)同時具有檢測量程寬、重復(fù)性好、分辨力高、與離線粒度測試結(jié)果保持一致等優(yōu)點(diǎn)，在上市前已在水泥、礦渣等多種工業(yè)在線檢測領(lǐng)域試運(yùn)行。

該系統(tǒng)為用戶實(shí)時監(jiān)測產(chǎn)線健康狀態(tài)，兼容工業(yè)4.0智能化產(chǎn)線改造，優(yōu)化生產(chǎn)工藝調(diào)整、減小產(chǎn)品質(zhì)量波動、減少過粉磨的損耗、節(jié)省轉(zhuǎn)產(chǎn)調(diào)機(jī)的時間和成本，大幅降低由系統(tǒng)污染或取樣代表性不足等帶來的粒徑檢測不準(zhǔn)的經(jīng)濟(jì)損失風(fēng)險(xiǎn)，同時節(jié)省傳統(tǒng)測試的人工和人為誤差，能夠?yàn)橛脩魩沓鲱A(yù)期的價值。

▲ 不同粒徑段含量，水泥在線檢測數(shù)據(jù)趨勢圖

以典型的年產(chǎn)百萬噸級水泥廠為例，在線系統(tǒng)的良好運(yùn)行可以使生產(chǎn)更加平穩(wěn)，對于產(chǎn)線的不良可以及時發(fā)現(xiàn)和排除，降低了停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)，提高了產(chǎn)能；在線系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測使出磨產(chǎn)品質(zhì)量更穩(wěn)定，提高了混合材的填加比例，降低了物料成本；實(shí)時的生產(chǎn)工藝過程優(yōu)化，減少了過度研磨，明顯降低了能耗和研磨介質(zhì)的損耗；結(jié)合自動化的分析數(shù)據(jù)反饋智能調(diào)機(jī)，減少了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室分析人工需求；年綜合效益可達(dá)百萬以上，且對環(huán)境更友好，產(chǎn)品質(zhì)量更優(yōu)帶來了企業(yè)聲譽(yù)的提升。

系統(tǒng)觸屏界面圖

▲ 中控實(shí)時界面圖

歐美克At-line在線粒度檢測控制系統(tǒng)參數(shù)