在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)在水泥行業(yè)的應(yīng)用

  一、為什么要使用在線監(jiān)控

  水泥的質(zhì)量是我們水泥企業(yè)的生命，生產(chǎn)過(guò)程中的顆粒大小則是影響最終產(chǎn)品質(zhì)量的最主要因素之一。在我國(guó)，通常用來(lái)測(cè)量顆粒大小的方法是細(xì)度和比表，也就是我們常說(shuō)的45um篩余，80um篩余和比表面積，然而全面表示一種粉體產(chǎn)品顆粒大小的參數(shù)應(yīng)該是粒度分布，即各個(gè)粒徑范圍內(nèi)的顆粒數(shù)量占顆?？倲?shù)的百分比。

  對(duì)于水泥在混泥土中的性能來(lái)講，0-80um的顆粒都需要，但對(duì)于水泥強(qiáng)度的貢獻(xiàn)，則主要是3-32um的顆粒。然而就我們目前現(xiàn)有的測(cè)量方法而言，80um的篩余只反映出80um以上顆粒的百分比含量，對(duì)粒徑小于80um、對(duì)水泥性能有著直接影響的顆粒來(lái)說(shuō)，具體的粒度分布并不知道，因此也就無(wú)法確定水泥的性能，用這種方法來(lái)來(lái)控制我們的水泥質(zhì)量，無(wú)疑是非常困難的。同樣，45um的篩余也是如此。雖然比表面積所代表的細(xì)度含義比篩余更確切，它與水泥性能的相關(guān)性更密切，但也存在局限。因此簡(jiǎn)單的利用45um、80um篩余和比表面積來(lái)控制水泥的粉末細(xì)度、控制水泥性能以及充分發(fā)揮水泥各組分的作用是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

  在大多數(shù)水泥廠，實(shí)驗(yàn)室的操作人員每1個(gè)小時(shí)去現(xiàn)場(chǎng)取樣一次，然后拿到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。這種方法取樣量小，代表性不夠，而且取樣間隔時(shí)間長(zhǎng)，測(cè)定結(jié)果滯后，不能及時(shí)、真實(shí)的反應(yīng)生產(chǎn)線上的實(shí)際情況。而在線監(jiān)控是將設(shè)備直接安裝在水泥的生產(chǎn)線上，同時(shí)將監(jiān)控結(jié)果傳送到中控室，或工廠的DCS和PLC中控系統(tǒng)。在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)產(chǎn)品輸送管路中水泥顆粒的粒徑分布和變化趨勢(shì)做24小時(shí)連續(xù)、快速、及時(shí)、真實(shí)地跟蹤，為水泥企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和連續(xù)性提供了現(xiàn)代化的科學(xué)監(jiān)控手段。

  二、在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)的原理和組成

  XOPTIX在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)，采用目前世界上最先進(jìn)的激光衍射法，結(jié)合全米氏理論能對(duì)生產(chǎn)線上各類(lèi)氣體輸送或重力傳輸?shù)姆勰┻M(jìn)行連續(xù)監(jiān)控。其工作原理為：壓縮空氣通過(guò)文丘里而產(chǎn)生負(fù)壓，負(fù)壓將工藝管道內(nèi)部的物料吸入測(cè)量主機(jī)，激光發(fā)射器所發(fā)射的激光穿過(guò)物料時(shí)發(fā)生衍射現(xiàn)象，在接收器上形成強(qiáng)弱不同的光斑，儀器將這些光信號(hào)最終換算為數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)上去。

  三、在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)的安裝位置

  水泥生產(chǎn)有不同的工藝制作過(guò)程，如開(kāi)流磨、閉流磨等。在整個(gè)粉磨生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)水泥顆粒的粒度有影響的因素很多，如磨機(jī)的轉(zhuǎn)速，喂料量，旋風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，尾排風(fēng)量等等。利用在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)，您可以監(jiān)測(cè)您所關(guān)心的任何一個(gè)點(diǎn)或設(shè)備。

  根據(jù)我們大量的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，我們會(huì)在成品斜槽到尾部提升機(jī)的下料管段處安裝一個(gè)可變頻的螺旋取樣器，再將在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)安裝在螺旋取樣器上（如下圖）。因?yàn)檫@樣可以監(jiān)控前面所有環(huán)節(jié)的設(shè)備和工藝對(duì)水泥粒度的影響。您也可以利用在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)來(lái)試著改變某些工藝參數(shù)，來(lái)了解每個(gè)參數(shù)對(duì)水泥粒度如何影響以及影響程度，達(dá)到穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量和提高產(chǎn)能。

  四、XOPTIX的技術(shù)優(yōu)勢(shì)以及功能

  作為在線儀器專家和顆粒檢測(cè)技術(shù)的領(lǐng)航者，XOPTIX在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)針對(duì)各種復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)工況，采用一體式設(shè)計(jì)，免維護(hù)，易保養(yǎng)。特有的一鍵清潔系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)一鍵吹掃功能。人性化的現(xiàn)場(chǎng)顯示功能和用戶配置軟件，可隨時(shí)根據(jù)需求任意調(diào)整，其16bit的高樣品解析率是其他款12bit的8倍。

  在水泥生產(chǎn)中，可以利用XOPTIX實(shí)時(shí)了解到生產(chǎn)線上的實(shí)際情況，操作人員坐在中控室，就可以不斷優(yōu)化您的生產(chǎn)工藝，不必頻繁地跑到現(xiàn)場(chǎng)取樣拿回實(shí)驗(yàn)室測(cè)量，發(fā)現(xiàn)異常馬上控制。在每次磨機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候,使用XOPTIX會(huì)快速地使產(chǎn)品進(jìn)入一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài),相比不斷的人工取樣，控制節(jié)省了大量時(shí)間，您完全有能力利用這些時(shí)間生產(chǎn)更多的產(chǎn)品，贏取更多的利潤(rùn)，同時(shí)也避免了人工測(cè)量過(guò)程中誤差的導(dǎo)入。而我們知道水泥生產(chǎn)中，不可避免的存在著大量的能量損耗，而過(guò)度研磨就是離線測(cè)量技術(shù)下必然存在的情況，所有的研磨行業(yè)都是如此，因?yàn)椴僮魅藛T無(wú)法知道每一刻的粒度情況，而為了達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，我們不得不留有足夠的余量，故意研磨的細(xì)一些。但是如果您使用XOPTIX，您可以放心的讓質(zhì)量曲線無(wú)限地接近客戶的要求界限，而這部分工作帶來(lái)的效益又是非?？捎^的。

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  在自動(dòng)化越來(lái)越普及的今天，在線測(cè)量代替離線測(cè)量。自動(dòng)化調(diào)節(jié)取代操作工手動(dòng)調(diào)節(jié)，這是未來(lái)水泥發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。XOPTIX自帶2路模擬量信號(hào)輸出，可以將我們水泥的細(xì)度或者其他任何參數(shù)以4-20mA信號(hào)傳輸出去，通過(guò)PID、PLC或者專家軟件進(jìn)行調(diào)節(jié)后，接入到磨機(jī)的控制系統(tǒng)上去，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的水泥生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)。

  五、XOPTIX實(shí)際使用效果

  下面我簡(jiǎn)單的介紹一下在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)在中聯(lián)某廠的使用效果

  該廠將在線監(jiān)控設(shè)備安裝在選粉機(jī)后的成品斜槽上，利用螺旋取樣器將斜槽內(nèi)的一部分產(chǎn)品取出，XOPTIX系統(tǒng)安裝在螺旋取樣器上，這樣不但保證了樣品的代表性，而且也使得儀器更加的穩(wěn)定。

  在安裝在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)之前，該廠實(shí)驗(yàn)室都是用45，80微米的篩余來(lái)測(cè)量粒度的大小，不同人員的檢驗(yàn)誤差和近一個(gè)小時(shí)的檢驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)，影響中控操作員穩(wěn)定操作。

  使用了XOPTIX在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)之后，操作人員嘗試對(duì)選粉機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行細(xì)微調(diào)整，大概3分鐘之后，就可以看到水泥的粒度是如何隨著選粉機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而變化的。（如下圖）

  如圖所示，當(dāng)選粉機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?9調(diào)整到57，過(guò)15分鐘后又調(diào)回來(lái)，可以明顯的看出小于45微米和大于80微米的含量發(fā)生明顯的變化。

  在軟件的界面上也可以顯示出瞬時(shí)的粒度分布，這樣質(zhì)量管理人員可以根據(jù)其分布狀態(tài)調(diào)整混合材品準(zhǔn)、比例結(jié)構(gòu)和最佳控制指標(biāo)，提高混合材的添加量，同時(shí)也可以根據(jù)曲線變化監(jiān)控生產(chǎn)全部過(guò)程，（如下圖）

  由于該廠是粉磨站企業(yè)，熟料靠外購(gòu)，其質(zhì)量存在較大波動(dòng)，導(dǎo)致出磨水泥強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)偏差也大。在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)使用之前，該公司出磨水泥28天抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.633Mpa，使用之后操作人員根據(jù)粒度趨勢(shì)穩(wěn)定磨機(jī)轉(zhuǎn)速，出磨水泥波動(dòng)也隨之減少，28天的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)偏差減小到0.459MPa，水泥產(chǎn)品均衡穩(wěn)定，能充分滿足了商品混凝土公司的需求。

  下表即是該廠使用XOPTIX在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)前后各項(xiàng)數(shù)據(jù)比較，按照年產(chǎn)100W噸的產(chǎn)能初步估算，每年都可以帶來(lái)非?？捎^的效益。

  總結(jié)：截至今日，XOPTIX在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)已在國(guó)內(nèi)水泥行業(yè)有多套在用且效果顯著。隨著技術(shù)革新日新月異，離線測(cè)量由于自身的局限性，不能很好的指導(dǎo)生產(chǎn)，必定將會(huì)被在線監(jiān)控所代替。在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)就好像是在現(xiàn)場(chǎng)裝了一雙眼睛，為中控人員調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)提供了充分的依據(jù)，使調(diào)整做到及時(shí)，準(zhǔn)確，量化，這是普通離線測(cè)量方法不可比擬的。在未來(lái)，在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)必然會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用，其優(yōu)化生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)能降耗，提高自動(dòng)化程度的特點(diǎn)一定可以使水泥企業(yè)在將來(lái)激烈的競(jìng)爭(zhēng)下立于不敗之地。