Rise-online在線激光粒度分析儀

1. 儀器綜述

        本儀器設(shè)計方案是針對礦渣微粉、水泥等粉末生產(chǎn)線的在線激光粒度分析儀的技術(shù)方案，本方案主要參照依據(jù)：需方在線粒度分析儀相關(guān)文件的技術(shù)要求。在線粒度分析方案充分借鑒我公司已承攬的大量粒度分析的成功經(jīng)驗，結(jié)合我公司對粒度分析技術(shù)和礦渣粉、水泥生產(chǎn)線工藝的熟悉了解，有以下設(shè)計思想：

1. 提供行業(yè)內(nèi)先進(jìn)的定制的在線粒度分析儀，并提供新軟硬件系統(tǒng)。
2. 技術(shù)的可靠性和先進(jìn)性，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)方案結(jié)合成功應(yīng)用經(jīng)驗，所采納的技術(shù)成熟；
3. 主工藝線的電控設(shè)備、儀表設(shè)備要與控制計算機(jī)構(gòu)成信息集中控制的“三電”一體化系統(tǒng)；
4. 在線粒度分析方案充分考慮運(yùn)行成本，保證系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行；
5. 系統(tǒng)采用計算機(jī)分級控制，除基礎(chǔ)自動化級(設(shè)備級的自動控制)還設(shè)有過程自動化級(監(jiān)控級)，后者采用建立數(shù)學(xué)模型、優(yōu)化分析數(shù)據(jù)、預(yù)測系統(tǒng)實際運(yùn)行情況等先進(jìn)技術(shù)，通過建立生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫記錄，為提高生產(chǎn)控制水平創(chuàng)造條件；
6. 在線粒度分析可以收集更多信息，提供更多易懂、易看、易解析、易操作的畫面， 為有效地完成系統(tǒng)控制創(chuàng)造條件；
7. 在線粒度分析采用開放式結(jié)構(gòu)，為今后系統(tǒng)的擴(kuò)展創(chuàng)造條件，留有區(qū)域級計算機(jī)和廠級管理計算機(jī)通訊的接口能力；
8. 在線激粒度分析與智能制造緊密結(jié)合，整合云數(shù)據(jù)服務(wù)與互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)，可結(jié)合我公司專有的云平臺服務(wù)，生產(chǎn)數(shù)據(jù)隨時隨地在移動手機(jī)端展現(xiàn)。
9. 在線粒度分析數(shù)據(jù)通過中控室或化驗室實時再現(xiàn)。工業(yè)的現(xiàn)代化很大程度體現(xiàn)在工業(yè)過程的自動化，其中信息的傳輸，數(shù)據(jù)的交換也成為評判工業(yè)自動化水平的因數(shù)， 監(jiān)控站是整個工廠的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，也是整個工廠生產(chǎn)控制的關(guān)鍵。

        粒度檢測是眾多粉體行業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量所追求的一個重要指標(biāo)。目前，國內(nèi)外的檢測原理有很多種，其中激光檢測以速度快，精度高，重復(fù)性強(qiáng)而得到市場的青睞。激光檢測手段有離線和在線兩種：離線檢測是每隔一段時間（如一個小時）去現(xiàn)場取樣一次， 然后拿到實驗室分析儀器上進(jìn)行分析，這種方法有取樣量小，代表性不夠，而且取樣間隔時間長，測定結(jié)果比生產(chǎn)滯后的缺點(diǎn)，導(dǎo)致對生產(chǎn)的指導(dǎo)作用嚴(yán)重不足，不能適應(yīng)現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展與生產(chǎn)的要求。 而在線檢測是直接在生產(chǎn)管線中監(jiān)控產(chǎn)品粒徑分布和變化趨勢，同時將監(jiān)控結(jié)果傳送到中控室，或客戶的中控 DCS 系統(tǒng)。

        Rise 系列在線粒度分析儀就是一套專門針對用戶工業(yè)現(xiàn)場的需要而隆重推出的在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)，對產(chǎn)品輸送管路中產(chǎn)品顆粒的粒徑分布和變化趨勢做 24 小時連續(xù)、快速、及時、真實地跟蹤，為用戶產(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)監(jiān)控工具。

2.1 工作原理：

       SDBMI-XS04 系列在線粒度分析儀采用全量程米氏散射理論，充分考慮到被測顆粒和分散介質(zhì)的折射率等光學(xué)性質(zhì)，根據(jù)大小不同的顆粒在各角度上散射光強(qiáng)的變化反演出顆粒群的粒度分布數(shù)據(jù)。

        顆粒測試的數(shù)據(jù)計算一般分為無約束擬合反演和有約束擬合反演兩種方法。有約束擬合反演在計算前假設(shè)顆粒群符合某種分布規(guī)律，再根據(jù)該規(guī)律反演出粒度分布。這種運(yùn)算相對比較簡單，但由于事先的假設(shè)與實際情況之間不可避免會存在偏差，從而有約束擬合計算出的測試數(shù)據(jù)不能真實反映顆粒群的實際粒度分布。

        無約束擬合反演即測試前對顆粒群不做任何假設(shè)，通過光強(qiáng)直接準(zhǔn)確地計算出顆粒群的粒度分布。這種計算前提是合理的探測器設(shè)計和粒度分級，給設(shè)備本身提出很高的要求。SDBMI-XS04 系列在線粒度儀采用非均勻性交叉三維扇形矩陣排列的探測器陣列和合理的粒度分級，從而能夠準(zhǔn)確地測量顆粒群的粒度分布。

2.2 儀器特點(diǎn)：

1、測量范圍：0.1~1000μ m，比表面積 10～3000m²/kg；

2、準(zhǔn)確性誤差：≤1%（國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)）；

3、重復(fù)性偏差：≤1%（國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)）；

4、測試方式：螺旋取樣、文丘里分散，動態(tài)實時測試；

5、進(jìn)樣方式：全自動進(jìn)樣；

6、每次樣品用量：5~30 克；

7、分散介質(zhì)：壓縮空氣，不低于 0.5MPa；

8、測試時間：≤1 分鐘；

9、檢測間隔：檢測間隔為 10 分鐘（15 分鐘、20 分鐘、30 分鐘、60 分鐘可選）；

10、自主設(shè)計的多頭螺旋取料器與文丘里噴射器并存方式，取出的樣品連續(xù)、均勻并充分分散開來，取樣更具代表性。取樣器具備防止堵塞的功能；取樣不受系統(tǒng)內(nèi)正負(fù)壓的影響。

11、獨(dú)特設(shè)計的無視窗樣品流通道，既能使樣品分散均勻又不污染光路的光學(xué)元器件。檢測完的樣品自動回到生產(chǎn)線管路中，回路系統(tǒng)具有防反噴功能。檢測結(jié)果不受系統(tǒng)內(nèi)正負(fù)壓的影響。

12、儀器具有自動對中功能，無需人工校正。合理的設(shè)計和元器件的使用保證了儀器測量的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。

13、在線檢測系統(tǒng)采用全量程米氏散射理論，更優(yōu)化的非均勻交叉三維扇形矩陣排列的探測器陣列和合理的粒度分級，能夠準(zhǔn)確地測量顆粒群的粒度分布。再根據(jù)礦渣粉的特性推出的粒度比表面積模型，實時準(zhǔn)確地計算出礦渣粉的比表面積。

14、實時準(zhǔn)確地監(jiān)測礦渣微粉粒度和比表面積，及任何時間段內(nèi)粉末的比表面積變化曲線，實時準(zhǔn)確的跟蹤生產(chǎn)線的產(chǎn)品質(zhì)量變化。

15、 可離線和在線操作，亦可設(shè)置為在特定時間進(jìn)行測量。檢測結(jié)果可實時上傳至中控室和化驗室，能實時指導(dǎo)生產(chǎn)控制。

16、云服務(wù)：可 4G 網(wǎng)絡(luò)傳輸，在手機(jī)移動端實時查看產(chǎn)線相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.3 檢測流程：

1. 通過配套計算機(jī)打開在線粒度分析軟件。設(shè)置等待時間、取樣間隔等參數(shù)。
2. 設(shè)置各流程檢測間隔時間、濃度范圍，系統(tǒng)會自動地檢測和調(diào)節(jié)管路中粉料的濃度，在濃度范圍內(nèi)檢測粉料的粒度分布。隨著取樣時間的延長，可以看到顆粒的粒度分布曲線及比表面積的瞬時值。對于每次檢測的結(jié)果都能自動記錄，并可將特征數(shù)值如 D10、D50、D90 以及≤45um、≥80um，45um~80um之間的含量，比表面積直接顯示出來。打開每條記錄即可查看對應(yīng)的粒度分布曲線及比

表面積。

3. 統(tǒng)計 1 個流程中各瞬時數(shù)值（至少 10 組有效數(shù)據(jù)），計算設(shè)定時間間隔內(nèi)的平均值。

軟件控制界面：

軟件參數(shù)設(shè)置：

中控室 DCS 操作界面實時顯示新的粒度分析和比表面積數(shù)據(jù)：

中控室 DCS 操作界面比表面積數(shù)據(jù)的 24h 趨勢：

在線粒度分析系統(tǒng)示意圖：

儀器安裝地點(diǎn)：建議在大收塵器下斜槽至成品入庫提升機(jī)之間。

3. 在線激光粒度分析系統(tǒng)型號：

3.1計算機(jī)包含粒度、比表面積實時分析軟件，Windows10 操作系統(tǒng)，放置于中控室。

1. 與中控 DCS 控制系統(tǒng)提供 OPC 數(shù)據(jù)接口，可將數(shù)據(jù)接入中控 DCS 操作界面，并提供比表面積數(shù)據(jù)趨勢及報表。
2. 提供 1 套控制系統(tǒng)，配置 PLC 及觸摸屏，控制參數(shù)可在觸摸屏調(diào)節(jié)。
3. 提供的樣品回收系統(tǒng)，能實現(xiàn)在線激光分析儀測試后的樣品有效回收至礦渣粉工藝管    道。
4. 業(yè)主需提供在線激光分析儀所需的取樣點(diǎn)、回樣點(diǎn)、壓縮空氣、供電電源、網(wǎng)絡(luò)接入。
   4. 壓縮空氣氣源壓力穩(wěn)定且不低于 0.5MPa，高壓力露點(diǎn)不高于-20℃。
   5. 供電電源為 AC220V，1KW。
   6. ：提供與 DCS 控制系統(tǒng)的網(wǎng)線接入。

4. 部分礦渣微粉生產(chǎn)現(xiàn)場安裝的在線粒度分析儀實景及微信小程序