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，通常用來測量顆粒大小的方法是細(xì)度和比表，也就是我們常說的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，即各個粒徑范圍內(nèi)的顆粒數(shù)量占顆?？倲?shù)的百分比。

  對于水泥在混泥土中的性能來講，0-80um的顆粒都需要，但對于水泥強度的貢獻，則主要是3-32um的顆粒。然而就我們目前現(xiàn)有的測量方法而言，80um的篩余只反映出80um以上顆粒的百分比含量，對粒徑小于80um、對水泥性能有著直接影響的顆粒來說，具體的粒度分布并不知道，因此也就無法確定水泥的性能，用這種方法來來控制我們的水泥質(zhì)量，無疑是非常困難的。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。因此簡單的利用45um、80um篩余和比表面積來控制水泥的粉末細(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，實驗室的操作人員每1個小時去現(xiàn)場取樣一次，然后拿到實驗室進行分析。這種方法取樣量小，代表性不夠，而且取樣間隔時間長，測定結(jié)果滯后，不能及時、真實的反應(yīng)生產(chǎn)線上的實際情況。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)，對產(chǎn)品輸送管路中水泥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的激光衍射法，結(jié)合全米氏理論能對生產(chǎn)線上各類氣體輸送或重力傳輸?shù)姆勰┻M行連續(xù)監(jiān)控。其工作原理為：壓縮空氣通過文丘里而產(chǎn)生負(fù)壓，負(fù)壓將工藝管道內(nèi)部的物料吸入測量主機，激光發(fā)射器所發(fā)射的激光穿過物料時發(fā)生衍射現(xiàn)象，在接收器上形成強弱不同的光斑，儀器將這些光信號最終換算為數(shù)字信號傳輸?shù)缴衔粰C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程，如開流磨、閉流磨等。在整個粉磨生產(chǎn)過程中對水泥顆粒的粒度有影響的因素很多，如磨機的轉(zhuǎn)速，喂料量，旋風(fēng)機的轉(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)測您所關(guān)心的任何一個點或設(shè)備。

  根據(jù)我們大量的現(xiàn)場經(jīng)驗，我們會在成品斜槽到尾部提升機的下料管段處安裝一個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）。因為這樣可以監(jiān)控前面所有環(huán)節(jié)的設(shè)備和工藝對水泥粒度的影響。您也可以利用在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)實時的數(shù)據(jù)來試著改變某些工藝參數(shù)，來了解每個參數(shù)對水泥粒度如何影響以及影響程度，達到穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量和提高產(chǎn)能。

  四、XOPTIX的技術(shù)優(yōu)勢以及功能

  作為在線儀器專家和顆粒檢測技術(shù)的領(lǐng)航者，XOPTIX在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)針對各種復(fù)雜的現(xiàn)場工況，采用一體式設(shè)計，免維護，易保養(yǎng)。特有的一鍵清潔系統(tǒng)，可實現(xiàn)一鍵吹掃功能。人性化的現(xiàn)場顯示功能和用戶配置軟件，可隨時根據(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實時了解到生產(chǎn)線上的實際情況，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)場取樣拿回實驗室測量，發(fā)現(xiàn)異常馬上控制。在每次磨機啟動的時候,使用XOPTIX會快速地使產(chǎn)品進入一個穩(wěn)定狀態(tài),相比不斷的人工取樣，控制節(jié)省了大量時間，您完全有能力利用這些時間生產(chǎn)更多的產(chǎn)品，贏取更多的利潤，同時也避免了人工測量過程中誤差的導(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，而過度研磨就是離線測量技術(shù)下必然存在的情況，所有的研磨行業(yè)都是如此，因為操作人員無法知道每一刻的粒度情況，而為了達到質(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)量曲線無限地接近客戶的要求界限，而這部分工作帶來的效益又是非?？捎^的。

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  在自動化越來越普及的今天，在線測量代替離線測量。自動化調(diào)節(jié)取代操作工手動調(diào)節(jié)，這是未來水泥發(fā)展的一個必然趨勢。XOPTIX自帶2路模擬量信號輸出，可以將我們水泥的細(xì)度或者其他任何參數(shù)以4-20mA信號傳輸出去，通過PID、PLC或者專家軟件進行調(diào)節(jié)后，接入到磨機的控制系統(tǒng)上去，從而實現(xiàn)無人值守的水泥生產(chǎn)自動化系統(tǒng)。

  五、XOPTIX實際使用效果

  下面我簡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，該廠實驗室都是用45，80微米的篩余來測量粒度的大小，不同人員的檢驗誤差和近一個小時的檢驗時長，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，操作人員嘗試對選粉機轉(zhuǎn)速進行細(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轉(zhuǎn)速的變化而變化的。（如下圖）

  如圖所示，當(dāng)選粉機轉(zhuǎn)速從59調(diào)整到57，過15分鐘后又調(diào)回來，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，同時也可以根據(jù)曲線變化監(jiān)控生產(chǎn)全部過程，（如下圖）

  由于該廠是粉磨站企業(yè)，熟料靠外購，其質(zhì)量存在較大波動，導(dǎo)致出磨水泥強度標(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)粒度趨勢穩(wěn)定磨機轉(zhuǎn)速，出磨水泥波動也隨之減少，28天的抗壓強度標(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，離線測量由于自身的局限性，不能很好的指導(dǎo)生產(chǎn)，必定將會被在線監(jiān)控所代替。在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)就好像是在現(xiàn)場裝了一雙眼睛，為中控人員調(diào)整各項參數(shù)提供了充分的依據(jù)，使調(diào)整做到及時，準(zhǔn)確，量化，這是普通離線測量方法不可比擬的。在未來，在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)必然會得到更廣泛的應(yīng)用，其優(yōu)化生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)能降耗，提高自動化程度的特點一定可以使水泥企業(yè)在將來激烈的競爭下立于不敗之地。