Rise-online在線激光粒度分析儀

1. 儀器綜述

        本儀器設(shè)計(jì)方案是針對(duì)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(yàn)，結(jié)合我公司對(duì)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(jì)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(yàn)，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(jì)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(jì)算機(jī)分級(jí)控制，除基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)(設(shè)備級(jí)的自動(dòng)控制)還設(shè)有過程自動(dòng)化級(jí)(監(jiān)控級(jí))，后者采用建立數(shù)學(xué)模型、優(yōu)化分析數(shù)據(jù)、預(yù)測(cè)系統(tǒng)實(shí)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(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)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(jí)計(jì)算機(jī)和廠級(jí)管理計(jì)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(tái)服務(wù)，生產(chǎn)數(shù)據(jù)隨時(shí)隨地在移動(dòng)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(yàn)室實(shí)時(shí)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(dòng)化，其中信息的傳輸，數(shù)據(jù)的交換也成為評(píng)判工業(yè)自動(dòng)化水平的因數(shù)， 監(jiān)控站是整個(gè)工廠的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，也是整個(gè)工廠生產(chǎn)控制的關(guān)鍵。

        粒度檢測(cè)是眾多粉體行業(yè)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量所追求的一個(gè)重要指標(biāo)。目前，國(guó)內(nèi)外的檢測(cè)原理有很多種，其中激光檢測(cè)以速度快，精度高，重復(fù)性強(qiáng)而得到市場(chǎng)的青睞。激光檢測(cè)手段有離線和在線兩種：離線檢測(cè)是每隔一段時(shí)間（如一個(gè)小時(shí)）去現(xiàn)場(chǎng)取樣一次， 然后拿到實(shí)驗(yàn)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(shí)間長(zhǎng)，測(cè)定結(jié)果比生產(chǎn)滯后的缺點(diǎn)，導(dǎo)致對(duì)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(cè)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(shì)，同時(shí)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(duì)用戶工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需要而隆重推出的在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)產(chǎn)品輸送管路中產(chǎn)品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(cè)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(cè)試的數(shù)據(jù)計(jì)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(jì)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(duì)比較簡(jiǎn)單，但由于事先的假設(shè)與實(shí)際情況之間不可避免會(huì)存在偏差，從而有約束擬合計(jì)算出的測(cè)試數(shù)據(jù)不能真實(shí)反映顆粒群的實(shí)際粒度分布。

        無約束擬合反演即測(cè)試前對(duì)顆粒群不做任何假設(shè)，通過光強(qiáng)直接準(zhǔn)確地計(jì)算出顆粒群的粒度分布。這種計(jì)算前提是合理的探測(cè)器設(shè)計(jì)和粒度分級(jí)，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(cè)器陣列和合理的粒度分級(jí)，從而能夠準(zhǔn)確地測(cè)量顆粒群的粒度分布。

2.2 儀器特點(diǎn)：

1、測(cè)量范圍：0.1~1000μ m，比表面積 10～3000m²/kg；

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

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

4、測(cè)試方式：螺旋取樣、文丘里分散，動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)試；

5、進(jìn)樣方式：全自動(dòng)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(cè)試時(shí)間：≤1 分鐘；

9、檢測(cè)間隔：檢測(cè)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(jì)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(jì)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(cè)完的樣品自動(dòng)回到生產(chǎn)線管路中，回路系統(tǒng)具有防反噴功能。檢測(cè)結(jié)果不受系統(tǒng)內(nèi)正負(fù)壓的影響。

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

13、在線檢測(cè)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(cè)器陣列和合理的粒度分級(jí)，能夠準(zhǔn)確地測(cè)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(shí)時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出礦渣粉的比表面積。

14、實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)礦渣微粉粒度和比表面積，及任何時(shí)間段內(nèi)粉末的比表面積變化曲線，實(shí)時(shí)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(shí)間進(jìn)行測(cè)量。檢測(cè)結(jié)果可實(shí)時(shí)上傳至中控室和化驗(yàn)室，能實(shí)時(shí)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(dòng)端實(shí)時(shí)查看產(chǎn)線相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.3 檢測(cè)流程：

1. 通過配套計(jì)算機(jī)打開在線粒度分析軟件。設(shè)置等待時(shí)間、取樣間隔等參數(shù)。
2. 設(shè)置各流程檢測(cè)間隔時(shí)間、濃度范圍，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地檢測(cè)和調(diào)節(jié)管路中粉料的濃度，在濃度范圍內(nèi)檢測(cè)粉料的粒度分布。隨著取樣時(shí)間的延長(zhǎng)，可以看到顆粒的粒度分布曲線及比表面積的瞬時(shí)值。對(duì)于每次檢測(cè)的結(jié)果都能自動(dòng)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(duì)應(yīng)的粒度分布曲線及比

表面積。

3. 統(tǒng)計(jì) 1 個(gè)流程中各瞬時(shí)數(shù)值（至少 10 組有效數(shù)據(jù)），計(jì)算設(shè)定時(shí)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(shí)時(shí)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(shì)：

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(kù)提升機(jī)之間。

3. 在線激光粒度分析系統(tǒng)型號(hào)：

3.1計(jì)算機(jī)包含粒度、比表面積實(shí)時(shí)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(shì)及報(bào)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(shí)現(xiàn)在線激光分析儀測(cè)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(chǎng)安裝的在線粒度分析儀實(shí)景及微信小程序