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OMEC At-line在线粒度检测控制系统

更新时间:2022-11-12

用途:
OMEC At-line在线粒度检测控制系统是珠海欧美克仪器有限公司在其成熟且性能优异的粒度分析光学平台基础上,进一步开发的可根据客户产线情况定制的新一代在线粒度分析仪器。该系统由创新的代表性取样装置、加样量精密可控的代表性样品缩分装置、高性能干法光散射测量装置、避免堆料的二级回样装置及显示和控制总成组成,并兼容离线样品手工进样验证。

OMEC At-line在线粒度检测控制系统是珠海欧美克仪器有限公司在其成熟且性能优异的粒度分析光学平台基础上,进一步开发的可根据客户产线情况定制的新一代在线粒度分析仪器。该系统由创新的代表性取样装置、加样量精密可控的代表性样品缩分装置、高性能干法光散射测量装置、避免堆料的二级回样装置及显示和控制总成组成,并兼容离线样品手工进样验证。

系统特色的二级采样下料设计,二级物料回收设计,测试窗口风刀式防污染自清洁设计,使得激光粒度仪的在线测试应用真正具备了数据响应快,免维护周期长,无需人工值守,远程或中心化控制和数据显示的能力。结合系统提供产线异常报警和可迭代升级的个性化数据解析及智控适配功能,使得系统用户可以通过系统面板、远程电脑界面、手机小程序或用户DCS系统等多种渠道实时查看测试结果及趋势,并能快捷用于指导中控调机。

OMEC At-line在线粒度检测控制系统可根据产线和质控需求定制,智能化自动化程度高、免维护周期长、实时测试性能强,系统同时具有检测量程宽、重复性好、分辨力高、与离线粒度测试结果保持一致等优点。

一、用途:

OMEC At-line在线粒度检测控制系统为用户实时监测产线健康状态,兼容工业4.0智能化产线改造,优化生产工艺调整、减小产品质量波动、减少过粉磨的损耗、节省转产调机的时间和成本,大幅降低由系统污染或取样代表性不足等带来的粒径检测不准所造成的经济损失风险,同时节省传统测试的人工和人为误差,能够为用户带来超出预期的价值。

该系统应用遍及水泥、矿渣、石粉、煤粉等多种工业在线检测领域。

二、工作原理:

颗粒样品以合适的浓度分散于气体中,一束平行光在传播过程中遇到障碍物颗粒,光波会发生散射(衍射)偏转,偏转的角度跟颗粒的大小相关。散射(衍射)现象可以通过 “Mie散射理论 ”来描述。一般来说,颗粒粒径越大,光波偏转的角度越小;颗粒粒径越小,光波偏转角度越大。激光粒度分析仪利用该现象,测量散射光能的分布反演计算被测颗粒的粒度分布。

干法在线激光粒度测试,每隔数分钟检测一次产线粒度,实时显示粒度分布数据,通过计算机监控结合产线参数调整,实现闭环自动粒度控制。

三、系统特点

先进的At-line在线粒度检测控制系统(以下简称At-line在线系统),对取样至回样全流程精密控制,保障了测试结果真实有效,使测试结果更好地代表了即时管道整体样品的特性,有利于用户及时准确地把控产线健康状态和调机决策。

示意图1 拷贝.jpg

取样下料系统特点

1.多路径多口螺旋的高性能产线取样设计。相对传统单螺旋取样装置,该设计明显地提高了取样代表性,即使是颗粒粒径分布宽的水泥样品亦可满足需要。
取样器 拷贝.png

2.智能的自适应直流电机调速连续取样系统。产线管道条件瞬息多变,该系统可以根据管道内物料输送状态(例如管道压力、输料量、物料分布均匀性等)的变化自适应调整电机转速,使得取样量始终处于有产线质量代表性的范围内。连续取样的设计,使测试结果能敏锐地捕捉产线的短时波动。

3. 兼容连续综合料和瞬时料测试,并许可人工加样验证设计。在线系统对测量周期内连续样进行产线取样分析,使测试结果能完整还原生产样品的粒径分布,不受产线短时波动的影响。在调机转产过程中,系统亦可选择对瞬时料进行取样测试。对于难以确认由产线还是测试系统原因导致的结果偏离,At-line在线系统具有扩展的手动加样功能,可以通过质控人员向料斗加入参考标准样或产线瞬时样进行测试验证,以快速判断结果偏离的原因并及时响应。

粒度测试系统特点

1. 光源与检测器一体式平台底座无惧环境影响。At-line在线系统的光学系统采用整体式外罩、一体式铝合金底座和模块化结构设计,防尘防水防振动效果明显,光学系统采用封闭式免维护设计。采用调试工装一次性地调节定位光源,辅助探测器和主探测器相对位置,可使不同的在线系统之间的数据保持一致,有利于多条产线质量数据的直接比较分析。

2. 长焦距单镜头光学设计有效提高离群大小颗粒分析能力。At-line在线系统的光学系统采用优化的透镜后傅立叶变换结构,光路中的折射、反射面被减到最少,仪器工作时的背景噪声降低至极低水平,提高了仪器测量时的信噪比,对于细颗粒含量能准确测量。556mm长焦距检测系统,使得小散射角度的散射光信号之间能有足够空间差异被准确探测到,仪器对少量大颗粒组分的测试轻而易举,准确性和灵敏度高。
红蓝双色光源结束 0622.jpg

At-line在线系统的光学设计

3.  高性能进口He-Ne气体激光光源使测试结果始终保持一致且寿命长。系统采用进口He-Ne气体激光光源,相比于其他类型的激光器具有单色性好、相干性高、发散角小、稳定性强等优点。He-Ne气体光源采用惰性气体工作物质,连续工作中工作物质无损失无变化,相对于较不稳定的半导体活性工作物质,He-Ne光源连续稳定工作时间极长,且对于供电电压变化不敏感,更适合于要求苛刻的在线环境应用,同时也确保了仪器良好的稳定性和极佳分辨力。
image006(1).png
OMEC高性能进口He-Ne激光管(左)vs. 一般He-Ne激光管(右)

4. 精确耐用的干法进样系统。At-line在线系统许可测试分散气压范围0.05~0.5MPa.压力控制连续可调,配备精密振动控制单元及刚玉瓷分散管,可适应于各种样品及分散强度的测试要求。系统内置分散压传感器和负压传感器,测试条件精准可控并可追溯。测试窗口全密闭,具有空气动力学喷射管定位及负压保护装置,可有效防止窗口和主机的污染。

5. 与离线激光粒度仪测试数据保持一致。At-line在线系统在设计之初到成熟,确保其测试数据与离线实验室数据保持一致一直是优先考虑的需求之一。

6. 结合良好的系统数据的重现性,At-line在线系统有利于用户在不同场景数据之间的比对交换;对于用户研发、试产、转产或生产的质量数据连贯性和产品质量一致性尤其有利。
质量参数趋势图 拷贝-2.jpg

水泥在线检测数据图

回样和清洁系统特点

1.  二级样品回输设计不影响测试精度且避免堆料。通过分级的样品回输设计,对不同回输路径回收压力进行匹配设计,At-line在线系统既可以避免单级回料可能存在的堆料问题,亦可保障测试环境的不受产线压力变化的影响。

2.  风刀自动清洗技术显著延长免人工维护时间。通过创新的风刀反向增压紊流清洗技术,相较于传统顺序压力梯度清洗方式,At-line在线系统的窗口自洁能力得到了极大地提高,显著地降低了人工手动清洗测试窗口的频度,同时保障了测试结果始终可靠!以某品牌的PO42.5水泥样品为例,在风刀自动清洗维护下,系统无人干预连续工作3个月以上,45μm余量、3-32μm含量、32-65μm含量、小于3μm含量皆能保持良好的重现性,且无趋势性偏移。在此案例中,无人干预连续工作超过3个月,以上含量连续监控相对标准偏差均在2%以内*。

*此结论通过实验室以水泥标准样测试,模拟在线工况相同的样品流量和总进样时间等条件下得出。
窗口 拷贝.png

带风刀窗口图

模拟连续工作50周期工况,风刀清洗下水泥标样数据趋势图
image.png

测试时间 

模拟连续工作50周期工况,风刀清洗下水泥标样数据表

测试时间 

>45μm

<3μm

3~32μm

32~65μm

>65μm

>80μm

0

21.17%

10.27%

57.13%

28.59%

4.00%

0.95%

10

20.92%

10.86%

56.87%

27.86%

4.42%

1.19%

20

21.26%

10.69%

56.97%

27.88%

4.46%

1.29%

30

22.11%

10.85%

55.66%

28.90%

4.58%

1.30%

40

21.27%

10.50%

56.72%

28.61%

4.17%

1.00%

50

21.27%

10.54%

56.57%

28.77%

4.12%

1.04%

平均

21.33%

10.62%

56.65%

28.44%

4.29%

1.13%

SD

0.37%

0.21%

0.48%

0.41%

0.21%

0.14%

RSD

1.7%

2.0%

0.8%

1.5%

4.8%

12.3%

数据显示和控制总成特点

1.  耐受多种复杂工况的仪器测试环境调节系统。At-line在线系统可根据用户产线现场情况选择配置环境调节系统,包含温湿度控制、压缩空气洁净度控制、电力稳压控制等。系统可在不同季节、不同电力供应情况下连续平稳运转。

2.  可自动根据物料不同属性(例如不同规格的矿渣粉、水泥粉)自动切换最佳的标准化测试条件,系统以10或15分钟的时间间隔连续不断地输出时间间隔内的综合样或时间点的瞬时样的粒径信息。测试参数包含D10、D50、D90、D97、45μm余量、80μm余量、3-32μm含量、32-65μm含量、小于3μm含量、重量比表面积等可选。

3.  集中的自动控制和多客户端数据分配显示功能。At-line在线系统具有多工业接口数据对接(例如以太网Profinet、OPC、485Modbus RTU、Profibus DP等各种工业数据接口),实时发布功能。可以在现场的触摸屏、远程DCS中控室,微信小程序等场景实现测试参数、实时数据的查看和交互操作,同时系统具有工作流程状态的可视化查看功能。
微信图片_20220622145110.png

系统主界面
系统界面图1 拷贝.jpg

系统主界面

五、技术指标

系统名称在线粒度检测控制系统
系统型号At-line


测试单元激光粒度分析仪
测试原理全量程米氏散射理论
激光光源He-Ne气体激光发射器、波长0.6328μm
测试范围0.1~1400μm
执行标准GB/T   19077-2016
重复性优于2%(标样D50偏差)
准确性优于2%(标样D50偏差)
光路设计全自动光路准直,全自动背景修正
镜片防护双层气幕防护,减少镜片污染
镜片清洁功能全自动风刀吹扫,免维护周期长
进样方式全自动干法分散进样
分散介质压缩空气
气压控制分散气压、回收气压传感器实时监控
系统激光安全等级安全等级Ⅰ级


取样单元机械式螺旋取样装置
取样方式全自动动态连续取样,适配多种管径,可按需求定制
浓度控制自适应调节取样浓度,减少工艺管道压力、流量变化的影响
回料方式自动回料,适应多种管道环境,可按需求定制


测试频率默认每小时4次,频率可调,连续工作
控制方式全自动闭环控制系统,无需人工值守
数据验证仪器免标定设计;可人工加样检验,支持产线上验证仪器测量数据的准确性
数据输出粒度分布数据可按要求定制(如累积分布、区间分布、特征粒径等),并实时发布到用户中控系统画面(如DCS)
工业数据接口及协议以太网接口OPC   UA、Profinet等,485接口Modbus RTU等协议
云监控系统支持将数据传输至云端服务器,可通过微信小程序监控运行过程,随时掌控生产情况


工作环境温度:-20℃~50℃,湿度≤80%
用电要求AC380V、50Hz,1.5kW,可靠接地
压缩空气要求气源压力≥0.5MPa,压力露点≤-20℃,瞬时流量≥1m³/min,经油水分离器过滤的洁净空气
空间要求主机柜 1500*700*800mm(W*H*D)
    进样器 500*600*700mm(W*H*D)
    回样箱 500*900*600mm(W*H*D)
    其他装置根据现场情况定制

六、系统安装和施工要求

At-line在线系统定制安装服务流程

现场环境考察与定制系统配置方案

根据客户现场情况确定取样点,制作系统组件支架

安装在线激光分析系统各组件

进样器与主机通信,所有控制及动作通过软件操作实现

取样器、进样器、回样器等与产线适配安装

电源接入和气源连接

光纤、工业以太网、485等数据接口与DCS系统连接

系统调试和试运行,系统验收

At-line在线系统施工要求

电源:AC380V、50Hz,1.5kW,可靠接地

气源:气源压力≥0.5MPa,压力露点≤-20℃,

   瞬时流量≥1m³/min,经油水分离器过滤的洁净空气

温湿度环境:最大可支持范围 -20℃~50℃,湿度≤80%

空间尺寸:不低于以下各设备尺寸的总体空间要求
尺寸图.png

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