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    OMEC At-line在線粒度檢測控制系統

    更新時間:2022-07-28

    用途:
    OMEC At-line在線粒度檢測控制系統是珠海歐美克儀器有限公司在其成熟且性能優異的粒度分析光學平臺基礎上,進一步開發的可根據客戶產線情況定制的新一代在線粒度分析儀器。該系統由創新的代表性取樣裝置、加樣量精密可控的代表性樣品縮分裝置、高性能干法光散射測量裝置、避免堆料的二級回樣裝置及顯示和控制總成組成,并兼容離線樣品手工進樣驗證。

    OMEC At-line在線粒度檢測控制系統是珠海歐美克儀器有限公司在其成熟且性能優異的粒度分析光學平臺基礎上,進一步開發的可根據客戶產線情況定制的新一代在線粒度分析儀器。該系統由創新的代表性取樣裝置、加樣量精密可控的代表性樣品縮分裝置、高性能干法光散射測量裝置、避免堆料的二級回樣裝置及顯示和控制總成組成,并兼容離線樣品手工進樣驗證。

    系統特色的二級采樣下料設計,二級物料回收設計,測試窗口風刀式防污染自清潔設計,使得激光粒度儀的在線測試應用真正具備了數據響應快,免維護周期長,無需人工值守,遠程或中心化控制和數據顯示的能力。結合系統提供產線異常報警和可迭代升級的個性化數據解析及智控適配功能,使得系統用戶可以通過系統面板、遠程電腦界面、手機小程序或用戶DCS系統等多種渠道實時查看測試結果及趨勢,并能快捷用于指導中控調機。

    OMEC At-line在線粒度檢測控制系統可根據產線和質控需求定制,智能化自動化程度高、免維護周期長、實時測試性能強,系統同時具有檢測量程寬、重復性好、分辨力高、與離線粒度測試結果保持一致等優點。

    一、用途:

    OMEC At-line在線粒度檢測控制系統為用戶實時監測產線健康狀態,兼容工業4.0智能化產線改造,優化生產工藝調整、減小產品質量波動、減少過粉磨的損耗、節省轉產調機的時間和成本,大幅降低由系統污染或取樣代表性不足等帶來的粒徑檢測不準所造成的經濟損失風險,同時節省傳統測試的人工和人為誤差,能夠為用戶帶來超出預期的價值。

    該系統應用遍及水泥、礦渣、石粉、煤粉等多種工業在線檢測領域。

    二、工作原理:

    顆粒樣品以合適的濃度分散于氣體中,一束平行光在傳播過程中遇到障礙物顆粒,光波會發生散射(衍射)偏轉,偏轉的角度跟顆粒的大小相關。散射(衍射)現象可以通過 “Mie散射理論 ”來描述。一般來說,顆粒粒徑越大,光波偏轉的角度越??;顆粒粒徑越小,光波偏轉角度越大。激光粒度分析儀利用該現象,測量散射光能的分布反演計算被測顆粒的粒度分布。

    干法在線激光粒度測試,每隔數分鐘檢測一次產線粒度,實時顯示粒度分布數據,通過計算機監控結合產線參數調整,實現閉環自動粒度控制。

    三、系統特點

    先進的At-line在線粒度檢測控制系統(以下簡稱At-line在線系統),對取樣至回樣全流程精密控制,保障了測試結果真實有效,使測試結果更好地代表了即時管道整體樣品的特性,有利于用戶及時準確地把控產線健康狀態和調機決策。

    示意圖1 拷貝.jpg

    取樣下料系統特點

    1.多路徑多口螺旋的高性能產線取樣設計。相對傳統單螺旋取樣裝置,該設計明顯地提高了取樣代表性,即使是顆粒粒徑分布寬的水泥樣品亦可滿足需要。
    取樣器 拷貝.png

    2.智能的自適應直流電機調速連續取樣系統。產線管道條件瞬息多變,該系統可以根據管道內物料輸送狀態(例如管道壓力、輸料量、物料分布均勻性等)的變化自適應調整電機轉速,使得取樣量始終處于有產線質量代表性的范圍內。連續取樣的設計,使測試結果能敏銳地捕捉產線的短時波動。

    3. 兼容連續綜合料和瞬時料測試,并許可人工加樣驗證設計。在線系統對測量周期內連續樣進行產線取樣分析,使測試結果能完整還原生產樣品的粒徑分布,不受產線短時波動的影響。在調機轉產過程中,系統亦可選擇對瞬時料進行取樣測試。對于難以確認由產線還是測試系統原因導致的結果偏離,At-line在線系統具有擴展的手動加樣功能,可以通過質控人員向料斗加入參考標準樣或產線瞬時樣進行測試驗證,以快速判斷結果偏離的原因并及時響應。

    粒度測試系統特點

    1. 光源與檢測器一體式平臺底座無懼環境影響。At-line在線系統的光學系統采用整體式外罩、一體式鋁合金底座和模塊化結構設計,防塵防水防振動效果明顯,光學系統采用封閉式免維護設計。采用調試工裝一次性地調節定位光源,輔助探測器和主探測器相對位置,可使不同的在線系統之間的數據保持一致,有利于多條產線質量數據的直接比較分析。

    2. 長焦距單鏡頭光學設計有效提高離群大小顆粒分析能力。At-line在線系統的光學系統采用優化的透鏡后傅立葉變換結構,光路中的折射、反射面被減到最少,儀器工作時的背景噪聲降低至極低水平,提高了儀器測量時的信噪比,對于細顆粒含量能準確測量。556mm長焦距檢測系統,使得小散射角度的散射光信號之間能有足夠空間差異被準確探測到,儀器對少量大顆粒組分的測試輕而易舉,準確性和靈敏度高。
    紅藍雙色光源結束 0622.jpg

    At-line在線系統的光學設計

    3.  高性能進口He-Ne氣體激光光源使測試結果始終保持一致且壽命長。系統采用進口He-Ne氣體激光光源,相比于其他類型的激光器具有單色性好、相干性高、發散角小、穩定性強等優點。He-Ne氣體光源采用惰性氣體工作物質,連續工作中工作物質無損失無變化,相對于較不穩定的半導體活性工作物質,He-Ne光源連續穩定工作時間極長,且對于供電電壓變化不敏感,更適合于要求苛刻的在線環境應用,同時也確保了儀器良好的穩定性和極佳分辨力。
    image006(1).png
    OMEC高性能進口He-Ne激光管(左)vs. 一般He-Ne激光管(右)

    4. 精確耐用的干法進樣系統。At-line在線系統許可測試分散氣壓范圍0.05~0.5MPa.壓力控制連續可調,配備精密振動控制單元及剛玉瓷分散管,可適應于各種樣品及分散強度的測試要求。系統內置分散壓傳感器和負壓傳感器,測試條件精準可控并可追溯。測試窗口全密閉,具有空氣動力學噴射管定位及負壓保護裝置,可有效防止窗口和主機的污染。

    5. 與離線激光粒度儀測試數據保持一致。At-line在線系統在設計之初到成熟,確保其測試數據與離線實驗室數據保持一致一直是優先考慮的需求之一。

    6. 結合良好的系統數據的重現性,At-line在線系統有利于用戶在不同場景數據之間的比對交換;對于用戶研發、試產、轉產或生產的質量數據連貫性和產品質量一致性尤其有利。
    質量參數趨勢圖 拷貝-2.jpg

    水泥在線檢測數據圖

    回樣和清潔系統特點

    1.  二級樣品回輸設計不影響測試精度且避免堆料。通過分級的樣品回輸設計,對不同回輸路徑回收壓力進行匹配設計,At-line在線系統既可以避免單級回料可能存在的堆料問題,亦可保障測試環境的不受產線壓力變化的影響。

    2.  風刀自動清洗技術顯著延長免人工維護時間。通過創新的風刀反向增壓紊流清洗技術,相較于傳統順序壓力梯度清洗方式,At-line在線系統的窗口自潔能力得到了極大地提高,顯著地降低了人工手動清洗測試窗口的頻度,同時保障了測試結果始終可靠!以某品牌的PO42.5水泥樣品為例,在風刀自動清洗維護下,系統無人干預連續工作3個月以上,45μm余量、3-32μm含量、32-65μm含量、小于3μm含量皆能保持良好的重現性,且無趨勢性偏移。在此案例中,無人干預連續工作超過3個月,以上含量連續監控相對標準偏差均在2%以內*。

    *此結論通過實驗室以水泥標準樣測試,模擬在線工況相同的樣品流量和總進樣時間等條件下得出。
    窗口 拷貝.png

    帶風刀窗口圖

    模擬連續工作50周期工況,風刀清洗下水泥標樣數據趨勢圖
    image.png

    測試時間 

    模擬連續工作50周期工況,風刀清洗下水泥標樣數據表

    測試時間 

    >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%

    數據顯示和控制總成特點

    1.  耐受多種復雜工況的儀器測試環境調節系統。At-line在線系統可根據用戶產線現場情況選擇配置環境調節系統,包含溫濕度控制、壓縮空氣潔凈度控制、電力穩壓控制等。系統可在不同季節、不同電力供應情況下連續平穩運轉。

    2.  可自動根據物料不同屬性(例如不同規格的礦渣粉、水泥粉)自動切換最佳的標準化測試條件,系統以10或15分鐘的時間間隔連續不斷地輸出時間間隔內的綜合樣或時間點的瞬時樣的粒徑信息。測試參數包含D10、D50、D90、D97、45μm余量、80μm余量、3-32μm含量、32-65μm含量、小于3μm含量、重量比表面積等可選。

    3.  集中的自動控制和多客戶端數據分配顯示功能。At-line在線系統具有多工業接口數據對接(例如以太網Profinet、OPC、485Modbus RTU、Profibus DP等各種工業數據接口),實時發布功能??梢栽诂F場的觸摸屏、遠程DCS中控室,微信小程序等場景實現測試參數、實時數據的查看和交互操作,同時系統具有工作流程狀態的可視化查看功能。
    微信圖片_20220622145110.png

    系統主界面
    系統界面圖1 拷貝.jpg

    系統主界面

    五、技術指標

    系統名稱在線粒度檢測控制系統
    系統型號At-line


    測試單元激光粒度分析儀
    測試原理全量程米氏散射理論
    激光光源He-Ne氣體激光發射器、波長0.6328μm
    測試范圍0.1~1400μm
    執行標準GB/T   19077-2016
    重復性優于2%(標樣D50偏差)
    準確性優于2%(標樣D50偏差)
    光路設計全自動光路準直,全自動背景修正
    鏡片防護雙層氣幕防護,減少鏡片污染
    鏡片清潔功能全自動風刀吹掃,免維護周期長
    進樣方式全自動干法分散進樣
    分散介質壓縮空氣
    氣壓控制分散氣壓、回收氣壓傳感器實時監控
    系統激光安全等級安全等級Ⅰ級


    取樣單元機械式螺旋取樣裝置
    取樣方式全自動動態連續取樣,適配多種管徑,可按需求定制
    濃度控制自適應調節取樣濃度,減少工藝管道壓力、流量變化的影響
    回料方式自動回料,適應多種管道環境,可按需求定制


    測試頻率默認每小時4次,頻率可調,連續工作
    控制方式全自動閉環控制系統,無需人工值守
    數據驗證儀器免標定設計;可人工加樣檢驗,支持產線上驗證儀器測量數據的準確性
    數據輸出粒度分布數據可按要求定制(如累積分布、區間分布、特征粒徑等),并實時發布到用戶中控系統畫面(如DCS)
    工業數據接口及協議以太網接口OPC   UA、Profinet等,485接口Modbus RTU等協議
    云監控系統支持將數據傳輸至云端服務器,可通過微信小程序監控運行過程,隨時掌控生產情況


    工作環境溫度:-20℃~50℃,濕度≤80%
    用電要求AC380V、50Hz,1.5kW,可靠接地
    壓縮空氣要求氣源壓力≥0.5MPa,壓力露點≤-20℃,瞬時流量≥1m3/min,經油水分離器過濾的潔凈空氣
    空間要求主機柜 1500*700*800mm(W*H*D)
        進樣器 500*600*700mm(W*H*D)
        回樣箱 500*900*600mm(W*H*D)
        其他裝置根據現場情況定制

    六、系統安裝和施工要求

    At-line在線系統定制安裝服務流程

    現場環境考察與定制系統配置方案

    根據客戶現場情況確定取樣點,制作系統組件支架

    安裝在線激光分析系統各組件

    進樣器與主機通信,所有控制及動作通過軟件操作實現

    取樣器、進樣器、回樣器等與產線適配安裝

    電源接入和氣源連接

    光纖、工業以太網、485等數據接口與DCS系統連接

    系統調試和試運行,系統驗收

    At-line在線系統施工要求

    電源:AC380V、50Hz,1.5kW,可靠接地

    氣源:氣源壓力≥0.5MPa,壓力露點≤-20℃,

       瞬時流量≥1m3/min,經油水分離器過濾的潔凈空氣

    溫濕度環境:最大可支持范圍 -20℃~50℃,濕度≤80%

    空間尺寸:不低于以下各設備尺寸的總體空間要求
    尺寸圖.png

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