作者：沈興志

珠海歐美克儀器有限公司產品經理，中國顆粒學會青年理事會理事，主要從事粒度儀和近紅外光譜儀在多種不同領域的測試應用解決方案研究、培訓推廣等方面工作。協助粒度測試需求者開發(fā)和優(yōu)化合適的粒度測試方法，使粒度測試結果更可靠，粒度儀能真正為客戶所用，發(fā)揮其最佳的功能。為近紅外化學成份的定性定量預測需求者提供技術支持和化學計量學支持工作。

前言

在粉體加工企業(yè)中，從來料、倉儲、發(fā)料到生產加工、分選和運輸等環(huán)節(jié)，激光粒度儀被廣泛地用來控制顆粒產品的質量。相對于傳統(tǒng)方式，激光粒度儀可以幫助更好地了解和優(yōu)化生產工藝過程，保障產品品質和應用性能的一致性。在使生產成本得以降低的同時，減少不合格產品造成的聲譽及物料等的損失。

隨著粉體工業(yè)智能化生產（工業(yè)4.0）和減碳等發(fā)展需求，作為粉體材料加工中關鍵質量表征的粒度信息的在線檢測需求越來越強烈。良好的產線實時粒度測量可以及時根據物料信息調整產線參數，使生產物料質量一致性更高，也有利于多因素復雜生產事件的確認、管理和追溯，及時發(fā)現產線設備異常，降低生產中斷和設備故障的風險。全自動的在線測試可以節(jié)省人工，自動將分析結果傳輸至產線智能中控平臺，結合多種智能化數據進行綜合評判和生產過程優(yōu)化。對于產線的轉產亦可以快速響應，縮短產線調整時間，減少物料和能源的浪費和產線的損耗。

歐美克At-line

在線粒度檢測控制系統(tǒng)參數

▲ 歐美克At-line 在線粒度檢測控制系統(tǒng)

憑借對工業(yè)質控和顆粒表征的豐富的經驗，歐美克于2022年7月推出了首款在線粒度檢測控制系統(tǒng)，以服務于水泥、煤粉、礦渣、粉煤灰、非礦等諸多大規(guī)模生產線的在線粒度檢測和系統(tǒng)控制需求。在線系統(tǒng)測試流程：取樣——制樣——粒度分析及中控數據交互——回樣——自清潔——下一個循環(huán)。

在設計之初，我們就把在線檢測的取樣縮樣代表性、全自動分析數據實時發(fā)布和交互操作、耐受復雜工況、降低光學系統(tǒng)和分散進料系統(tǒng)的維護需求、與傳統(tǒng)實驗室數據保持一致且可線上驗證等關鍵客戶需求始終作為系統(tǒng)開發(fā)的必須要求。

歐美克在線系統(tǒng)結構

▲ 系統(tǒng)樣品流程圖

該系統(tǒng)由創(chuàng)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。

多路徑螺旋自適應取樣裝置

▲ 自動鉸刀取樣器

多路徑多口螺旋的智能自適應直流電機調速高性能連續(xù)取樣系統(tǒng)設計。相對傳統(tǒng)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，維護需求低，連續(xù)工作時間長。

產線管道條件瞬息多變，該系統(tǒng)可以根據管道內物料輸送狀態(tài)（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(xù)取樣的設計，使測試結果能敏銳地捕捉產線的短時波動。

兼容連續(xù)綜合料和瞬時料測試

并許可人工加樣驗證

歐美克在線系統(tǒng)對測量周期內連續(xù)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(tǒng)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(tǒng)原因導致的結果偏離，At-line在線系統(tǒng)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。

▲ 帶風刀窗口圖

創(chuàng)新的風刀反向增壓紊流自動清洗技術

長時間連續(xù)的工作，對在線系統(tǒng)的防污染及自清潔能力提出了很高的要求，歐美克在線系統(tǒng)通過風刀反向增壓紊流自動清洗技術顯著延長了系統(tǒng)的免人工維護時間。相較于傳統(tǒng)順序壓力梯度清洗方式，歐美克在線系統(tǒng)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(tǒng)無人干預連續(xù)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(xù)工作超過3個月，以上含量連續(xù)監(jiān)控相對標準偏差均在2%以內*。

▲ 模擬連續(xù)工作50周期工況，風刀清洗下水泥標樣分析數據趨勢圖

*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

▲ 模擬連續(xù)工作50周期工況，風刀清洗下水泥標樣數據表

在線系統(tǒng)與離線激光粒度儀測試數據保持一致

歐美克在線系統(tǒng)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(yōu)先考慮的需求之一。高品質的進口He-Ne氣體激光管等硬件，18位模數轉換裝置和優(yōu)化算法，長焦距低噪聲后傅里葉光學設計，結合多傳感器的物料分散及回收條件實時監(jiān)測，使得系統(tǒng)具有卓越的數據重現性和測試靈敏度。歐美克在線系統(tǒng)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(fā)，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。

歐美克At-line在線粒度檢測控制

系統(tǒng)應用特點

歐美克在線粒度檢測控制系統(tǒng)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(tǒng)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(yōu)點，在上市前已在水泥、礦渣等多種工業(yè)在線檢測領域試運行。

該系統(tǒng)為用戶實時監(jiān)測產線健康狀態(tài)，兼容工業(yè)4.0智能化產線改造，優(yōu)化生產工藝調整、減小產品質量波動、減少過粉磨的損耗、節(jié)省轉產調機的時間和成本，大幅降低由系統(tǒng)污染或取樣代表性不足等帶來的粒徑檢測不準的經濟損失風險，同時節(jié)省傳統(tǒng)測試的人工和人為誤差，能夠為用戶帶來超出預期的價值。

▲ 不同粒徑段含量，水泥在線檢測數據趨勢圖

以典型的年產百萬噸級水泥廠為例，在線系統(tǒng)的良好運行可以使生產更加平穩(wěn)，對于產線的不良可以及時發(fā)現和排除，降低了停機的風險，提高了產能；在線系統(tǒng)實時監(jiān)測使出磨產品質量更穩(wěn)定，提高了混合材的填加比例，降低了物料成本；實時的生產工藝過程優(yōu)化，減少了過度研磨，明顯降低了能耗和研磨介質的損耗；結合自動化的分析數據反饋智能調機，減少了傳統(tǒng)實驗室分析人工需求；年綜合效益可達百萬以上，且對環(huán)境更友好，產品質量更優(yōu)帶來了企業(yè)聲譽的提升。

系統(tǒng)觸屏界面圖

▲ 中控實時界面圖

歐美克At-line在線粒度檢測控制系統(tǒng)參數