作者：沈兴志

珠海欧美克仪器有限公司产品经理，中国颗粒学会青年理事会理事，主要从事粒度仪和近红外光谱仪在多种不同领域的测试应用解决方案研究、培训推广等方面工作。协助粒度测试需求者开发和优化合适的粒度测试方法，使粒度测试结果更可靠，粒度仪能真正为客户所用，发挥其最佳的功能。为近红外化学成份的定性定量预测需求者提供技术支持和化学计量学支持工作。

前言

在粉体加工企业中，从来料、仓储、发料到生产加工、分选和运输等环节，激光粒度仪被广泛地用来控制颗粒产品的质量。相对于传统方式，激光粒度仪可以帮助更好地了解和优化生产工艺过程，保障产品品质和应用性能的一致性。在使生产成本得以降低的同时，减少不合格产品造成的声誉及物料等的损失。

随着粉体工业智能化生产（工业4.0）和减碳等发展需求，作为粉体材料加工中关键质量表征的粒度信息的在线检测需求越来越强烈。良好的产线实时粒度测量可以及时根据物料信息调整产线参数，使生产物料质量一致性更高，也有利于多因素复杂生产事件的确认、管理和追溯，及时发现产线设备异常，降低生产中断和设备故障的风险。全自动的在线测试可以节省人工，自动将分析结果传输至产线智能中控平台，结合多种智能化数据进行综合评判和生产过程优化。对于产线的转产亦可以快速响应，缩短产线调整时间，减少物料和能源的浪费和产线的损耗。

欧美克At-line

在线粒度检测控制系统参数

▲ 欧美克At-line 在线粒度检测控制系统

凭借对工业质控和颗粒表征的丰富的经验，欧美克于2022年7月推出了首款在线粒度检测控制系统，以服务于水泥、煤粉、矿渣、粉煤灰、非矿等诸多大规模生产线的在线粒度检测和系统控制需求。在线系统测试流程：取样——制样——粒度分析及中控数据交互——回样——自清洁——下一个循环。

在设计之初，我们就把在线检测的取样缩样代表性、全自动分析数据实时发布和交互操作、耐受复杂工况、降低光学系统和分散进料系统的维护需求、与传统实验室数据保持一致且可线上验证等关键客户需求始终作为系统开发的必须要求。

欧美克在线系统结构

▲ 系统样品流程图

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。

多路径螺旋自适应取样装置

▲ 自动铰刀取样器

多路径多口螺旋的智能自适应直流电机调速高性能连续取样系统设计。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，维护需求低，连续工作时间长。

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。

兼容连续综合料和瞬时料测试

并许可人工加样验证

欧美克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。

▲ 带风刀窗口图

创新的风刀反向增压紊流自动清洗技术

长时间连续的工作，对在线系统的防污染及自清洁能力提出了很高的要求，欧美克在线系统通过风刀反向增压紊流自动清洗技术显著延长了系统的免人工维护时间。相较于传统顺序压力梯度清洗方式，欧美克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*。

▲ 模拟连续工作50周期工况，风刀清洗下水泥标样分析数据趋势图

*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

▲ 模拟连续工作50周期工况，风刀清洗下水泥标样数据表

在线系统与离线激光粒度仪测试数据保持一致

欧美克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。高品质的进口He-Ne气体激光管等硬件，18位模数转换装置和优化算法，长焦距低噪声后傅里叶光学设计，结合多传感器的物料分散及回收条件实时监测，使得系统具有卓越的数据重现性和测试灵敏度。欧美克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。

欧美克At-line在线粒度检测控制

系统应用特点

欧美克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，在上市前已在水泥、矿渣等多种工业在线检测领域试运行。

该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。

▲ 不同粒径段含量，水泥在线检测数据趋势图

以典型的年产百万吨级水泥厂为例，在线系统的良好运行可以使生产更加平稳，对于产线的不良可以及时发现和排除，降低了停机的风险，提高了产能；在线系统实时监测使出磨产品质量更稳定，提高了混合材的填加比例，降低了物料成本；实时的生产工艺过程优化，减少了过度研磨，明显降低了能耗和研磨介质的损耗；结合自动化的分析数据反馈智能调机，减少了传统实验室分析人工需求；年综合效益可达百万以上，且对环境更友好，产品质量更优带来了企业声誉的提升。

系统触屏界面图

▲ 中控实时界面图

欧美克At-line在线粒度检测控制系统参数