CN104614293A - 一种在线检测水泥粒度的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在线检测水泥粒度的方法，其特征在于：在水泥粉磨选粉机的输料斜槽上设有激光粒度分析仪，与激光粒度分析仪电连接的设有信号控制箱和分析仪主机，向激光粒度分析仪的检测窗口处吹入单颗粒状的水泥样品，激光粒度分析仪发射的激光光束在传播过程中遇到水泥颗粒时，部分光偏离原来的传播方向发生散射而形成散射角，所述信号控制箱将激光粒度分析仪输出的代表散射角大小和散射光强度的信号转换成电信号输出给分析仪主机，在分析仪主机中能看到水泥的粒度大小和粒度分布。本发明的方法，具有检测快速、准确、范围广的特点；本发明的装置，使用后提高水泥的质量和粒度稳定性，降低因质量波动造成的能耗浪费。

Description

一种在线检测水泥粒度的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种在线检测水泥粒度的方法和装置。

背景技术

专业研究发现，水泥颗粒大小与水化过程有着直接的影响，不同粒径的水泥水化速度及水化程度差异很大，因此对水泥粒度的检测对水泥质量至关重要。目前，大多采用离线检测的方式，在水泥成品粒度正常的情况下检测员每间隔4小时去现场人工取样一次，在实验室里进行检测，不能实时的监控成品水泥的粒度；当水泥成品粒度出现异常时，检测员立即去现场取样，从人工取样、检测再到调整工艺参数至少要30min以上的时间，这一时间延迟势必会造成该时间段内的水泥产品不符合质量要求，产品质量不稳定，同时增大设备的能耗。

业内也有采用在线检测的方法，主要有筛析法和比表面积法，筛析法主要反映颗粒＞45um的百分比含量，而比表面积法主要反映颗粒＜5um百分比含量，而据研究发现水泥中0-30um的颗粒对强度起主要作用，其中0-10um部分早期强度高，10-30um部分后期强度高，3-32um这部分颗粒含量越多，水泥质量越好。现有的在线检测方法未反映出水泥粒度对水泥强度起主要影响的3-32um含量，不是理想的检测方法。

发明内容

为了解决背景技术中的不足，本发明的目的在于克服背景技术的缺陷，提供一种在线检测水泥粒度的方法和装置，在3-5分钟内完成粒径在0-100um范围内的各种颗粒的检测。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种在线检测水泥粒度的方法，其特征在于：在水泥粉磨选粉机的输料斜槽上设有激光粒度分析仪，与激光粒度分析仪电连接的设有信号控制箱和分析仪主机，向激光粒度分析仪的检测窗口处吹入单颗粒状的水泥样品，激光粒度分析仪发射的激光光束在传播过程中遇到水泥颗粒时，部分光偏离原来的传播方向发生散射而形成散射角，且遇到粒径相同的颗粒时散射角相同，所述信号控制箱将激光粒度分析仪输出的代表散射角大小和散射光强度的信号转换成电信号输出给分析仪主机，在分析仪主机中能看到水泥的粒度大小和粒度分布，其具体步骤如下：

S1、向激光粒度分析仪的检测窗口吹入单颗粒状水泥样品；

S2、分析仪主机给激光粒度分析仪信号启动激光管产生激光束，激光束在传播至检测窗口时遇到水泥颗粒产生散射，形成散射角，激光粒度分析仪的光电探测器阵列将传播至其界面上的散射光的强度和散射角转换成电压信号；

S3、电压信号在信号控制箱内经过信号放大、A/D转换后输出至分析仪主机；

S4、分析仪主机基于Mie氏散射理论将代表散射光的强度和散射角的电压值转化成粒度分布和粒度大小；

S5、分析仪主机每十秒钟读取一次该时间段内检测样品的平均值，并将每个度数自动绘制成曲线图；

S6、重复步骤S1-S5，实现连续测量。

本发明的又一技术方案是：一种在线检测水泥粒度的装置，包括设置在选粉机后段用于输送水泥成品的输料斜槽，其特征在于： 其还包括与所述输料斜槽连接的用于从输料斜槽中取出水泥样品的取样器、通过取样管与所述取样器连接的粒度检测器，以及与粒度检测器连接的旋风收尘器，所述旋风收尘器通过回样管连接至输料斜槽，所述粒度检测器具有激光粒度分析仪、信号控制箱，分析仪主机，所述激光粒度分析仪分别与信号控制箱和分析仪主机电连接，所述信号控制箱通过RS422端口与分析仪主机电连接。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述取样器和粒度检测器之间还设有样品流动池，与所述样品流动池连接的还设有空气分散器。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述空气分散器具有依次连接的空压机、冷干机和储气罐，所述储气罐通过带有压力开关的气管连接至所述样品流动池，所述压力开关电连接至信号控制箱。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述取样器为螺旋取样器，具有送料管、轴向穿设在所述送料管内的转动轴，以及驱动所述转动轴转动的电机，所述转动轴的外壁上呈螺旋状盘绕的设有转子，所述送料管的进料端与输料斜槽连通，所述电机电连接至信号控制箱。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述送料管的下料端通过一支管连通至所述输料斜槽，所述取样管与支管连通。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述取样管和回样管上依次设有取样阀和回样阀，所述取样阀和回样阀均电连接至信号控制箱。

本发明的有益之处在于：本发明的一种在线检测水泥粒度的方法，基于光速来获取代表水泥粒度的大小和分布的散射谱，主机基于Mie氏散射理论将散射谱转化成粒度分布和粒度大小，具有检测快速、准确、范围广的特点；本发明的一种在线检测水泥粒度的装置，使用后提高水泥的质量和粒度稳定性，降低因质量波动造成的能耗浪费。 

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明优选实施例检测装置的工艺布置简图；

图2是激光粒度分析仪的结构原理图。

图中：图中：K、压力开关，2、输料斜槽，4、取样器，41、送料管，42、转动轴，43、电机，44、转子，6、取样管，8、粒度检测器，10、旋风收尘器，12、回样管，14、激光粒度分析仪，16、信号控制箱，18、分析仪主机，20、样品流动池，22、空气分散器，24、空压机，25、过滤器，26、冷干机，28、储气罐，30、支管，32、取样阀，34、回样阀；

36、激光管，38、显微物镜，40、准直镜，42、检测窗口，44、傅里叶透镜，46、光电探测器阵列。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例及实施例附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供一种在线检测水泥粒度的装置，主要包括设置在选粉机后段用于输送水泥成品的输料斜槽2，取样器4、样品流动池20、空气分散器22、粒度检测器8，旋风分离器10。成品水泥从输料斜槽2中输出，取样器4与输料斜槽2连接从输料斜槽2中抽选样品水泥，抽选出的样品水泥通过取样管6输送至样品流动池20中，空气分散器22输出高压、清洁、干燥的气源，以这一气源作为分散介质将样品流动池20中的水泥吹散成单颗粒至粒度检测器8中进行检测，旋风分离器10将检测后的水泥负压回收经回样管12输送至输料斜槽2中。

所述粒度检测器8具有激光粒度分析仪14、信号控制箱16，分析仪主机18，所述激光粒度分析仪14分别与信号控制箱16和分析仪主机18电连接，所述信号控制箱16通过RS422端口与分析仪主机18电连接。

本发明的一种在线检测水泥粒度的方法，是在水泥粉磨选粉机的输料斜槽2上设有激光粒度分析仪14，与激光粒度分析仪14电连接的设有信号控制箱16和分析仪主机18，向激光粒度分析仪14的检测窗口42处吹入单颗粒状的水泥样品，激光粒度分析仪14发射的激光光束在传播过程中遇到水泥颗粒时，部分光偏离原来的传播方向发生散射而形成散射角，且遇到粒径相同的颗粒时散射角相同，所述信号控制箱16将激光粒度分析仪14输出的代表散射角大小和散射光强度的信号转换成电信号输出给分析仪主机18，在分析仪主机18中能看到水泥的粒度大小和粒度分布，其具体步骤如下：

S1、向激光粒度分析仪14的检测窗口42吹入单颗粒状水泥样品；

S2、分析仪主机18给激光粒度分析仪14信号启动激光管产生激光束，激光束在传播至检测窗口42时遇到水泥颗粒产生散射，形成散射角，激光粒度分析仪14的光电探测器阵列46将传播至其界面上的散射光的强度和散射角转换成电压信号；

S3、电压信号在信号控制箱16内经过信号放大、A/D转换后输出至分析仪主机18；

S4、分析仪主机18基于Mie氏散射理论将代表散射光的强度和散射角的电压值转化成粒度分布和粒度大小；

S5、分析仪主机每十秒钟读取一次该时间段内检测样品的平均值，并将每个度数自动绘制成曲线图；

S6、重复步骤S1-S5，实现连续测量。

如图2所示，本发明的激光粒度分析仪内部结构以及检测方法如下：

激光粒度分析仪14具有激光管36、显微物镜38、针孔，40、准直镜，42、检测窗口，44、傅里叶透镜，46、光电探测器阵列。

本发明的激光粒度分析仪14在安装时以检测窗口42正对从样品流动池20中出来的水泥设置。

首先向激光粒度分析仪14的检测窗口42吹入单颗粒状水泥样品，分析仪主机18向激光管36中发送激光信号，激光管36产生的激光束先经过倒置的显微物镜38聚焦，在焦点处放置一个针孔滤波器，以滤去杂散光，通过针孔的光是纯净的发散光束，经过准直镜40后变成平行光，经过检测窗口42后，激光就会被散射，产生散射角，颗粒越小，产生的散射角越大，反之，颗粒越大，产生的散射角越小，散射光被傅里叶透镜46聚焦，使得同样散射角的光聚集在光电探测器阵列46的同一点上，在光电探测器阵列46的同一点的散射光光强反映样品的粒度分布，因此光电探测器阵列46输出的光电信号分布，就代表散射光强的分布，从光电探测器阵列46中输出的光电信号经过信号控制箱16的信号放大、A/D转换后输出值分析仪主机18，分析仪主机18基于Mie氏散射理论将代表散射光的强度和散射角的电压值转化成粒度分布和粒度大小，分析仪主机18可以设定每十秒钟读取一次该段时间内样品检测的平均值，并将每个读数自动绘制成曲线图，在显示器中直观的显示出来。

由此激光粒度分析仪根据光的散射现象可以测量粒径在0-100um范围内所有颗粒的散射光强分布，这一散射光强分布信号经过信号控制箱16的处理后输出至分析仪主机18，主机将散射光强分布转换成粒度分布，并自动绘制成曲线，3-5min完成一次检测。本发明具有检测时间短，检测范围大的优点，使用后提高水泥的质量和粒度稳定性，降低因质量波动造成的能耗浪费。

本发明的一种在线检测水泥粒度的方法，基于光速来获取代表水泥粒度的大小和分布的散射谱，主机基于Mie氏散射理论将散射谱转化成粒度分布和粒度大小，具有检测快速、准确、范围广的特点；使用本发明的检测装置之后，在稳定的状态下，可以利用在线检测返回来的数据，实时了解到生产线上的实际情况，操作人员可以做一些微调动作，不断优化生产工艺，不必频繁地跑到现场取样拿回来实验室分析，发现异常再去控制，这无疑消除了很长的时间之后，利于保证产品的质量，相比不断的人工取样，控制节省了大量时间。

所述空气分散器22具有依次连接的空压机24、过滤器25、冷干机26和储气罐28，所述储气罐28通过带有压力开关K的气管连接至所述样品流动池20，从空压机24中出来的压缩空气经过滤器25和冷干机26后变成高压、清洁、干燥的气源储存在储气罐28中，信号控制箱16根据检测需要控制压力开关K的开启程度，来实现气源压力的自动控制。

所述取样器4为螺旋取样器，具有送料管41、轴向穿设在所述送料管41内的转动轴42，以及驱动所述转动轴42转动的电机43，所述转动轴42的外壁上呈螺旋状盘绕的设有转子44，所述送料管41的进料端与输料斜槽2连通，所述送料管41的下料端通过一支管30连通至输料斜槽2，所述取样管6与支管30连通，所述电机43电连接至信号控制箱16。样品水泥经过送料管41后，一路经支管30返回至输料斜槽2，一路依次经过支管30、取样管6、回样管12返回至输料斜槽2。信号控制箱16根据检测需要控制电机43的转速，来实现样品的输送速度。

所述取样管6和回样管12上依次设有取样阀32和回样阀34，所述取样阀32和回样阀34均电连接至信号控制箱16。信号控制箱16根据检测需要控制取样阀32和回样阀34的开启或者关闭。

综上，信号控制箱16通过控制压力开关K、电机43的转速，以及取样阀32和回样阀34的开启或者关闭，来控制整个检测回路的运行，实现整个检测的全自动管理。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (7)

1. 一种在线检测水泥粒度的方法，其特征在于：在水泥粉磨选粉机的输料斜槽上设有激光粒度分析仪，与激光粒度分析仪电连接的设有信号控制箱和分析仪主机，向激光粒度分析仪的检测窗口处吹入单颗粒状的水泥样品，激光粒度分析仪发射的激光光束在传播过程中遇到水泥颗粒时，部分光偏离原来的传播方向发生散射而形成散射角，且遇到粒径相同的颗粒时散射角相同，所述信号控制箱将激光粒度分析仪输出的代表散射角大小和散射光强度的信号转换成电信号输出给分析仪主机，在分析仪主机中能看到水泥的粒度大小和粒度分布，其具体步骤如下：

S1、向激光粒度分析仪的检测窗口吹入单颗粒状水泥样品；

S2、分析仪主机给激光粒度分析仪信号启动激光管产生激光束，激光束在传播至检测窗口时遇到水泥颗粒产生散射，形成散射角，激光粒度分析仪的光电探测器阵列将传播至其界面上的散射光的强度和散射角转换成电压信号；

S3、电压信号在信号控制箱内经过信号放大、A/D转换后输出至分析仪主机；

S4、分析仪主机基于Mie氏散射理论将代表散射光的强度和散射角的电压值转化成粒度分布和粒度大小；

S5、分析仪主机每十秒钟读取一次该时间段内检测样品的平均值，并将每个度数自动绘制成曲线图；

S6、重复步骤S1-S5，实现连续测量。

2.一种在线检测水泥粒度的装置，包括设置在选粉机后段用于输送水泥成品的输料斜槽，其特征在于： 其还包括与所述输料斜槽连接的用于从输料斜槽中取出水泥样品的取样器、通过取样管与所述取样器连接的粒度检测器，以及与粒度检测器连接的旋风收尘器，所述旋风收尘器通过回样管连接至输料斜槽，所述粒度检测器具有激光粒度分析仪、信号控制箱，分析仪主机，所述激光粒度分析仪分别与信号控制箱和分析仪主机电连接，所述信号控制箱通过RS422端口与分析仪主机电连接。

3.根据权利要求2所述的水泥粒度在线检测装置，其特征在于：所述取样器和粒度检测器之间还设有样品流动池，与所述样品流动池连接的还设有空气分散器。

4.根据权利要求3所述的水泥粒度在线检测装置，其特征在于：所述空气分散器具有依次连接的空压机、冷干机和储气罐，所述储气罐通过带有压力开关的气管连接至所述样品流动池，所述压力开关电连接至信号控制箱。

5.根据权利要求2所述的水泥粒度在线检测装置，其特征在于：所述取样器为螺旋取样器，具有送料管、轴向穿设在所述送料管内的转动轴，以及驱动所述转动轴转动的电机，所述转动轴的外壁上呈螺旋状盘绕的设有转子，所述送料管的进料端与输料斜槽连通，所述电机电连接至信号控制箱。

6.根据权利要求5所述的水泥粒度在线检测装置，其特征在于：所述送料管的下料端通过一支管连通至所述输料斜槽，所述取样管与支管连通。

7.根据权利要求2所述的水泥粒度在线检测装置，其特征在于：所述取样管和回样管上依次设有取样阀和回样阀，所述取样阀和回样阀均电连接至信号控制箱。