CN107589089A - 水泥生料成分的检测系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水泥生料成分的检测系统，包括布置在水泥生料斜上方的红外光源，所述的水泥生料的正上方布置有平置的能量收集系统，所述的能量收集系统处于光谱仪的入口处，光谱仪与上位机连接。上位机对干涉信号进行分析，得出水泥生料成分的CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃的含量，从而计算出水泥生料成分的三率值：石灰饱和系数(KH)、硅率(n)、铝率(p)，将本发明结构布置在水泥生料生产线上，结构简单，可以快速的实时在线检测出水泥生料成分的三率值，便于及时做出生产调控保证水泥生产质量。

Description

水泥生料成分的检测系统及其控制方法

技术领域

本发明属于水泥生产制造领域，特别涉及一种水泥生料成分的检测系统及其控制方法。

背景技术

水泥是国民经济中重要的基础性原材料，广泛应用在建筑、道路、水利、海洋和国防工程中。水泥质量的控制是水泥生产过程中非常重要的一环，直接影响了产品的最终质量，如果售出使用会对建筑工程造成极大的安全隐患。现有的水泥质量检测方法有成熟的荧光分析法和近年来新起的中子活化法。虽然荧光分析法在水泥的质量控制中有四十多年的历史，但是仍然有不便之处，需要在水泥生产过程中取样到实验室进行分析计算，属于滞后分析，无法及时调控，造成了原料的浪费。中子活化法虽然属于一种前馈控制的技术，但是存在辐射源这一安全隐患，且维护周期长和维护成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水泥生料成分的检测系统，在水泥生产过程中实时在线分析水泥生料成分，便于及时调控提高水泥质量。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种水泥生料成分的检测系统，包括布置在水泥生料斜上方的红外光源，所述的水泥生料的正上方布置有能量收集系统，所述的能量收集系统处于光谱仪的入口处，光谱仪与上位机连接。

上述技术方案中，水泥生料在生产过程中处于出料皮带或斜槽上，红外光源的出射光束照向水泥生料产生漫反射光，含有水泥生料样品信息的漫反射光通过能量收集系统汇聚形成聚焦光束入射至光谱仪，从而得到含有水泥生料样品信息的干涉信号，随后将干涉信号传递至上位机，上位机对干涉信号进行分析，得出水泥生料成分的CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃的含量，从而计算出水泥生料成分的三率值：石灰饱和系数(KH)、硅率(n)、铝率(p)，将本发明结构布置在水泥生料生产线上，结构简单，可以快速的实时在线检测出水泥生料成分的三率值，便于及时做出生产调控保证水泥生产质量。

本发明的目的还在于提供一种水泥生料成分的检测系统的控制方法，在水泥生产过程中实时在线分析水泥生料成分，便于及时调控提高水泥质量。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种水泥生料成分的检测系统的控制方法，包括如下步骤：A、水泥生料在生产过程中处于出料皮带或斜槽上；B、在水泥生料的斜上方周圈均匀布置有红外光源，且红外光源的出射光束照向水泥生料产生漫反射光；C、含有水泥生料样品信息的漫反射光通过能量收集系统汇聚形成聚焦光束入射至光谱仪；D、聚焦光束经光谱仪得到含有水泥生料样品信息的干涉信号，随后将干涉信号传递至上位机；E、上位机对干涉信号进行分析，得出水泥生料成分的CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃的含量，从而计算出水泥生料成分的三率值：石灰饱和系数(KH)、硅率(n)、铝率(p)。

与现有技术相比，本发明无需对生产线上的水泥生料取样再到实验室进行检测，也没有辐射源，节约了时间、成本，只需将本发明结构布置在水泥生料生产线上，结构简单，可以快速的实时在线检测出水泥生料成分的三率值，便于及时做出生产调控保证水泥生产质量。

附图说明

图1为本发明系统示意简图；

图2为红外光源布置简图；

图3为光谱仪结构示意简图。

具体实施方式

结合图1、2、3对本发明做出进一步的说明：

一种水泥生料成分的检测系统，包括布置在水泥生料1斜上方的红外光源2，所述的水泥生料1的正上方布置有能量收集系统3，所述的能量收集系统3处于光谱仪4的入口处，光谱仪4与上位机5连接。水泥生料1在生产过程中处于出料皮带或斜槽上，红外光源2的出射光束照向水泥生料1产生漫反射光，含有水泥生料1样品信息的漫反射光通过能量收集系统3汇聚形成聚焦光束入射至光谱仪4，从而得到含有水泥生料1样品信息的干涉信号，随后将干涉信号传递至上位机5，上位机5对干涉信号进行分析，得出水泥生料成分的CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃的含量，从而计算出水泥生料成分的三率值：石灰饱和系数(KH)、硅率(n)、铝率(p)，将本发明结构布置在水泥生料生产线上，结构简单，可以快速的实时在线检测出水泥生料1成分的三率值，便于及时做出生产调控保证水泥生产质量。

所述的光谱仪4包括与能量收集系统3对应布置的平面镜41，第一抛面镜42用于将平面镜41的出射光束准直入射至干涉仪43，第二抛面镜44用于将干涉仪43的出射干涉光束准直入射至探测器45，所述的探测器45与上位机5连接。经过能量收集系统3形成的聚焦光束通过平面镜41将光束光轴转向至光谱仪4的光路光轴，光束经第一抛面镜42准直入射至干涉仪43，从而得到含有水泥生料1样品信息的干涉光束，干涉光束经第二抛面镜44准直入射至探测器45，探测器45将检测到的光信号转换为电信号传递至上位机5。

所述的能量收集系统3为平置在水泥生料1正上方的会聚透镜、会聚透镜组或离轴反射镜。

所述的红外光源2为多个且均匀布置在水泥生料1的斜上方周圈，所述的红外光源2的周身设有防尘罩。所述的红外光源2为角度可调节，且均匀的布置，检测时工作人员调整红外光源2的光束出射角度，确保照射至水泥生料产生漫反射光。

一种水泥生料成分的检测系统的控制方法，包括如下步骤：A、水泥生料1在生产过程中处于出料皮带或斜槽上；B、在水泥生料1的斜上方周圈均匀布置有红外光源2，且红外光源2的出射光束照向水泥生料1产生漫反射光；C、含有水泥生料1样品信息的漫反射光通过能量收集系统3汇聚形成聚焦光束入射至光谱仪4；D、聚焦光束经光谱仪4得到含有水泥生料1样品信息的干涉信号，随后将干涉信号传递至上位机5；E、上位机5对干涉信号进行分析，得出水泥生料成分的CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃的含量，从而计算出水泥生料成分的三率值：石灰饱和系数KH、硅率n、铝率p。无需对生产线上的水泥生料1取样再到实验室进行检测，也没有辐射源，节约了时间、成本，只需将本发明结构布置在水泥生料生产线上，结构简单，可以快速的实时在线检测出水泥生料1成分的三率值，便于及时做出生产调控保证水泥生产质量。

所述的光谱仪4包括平面镜41、第一抛面镜42、干涉仪43、第二抛面镜44、探测器45，所述的步骤D包括如下步骤：D1、聚焦光束通过平面镜41将光束光轴转向至光谱仪4的光路光轴，光束经第一抛面镜42准直入射至干涉仪43，从而得到含有水泥生料1样品信息的干涉光束；D2、干涉光束经第二抛面镜44准直入射至探测器45，探测器45将检测到的光信号转换为电信号传递至上位机5。

所述的步骤E包括如下步骤：E1、上位机5将探测器45传递而来的电信号转化为光谱图，再根据预先建立的成分含量的预测模型计算得到水泥生料成分的CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃的含量，同时也计算出其他物质如MgO、水分等含量；

E2、

计算水泥生料成分三率值比，根据计算结果检测当前水泥生料是否符合质量标准。实时在线分析生产线上正在生产的水泥生料的三率值比，上位机精确的计算出当前水泥生料成分是否满足质量标准，以便及时做出生产调控。

Claims (7)

1.一种水泥生料成分的检测系统，其特征在于：包括布置在水泥生料(1)斜上方的红外光源(2)，所述的水泥生料(1)的正上方布置有能量收集系统(3)，所述的能量收集系统(3)处于光谱仪(4)的入口处，光谱仪(4)与上位机(5)连接。

2.根据权利要求1所述的水泥生料成分的检测系统，其特征在于：所述的光谱仪(4)包括与能量收集系统(3)对应布置的平面镜(41)，第一抛面镜(42)用于将平面镜(41)的出射光束准直入射至干涉仪(43)，第二抛面镜(44)用于将干涉仪(43)的出射干涉光束准直入射至探测器(45)，所述的探测器(45)与上位机(5)连接。

3.根据权利要求1所述的水泥生料成分的检测系统，其特征在于：所述的能量收集系统(3)为平置在水泥生料(1)正上方的会聚透镜、会聚透镜组或离轴反射镜。

4.根据权利要求1所述的水泥生料成分的检测系统，其特征在于：所述的红外光源(2)为多个且均匀布置在水泥生料(1)的斜上方周圈，所述的红外光源(2)的周身设有防尘罩。

5.一种如权利要求1所述的水泥生料成分的检测系统的控制方法，包括如下步骤：

A、水泥生料(1)在生产过程中处于出料皮带或斜槽上；

B、在水泥生料(1)的斜上方周圈均匀布置有红外光源(2)，且红外光源(2)的出射光束照向水泥生料(1)产生漫反射光；

C、含有水泥生料(1)样品信息的漫反射光通过能量收集系统(3)汇聚形成聚焦光束入射至光谱仪(4)；

D、聚焦光束经光谱仪(4)得到含有水泥生料(1)样品信息的干涉信号，随后将干涉信号传递至上位机(5)；

E、上位机(5)对干涉信号进行分析，得出水泥生料成分的CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃的含量，从而计算出水泥生料成分的三率值：石灰饱和系数(KH)、硅率(n)、铝率(p)。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：所述的光谱仪(4)包括平面镜(41)、第一抛面镜(42)、干涉仪(43)、第二抛面镜(44)、探测器(45)，所述的步骤D包括如下步骤：

D1、聚焦光束通过平面镜(41)将光束光轴转向至光谱仪(4)的光路光轴，光束经第一抛面镜(42)准直入射至干涉仪(43)，从而得到含有水泥生料(1)样品信息的干涉光束；

D2、干涉光束经第二抛面镜(44)准直入射至探测器(45)，探测器(45)将检测到的光信号转换为电信号传递至上位机(5)。

7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：所述的步骤E包括如下步骤：

E1、上位机(5)将探测器(45)传递而来的电信号转化为光谱图，再根据预先建立的成分含量的预测模型计算得到水泥生料成分的CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃的含量，同时也计算出其他物质如MgO、水分等含量；

E2、

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计算水泥生料成分三率值比，根据计算结果检测当前水泥生料是否符合质量标准。