CN113792737B - 一种基于图像识别技术的水泥磨内物料停留时间测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于图像识别技术的水泥磨内物料停留时间测试方法，属于水泥生产技术领域，测试方法包括荧光素料饼制样、荧光素投料及取料、荧光素图像获取、荧光素图像识别定量四个程序，可实现快速、准确地进行水泥磨内物料停留时间测试。通过荧光素粉与入磨物料加水制成塑性料饼，防止荧光粉跟随磨内通风快速吹至磨尾，影响试验结果，荧光素识别采用图像识别法，仅需使用价格便宜的便携手持式显微镜即可完成拍摄任务，每个样品拍摄仅需3～4分钟，完成所有样品拍摄仅需1个小时；使用计算机图像识别技术，可快速实现荧光素定量统计，避免人工目测的主观判断，测试结果更准确、可靠。
Description
技术领域
本发明涉及水泥生产技术领域，尤其涉及一种基于图像识别技术的水泥磨内物料停留时间测试方法。
背景技术
我国水泥年产量超过24亿吨，水泥成为国民经济建设的最重要基础建筑材料之一。而球磨机应用于水泥工业已有上百年的历史,一直是水泥企业粉磨作业的主要主机设备，国内绝大多数水泥企业粉磨生产工艺中均含有球磨机。球磨机磨内物料停留时间是判断水泥球磨机运行状态及粉磨效率的重要参考指标之一，直接影响出磨水泥细度、温度及最终水泥产品的质量，因此准确掌握水泥球磨机磨内物料停留时间尤其重要，是水泥粉磨工艺技术标定人员必须掌握的技能之一。
目前测试水泥球磨机磨内物料停留时间的方法主要有以下几种：
①石膏法：石膏（天然石膏或工业副产石膏）是水泥生产必须添加的缓凝组分之一，主要成分为三氧化硫及氧化钙。实际生产中可通过调节入磨石膏掺入量（通常增加石膏掺量3%～5%或停止石膏喂入），并在出磨斜槽上取样测其SO3含量，以从开始取样到试样中SO3含量达到峰值或最低值的时间为磨内物料停留时间。
②荧光素法：荧光素作为示踪介质，能够在水中溶解稀释，在紫外光强度下呈光亮的黄绿色。测试过程为将荧光素按一定比例投人磨内，定时在磨尾取样，一般测定时间15～20min左右，将出磨水泥样品在透明玻璃容器中进行溶解，将玻璃容器放在暗室的紫外光下，以目测法判断光亮强度最大样品所对应时间为磨内物料停留时间，或者使用荧光光度计测试荧光素相对含量，根据取样时间和荧光素的相对含量绘制停留时间分布图，分布图中峰值对应磨内物料停留时间。
③理论计算法：物料在磨内停留时间计算公式为：t=60g/A,其中t为磨内物料停留时间；g为磨仓内存料量；A为磨内物料通过量。其中磨仓内存料量得到准确数值比较困难，需要停磨进行磨内物料面为弦的弓形断面面积测试、物料容积测试后通过计算得到，而磨内物料通过量A需对选粉机进行循环负荷测试，整个测试方法比较复杂。
上述水泥球磨机磨内物料流速测试方法均各自存在局限性：
石膏法：中控人员需调整生产配料，需调整石膏掺入量，易造成其他负面影响，如影响水泥产品质量，出磨SO3含量不合格，影响操作人员绩效考核。尤其在圈流磨中，出磨物料经过选粉机选出粗粉回到磨中，停止石膏喂料20～30min,仍然无法使磨内石膏走空或加大石膏喂入量，出磨SO3峰值也不明显。
理论计算法：磨仓内存料量得到准确数值比较困难，需要停磨进行测试，进行标定时影响到生产，且测试过程需标定人员入磨进行测试，安全风险大。
荧光素法：传统荧光素使用人工目测法判断荧光剂强度，判断结果主观性强，难以得到量化指标；而使用荧光计进行荧光素相对含量测试也存在难度，因为投入水泥磨中荧光素含量属微量（水泥磨产量通常150～250t/h,而测试用荧光素含量仅几百克），测试结果准确度低，有时无法检测出荧光素含量。其次，目前绝大多少水泥企业均未配置专门测试荧光素的荧光光度计（价格贵），进行系统标定无法于生产基地现场完成。
发明内容
本发明针对现有水泥球磨机磨内物料停留时间测试方法存在的局限性，提出基于图像自动识别技术的水泥球磨机磨内物料停留时间测试方法，其主要目的是解决现有荧光素测试方法中荧光素含量定量过程中遇到的测试不准确、操作不方便、无法于生产现场完成测试等难题，同时优化了整个荧光素测试方法工作程序，实现测试结果更便捷、准确。
本发明优化了水泥磨内物料停留时间荧光素法全部流程，测试方法包括荧光素料饼制样、荧光素投料及取料、荧光素图像获取、荧光素图像识别定量四个程序，可实现快速、准确地进行水泥磨内物料停留时间测试。
一种基于图像识别技术的水泥磨内物料停留时间测试方法，所述测试方法包括如下步骤：
步骤1：荧光素料饼制样，将黄色荧光素粉加入磨粉状物料在桶中充分混合均匀，加入水揉制形成塑性料饼；
步骤2：荧光素料饼投料及磨尾取料，把塑性料饼放入长柄平铲上，喂入水泥球磨机人磨口，开始计时，间隔固定时间在出磨斜槽上取物料，装入纸质样品袋中；
步骤3：荧光素图像获取，把取到含荧光素水泥样品放入模具中，使用玻璃片摊平，使用手持式便携式显微镜进行拍照得到样品拍摄照片；
步骤4：荧光素图像定量识别，将所拍摄图像传上计算机中使用大津阈值分割识别出前景，再使用图形查找法分离出荧光素粉斑点，并统计荧光素斑点个数，根据每分钟荧光素斑点数量绘制停留时间分布图，分布图中峰值对应磨内物料停留时间。
进一步地，步骤1的具体过程为：开路磨水泥按每1t/h台产用1～1.5g荧光素粉，闭路磨水泥按每1t/用2～3g荧光素粉，把荧光素粉与3～5公斤入磨粉状物料在10L小桶中充分混合均匀，分4～5次往桶中加入水，每次加水200～300g，按和面方法不断揉制形成塑性料饼。
进一步地，步骤2的具体过程为：每隔1分钟在出磨斜槽上取1公斤物料，装入纸质样品袋中，共计取至15min，结束取样。
进一步地，步骤3的具体过程为：把每分钟取到含荧光素水泥样品称取200g～300g放入定制的长*宽*高为150*150*20mm方型模具中，使用玻璃片摊平，把样品拿到无日光干扰房间中，使用手持式便携式显微镜进行拍照，显微镜光源使用荧光光源灯泡替代普通白光光源。
进一步地，拍照的具体过程为：拍照过程为保持镜头不变，用手移动模具，拍摄一张立即移动至下一个区域，保证整个模具所有区域均被拍摄到，保证样品代表性，每个样品拍摄相同数量照片。
进一步地，每个样品拍摄照片数量为40～60张，拍摄放大倍数为100～200倍。
进一步地，步骤4的具体过程为：使用图像软件对每分钟40～60张样品进行批量识别并计算荧光素斑点个数得到荧光素粉含量。
本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：
本发明通过荧光素粉与入磨物料加水制成塑性料饼，防止荧光粉跟随磨内通风快速吹至磨尾，影响试验结果，荧光素识别采用图像识别法，仅需使用价格便宜的便携手持式显微镜即可完成拍摄任务，每个样品拍摄仅需3～4分钟，完成所有样品拍摄仅需1个小时；使用计算机图像识别技术，可快速实现荧光素定量统计，避免人工目测的主观判断，测试结果更准确、可靠。
附图说明
图1为本发明荧光素斑点图。
图2为本发明磨内物料停留时间荧光素分布图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
一种基于图像识别技术的水泥磨内物料停留时间测试方法，具体步骤如下：
本例以某水泥粉磨生产线为例，该生产线为配置CLF170-100辊压机及Φ4.2*13.5m两仓球磨机组成的联合闭路粉磨系统，该系统可关闭选粉机进行开路工艺生产。其中开路工艺生产P.O42.5品种水泥台时产量为170～180t/h，闭路工艺生产M32.5水泥台时产量为210～220t/h。该公司出现水泥粉磨电耗偏高、出磨水泥产品细度经常出现跑粗现象，因此急需掌握水泥磨内物料停留时间，以判断是否需要对磨内结构进行优化。
标定人员采取本发明方法对该生产线进行了水泥磨内物料停留时间测试，具体测试方法为：
1、荧光素料饼制样：在试验室中称取称取荧光素粉，
P.O42.5水泥品种测试称取荧光素粉250克，M32.5水泥品种测试称取荧光素粉450g，装入样品袋待用。把10L取样桶及荧光素粉带到球磨机生产现场，从入磨斜槽中取5公斤入磨样放入桶中，倒入荧光素，使用样品勺充分搅拌5分钟至均匀，分5次往桶中加水，每次加水200g，边加水边按和面方法不断揉制形成塑性料饼。
2、荧光素料饼投料及磨尾取料：一名标定人员把塑性料饼放入长柄平铲上，在磨机入口处推入磨机口，跟随入磨物料一同进入磨内，使用秒表开始计时。另外一名标定人员每隔1min在出磨斜槽上用取样器取一次样品，装入纸质样品袋中，共计取至15min后结束取样。标定人员分别进行了P.O42.5水泥及M32.5水泥两个品种测试。（需转产待2个小时平衡运行后进行测试）。
3、荧光素图像获取：把现场所取样荧光素样品全部带回试验室，把每分钟样品称取200g放入定制150*150*20mm模具中，使用玻璃片摊平。将装满样品的模具及配置荧光光源手持式便携式显微镜带到房间中，关上所有光源及窗帘，尽可能把房间调暗。把模具放入显微镜平台上，调好焦距并设置放大倍数100倍，开始进行连续拍照。拍照过程为保持镜头位置不变，用手移动模具，拍摄一张立即移动至下一个区域进行拍摄，保证整个模具所有区域均被拍摄到，以保证样品代表性，每个样品拍摄50张照片。
4、荧光素图像定量识别：将所拍摄图像从显微镜内存卡取出并导入个人计算机，使用图像识别软件中大津阈值分割识别出前景，再使用图形查找法分离出荧光素粉斑点（图1），并统计荧光素斑点个数。使用图像软件对每分钟50张样品进行批量识别并计算得到其荧光素数量。根据每分钟荧光素斑点数量绘制停留时间分布曲线图，分布图中峰值对应磨内物料停留时间，测试结果如图2。
通过快速测定试验结果显示，该生产线生产P.O42.5水泥磨内物料停留时间为8分钟，生产M32.5水泥磨内物料停留时间为6min,测试结果显示了磨内物料流速过快。因此该公司立即制定了减缓磨内物料流速措施，对磨机磨内结构进行优化（增加活化环及挡料圈高度等措施），并优化水泥磨操作
参数（降低出磨风机拉风量）。系统优化并稳定运行1个月后，标定人员再此对磨内物料停留时间进行了测试，测试结果为P.O42.5水泥磨内物料停留时间11min，生产M32.5水泥磨内物料停留时间9min。
通过有效减缓磨内物料停留时间，出磨水泥细度得到有效控制，不再出现跑粗现象,同时粉磨P.O42.5水泥工序电耗降低了1kW·h/t，粉磨M32.5水泥工序电耗降低了1.5kW·h/t。
通过本案例实践证明了本发明测试方法能够快速有效测出球磨机内物料停留时间，测试结果能够指导工艺操作人员进行生产工艺流程优化，以达到保证水泥产品质量及节能降耗的效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种基于图像识别技术的水泥磨内物料停留时间测试方法，其特征在于：所述测试方法包括如下步骤：
步骤1：荧光素料饼制样，将黄色荧光素粉加入磨粉状物料在桶中充分混合均匀，加入水揉制形成塑性料饼；
步骤2：荧光素料饼投料及磨尾取料，把塑性料饼放入长柄平铲上，喂入水泥球磨机人磨口，开始计时，间隔固定时间在出磨斜槽上取物料，装入纸质样品袋中；
步骤3：荧光素图像获取，把取到含荧光素水泥样品放入模具中，使用玻璃片摊平，使用手持式便携式显微镜进行拍照得到样品拍摄照片；
步骤4：荧光素图像定量识别，将所拍摄图像传上计算机中使用大津阈值分割识别出前景，再使用图形查找法分离出荧光素粉斑点，并统计荧光素斑点个数，根据每分钟荧光素斑点数量绘制停留时间分布图，分布图中峰值对应磨内物料停留时间；
步骤1的具体过程为：开路磨水泥按每1t/h台产用1～1.5g荧光素粉，闭路磨水泥按每1t/用2～3g荧光素粉，把荧光素粉与3～5公斤入磨粉状物料在10L小桶中充分混合均匀，分4～5次往桶中加入水，每次加水200～300g，按和面方法不断揉制形成塑性料饼；
步骤2的具体过程为：每隔1分钟在出磨斜槽上取1公斤物料，装入纸质样品袋中，共计取至15min，结束取样；
步骤3的具体过程为：把每分钟取到含荧光素水泥样品称取200g～300g放入定制的长*宽*高为150*150*20mm方型模具中，使用玻璃片摊平，把样品拿到无日光干扰房间中，使用手持式便携式显微镜进行拍照，显微镜光源使用荧光光源灯泡替代普通白光光源；
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每个样品拍摄照片数量为40～60张，拍摄放大倍数为100～200倍；
步骤4的具体过程为：使用图像软件对每分钟40～60张样品进行批量识别并计算荧光素斑点个数得到荧光素粉含量。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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