玻璃颗粒检测仪原理

一、背景介绍水泥、平板玻璃作为两个能耗性传统企业，在碳排放领域面临着巨大压力。作为两个关乎民生的行业，想通过一刀切式的减产来达到碳排放减少并不具有可持续性，因此通过改善和提升生产等各个环节的技术才是减少碳排放的终极之路。受工业和信息化部原材料工业司委托，由中国建筑材料联合会牵头组织全行业科研院所、试点企业及相关单位，编制完成了《水泥行业碳减排技术指南》和《平板玻璃行业碳减排技术指南》，为建材（水泥、平板玻璃）企业开展节能降碳技术改造提供参考。根据指导文件，节能减排技术的改善是多方面、多维度和多层次的，牵扯到从设备到工艺各个层面。本文特邀丹东百特仪器有限公司技术总监李雪冰博士从在线颗粒检测维度分享其对以上两个指南的看法。二、在线粒度检测技术在《水泥行业碳减排技术指南》中，提升能效技术是排在第一位的，而在这16项提升能效的措施中，其中跟研磨有关的就有6项，换句话说，研磨过程对于提升水泥生产能效有重要作用。但我们如何优化水泥、钢渣、矿渣以及生粉的研磨工艺？粒度检测方案就是其中重要的一环，在线粒度仪通过与研磨机联用，能够及时反馈粉料粒度的变化，优化磨机方案。另外，在《平板玻璃行业碳减排技术指南》优化方案中，控制原料粒度和化学成分也是减少玻璃液生成热的重要手段。相比较传统的离线粒度检测，在线检测对于生产来说意义更加重大。首先，在线检测设备能够跟生产设备联用，可以实时给出磨机中颗粒的粒度大小和分布，相比较实验室具有更好的时效性；其次，在线粒度检测不需要人工取样、人工检测、人工记录结果，可减少人为的误差；最后，在线粒度解决方案可以实现远距离数据传输，跟中控系统直接对接，更加高效。在线粒度解决方案三、在线粒度检测技术的创新随着激光粒度分析技术的持续进步，粒度检测设备已经越来越向自动化和智能化方向发展。相比离线的实验室粒度分析仪，在线仪器采用的镜头防污染技术、自动取样技术、测试浓度判定和自动调整技术以及测试数据自动诊断技术等，可以更好地适应产线的实时检测。离线的激光粒度仪如果发生样品池污染，可在测试过程中随时终止测试，然后简单的擦洗维护镜片即可；然而在自动化生产过程中，产线不能随意停机去维护设备，必须保证仪器长时间无维护运行。在线仪器采用的气幕法镜头防污染技术，就是采用特殊的气幕设计来防止颗粒物污染镜头，从而使得相比较实验室仪器，可长时间连续运行。此外，如何从管道中自动连续地取样也是一大挑战，这些技术的完善都是在线技术进入实践的重要保障。随着物联网的崛起，智能化也是碳减排领域的一项重要工作，在线粒度仪除了在满足实时监测粒度的功能外，进一步朝自动化和智能化的方向发展。比如，其采用的全新负反馈技术，不仅使粒度仪和中控系统实现了实时通讯，还可以反过来实时控制和调整磨机以及分级机的转速；这就意味着在线粒度仪不仅仅只是一个粒度检测仪器，还肩负起磨机和分级机自动调整的功能， 相比人工的判断和指令，该技术无疑会进一步提高生产效率，优化研磨过程。同时“一拖二”或者“一拖多”等技术的实现，使得一个主机可实现多个产线管道的监测和控制，进一步提高了生产效率，为节能减排提供了重要动力。四、总结对于传统能源产业，碳减排是一个重大的课题，也是一个难题，需要生产、工艺、设备以及流程多个维度的优化和提升。作为物性检测的一个指标，粒度仪已经在水泥和玻璃行业得到了广泛的应用，然而随着在线检测技术的发展，其可以进一步优化磨机方案，提升生产效率，为碳减排做出相应的贡献。生产应用案例

table width="600" border="1" align="center" cellpadding="0" cellspacing="0"tbodytrtd width="123"p style="line-height: 2em "成果名称/p/tdtd width="525" colspan="3"p style="line-height: 2em "玻璃幕墙自爆风险检测仪/p/td/trtrtd width="123"p style="line-height: 2em "单位名称/p/tdtd width="525" colspan="3"p style="line-height: 2em "中国建材检验认证集团股份有限公司/p/td/trtrtd width="123"p style="line-height: 2em "联系人/p/tdtd width="177"p style="line-height: 2em "艾福强/p/tdtd width="161"p style="line-height: 2em "联系邮箱/p/tdtd width="187"p style="line-height: 2em "afq@ctc.ac.cn/p/td/trtrtd width="123"p style="line-height: 2em "成果成熟度/p/tdtd width="525" colspan="3"p style="line-height: 2em "□正在研发 □已有样机 □通过小试 √通过中试 □可以量产/p/td/trtrtd width="123"p style="line-height: 2em "合作方式/p/tdtd width="525" colspan="3"p style="line-height: 2em "□技术转让 √技术入股 □合作开发 □其他/p/td/trtrtd width="648" colspan="4"p style="line-height: 2em "strong成果简介： /strongbr/ 上世纪80年代以来，我国各大城市相继建造了大量的玻璃幕墙建筑，这些玻璃幕墙大多建在繁华地区或人口密集地区，近几年玻璃幕墙破裂事故频繁发生，政府和相关单位也越来越重视玻璃幕墙的安全性检测。玻璃的破碎一般可归咎于玻璃种所含的杂质和缺陷，这些杂质和缺陷会引起钢化玻璃的应力集中现象，而应力集中则是导致钢化玻璃自爆的最根本原因。 br/ 该仪器通过投射与反射光弹原理，利用自然光和暗箱检偏器设计，形成无能耗的光强差，获取幕墙玻璃的应力条纹图像，然后对应力条纹进行图像处理和分析，找出应力条纹的奇异点，即应力集中点，对这些区域进一步放大分析，确定杂质的缺陷类型、尺寸以及位置。 br/ 该仪器解决了现有测试技术的瓶颈问题，采用便携式的设计理念，所需作业空间小，降低了现场检测场所的作业要求，采用无线传输技术，并研制了配套的爬墙机器人，对高层玻璃幕墙进行检测时可以进行远距离的操作和图像的传输。特别适用于玻璃幕墙的现场检测。 br/ 该仪器分别为广州太古汇、广州地铁南站、北京中粮广场、西单民生银行大厦、国家图书馆二期、梅兰芳大剧院、中国电科院、乐坛大厦、金阳大厦、北京工业大学等地方进行玻璃幕墙检测并取得了客户的一致认同。/p/td/trtrtd width="648" colspan="4"p style="line-height: 2em "strong应用前景： /strongbr/ 针对建筑、家庭及各种车辆用钢化玻璃的自爆和脱落导致灾难性后果这一迫切需要解决的难题，研发了钢化玻璃自爆风险检测仪，解决现有测试技术的瓶颈问题。对于大面积使用钢化玻璃的玻璃幕墙来说，这些玻璃幕墙大多处在繁华地区或人口密集区域，每一块有风险的幕墙玻璃就像人们头顶上的利剑，都有可能造成严重的问题，该仪器可以鉴别出存在自爆风险的玻璃,在玻璃自爆之前更换它们就能够避免事故的发生。/p/td/trtrtd width="648" colspan="4"p style="line-height: 2em "strong知识产权及项目获奖情况： /strongbr/ 发明专利两项： br/ 一种检测钢化玻璃幕墙杂质和缺陷的方法与装置 br/ 专利号：200810119762.8br/ 一种检测玻璃幕墙自爆隐患的方法及装置 br/ 专利号：200810167250.9br/ 国家标准一项 br/ GB/T30020-2013，玻璃缺陷检测方法-光弹扫描法/pp style="line-height: 2em "项目受科技部国际合作项目“安全玻璃可靠性评价与无损在线测试”(2005DFA51010)；科技部科研院所专项“玻璃幕墙在线性能和可靠性检测技术”（ NCSTE-2006-JKZX-269）；科技部国际合作项目“建筑玻璃的结构/功能一体化研究”（2010DFB53100）支持。 br/ 项目获得2015年度中国建筑材料联合会· 中国硅酸盐学会-全国建筑材料科学技术奖发明类二等奖。/p/td/tr/tbody/table

table border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" width="600"tbodytrtd width="123"p style="line-height: 2em "成果名称/p/tdtd width="525" colspan="3"p style="line-height: 2em "钢化玻璃坠落风险检测仪/p/td/trtrtd width="123"p style="line-height: 2em "单位名称/p/tdtd width="525" colspan="3"p style="line-height: 2em "中国建材检验认证集团股份有限公司/p/td/trtrtd width="123"p style="line-height: 2em "联系人/p/tdtd width="177"p style="line-height: 2em "艾福强/p/tdtd width="161"p style="line-height: 2em "联系邮箱/p/tdtd width="187"p style="line-height: 2em "afq@ctc.ac.cn/p/td/trtrtd width="123"p style="line-height: 2em "成果成熟度/p/tdtd width="525" colspan="3"p style="line-height: 2em "□正在研发 □已有样机 □通过小试 □通过中试 √可以量产/p/td/trtrtd width="123"p style="line-height: 2em "合作方式/p/tdtd width="525" colspan="3"p style="line-height: 2em "□技术转让 √技术入股 □合作开发 □其他/p/td/trtrtd width="648" colspan="4"p style="line-height: 2em "strong成果简介： /strongbr/ 上世纪80年代以来，我国各大城市相继建造了大量的玻璃幕墙建筑，这些玻璃幕墙大多建在繁华地区或人口密集地区，近几年来幕墙玻璃的安全隐患越来越多，已经引起众多专家和广大人民群众的关注。在幕墙玻璃大量使用的一二十年里，作为结构和功能一体化的幕墙玻璃的各种性能不断退化和衰减，目前正在服役的玻璃幕墙普遍存在着安全隐患问题。无论对建筑结构的设计单位或使用单位，保证幕墙玻璃的使用可靠性是非常重要和紧迫的。针对上述问题该仪器利用振动诊断原理和力学相结合的方法对玻璃幕墙进行无损在线检测。 br/ 该仪器首先要确定玻璃幕墙的基频与结构安全可靠性的关系以及损伤演变规律。其基本原理是通过共振或激光测震的方法，来确定玻璃幕墙在一定支撑条件下振动的固有频率。利用固有频率与固件刚度的关系评估它的结构可靠性。对于一个大型的服役构件其固有频率受其尺寸、质量以及刚度等的影响。对于一块已知尺寸的玻璃幕墙，固有频率可以认为随其刚度的变化而变化，当其四边固定情况出现松动时，或者该玻璃幕墙出现破损，则其整体刚度下降，其固有频率也会随之下降。因此可以通过测到的固有频率来评价该玻璃是否有破损或松动。 br/ 该仪器分别为广州太古汇、广州地铁南站、北京中粮广场、西单民生银行大厦、国家图书馆二期、梅兰芳大剧院、中国电科院、乐坛大厦、金阳大厦、北京工业大学等地方进行玻璃幕墙检测并取得了客户的一致认同。/p/td/trtrtd width="648" colspan="4"p style="line-height: 2em "strong应用前景： /strongbr/ 对于大面积使用钢化玻璃的玻璃幕墙来说，这些玻璃幕墙大多处在繁华地区或人口密集区域，每一块有风险的幕墙玻璃就像人们头顶上的利剑，都有可能造成严重的问题，该仪器可以鉴别出存在坠落风险的玻璃,在玻璃发生坠落之前更换它们就能够避免事故的发生。 br/ 目前我国已建成的各式建筑幕墙（包括采光屋顶）近5亿平方米，年产值超过1100亿元，占全世界总量的50%还多其中北京市的玻璃幕墙具全国首位，初步估计现有玻璃幕墙超过2000多座，面积超过1500万平方米，仅长安街沿线就有数百座玻璃幕墙建筑，已过10年安全期的约为550万平方米，服役期超过15年以上的玻璃幕墙约为150万平方米。因此该仪器拥有广阔的应用市场。/p/td/trtrtd width="648" colspan="4"p style="line-height: 2em "strong知识产权及项目获奖情况： /strongbr/ 发明专利一项： br/ 一种检测玻璃幕墙松动和预测坠落风险的方法 br/ 专利号：200810111627.9 br/ 项目受科技部国际合作项目“安全玻璃可靠性评价与无损在线测试”(2005DFA51010)；科技部科研院所专项“玻璃幕墙在线性能和可靠性检测技术”（ NCSTE-2006-JKZX-269）；科技部国际合作项目“建筑玻璃的结构/功能一体化研究”（2010DFB53100）支持。/p/td/tr/tbody/tablepbr//p