原料水分檢測(cè)流程及進(jìn)廠(chǎng)流程智能化管理

李廣臣先生，山東瑞中智能科技股份有限公司創(chuàng)始人、總經(jīng)理，整車(chē)原料水分自動(dòng)檢測(cè)方案提供商。

廢紙作為我國(guó)造紙的重要原材料，具有較高的進(jìn)口依存度。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)紙廠(chǎng)2017年12月25日-2018年11月1日23批次廢紙核定進(jìn)口量，共計(jì)18227503噸，前十名造紙企業(yè)總量為16033163噸，占比高達(dá)88%，玖龍紙業(yè)一家就占據(jù)了40%（見(jiàn)圖1、圖2）。

圖1  2018年23批次廢紙主要企業(yè)核定進(jìn)口量

圖2  2018年23批次廢紙核定進(jìn)口量的企業(yè)占比

近幾年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)力度的不斷加強(qiáng)，各地造紙廠(chǎng)紛紛提高了國(guó)廢回收標(biāo)準(zhǔn)，包括國(guó)廢驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和裝車(chē)要求。在國(guó)廢的回收過(guò)程中，主要驗(yàn)收水分含量、雜物和雜紙等。其中，水分含量的測(cè)定是必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

“管理出效益”，而通過(guò)智能管理可以實(shí)現(xiàn)更好的效益。尤其是現(xiàn)今，造紙廠(chǎng)除了面對(duì)原料不足的長(zhǎng)期難題外，還飽受原料質(zhì)量不穩(wěn)定的困擾。通過(guò)原料進(jìn)廠(chǎng)流程中的智能管理，可以為企業(yè)提高效率、降低安全風(fēng)險(xiǎn)、減少人為操作弊端、減員增效，實(shí)現(xiàn)造紙廠(chǎng)更好的原料進(jìn)廠(chǎng)管理，加快企業(yè)兩化融合進(jìn)度。本文主要介紹山東瑞中智能科技股份有限公司在原料水分檢測(cè)流程及進(jìn)廠(chǎng)流程智能化管理的相關(guān)內(nèi)容。

山東瑞中智能科技股份有限公司成立于2013年11月22日，自公司成立以來(lái)，秉承著“立足商業(yè)，誠(chéng)信為本，產(chǎn)品即人品”的經(jīng)營(yíng)理念，憑著專(zhuān)業(yè)的技術(shù)知識(shí)、過(guò)硬的產(chǎn)品質(zhì)量和完善的售后服務(wù)，深耕并服務(wù)于造紙行業(yè)（如圖3）。2014年公司與德國(guó)安旭公司深度合作，針對(duì)造紙廠(chǎng)和生物發(fā)電廠(chǎng)研發(fā)了超低頻微波整車(chē)原料水分儀。此技術(shù)可以直接對(duì)整車(chē)原料的水分實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)，大大節(jié)省了原料檢測(cè)的時(shí)效。結(jié)合公司自主研發(fā)的進(jìn)廠(chǎng)流程及質(zhì)檢信息化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了車(chē)輛進(jìn)廠(chǎng)的智能化管理（一車(chē)一卡、自動(dòng)排隊(duì)叫號(hào)、過(guò)磅無(wú)人化、過(guò)磅防作弊、廠(chǎng)內(nèi)車(chē)流量控制等）、質(zhì)檢流程的智能化管理（廢紙包的自動(dòng)化抽樣、原料水分整車(chē)自動(dòng)檢測(cè)、質(zhì)檢數(shù)據(jù)的信息化管理）。

圖3  公司發(fā)展歷程

1、進(jìn)廠(chǎng)流程智能化管理

（1）制卡管理系統(tǒng)（圖4）

（2）進(jìn)廠(chǎng)排隊(duì)管理系統(tǒng)（圖5）

（3）無(wú)人值守稱(chēng)重流程管理（圖6）

圖4  制卡管理系統(tǒng)流程

圖5  進(jìn)廠(chǎng)排隊(duì)管理系統(tǒng)

圖6  無(wú)人值守自動(dòng)過(guò)磅系統(tǒng)

2、整車(chē)廢紙質(zhì)檢流程解決方案

整車(chē)廢紙微波水分儀運(yùn)用于造紙企業(yè)，測(cè)量造紙廠(chǎng)整車(chē)廢紙的水分，不僅適用于測(cè)量卡車(chē)表面的水分，同樣可以測(cè)量整卡車(chē)內(nèi)部的水分，是迄今為止更環(huán)保、更安全、更快速、更穩(wěn)定、更精準(zhǔn)的整車(chē)廢紙水分檢測(cè)方案。

2.1  整車(chē)廢紙微波水分儀測(cè)試原理

此微波是一種925——980MHz的超低頻微波（可以穿透高密度及高質(zhì)量的物體），根據(jù)微波穿透介質(zhì)時(shí)產(chǎn)生的微波能量衰減量來(lái)計(jì)算水分的百分比含量。水是一種極性分子，當(dāng)特定頻率的微波穿透物料時(shí)，物料里面水分子O-H鍵會(huì)吸收特定頻率的微波能量。微波從位于卡車(chē)左側(cè)的微波發(fā)射探頭發(fā)射能量，穿透過(guò)卡車(chē)后被卡車(chē)右側(cè)的微波接收探頭接收剩余的微波能量，同時(shí)加配2個(gè)卡車(chē)測(cè)距儀，測(cè)量卡車(chē)的寬度。

根據(jù)微波能量衰減的變化量，以及2個(gè)超聲波車(chē)輛寬度補(bǔ)償探頭計(jì)算瞬時(shí)總質(zhì)量，根據(jù)損失的總能量與總質(zhì)量的比值，利用專(zhuān)業(yè)電腦系統(tǒng)軟件即可計(jì)算出物料的含水率。由于微波完全穿透過(guò)程物料，所以所有的物理性水分都能被測(cè)定。這不僅適用于測(cè)量卡車(chē)表面物料的水分，而且也測(cè)量整卡車(chē)內(nèi)部物料的水分。該技術(shù)保證了很高的測(cè)量準(zhǔn)確性和精度，物料的顏色和表面結(jié)構(gòu)以及水蒸氣和粉塵都不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。

2.2  整車(chē)廢紙質(zhì)檢流程解決方法和流程

2.2.1  原料水分的自動(dòng)檢測(cè)（圖7——圖9）

圖7  整車(chē)廢紙微波水分儀案例

圖8  專(zhuān)業(yè)微波水分儀測(cè)試軟件（老版）

圖9  車(chē)輛檢測(cè)示方式

整車(chē)原料微波水分儀的優(yōu)勢(shì)：

（1）水分儀對(duì)被測(cè)物料的pH值和導(dǎo)電性不敏感。發(fā)射能量低，不會(huì)改變物料的性質(zhì)，環(huán)保又安全。

（2）測(cè)量的是總水分（物料表面與內(nèi)部水分之和），測(cè)試結(jié)果更具代表性。

（3）測(cè)量方式：微波非接觸穿透式測(cè)量，不會(huì)磨損探頭、不黏著物料，不影響收購(gòu)過(guò)程。

（4）提供瞬時(shí)測(cè)量值（實(shí)時(shí)測(cè)試）來(lái)用于過(guò)程控制。測(cè)量精度高，測(cè)試廢紙/樹(shù)皮秸稈精度可達(dá)1%（視具體物料而定）。

（5）不受環(huán)境粉塵、水蒸氣因素影響，不受物料顏色變化及陽(yáng)光照射的影響，抗干擾能力強(qiáng)。不使用核源，不需要申請(qǐng)核輻射安全許可證。技術(shù)參數(shù)詳見(jiàn)表1。

表1  整車(chē)原料微波水分儀技術(shù)參數(shù)

2.2.2 雜質(zhì)、雜紙數(shù)據(jù)的自動(dòng)計(jì)算

（1）雜質(zhì)、雜紙的分揀流程（圖10）

圖10  雜質(zhì)、雜紙的分揀

（2）質(zhì)檢信息化管理系統(tǒng)

車(chē)輛進(jìn)入后，設(shè)備自動(dòng)選擇測(cè)量通道，測(cè)量數(shù)據(jù)自動(dòng)選擇上傳，每一輛車(chē)的圖片信息都會(huì)在數(shù)據(jù)庫(kù)里保存，并看到遠(yuǎn)程詳細(xì)的數(shù)值等（圖11）。

圖11  質(zhì)檢信息化管理系統(tǒng)

2.2.3 特殊車(chē)輛的水分處理方案（圖12）

圖12  手持水分檢測(cè)儀器

（1）進(jìn)廠(chǎng)及原料檢驗(yàn)流程優(yōu)勢(shì)

減員：以一天收50車(chē)廢紙為例，人工模式（地磅加測(cè)水）需要地磅6人，測(cè)水8人，共需14人；而進(jìn)廠(chǎng)無(wú)人稱(chēng)重模式，僅需要2名監(jiān)督人員和2名維護(hù)人員。

增效：人工過(guò)磅加上質(zhì)檢流程完成大約需要30——40分鐘/車(chē)，而無(wú)人值守稱(chēng)重模式大約只需要3分鐘/車(chē)。

自動(dòng)化智能化：通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、整車(chē)微波水分儀、軟件編程實(shí)現(xiàn)過(guò)磅檢斤，水分檢測(cè)過(guò)程自動(dòng)化、智能化。質(zhì)檢流程的數(shù)據(jù)自動(dòng)化，加快企業(yè)兩化融合進(jìn)度。

防作弊：人工模式作弊手法多種多樣，防不勝防；無(wú)人值守模式，所有數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動(dòng)處理，無(wú)法人為干預(yù)，且具備多種針對(duì)車(chē)輛、物資智能防作弊判斷。

（2）進(jìn)廠(chǎng)流程及質(zhì)檢流程（圖13）

圖13  進(jìn)廠(chǎng)流程及質(zhì)檢流程

3、整車(chē)廢紙微波水分儀應(yīng)用案例

整車(chē)廢紙微波水分儀能夠快速、精準(zhǔn)、方便地在線(xiàn)測(cè)量出整車(chē)的廢紙水分值，這不僅提高了效率，也極大地節(jié)約了造紙廠(chǎng)的人力和物力成本。目前該儀器應(yīng)用的案例主要包括：太陽(yáng)紙業(yè)、世紀(jì)陽(yáng)光紙業(yè)、博匯紙業(yè)、山鷹紙業(yè)、理文造紙、明星紙業(yè)、柯美紙業(yè)、琦祥紙業(yè)、中冶紙業(yè)、泰和紙業(yè)等（見(jiàn)表2）。

表2  整車(chē)廢紙微波水分儀部分案例企業(yè)名單

4、其他明星產(chǎn)品

4.1單包廢紙微波水分儀

此產(chǎn)品專(zhuān)門(mén)針對(duì)外廢研發(fā)而成，有別于整車(chē)廢紙微波水分儀，可以和整車(chē)廢紙微波水分儀結(jié)合使用，在提高檢測(cè)效率同時(shí)，也解決了整車(chē)廢紙水分某一處數(shù)值高不能進(jìn)行單獨(dú)索賠的問(wèn)題，解決了整車(chē)廢紙微波水分不能解決的問(wèn)題，優(yōu)化人員配置的同時(shí)減少了人為等不定因素及誤差（見(jiàn)圖14）。

4.2 在線(xiàn)煤炭水分/灰分/重量/熱值綜合測(cè)試系統(tǒng)

提供的是在線(xiàn)式分析系統(tǒng)，在線(xiàn)式煤炭水分/重量/熱值分析系統(tǒng)可以直接得出所測(cè)煤炭熱值，并且通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的輸出模式，傳輸?shù)紼RP系統(tǒng)，與廠(chǎng)區(qū)內(nèi)部軟件進(jìn)行對(duì)接。一切實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，不需要人員干預(yù)。作為第一個(gè)將三種產(chǎn)品（在線(xiàn)微波水分儀/核子秤/灰分儀）集成在一起，自動(dòng)核算熱值，不論是從煤進(jìn)廠(chǎng)時(shí)作為和客戶(hù)結(jié)算的依據(jù)，還是自己生產(chǎn)中成本的控制，都起到了至關(guān)重要的作用（圖15）。

4.3  在線(xiàn)皮帶式木塊/竹片微波水分儀

測(cè)量方式為非接觸測(cè)量，不磨損探頭、不黏連物料、不影響生產(chǎn)過(guò)程；不受環(huán)境粉塵、水蒸氣因素影響，抗干擾能力強(qiáng)，不受物料顏色變化及陽(yáng)光照射的影響；不含放射性核源，不改變物料的性質(zhì)，環(huán)保、安全可靠。高端配置能量發(fā)射探頭、接收探頭、高度（質(zhì)量）補(bǔ)償探頭、微電腦中央處理系統(tǒng)，免維護(hù)，運(yùn)行成本低。極大地節(jié)省了檢測(cè)時(shí)間，測(cè)量精度高，均勻物料精度0.1%——0.01%，避免人為誤差（圖16）。

4.4  接觸式微波水分儀的應(yīng)用

實(shí)時(shí)測(cè)量物料中的水分（圖17）。

使用案例（圖18）。

4.5  實(shí)驗(yàn)室木塊水分檢測(cè)儀

測(cè)量范圍：0.1%——70%（根據(jù)產(chǎn)品而定）

分辨率：0.1%

測(cè)量精度：0.1%——0.3%（根據(jù)物料而定）

取樣容器：0.05——12L（大小可選擇）

產(chǎn)品特點(diǎn)：具有密度補(bǔ)償功能、紅外測(cè)溫功能、自動(dòng)溫度補(bǔ)償功能和數(shù)據(jù)保持顯示功能。

手動(dòng)保存測(cè)試的數(shù)據(jù)，可以記錄10000個(gè)數(shù)據(jù)并保存打印出來(lái)大而明亮的LC顯示表。

交貨范圍：帶一個(gè)0.05——12L測(cè)量箱的測(cè)量主機(jī)、電源線(xiàn)（圖19）。

圖14  單包廢紙微波水分測(cè)量方案

圖15  在線(xiàn)煤炭水分/重量/灰分/熱值分析系統(tǒng)

圖16  在線(xiàn)皮帶式木塊/竹片微波水分儀

圖17  接觸式微波水分儀

圖18  木塊、玉米等水分測(cè)試使用案例

圖19  實(shí)驗(yàn)室木塊水分檢測(cè)儀

5、承諾、服務(wù)與技術(shù)服務(wù)

山東瑞中致力研發(fā)用于造紙行業(yè)廢紙水分檢測(cè)的完整的集成系統(tǒng)，為造紙行業(yè)提供廢紙收購(gòu)的整體解決方案。從車(chē)輛進(jìn)廠(chǎng)、制卡、過(guò)磅、水分檢測(cè)、數(shù)據(jù)上傳與分析到車(chē)輛駛離等程序全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，無(wú)需任何人工操控。該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，將迎來(lái)整個(gè)造紙行業(yè)一次新的技術(shù)變革，不僅為造紙行業(yè)帶來(lái)可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)為企業(yè)無(wú)人智能化管理提供實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)，也為我們的環(huán)保事業(yè)減少二氧化碳排放（Emission Reduction of Carbon Dioxide）做出貢獻(xiàn)。

責(zé)任編輯：葛