原料水分檢測流程及進廠流程智能化管理

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，整車原料水分自動檢測方案提供商。

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

圖1  2018年23批次廢紙主要企業(yè)核定進口量

圖2  2018年23批次廢紙核定進口量的企業(yè)占比

近幾年來，隨著國家對環(huán)境保護力度的不斷加強，各地造紙廠紛紛提高了國廢回收標準，包括國廢驗收標準和裝車要求。在國廢的回收過程中，主要驗收水分含量、雜物和雜紙等。其中，水分含量的測定是必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

“管理出效益”，而通過智能管理可以實現(xiàn)更好的效益。尤其是現(xiàn)今，造紙廠除了面對原料不足的長期難題外，還飽受原料質(zhì)量不穩(wěn)定的困擾。通過原料進廠流程中的智能管理，可以為企業(yè)提高效率、降低安全風(fēng)險、減少人為操作弊端、減員增效，實現(xiàn)造紙廠更好的原料進廠管理，加快企業(yè)兩化融合進度。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流程及進廠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，秉承著“立足商業(yè)，誠信為本，產(chǎn)品即人品”的經(jīng)營理念，憑著專業(yè)的技術(shù)知識、過硬的產(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年公司與德國安旭公司深度合作，針對造紙廠和生物發(fā)電廠研發(fā)了超低頻微波整車原料水分儀。此技術(shù)可以直接對整車原料的水分實現(xiàn)自動化檢測，大大節(jié)省了原料檢測的時效。結(jié)合公司自主研發(fā)的進廠流程及質(zhì)檢信息化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了車輛進廠的智能化管理（一車一卡、自動排隊叫號、過磅無人化、過磅防作弊、廠內(nèi)車流量控制等）、質(zhì)檢流程的智能化管理（廢紙包的自動化抽樣、原料水分整車自動檢測、質(zhì)檢數(shù)據(jù)的信息化管理）。

圖3  公司發(fā)展歷程

1、進廠流程智能化管理

（1）制卡管理系統(tǒng)（圖4）

（2）進廠排隊管理系統(tǒng)（圖5）

（3）無人值守稱重流程管理（圖6）

圖4  制卡管理系統(tǒng)流程

圖5  進廠排隊管理系統(tǒng)

圖6  無人值守自動過磅系統(tǒng)

2、整車廢紙質(zhì)檢流程解決方案

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

2.1  整車廢紙微波水分儀測試原理

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)時產(chǎn)生的微波能量衰減量來計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，物料里面水分子O-H鍵會吸收特定頻率的微波能量。微波從位于卡車左側(cè)的微波發(fā)射探頭發(fā)射能量，穿透過卡車后被卡車右側(cè)的微波接收探頭接收剩余的微波能量，同時加配2個卡車測距儀，測量卡車的寬度。

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

2.2  整車廢紙質(zhì)檢流程解決方法和流程

2.2.1  原料水分的自動檢測（圖7——圖9）

圖7  整車廢紙微波水分儀案例

圖8  專業(yè)微波水分儀測試軟件（老版）

圖9  車輛檢測示方式

整車原料微波水分儀的優(yōu)勢：

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

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

（3）測量方式：微波非接觸穿透式測量，不會磨損探頭、不黏著物料，不影響收購過程。

（4）提供瞬時測量值（實時測試）來用于過程控制。測量精度高，測試廢紙/樹皮秸稈精度可達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光照射的影響，抗干擾能力強。不使用核源，不需要申請核輻射安全許可證。技術(shù)參數(shù)詳見表1。

表1  整車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)的自動計算

（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)

車輛進入后，設(shè)備自動選擇測量通道，測量數(shù)據(jù)自動選擇上傳，每一輛車的圖片信息都會在數(shù)據(jù)庫里保存，并看到遠程詳細的數(shù)值等（圖11）。

圖11  質(zhì)檢信息化管理系統(tǒng)

2.2.3 特殊車輛的水分處理方案（圖12）

圖12  手持水分檢測儀器

（1）進廠及原料檢驗流程優(yōu)勢

減員：以一天收50車廢紙為例，人工模式（地磅加測水）需要地磅6人，測水8人，共需14人；而進廠無人稱重模式，僅需要2名監(jiān)督人員和2名維護人員。

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

自動化智能化：通過計算機技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、整車微波水分儀、軟件編程實現(xiàn)過磅檢斤，水分檢測過程自動化、智能化。質(zhì)檢流程的數(shù)據(jù)自動化，加快企業(yè)兩化融合進度。

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

（2）進廠流程及質(zhì)檢流程（圖13）

圖13  進廠流程及質(zhì)檢流程

3、整車廢紙微波水分儀應(yīng)用案例

整車廢紙微波水分儀能夠快速、精準、方便地在線測量出整車的廢紙水分值，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：太陽紙業(yè)、世紀陽光紙業(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（見表2）。

表2  整車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)品專門針對外廢研發(fā)而成，有別于整車廢紙微波水分儀，可以和整車廢紙微波水分儀結(jié)合使用，在提高檢測效率同時，也解決了整車廢紙水分某一處數(shù)值高不能進行單獨索賠的問題，解決了整車廢紙微波水分不能解決的問題，優(yōu)化人員配置的同時減少了人為等不定因素及誤差（見圖14）。

4.2 在線煤炭水分/灰分/重量/熱值綜合測試系統(tǒng)

提供的是在線式分析系統(tǒng)，在線式煤炭水分/重量/熱值分析系統(tǒng)可以直接得出所測煤炭熱值，并且通過標準的輸出模式，傳輸?shù)紼RP系統(tǒng)，與廠區(qū)內(nèi)部軟件進行對接。一切實現(xiàn)自動化，不需要人員干預(yù)。作為第一個將三種產(chǎn)品（在線微波水分儀/核子秤/灰分儀）集成在一起，自動核算熱值，不論是從煤進廠時作為和客戶結(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  在線皮帶式木塊/竹片微波水分儀

測量方式為非接觸測量，不磨損探頭、不黏連物料、不影響生產(chǎn)過程；不受環(huán)境粉塵、水蒸氣因素影響，抗干擾能力強，不受物料顏色變化及陽光照射的影響；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）補償探頭、微電腦中央處理系統(tǒng)，免維護，運行成本低。極大地節(jié)省了檢測時間，測量精度高，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

實時測量物料中的水分（圖17）。

使用案例（圖18）。

4.5  實驗室木塊水分檢測儀

測量范圍：0.1%——70%（根據(jù)產(chǎn)品而定）

分辨率：0.1%

測量精度：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：具有密度補償功能、紅外測溫功能、自動溫度補償功能和數(shù)據(jù)保持顯示功能。

手動保存測試的數(shù)據(jù)，可以記錄10000個數(shù)據(jù)并保存打印出來大而明亮的LC顯示表。

交貨范圍：帶一個0.05——12L測量箱的測量主機、電源線（圖19）。

圖14  單包廢紙微波水分測量方案

圖15  在線煤炭水分/重量/灰分/熱值分析系統(tǒng)

圖16  在線皮帶式木塊/竹片微波水分儀

圖17  接觸式微波水分儀

圖18  木塊、玉米等水分測試使用案例

圖19  實驗室木塊水分檢測儀

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)廢紙水分檢測的完整的集成系統(tǒng)，為造紙行業(yè)提供廢紙收購的整體解決方案。從車輛進廠、制卡、過磅、水分檢測、數(shù)據(jù)上傳與分析到車輛駛離等程序全部實現(xiàn)自動化，無需任何人工操控。該系統(tǒng)的開發(fā)，將迎來整個造紙行業(yè)一次新的技術(shù)變革，不僅為造紙行業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益，同時為企業(yè)無人智能化管理提供實現(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。

責(zé)任編輯：葛