水泥生產中，粒徑是一個關鍵參數，直接影響產品 質量。激光衍射技術越來越多地被用于水泥粒徑檢測，這種技術正在取代Blaine(比表面積）測定的傳統技術。英國馬爾文帕納克Insitec在線粒度儀是一種穩健的在線激光衍射粒度分析儀，特別適用于工廠過程生產環境，在水泥生產和遍布各類制造業的其他場合中滿足連續可靠監測的工業要求，通過連續監測水泥粉磨生產線，可以提供優化生產能力、同時生產最優質水泥所需的數據。

在熟料、混合材等原材料的質量和配比確定不變的情況下，水泥性能在很大程度上將由粒徑分布決定，雖然對粒徑分布與水泥特性的研究還缺乏系統性和完整性，但從實踐中得到的如下結論對于我們分析水泥特性很有指導意義。

(1)1μm以下細顆粒由于在和水的拌和過程中就完全水化，對強度沒有貢獻。其含量增加，說明存在過粉磨，浪費了粉磨能量；同時顯著增加了拌和的需水量，降低了澆筑性能。因此，該組分顆粒是有害的，應盡可能減少。

(2)1~3μm顆粒含量高，3d強度就高，同時需水量會相應增加，澆筑性能下降。因此，該組分顆粒在3d強度能滿足要求的前提下，也應盡可能低。

(3)澆筑28d后的水化深度約為5.46μm。這就意味著大于兩倍水化深度（約11μm)的顆粒，總是有一部分內核未水化未被水化的內核在混凝土中只起骨架作用，對膠凝沒有貢獻。16μm、32μm和64μm顆粒的水化率分別97%、72%和43%，因此通常認為3~32μm顆粒對28d強度起主要作用。32μm以上顆粒，尤其是在65pm以上顆粒水化率較低時，將造成熟料用量過多，既增加成本、又浪費資源，應盡可能降低。

(4)3～16μm顆粒含量越高，熟料的作用發揮得越徹底，相同條件下混合材添加量就可以越高。

(5)32μm以上顆粒含量過高，泌水性會增大。

(6) 混合材在粒度上如果能與熟料互補，形成最佳堆積，則混合材的添加不僅不會降低水泥強度，而且還能增加強度。

臨沂中聯水泥有限公司從2017年9月在2#水泥磨開始安裝英國馬爾文帕納克lnsitec在線粒度儀測試水泥顆粒級配使用至今，結合濟南大學自主研發的智能自控軟件加人工藝參數變量，形成基于粒徑分布檢測的水泥磨機智能控制系統。經過4年多的不斷摸索優化，系統運行平穩可靠，提質提產、節能降耗效果顯著，實現了以智能自動控制為主、人工監控干預調整為輔的生產操作技術升級，取得了良好的效果。

2.1 馬爾文帕納克粒度分析儀特點

馬爾文帕納克粒度分析儀運行穩定，監測數據準確、及時，實現了其對水泥生產質量的監控作用。

粒度儀在線監控、分析、上傳數據（3s測量一組數據），通過自動自控系統設定矣45μm、<80μm水泥顆粒含量百分比，能及時判斷細度、比表面積等指標的現狀及趨勢，及時對系統進行調整，避免了水泥質量的大幅波動，使得水泥質量在穩定性得到顯著提升。通過長時間綜合分析在線粒度分析儀測量的顆粒級配分布規律，及時對磨機級配進行調整，提高3~32μm顆粒含量，同時降低>80μm顆粒含量，進而提高水泥3d、28d強度：

2.2 配套自控專家系統軟件運行特點

配套自控專家系統軟件運行趨于穩定，減少了人工干預調整頻率，初步實現了自動智能化，并且系統運行更加穩定，有助于提高產、質量。

2#水泥磨為輥壓機和球磨機聯合粉磨的閉路工藝。可調整的控制變量有：喂料量、選粉機轉速、磨尾排風機轉速。被控變量有：配料斗式提升機電流、出磨斗式提升機電流、<45μm水泥粒度含量。

控制軟件分為粒度控制和喂料量控制兩個部分。根據配料斗式提升機電流、出磨斗式提升機電流、V型選風機轉速等參數自動調整喂料量；根據<45μm粒度含量、出磨斗式提升機電流自動調整選粉機轉速、磨尾排風機轉速。

下面以3個截圖實例說明喂料量自動控制的情況。

圖1為控制軟件運行截圖。在物料穩定的情況下喂料量自動控制系統能夠長時間連續自動穩定運行，出現異常情況，自動控制可以切換到人工手動調整。

圖2為水泥磨控制系統軟件結合粒度儀數據自動調整喂料量給定值，以控制配料斗式提升機電流和出磨斗式提升機電流、選粉機轉速等參數的生產實時數值趨于設定目標值，喂料量自動跟蹤、及時頻繁調整，各參數波動范圍較小。

自動控制與人工操作相比，自控軟件控制下系統調 整更加平穩，同時水泥的質量、穩定性也有穩步提升，通過多變量預測、控制器動作保證磨機系統物料進出平衡，消除系統的滯后，提前消除質量波動對系統的影響。通過改變控制目標的設定值，能夠更加有效地控制產品的質量和提高產量。

基于粒徑分布檢測的水泥磨機智能控制系統在投入自動控制和手動控制兩種情況下的產量、能耗、質量數據對比見表1。

(1)臺時產量對比：自動控制217.5t/h，人工手動控制平均215.3t/h， 自動較手動增產1. 01%。

(2)粉磨電耗對比：自動控制平均電耗29.9kWh/t，人工手動控制平均電耗30.3kWh/t，自動較手動電耗降低0.4kWh/t。

(3)質量對比(見表2)。

取比較穩定的有代表性時間段2020年8月25日1：00 ～12:00點為例，合格率均為100%，但是自動控制狀態下 比手動狀態下的水泥粒度更加穩定，波動范圍更小。

通過四年多的生產實踐表明：臨沂中聯水泥有限公司使用基于粒徑分布檢測的水泥磨機智能控制系統，實現了以智能自動控制為主、人工監控干預調整為輔的生產操作技術升級，對水泥粉磨提產節能、產品質量都起到了一定的提升強化作用，對生產過程中的工藝設備參數調節、質量控制都起到了較好的穩定優化作用，同時減少了中控操作人員的調節頻次和勞動強度，使操作員抽出更多時間與精力投入到生產監護中，及時發現生產中的不足，更好地全面掌控水泥生產操作，為全面實現水泥粉磨系統智能制造奠定了基礎。

作者：王新路，王立剛

企業：《臨沂中聯水泥有限公司》

來源：《中國水泥》

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