红外水分仪（精选三篇）
红外水分仪 篇1
红外水分仪是利用烟草水分的O-H (氧-氢) 分子键吸收一些指定波长的红外辐射线。美国进口MCT水分仪利用带3块滤光镜的转轮, 产生可被吸收和不被吸收的波长光线, 仪器内的光学组件接受由烟草表面反射而能通过滤光镜的光线, 反射光转化为电气脉冲, 所得数据以比率计算法处理, 计算出被测成分的原始测量值, 再通过仪器的显示系统显示出来。根据仪器设计要求和外形的不同, 红外水分仪可分在线使用和实验室使用两种。在线使用的主要安装在制丝生产线的重点加工设备 (如烘丝机、HDT、SDT、回潮机、加香加料机等) 的入口或出口, 是该加工设备自动控制的重要计量检测仪器, 也是生产线上重要的工艺技术参数。若该设备使用出口水分控制模式, 则该加工设备的蒸汽流量和加水流量等一些重要的变参数, 相当程度上是由出入口红外水分仪控制。实验室使用的主要是在烟草二级站、三级站和产品开发部门的实验室, 主要是快速检测抽样产品烟丝的水分, 作为对抽样产品打分的依据。两种产品的设计原理、数据处理、内部硬件设计完全相同, 只是由于使用方法和安装地点的不同而外形相差较大。MCT系列红外水分仪价格昂贵, 厂家维修费用也比较高, 维修周期较长 (备件齐全的情况下最快也需要一周) , 一旦有故障将影响正常的数据检测和水分控制。公司现有在线红外水分仪18台, 实验室用红外水分仪1台。在使用中多次发生过由于红外水分仪的故障而导致工艺违纪甚至设备停机的事故。通过多年使用和维修的经验, 总结出MCT系列红外水分仪最典型故障和解决办法。
2. 故障现象
有检验员反映, 发现叶片增温出口的红外水分仪数据显示不太稳定, 正常显示为20%±1%, 但是偶尔就有仪器数据显示突变到30%甚至35%, 而实际水分并没有达到显示值, 这种数据突变时间很短, 一般有2s左右, 操作工很难发现, 只有在水分趋势图上可以看到。根据反映的情况, 对该仪器一天的运行状况进行了跟踪观察, 结果一切正常。对过去一个月的历史记录进行检查, 发现该仪器在一个月里非正常跳动居然有6次。由于每次的故障时间仅为几秒钟, 所以没有在意。为了进行仪器间的同比, 对其他红外水分仪一个月的运行情况进行了检查, 结果发现梗丝超级回潮机出口的一台故障表现和该台完全一样。该产品检验室的其他检验员反映也曾看到过这种情况。同时该实验室所使用的一台快速红外水分仪有几次死机的现象, 死机后利用关电源重新启动的方式排除故障, 但是导致了一些检测数据的丢失。
3. 故障分析处理
可能的故障点: (1) 光电传感器故障; (2) 主板故障; (3) 开关电源故障; (4) 滤光镜转轮电机故障; (5) 光学系统故障。经分析, 认为传感器和滤光镜转轮电机故障的可能性较小, 原因是传感器和电机的运行不可能发生突变, 也将不可能有显示数据的突变, 故将重点集中在其他的3类故障分析上。主板故障有可能, 因为数据的核心处理全部集中在主板上;电源故障有可能, 因为电源输出电压的不稳定会影响仪器的正常运行;光学系统故障有可能, 因为外界光 (例如环境照明, 电焊机电弧光等) 会对水分仪反射光造成影响。
先对其中一台水分仪进行了主板更换, 然后对其正常运行进行跟踪, 结果在更换主板第三天和第八天分别出现了两次故障, 这说明仪器主板并非故障的根源。安装好原主板, 准备更换电源板, 更换前测量了电源输出电压, ±15V电压输出正常。更换电源后, 发现旧电源板上一个12μf小电容有轻微膨胀现象, 膨胀原因是该电容旁有一个集成块散热片, 可能是由于散热片的温度较高, 长时间对电容进行加温, 导致电容温度较高, 内部发生变化, 充放电不太稳定。在更换电源板后运行半月未发现故障, 对另外一台在线红外水分仪和实验室台式水分仪的电源板也进行了更换, 更换后进行全面的跟踪分析, 在半个月之内没有发现任何异常。
红外水分仪 篇2
在烟草生产加工过程中, 水分含量直接影响产品质量, 因此需要实时在线测量水分。TM710在线红外水分仪 (以下简称TM710) 由各工序主电控柜或所属子站箱直接供电, 为防止烟草物料散发的蒸汽或灰尘聚积在镜头上, 影响水分仪的监测精度, 每台水分仪均安装镜头清吹装置 (需要使用压缩空气) 。当松散滚筒等外围主设备处于非工作状态 (闭锁、手动、停机、保养状态等) 时, TM710仍在工作状态, 清吹装置始终处于开启状态。这样既浪费电能及压缩空气, 又影响TM710使用寿命。水分仪是在线精密检测元器件, 且价格昂贵 (有些高达20万元) 。为此通过论证, 决定以D11#叶片处理段松散回潮滚筒出口的水分仪为试点, 对水分仪进行使用优化。
二、改进措施
1. 硬件
(1) 增加数字量输出模板。由于D11#电控西门子400 PLC数字量输出模板已无剩余点数, 增加1块DO 16XUC30/230V型数字量输出模块 (序列号422-1HHOO-OAAO) , 并用编程器对PLC进行硬件组态和下载, 控制继电器的逻辑输出结果。
(2) 安装控制交流接触器。TM710供电电压为AC 220, 额定功率500 W。由于PLC的输出点容量只有0.2 A, 不能直接向水分仪供电 (否则可损坏PLC输出点) , 故安装CJX-1081型接触器。通过控制接触器的通断接通或断开水分仪供电电源和二位三通电磁阀线圈 (压缩空气气源的自动通断) 。
(3) 安装水分仪镜头清吹装置气源电磁阀 (图1) 。安装费斯托festo VL/0-3-1/4气源二位三通电磁阀并可编程自动通断, 达到节约压缩空气的目的。
2. 修改PLC程序
打开SIMATIC Manager编程软件, 查看并修改自动控制程序 (图2) 。当D11#电控系统松散回潮段的中控室操作模式保持在单机或闭锁模式时, DB205.DBX0.2和DB205.DBX0.0常开点导通, 通电延时控制器T420延时30 s后, SR触发器M10.0复位, 输出逻辑位Q2.4为零, 控制继电器为失电状态, 同时水分仪和气源电磁阀处于断电状态;反之当操作模式在自动、预热模式时, DB205.DBX0.1导通, SR触发器M10.0置位, 输出逻辑位Q2.4为1, 控制继电器自动吸合, 水分仪和气源电磁阀自动转换为工作状态。
三、改进效果
红外水分仪 篇3
1.1 开发在线水分仪参数采集模块
通过以太网将生产线在线水分仪与部署的自动标定系统PLC相连, PLC再与部署的服务器相连。实现对当前实时的水分、通道参数等进行实时采集, 并将数据传送至实验室自动标定软件。
1.2 开发取样及打印模块
为了保证所取样品能与实验室检测数据实现一一对应, 不至于发现混淆, 在每台在线水分仪旁安装1台取样器。按照取样指示灯指示进行取样, 取样结束取样器将打印属于这个样的专属代码 (含取样的工序、等级及水分等相关信息) , 通过代码一一对应进行比对。
1.3 开发实验室数据采集共享模块
对实验室质量数据采集系统与比对相关的水分、等级、工序等相关信息进行采集并与在线水分仪进行比对关联。
2 校正方式研究
根据各工序的具体情况, 建立适用于各个工序的校正方式。
2.1 片烟烤后
片烟烤后采用成品片烟标定方式 (水分仪显示为成品水分) 。基于现有的成品水分检测 (三箱一个样) , 通过成品实验室水分数据标定在线水分仪, 系统自动调整水分仪截距。
2.2 复烤冷房
由于冷房水分仪在复烤机中间, 所以需通过数学公式将冷房左、右所取样品的的水分值与冷房中间物料水分值进行关联, 经公式计算出来的实验室水分值与在线水分仪检测值进行对比校正。系统自动调节水分仪修正值。
2.3 二润、烤前、烤梗
采用常规标定 (水分仪显示现场水分仪所在位置水分) , 所取样品实验室水分数据标定在线水分仪, 系统自动调整水分仪修正值。
3 取样方法研究
根据各工序来料及加工特性不同, 建立起一套科学合理的在线水分仪取样方法, 确保取样数据跟随性, 为取样校正提供准确数据源。
3.1 润叶
在物料高度相对平稳的情况下, 在二润出口水分仪探头前20cm (皮带中间) 处, 按下取样器取样按钮, 根据取样指示灯指示, 在烟叶表面分别抓2次混合作为1个样。如取样过程中, 出现物料高度差大或在线水分仪扫描光斑扫到空白皮带, 则此样品作废, 重新取样。
3.2 烤前
在烤机入口水分仪探头后20cm (皮带中间) 处, 按下取样器取样按钮, 根据取样指示灯指示, 在探头照到过的烟叶表面抓1次样品。如取样过程出现空白皮带, 则此样品作废, 重新取样。
3.3 冷房
在冷房左、右表面同时进行取样检测, 根据指示灯指示取样。如取样过程出现空白皮带, 则此样品作废, 重新取样。
3.4 烤后
采用常规成品取样 (3箱1个样) 数据。
3.5 烤梗
同烤前取样方法。
4 校正算法研究
从要不要调、怎么调2个方面, 研究科学合理的修正值取值方法, 建立科学的校正技术, 确保实现准确的实时标定, 保证在线水分仪能在最短的时间内趋于准确。
5 检测通道模型建立
对各工序的检测通道, 根据烟叶产地、品种、部位、等级的差异, 对所有牌号进行分类, 建立合理的水分仪检测通道 (模型) 。
6 应用效果
自动标定系统经上线以来, 应用效果良好。
6.1 提高了在线水分仪检测精度
通过自动标定系统的应用, 保证了在线水分仪检测的准确性。在线水分仪检测值与实验室检测值偏差值:二润控制在±0.8%以内, 烤前、冷房、烤后、烤梗控制在±0.5%以内。使在线水分仪检测值更趋近于准确, 时时反应生产线的水分波动情况, 为机台操作人员提高准确的检测数据, 及时调整工艺参数, 更好的指导生产。
6.2 在线水分仪检测通道模型应用效果好
根据应用情况得出, 当同牌号或相近牌号再次生产, 通道模型的参数适用性非常好。
摘要：通过网络将生产线在线水分仪、实验室数采采集系统、取样器与自动标定系统相连, 实现在线水分仪参数采集调整, 并将标定所用数据在同一平台进行对比, 自动标定系统根据比对结果对生产线在线水分仪进行时时标定。从各工序的标定方式、取样方法、标定触发条件、截距调整量等方面进行分析研究, 确定科学合理的标定方式、取样方法、标定触发条件及截距调整量。
关键词：打叶复烤,在线红外水分仪,自动标定,数据采集系统,取样器,通道模型
参考文献
