做座原料水分检测流程及进厂流程智能化管理

原料水分检测流程及进厂流程智能化管理

李广臣先生，山东瑞中智能科技股份有限公司创始人、总经理，整车原料水分自动检测方案提供商。

废纸作为我国造纸的重要原材料，具有较高的进口依存度。据统计，国内纸厂2017年12月25日-2018年11月1日23批次废纸核定进口量，共计吨，前十名造纸企业总量为吨，占比高达88%，玖龙纸业一家就占据了40%（见图1、图2）。

图1 2018年23批次废纸主要企业核定进口量

图2 2018年23批次废纸核定进口量的企业占比

近几年来，随着国家对环境保护力度的不断加强，各地造纸厂纷纷提高了国废回收标准，包括国废验收标准和装车要求。在国废的回收过程中，主要验收水分含量、杂物和杂纸等。其中，水分含量的测定是必不可少的关键环节。

“管理出效益”，而通过智能管理可以实现更好的效益。尤其是现今，造纸厂除了面对原料不足的长期难题外，还饱受原料质量不稳定的困扰。通过原料进厂流程中的智能管理，可以为企业提高效率、降低安全风险、减少人为操作弊端、减员增效，实现造纸厂更好的原料进厂管理，加快企业两化融合进度。本文主要介绍山东瑞中智能科技股份有限公司在原料水分检测流程及进厂流程智能化管理的相关内容。

山东瑞中智能科技股份有限公司成立于2013年11月22日，自公司成立以来，秉承着“立足商业，诚信为本，产品即人品”的经营理念，凭着专业的技术知识、过硬的产品质量和完善的售后服务，深耕并服务于造纸行业（如图3）。2014年公司与德国安旭公司深度合作，针对造纸厂和生物发电厂研发了超低频微波整车原料水分仪。此技术可以直接对整车原料的水分实现自动化检测，大大节省了原料检测的时效。结合公司自主研发的进厂流程及质检信息化管理系统，实现了车辆进厂的智能化管理（一车一卡、自动排队叫号、过磅无人化、过磅防作弊、厂内车流量控制等）、质检流程的智能化管理（废纸包的自动化抽样、原料水分整车自动检测、质检数据的信息化管理）。

图3 公司发展历程

1、进厂流程智能化管理

（1）制卡管理系统（图4）

（2）进厂排队管理系统（图5）

（3）无人值守称重流程管理（图6）

图4 制卡管理系统流程

图5 进厂排队管理系统

图6 无人值守自动过磅系统

2、整车废纸质检流程解决方案

整车废纸微波水分仪运用于造纸企业，测量造纸厂整车废纸的水分，不仅适用于测量卡车表面的水分，同样可以测量整卡车内部的水分，是迄今为止更环保、更安全、更快速、更稳定、更精准的整车废纸水分检测方案。

2.1 整车废纸微波水分仪测试原理

此微波是一种925——980MHz的超低频微波（可以穿透高密度及高质量的物体），根据微波穿透介质时产生的微波能量衰减量来计算水分的百分比含量。水是一种极性分子，当特定频率的微波穿透物料时，物料里面水分子O-H键会吸收特定频率的微波能量。微波从位于卡车左侧的微波发射探头发射能量，穿透过卡车后被卡车右侧的微波接收探头接收剩余的微波能量，同时加配2个卡车测距仪，测量卡车的宽度。

根据微波能量衰减的变化量，以及2个超声波车辆宽度补偿探头计算瞬时总质量，根据损失的总能量与总质量的比值，利用专业电脑系统软件即可计算出物料的含水率。由于微波完全穿透过程物料，所以所有的物理性水分都能被测定。这不仅适用于测量卡车表面物料的水分，而且也测量整卡车内部物料的水分。该技术保证了很高的测量准确性和精度，物料的颜色和表面结构以及水蒸气和粉尘都不会影响测量结果。

2.2 整车废纸质检流程解决方法和流程

2.2.1 原料水分的自动检测（图7——图9）

图7 整车废纸微波水分仪案例

图8 专业微波水分仪测试软件（老版）

图9 车辆检测示方式

整车原料微波水分仪的优势：

（1）水分仪对被测物料的pH值和导电性不敏感。发射能量低，不会改变物料的性质，环保又安全。

（2）测量的是总水分（物料表面与内部水分之和），测试结果更具代表性。

（3）测量方式：微波非接触穿透式测量，不会磨损探头、不黏着物料，不影响收购过程。

（4）提供瞬时测量值（实时测试）来用于过程控制。测量精度高，测试废纸/树皮秸秆精度可达1%（视具体物料而定）。

（5）不受环境粉尘、水蒸气因素影响，不受物料颜色变化及阳光照射的影响，抗干扰能力强。不使用核源，不需要申请核辐射安全许可证。技术参数详见表1。

表1 整车原料微波水分仪技术参数

2.2.2 杂质、杂纸数据的自动计算

（1）杂质、杂纸的分拣流程（图10）

图10 杂质、杂纸的分拣

（2）质检信息化管理系统

车辆进入后，设备自动选择测量通道，测量数据自动选择上传，每一辆车的图片信息都会在数据库里保存，并看到远程详细的数值等（图11）。

图11 质检信息化管理系统

2.2.3 特殊车辆的水分处理方案（图12）

图12 手持水分检测仪器

（1）进厂及原料检验流程优势

减员：以一天收50车废纸为例，人工模式（地磅加测水）需要地磅6人，测水8人，共需14人；而进厂无人称重模式，仅需要2名监督人员和2名维护人员。

增Hexion公司已为该装置开发出了分析控制效：人工过磅加上质检流程完成大约需要30——40分钟/车，而无人值守称重模式大约只需要3分钟/车。

自动化智能化：通过计算机技术、物联设备、整车微波水分仪、软件编程实现过磅检斤，水分检测过程自动化、智能化。质检流程的数据自动化，加快企业两化融合进度。

防作弊：人工模式作弊手法多种多样，防不胜防；无人值守模式，所有数据系统自动处理，无法人为干预，且具备多种针对车辆、物资智能防作弊判断。

（2）进厂流程及质检流程（图13）

图13 进厂流程及质检流程

3、整车废纸微波水分仪应用案例

整车废纸微波水分仪能够快速、精准、方便地测量出整车的废纸水分值，这不如果吃老本、原地踏步走仅提高了效率，也极大地节约了造纸厂的人力和物力成本。目前该仪器应用的案例主要包括：太阳纸业、世纪阳光纸业、博汇纸业、山鹰纸业、理文造纸、明星纸业、柯美纸业、琦祥纸业、中冶纸业、泰和纸业等（见表2）。

表2 整车废纸微波水分仪部分案例企业名单

4、其他明星产品

4.1单包废纸微波水分仪

此产品专门针对外废研发而成，有别于整车废纸微波水分仪，可以和整车废纸微波水分仪结合使用，在提高检测效率同时，也解决了整车废纸水分某一处数值高不能进行单独索赔的问题，解决了整车废纸微波水分不能解决的问题，并提出可行的解决方案优化人员配置的同时减少了人为等不定因素及误差（见图14）。

4.2 煤炭水分/灰分/重量/热值综合测试系统

提供的是式分析系统，式煤炭水分/重量/热值分析系统可以直接得出所测煤炭热值，并且通过标准的输出模式，传输到ERP系统，与厂区内部软件进行对接。一切实现自动化，不需要人员干预。作为第一个将三种产品（微波水分仪/核子秤/灰分仪）集成在一起，自动核算热值，不论是从煤进厂时作为和客户结算的依据，还是自己生产中成本的控制，都起到了至关重要的作用（图15）。

4.3 皮带式木块/竹片微波水分仪

测量方式为非接触测量，不磨损探头、不黏连物料冲击能量：300J（大锤）150（小锤）、不影响生产过程；不受环境粉尘、水蒸气因素影响，抗干扰能力强，不受物料颜色变化及阳光照射的影响；不含放射性核源，不改变物料的性质，环保、安全可靠。高端配置能量发射探头、接收探头、高度（质量）补偿探头、微电脑中央处理系统，免维护，运行成本低。极大地节省了检测时间，测量精度高，均匀物料精度0.1%——0.01%，避免人为误差（图16）。

4.4 接触式微波水分仪的应用

实时测量物料中的水分（图17）。

使用案例（图18）。

4.5 实验室木块水分检测仪

测量范围：0.1%——70%（根据产品而定）

分辨率：0.1%

测量精度：0.1%——0.3%（根据物料而定）

取样容器：0.05——12L（大小可选择）

产品特点：具有密度补偿功能、红外测温功能、自动温度补偿功能和数据保持显示功能。

手动保存测试的数据，可以记录10000个数据并保存打印出来大而明亮的LC显示表。

交货范围：带一个0.05——12L测量箱的测量主机、电源线（图19）。

图14 单包废纸微波水分测量方案

图15 煤炭水分/重量/灰分/热值分析系统

图16 皮带式木块/竹片微波水分仪

图17 接触式微波水分仪

图18 木块、玉米等水分测试使用案例

图19 实验室木块水分检测仪

5、承诺、服务与技术服务

山东瑞中致力研发用于造纸行业废纸水分检测的完整的集成系统，为造纸行业提供废纸收购的整体解决方案。从车辆进厂、制卡、过磅、水分检测、数据上传与分析到车辆驶离等程序全部实现自动化，无需任何人工操控。该系统的开发，将迎来整个造纸行业一次新的技术变革，不仅为造纸行业带来可观的经济效益，同时为企业无人智能化管理提供实现基础，也为我们的环保事业减少二氧化碳排放（Emission Reduction of Carbon Dioxide）做出贡献。