智能筒子分析仪

智能碳硫分析仪 什么是智能碳硫分析仪？ 智能碳硫分析仪采用中国国标测定（碳采用气体容量法、硫采用碘量法）原理设置而成，配备了电子天平实现了不定量称样测定，触摸式薄膜按键全中文菜单式操作，并可贮存四条工作曲线，检测结果大屏幕液晶显示并直接打印，碳可显示到小数点后面三位、硫可显示到小数点后面四位，其精度已优于中国国标。 智能碳硫分析仪能快速、准确地检测钢铁、其它金属以及非金属材料中碳硫两元素的质量分数。适用于钢铁、冶金、机械制造加工、铸造有色金属等行业化验室进行碳、硫质量分数检测的主要手段。是分析工作者检测碳硫的理想设备。智能碳硫分析仪广泛应用于冶金铸造、采矿、建筑、机械、电子、环保、卫生、化工、电力、技术监督等部门、可检测钢、铁、及铁合金、铝合金、铜合金、锌合金、钢铁氧化液及磷化液等材料中各种化学成份的含量。 智能碳硫分析仪主要技术参数： 测量范围： 碳：0.010～6.000% 硫：0.003～2.000% 测量时间：45秒（包含称样时间） 测量精度：符合GB223.69-2008，GB223.68-1997标准 智能碳硫分析仪主要特点： 采用单片机控制，全自动操作，零点自动调整彻底消除人为误差，性能可靠，抗干扰强； 配备电子天平实现不定量称样,提高了检测速度和精度； 采用国际先进的传感技术，使用进口传感器,测量结果可数字显示并自动打印测试结果； 高碳、低碳均可直接显示，不需换算； 采用气体容量法定碳、碘量法定硫。

p　　不久前，笔者有幸在中国工程院参加了由中国机械工程学会、中国汽车工程学会、中国电工技术学会、中国仪器仪表学会、中国农业机械学会联合主办的“2018年迎春报告会”。“迎春报告会”是每年元月五家学会联合奉献给会员们的一个品牌项目，也是学会间友好合作、会员间沟通交流有效平台。报告会邀请国内著名专家就重大年度热点问题进行全方位的分析和深度解读，报告主题所涉猎的领域相当广泛，包括：工业、科技、军事、国际关系、地区局势等。本次报告会，主办方邀请到了中国工程院院长周济院士，以“新一代智能制造——新一轮工业革命的核心驱动力”为题对“智能制造”进行了全方位分析和深度解读。/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201801/insimg/e153d58f-87f2-4ba2-8245-4578fff76294.jpg" title="timg.jpg"//pp style="text-align: center "strong周济 院长/strong/pp　　自盘古开天辟地以来，大地生灵进化，从猿到人。当人类文明出现在这个星球上后，人类的社会形态与生产方式随着历史的变迁，也在不断地发生改变。/pp　　18世纪中叶，以英国为代表的工业国家，展开了以机械化为中心的第一次工业革命。珍妮纺织机、瓦特蒸汽机、以及以蒸汽机为动力的轮船、火车等交通工具相继问世。解放双手、以车代步的模式给人类的生产、生活带来了极大的改变。/pp　　19世纪70年代，标志着电气化时代的第二次工业革命爆发。西门子发电机、爱迪生电灯、电话等发明让人类社会进入了“电气”时代。也正是有了那时的电力等的发明和应用，才有了现在的各种电脑、播放器，以及便于沟通交流和娱乐的手机。/pp　　第三次工业革命始于二战结束后，以信息技术为显著特点，又称信息化革命。具体而言，就是以电子计算机为代表的信息技术应用范围越来越广，计算速度不断加快，能够完成人脑无法完成的大规模复杂计算、大量数据存储以及信息的快速传播。正因如此，使得空间技术、核能技术和生物技术的快速发展成为可能。/pp　　几次工业革命的产生，其原因归跟到底，在笔者看来，基本上可以总结为：提高生产效率，提高产品质量，优化生产要素配置，降低成本，满足用户不断增长的个性化需求。以第三次工业革命为例，1950年，全球GDP总量为5.3万亿美元，在1970达到了13.8万亿美元，年均复合增长率达到了4.9%，其中在1960~1970年间年均增长高达5.03%(数据来源：互联网)。/pp　　二十一世纪的现在，以智能化制造为标志的第四次工业革命正在展开。/pp　　由于智能制造是一个大概念，范式众多，不利于形成统一的智能制造技术路线，给企业在推进智能升级的实践中造成了许多困扰。根据中国工程院的最新研究成果，综合智能制造相关方式可以总结归纳和提升出三种智能制造的基本范式，也就是数字化制造、数字化网络化制造，数字化网络化智能化制造(即新一代智能制造)，智能制造三个基本范式次第展开、迭代升级。一方面，三个基本范式体现着国际上智能制造发展历程中三个阶段，另一方面对中国而言，必须发挥后发优势，采取三个基本范式" 并行推进、融合发展" 的技术路线。/pp　　具体到未来三年到五年之内，我国推进智能制造的重点则是大规模地推广和全面应用数字化网络化制造，即第二代智能制造。德国工业4.0和美国工业互联网完善地阐述了这一阶段的制造范式，也提出了实现数字化网络化制造的技术路线。而真正能够称得上是新一代工业革命的，则是要到智能制造的第三阶段，即数字化网络化智能化制造。如果说数字化网络化制造是新一轮工业革命的开始，那么新一代智能制造的突破和广泛应用将推动形成这次工业革命的高潮，引领真正意义上的工业4.0，实现第四次工业革命。那么，新一代智能制造系统比第一代和第二代有什么进步?最本质的特征就是它的信息系统发生重大变化。增加了认知和学习的功能，原来我们在上一代的信息系统当中，主要只有感知、分析和决策和控制的功能，现在增加了一个新的功能，就是认知和学习功能，因此信息系统不仅具有强大的感知计算分析和控制能力，更加具备了学习提升和产生知识的能力。/pp　　2015年，国务院印发《中国制造2025》，部署全面推进实施制造强国战略。要通过“三步走”的一个战略，大体上每一步用十年左右的时间来实现我们从制造业大国向制造业强国转变的目标。到2025年，我国要进入世界制造强国的第二梯队，即工业技术水平接近德国、日本 到2035年，我国在第二梯队中要居于前列，即开始超越德、日 到2045年，我国要进入世界制造强国的第一梯队，即和美国并驾齐驱。而《中国制造2025》的主攻方向之一就是智能制造。/pp　　国家工业战略的时间表已经制定，战略方向也非常清晰，就是以制造业的繁荣和强大，来支撑国家的繁荣和强大，笔者听来确实让人热血沸腾。作为一家分析仪器行业的专业网站，我们也在观察，中国分析仪器工业自己的时间表又将如何制定?/pp 对于民族分析仪器制造企业而言，还有很多尚未完成数字化转型，这一课是需要补上的，数字化生产也是智能制造的基础。在产品层面，分析仪器/设备智能化的发展，据笔者浅薄的看法，首先应当结合利用大数据、云平台等新兴技术，进一步发展完善无需样品前处理或样品前处理简单的分析技术，譬如：近红外、拉曼、LIBS、常压敞开式离子源质谱等。其中原因其实也很简单，在现今的分析实验室，样品前处理的工作量在整个分析工作过程中一般能占到70%以上。如果能够让广大的实验室分析人员从繁重的样品处理工作中解放出来，无疑是善莫大焉；第二、依然和样品前处理有关，发展样品前处理自动化技术，并向智能化过渡。未来能否出现智能化样品前处理技术，即由设备自己来摸索、开发样品处理方法，我们充满期待 第三、利用传感器、大数据、人工智能等技术，对分析仪器/设备进行实时智能分析和智能控制，从而实现优化仪器/设备的运行和智能化保障。如果未来分析仪器企业希望从生产型制造向服务型制造转变，这是一个很值得关注的技术发展方向 第四、集成创新，即将多个分析或样品处理技术集成于一台仪器/设备上，这一技术发展趋势最近几年日见清晰，无论是进口产品还是国产产品，都有所体现。/pp　　最后，我们想说的是，无论何种“制造”，最终要由企业来落实。中国智能制造战略方针也指出：推进智能制造要充分激发企业内生动力，特别是广大中小企业，要实事求是地探索适合自己转型升级的技术路径。各级政府、科技界、学界、金融界都要共同营造良好的生态环境，帮助和支持企业特别是广大中小企业智能升级。/p

一、概述随着我国制造业迅速发展，已成为世界第一制造大国，《中国制造2025》指明智能制造是我国现代先进制造业新的发展方向。实现智能制造智就是从原材料、工厂制造、销售、客户需求一体化的数字化管理过程，使产品在生产过程中独立地找到自己的运行路径，持续提升制造执行力(交付能力)，按用户需求动态地匹配产品产时、产量、运销等市场经营品质。智能制造作为一种工具来延展和完善产业链，提升我们认识世界和改造世界的能力,助力国家产业转型升级,将产生是一种全新的智能经济形态。智能制造是信息化和智能化技术与工业制造过程的深度融合，促进了传统制造业到新型的转变。本文主要简要介绍了在线分析仪器在冶金、石化工业生产中（智能制造）的一些应用,以及引导传统制造向智能制造转型升级的思路和过程，力求分析论述预期与客观效果的结合。二、在线分析简介在线分析仪器（成套系统）是在实验室离线分析基础上发展起来的，到目前为止仍有一些仪器是实验室分析技术的平移。起初在线分析仪器主要是解决实验室分析难做到的高分析频次、采样样品物性突变、现场采样安全性等系列问题。随着在线分析技术的发展，不仅解决了上述问题，主要解决数字化生产中“靶点” 和“靶标”问题，或者说是通过网络和大数据代替人工找出解决问题的方法（自学提高），不断完善和优化数字控制过程，实现清晰智能分析功能。在线分析仪器一般有两种基本形式，一种是取样式分析仪器，另一种是非取样式（原位）分析仪器，就使仪器分成了截然不同的两大类。取样式分析仪器由取样单元、样品预处理单元、智能分析仪器、数据处理与输出，以及公用工程的防护、信号传输（通信）、电气辅助设备等设施组成。这类仪器都可嵌入在工业生产流程中，完成对被测工艺介质的自动采样与物性参数定性、定量分析，连续不间断地往生产主控计算机（DCS）传输分析数据。图-1三、原理与分类工业在线分析仪器的种类繁多，用途各异，按分析方法和原理可分为数百种。按照被测介质的相态划分，将在线分析仪器分为气体、液体、固体分析仪器三大类；按照测量原理在冶金、石化等行业使用较多的划分为：光谱类、色谱类、湿法化学类、物性检测类。（1）光学仪器类包括采用吸收光谱法的红外线分析仪、红外光谱仪、紫外光谱仪、激光分析仪等；采用发射光谱法的化学发光法、紫外荧光法分析仪等。（2）湿法化学类包括采用化学滴定、化学色差法，PH、电位、电导、电流法的各种电化学分析仪等。（3）色谱分析类采用色谱柱分离技术和检测器定量的色谱类仪器，与其它分析仪器相比有显著应用特点，而且使用量较大，单独划为一类。（4）物性分析和专用仪器类物性分析仪器按其检测对象来分类和命名，如：露点、热值、浊度、分离指数等类物性分析仪器；针对石油石化行业的水分、密度、黏度、酸度、馏程、蒸气压、闪点、倾点、辛烷值等测定等仪器，统称为石化专用类。（5）其它类分析仪器在上述几类仪器之外的在线分析仪器，如磁氧分析仪、差热分析仪、冷焰燃烧分析仪、射线法分析仪（γ射线密度计、中子及微波水分、X射线能谱）等近代物理方法类的在线分析仪器。典型工业在线分析仪器原理图（如：图-2）图-2四、工业在线分析仪器典型应用仪器（一）湿法化学在线分析（滴定）成套系统在冶金行业应用1、在线酸浓度分析的由来酸洗是冷轧带钢生产的龙头工序，酸洗液浓度的控制会直接影响到产品的质量；如果酸洗液浓度偏低，会有氧化皮残留在钢铁表面；酸洗液浓度偏高，酸洗过度，钢铁表面则会出现针眼状凹坑。正常的盐酸酸洗能够有效溶解氧化铁皮，同时生成溶于水的氯化亚铁。当酸洗过程中铁离子浓度逐渐升高到一定量时，酸洗环境就发生改变，即使再增加酸的浓度，氧化皮（氧化亚铁）不发生置换反应，而是与金属铁发生复杂的氧化反应，致使金属铁被腐蚀。这时候就需要把酸换成新酸，才能恢复正常的酸洗流程。所以钢铁行业迫切需要对下面两个工艺参数动态控制和准确的分析：①酸洗槽中的酸浓度变化值，以动态补酸维持酸洗环境；②跟踪分析铁离子浓度的增加量，确定最佳 “换新酸节点”传统酸洗液检测方法是，人工在生产线上取酸样（通常频次为1次/4h），用化学滴定分析酸浓度和铁离子含量。再由生产线操作人员依据酸浓度分析数据凭经验补酸（维持酸浓度）；依据铁离子含量数据确定换酸（换新配酸洗液）。此方式采样存在较多安全生产隐患，人工分析有及时性和频次问题，不适合规模化生产模式。虽然，行业也使用压差法、电磁法、ＰＨ计、β射线法等酸洗中分析法（压差法和β射线法是测密度原理），终因铁离子的干扰检测和不断补充辅助计算机校正模型库，分析数据误差较大，不适合数字化生产线。实践证明，湿法化学在线酸浓度分析（滴定）成套系统能较好解决上述问题。2、分析模型带钢酸洗件表面氧化层主要为FeO（96%）和少量的Fe2O3和Fe3O4含量，酸洗过程的反应原理为：FeO + HCl= FeCl2 + H2O酸浓度（H+%）和铁离子（Fe2+g/l）含量分析模型，其反应式如下: NaOH + HCl = NaCl + H2O… … … … … … … … … … … … ..(1)2NaOH + FeCl2 = 2NaCl + Fe(OH)2… … … … … … … … (2)滴定HCl溶液，化学计量关系式：（CV）HCL=（CV1）NaOH … … … … (3)滴定Fe2+离子，化学计量关系式：（CV）Fe=（CV2）NaOH ..… … … … (4)综合滴定曲线（如：图-3）图-3红色曲线为改进后实际滴定曲线，红色虚线为人工滴定曲线，红点等当点。计算公式： CHCL %=(CV)NaOH×36.5/VHCl … … … … … ⑴ CFe g/L=(CV)NaOH ×MFe/VHCl… … … .… … ⑵3、控制模型①控制模型流程图（如：图-4）图-4②软件组态图（如：图-5） 图-5③滴定控制图（如图-6）：图-64、智能控制使用在线分析系统后，解决了人工采样分析和自动上传分析数据的问题，接下来就是要把分析系统嵌入到生产工艺控制系统中，实现智能补酸和换酸功能。根据即酸浓度（H+%）和Fe+2离子的浓度建立数据库，门限值和优化区间上下限，以及线性跟踪纠偏辅助数据库，将（H+%）和Fe两组数据间设置关联计算因子，关联计算换酸点，将补酸与换酸数据关联到DCS控制系统中实现智能控制。DCS生产线控制系统显示界面（如图-7）：图-7 酸浓度和铁离子的浓度关系图（交点为换酸点） 5、应用考核与评价技术参数考核结果如下表（表-1）序号项目技术参数检测结论1分析频次每个组分的分析周期6分钟/次达标2酸浓度检测范围盐酸浓度：0～30%(w/v)硫酸浓度：0～80%(w/v)达标3Fe2+检测范围Fe2+含量；0-100 g/l达标4结果单位定义％、g/L、mg/L、ppm达标5分析频次酸浓度和Fe2+检测周期：5-8分钟/次达标6分析精度盐酸浓度：＜1%；Fe2+含量；＜1%达标7系统稳定性2100小时连续考察结果稳定、可靠、无故障达标8自动化程度采样、分析、传输信号、显示酸浓度和Fe2+检测结果全部自动进行达标9结果输出将分析结果远传DCS或独立计算机以二元曲线显示达标10内部存储器每个结果自动存储最近1800组数据达标在线滴定分析仪检测精度数据略（与标样对比验证）（二）在线色谱分析成套系统在石化行业典型应用1、氯化苄及相关生产工艺控制检测背景氯化苄产品是一个易燃、易爆、有毒、有害的危险化学品，相关生产过程危险性较大，安全生产一直是企业永恒的主题。应生产企业要求，我们做了相应在线分析方案，解决生产中检测分析和安全需求。经过实地考察了解相关的生产工艺、物料物性和分析检测现状，充分考虑到生产工艺过程特殊性，有针对性的设计和编制了工业在线分析系统技术配套方案，确保现场应用的可靠性、完整性及安全性。2、物料物性与分析需求（1）检测需求 氯化苄反应工段（区）：8台反应釜的反应产物组成含量分析原料区：2个原料罐物质组成含量分析精馏区：3台精馏塔塔顶塔底产物组成含量分析（2）精馏产物项目密度（g/l）馏程（℃）压力（KPa）流量（Kg/m3）温度（℃）1#塔顶996暂缺-90.7暂缺48.21#塔釜1111暂缺-88.6暂缺111.22#塔顶1114暂缺-98.5暂缺67.52#塔釜1204暂缺-95.3暂缺105.83#塔顶1210暂缺-96.9暂缺84.23#塔釜未知暂缺-93.9暂缺122.33、检测原理 在线分析检测系统，是根据拟定检测的物料按流路输送到各个采样预处理单元，通过临界流量控制动和分子仿真技术，使物料中待测组分和杂质分离，经过高选择性检测器检测出含量信号，分析系统再将检测信号解读成可识别分析结果，并且自动传输到用户DCS窗口。4、分析系统流程5、检测流路取样流程配置说明：反应工序8台反应釜出料（产品），共用一套工业在线分析检测系统（IGC）；精馏区的三个精馏塔的塔顶产品中高沸点杂质较少，共用一套IGC；精馏塔的塔釜回流液和1#塔进料含有高沸点物，共用一套IGC，减少过载。6、色谱分析单元控制图7、无残留进样控制示意图8、分析小屋布局图（视现场情况确定）9、在线分析系统构成（部件）（1）分析仪及相应的采样、前级减压站、样品预处理系统和分析小屋等。序号名称规格単位数量生产厂家备注1分析小屋2.5*2.5*2.7m套2磐诺仪器磐诺仪器2过程在线气相色谱仪PGC-88台3磐诺仪器3取样阀PF-1套15磐诺仪器4前级预处理PQ-2套15磐诺仪器5预处理PY-3套3磐诺仪器6标样4种套1国际标物7管缆米待定8开车备件批1详见清单注：所有预处理系统的部件型号需由乙方审核后方可采购。（2）过程气相色谱仪配置表序号名称规格和型号单位数量生产厂家备注1PGC-80谱分析仪PGC-80 监测套3磐诺仪器2零气发生器A8001套3磐诺仪器3氢气发生器A8002套3磐诺仪器4预处理单元PGC-80监测套3磐诺仪器5PGC-80D电控单元PANNA3.624.004套3磐诺仪器6专用色谱柱0.53×0.5×20m个3磐诺仪器（三）在线色谱分析成套系统在环保领域应用（因篇幅略）五、综述1、在线分析仪器（成套系统）是智能制造企业数字化控制的一个主要组成部分，它解决的是控制环节上的 “靶点”和“靶标”问题，系统配套赋予它代替人工（智能）实现控制的同时，还要融入体系自学提高（不断完善和优化数字控制资源），成为一类嵌入生产控制体系参与控制的智能系统。2、在从事在线分析技术推广应用的实践中，认识到每一个现场应用都是有很大差异的。只有深入现场调查了解应用状况，实际模拟推演才能确定两个模型。照抄照搬的方案遇到的问题很大，甚至导致应用失败。它决定实施应用的成败。仪器主要解决数字化生产中或者说是通过网络和大数据找出解决问题的方法，实现清晰智能分析功能。3、对于一些化工生产过程中，工业在线分析仪器配置较少，或者是配置了也是辅助参考，仍然依赖化验室人工分析数据等的系列问题，主要是企业还没有步入智能制造阶段，在线分析仪器只能代替人工采样分析，智能控制和嵌入生产系统功能未用上。是应用的时机不成熟，并不是智能制造和数字化工厂排斥它。（作者：魏宏杰，李杉）