提高飼料廠振動篩工作效率的措施
振動篩是通過施加于篩體的振動,使物料松散、分層、透篩,并輸送物料,達到物料篩分目的的篩分機械,主要功能是對物料分級、脫泥、按質量或粒徑分選,是飼料生產不可缺少的輔助生產設備。常見的振動篩類型有:橢圓振動篩、圓振動篩、直線振動篩等,其中直線振動篩因具有結構簡單、工作可靠等優勢,在飼料行業普遍應用,如用于玉米、大豆等原料的除石、除灰、篩選;制粒后的篩選分級等。直線振動篩是采用兩臺振動電機同步反向旋轉,產生反向激振力,迫使箱體帶動篩網作縱向、直線往返運動,物料在篩面上作連續斜上拋運動。物料在拋起時被松散,在與篩面相遇碰撞時小顆粒透篩,從而實現物料的分級、輸送。振動篩的篩分效果不僅對產品價值有著很大的影響,而且直接對下一步作業的效率有著重要影響。因此,研究影響振動篩篩分效率的因素,尋找提高振動篩工作效率的措施,具有重要的現實意義。
1、影響振動篩工作效率的因素
振動篩的篩分效果與許多因素有關,其中包括物料性質、篩面結構參數、振動篩運動參數等方面。
1.1 物料特性
振動篩在生產過程中往往會出現富集現象,即篩網被堆堵,有效篩分面積變小,工藝效率降低,這主要與物料類型和顆粒、物料松散密度、物料濕度、物料顆粒度組成等關系最大。
1.1.1 物料類型和顆粒
物料的類型不同,物理特性也不同。物料的類型可分為脆性和粘性兩大類,粘性物料在振動篩分過程中,容易形成物料的密實粘連,堵塞篩網,使通透率降低,而脆性物料則不然,工藝效率能夠得到保證。物料的顆粒形狀也將影響其透篩率,立方體形狀和球體的物料易于透篩,而片狀物料則易于卡在篩孔中,使篩分工藝效率降低。
1.1.2 物料松散密度
物料顆粒基本上是按照顆粒體積的大小分層與透篩的,即物料的松散密度直接影響振動篩的處理能力。松散密度較大的塊狀物料容易透篩,篩分效率也較高;相反,松散密度較小的物料及粉狀物料不容易透篩,篩分效率也低。
1.1.3 物料濕度
物料含水量過高,易形成粘連,在振動過程中,物塊相互擠壓使粘連團更加密實,增加了物料運動的阻力,使物料顆粒分層與透篩出現困難;物料粘連也使篩孔尺寸變小,堵塞篩孔,降低了有效篩分面積,有時甚至無法進行篩分。因此,物料含水量過高時,篩分工藝應考慮一些補救方法,如采取烘干物料等措施。
1.1.4 物料顆粒度組成
物料在篩分過程中的透篩概率受很多因素影響,其中最直接和重要的因素是物料粒度與篩孔尺寸的相對大小。物料粒度與篩孔尺寸的比值稱為相對粒度。相對粒度越小,透篩概率越高,當相對粒度接近于1時,透篩概率趨近于零。因此通常把相對粒度等于0.7~1.0的物料稱為難篩物料或臨界物料。物料中難篩物料成分對透篩概率也有影響,物料中難篩物料的含量越大,則透篩概率越小,篩分效率就會越低。為了能夠得到更高的篩分效率,應該盡量降低集料中難篩物料的含量。此外,顆粒度指數差異對篩分效率也有一定的影響,顆粒度指數差異過大,則會造成生產循環大,制約了產品的質量和處理能力。因此,應嚴格控制集料的級配。
1.2 篩面結構參數
1.2.1 篩面長度與寬度
一般認為,篩面寬度直接影響生產率,而篩面長度直接影響篩分效率。篩面寬,有效面積增加,生產率提高;篩面長,物料在篩面上停留時間長,透篩機會多,篩分效率高。但也不是越長越好,因為篩分效率與物料在整個篩面上經歷的時間之間的關系是復雜的,在開始時刻,由于篩面上的細粒級物料較多,單位時間內的透篩概率較大,當經過一定時間后,留在篩面上的物料粒徑多數為接近篩孔尺寸的難篩物料,即使物料在篩面上停留再長時間(即篩面的長度很大),也很難增加物料的透篩概率,從而導致篩機工作效率降低。實際上,篩面寬度對于篩分效率,篩面長度對于篩分能力也都有不同程度的影響,二者的匹配也很重要,一般寬長比為1:2~1:3為宜。
1.2.2 篩孔形狀
雖然篩孔形狀主要取決于對篩分產物粒度和對篩下產品用途的要求,但對篩分效率也有一定的影響。圓形篩孔與其它形狀的篩孔相比,在名義尺寸相同的情況下,透過篩孔的篩下物粒度較小,例如透過圓形篩孔顆粒的平均最大粒度只有透過同樣尺寸的正方形篩孔顆粒的80%~85%;而長方形篩孔的篩面有效面積大,篩面質量輕,生產能力大,同時透過篩孔的物料粒度大于透過名義尺寸相同的圓形和正方形篩孔的物料粒度。因此,為了獲得更高的篩分效率,必須針對不同的篩分物料選擇不同的篩孔形狀,這樣可提高振動篩的處理能力。
1.2.3 篩孔尺寸和篩面的開孔率
在篩分物料一定的情況下,篩孔尺寸對篩分效率影響很大。篩孔尺寸越大,物料粒的透篩能力越強,振動篩的處理能力也就越大,當然,篩孔尺寸主要由被篩物料的工藝要求決定。篩面的開孔率是指篩面開孔面積與篩面面積的比值(也稱有效面積系數)。開孔率高則增大了物料顆粒透篩的概率,振動篩的處理能力就高。反之,振動篩的處理能力則低。因此,為了提高篩分效率,應選擇有效面積系數較大的篩面。
1.2.4 篩面的材料
非金屬篩面,如橡膠分級篩面、聚胺脂編制型分級篩面、聚胺脂條縫篩面、尼龍篩面等,由于這些非金屬材料的特性,在篩分過程中產生二次高頻振動,使堵孔現象很難發生,有利于物料的透篩,比金屬篩面振動篩的處理效率有所提高。
1.3 振動特性參數
振動特性參數包括振動頻率、振幅、振動方向角和篩面傾角。
1.3.1 拋擲指數
4個振動特性參數除了各自對振動篩產生不同的影響外,它們的共同影響還可歸納為一個參數——拋擲強度D(或稱拋擲指數),其關系式為:
D=ω2Asinβ/gcosα=ksinβ/cosα
式中:A——振幅(mm);
ω——振動的圓頻率(rad/s);
g——重力加速度;
β——振動方向角(°);
α——篩面傾角(°);
k——振動強度,k=ω2A/g。
根據經驗,當拋擲強度D=3~3.3時,篩面的一個振動周期正好等于物料跳動的周期,即篩面每振動一次,物料將出現一次拋擲運動,此時物料最易透篩,這種運動狀態對于減少不必要的能量消耗和提高振動篩的篩分效率十分有益。然而這是基于單個物料顆粒跳動的基礎上獲得的參數,實際上,物料在篩面上均以料群的狀態出現,物料顆粒之間常常產生摩擦,從而要求更大的拋擲強度,所以在實際應用中應選取較高的拋擲強度。
1.3.2 篩面傾角α
篩面與水平面的夾角稱為篩面傾角。傾角的大小與篩分設備的處理量和篩分效率有密切關系。當傾角增大時,將增加篩上物料的拋擲強度,從而物料在篩面上向前的運動速度加快,使振動篩處理量提高,但物料在篩面停留時間縮短,減少了顆粒透篩機會,從而使篩分效率降低。反之則使處理量降低,提高篩分效率。為了使振動篩篩分效率控制在一個比較理想的范圍內,圓振動篩的篩面傾角一般在15°~25°,直線振動篩的篩面傾角在0°~8°。
1.3.3 振動方向角β
振動方向線與上層篩面之間的夾角稱為振動方向角。振動方向角取值越大,物料每次拋擲運動所移動的距離越短,物料在篩面上向前的運動速度越慢,物料能夠得到充分篩分,從而獲得較大的篩分效率。振動方向角取值越小,物料每次拋擲、前進的距離越遠,物料通過篩面的時間越快,處理能力高,但物料不能得到充分篩分。因此,應合理選擇振動方向角,對于難篩物料,振動方向角應取大值,對于易篩物料,振動方向角應取小值;一般情況下,圓振動篩的振動方向角是90°,直線振動篩的振動方向角取值范圍是30°~60°,經常采用45°,該值不但有良好的適應各種篩分的性能,而且還可以獲得最好的運動速度和較高的生產率。
1.3.4 振幅A
振幅增大,篩孔堵塞現象將大大減少,同時也有利于物料的分層。但振幅太大對設備的破壞性也較大。振幅的選擇是根據被篩物料的粒度及性質來確定。一般情況,振動篩規格越大,所選擇的振幅越大。當直線振動篩用于分級時,振幅稍大些;當所處理物料粒度大時,振幅也應相應加大;所處理物料粒度小時,振幅應小些。通常,直線振動篩的振幅A=3.5~6 mm。
1.3.5 振動頻率ω
振動頻率的增大,可以增加物料在篩面上的跳動次數,使得物料的透篩概率增加,這對于加快物料篩分速度和提高篩分效率很有幫助,但太高會降低設備的使用壽命。通常振動頻率的選取由振動強度k和振幅A確定。它們之間的關系為:
ω2=3 600k·g·cosα/(A·sinβ)
對于粒度較大的物料, 選用較大的振幅和較低的頻率;對于粒度較細的物料,選用較小的振幅和較高的頻率。
2、提高振動篩工作效率的措施
2.1 選擇合適振動篩類型
雖然篩分效果主要取決于被篩物料的性質,但同一種物料采用不同類型的篩分設備可以得到不同的篩分效果。如固定篩的篩分效率較低,對運動篩而言,其篩分效率與篩面的運動形式有關,在振動篩篩面上,顆粒在接近于垂直篩孔的方向被抖動,振動頻率越高,篩分效果越好;在搖動篩篩面上,顆粒主要是沿篩面滑動,由于搖動篩的搖動頻率比振動篩的頻率低,所以搖動篩的篩分效果較差;圓筒篩因篩面易堵,故篩分效率低。因此,應根據物料性質,合理選用振動篩類型,以最大限度提高工作效率。如對物料進行預先篩分和檢查篩分一般采用圓振動篩;對破碎后的物料進行分級采用概率篩、等厚篩和大型振動篩;對物料進行清砂和除泥,采用概率篩等厚篩效果更好。
為了提高振動篩的工作效率,還需根據實際情況,在滿足產品粒度要求的前提下,盡可能選用較大的篩孔尺寸、較大的有效篩分面積、較高篩面開孔率的非金屬篩面。并選用合適的篩孔形狀,以提高物料顆粒的透篩能力和工作效率。
2.2 合理選擇振動電機和調整激振力
振動電機的合理選取是影響振動篩性能的關鍵環節之一,而激振力大小是影響振動篩生產率的核心因素。
2.2.1 振動電機的選擇
振動電機作為振動篩的振動源,應具有設計合理、結構簡單、緊湊、激振效率高、節能、安裝調試方便等優點,振動電機的選取具體包括工作頻率、最大激振力、功率等參數。首先是選擇工作頻率和激振力,振動電機的轉速要接近于工作頻率;最大的激振力必須在所選的電機合成激振力的范圍內。然后根據工作頻率和最大激振力選擇振動電機的功率。
2.2.2 激振力的調整
振動篩的生產率與激振力呈指數關系,激振力的增加引起生產率的迅速增加,而堵塞率則隨激振力的增加迅速下降。激振力的增加使得振動強度增大,篩面對物料的作用力加大,物料的上移速度增大,生產率得以提高,堵塞率下降。激振力對篩子的通過率和破碎率也有一定的影響,其變化規律均呈波浪型。激振力過小時,
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