提高饲料厂振动筛工作效率的措施分析

007畜牧

　

　振动筛是通过施加于筛体的振动，使物料松散、分层、透筛，并输送物料，达到物料筛分目的的筛分机械，主要功能是对物料分级、脱泥、按质量或粒径分选，是饲料生产不可缺少的辅助生产设备。常见的振动筛类型有：椭圆振动筛、圆振动筛、直线振动筛等，其中直线振动筛因具有结构简单、工作可靠等优势，在饲料行业普遍应用，如用于玉米、大豆等原料的除石、除灰、筛选；制粒后的筛选分级等。直线振动筛是采用两台振动电机同步反向旋转，产生反向激振力，迫使箱体带动筛网作纵向、直线往返运动，物料在筛面上作连续斜上抛运动。物料在抛起时被松散，在与筛面相遇碰撞时小颗粒透筛，从而实现物料的分级、输送。振动筛的筛分效果不仅对产品价值有着很大的影响，而且直接对下一步作业的效率有着重要影响。因此，研究影响振动筛筛分效率的因素，寻找提高振动筛工作效率的措施，具有重要的现实意义。
　　1影响振动筛工作效率的因素
　　振动筛的筛分效果与许多因素有关，其中包括物料性质、筛面结构参数、振动筛运动参数等方面。
　　1.1物料特性
　　振动筛在生产过程中往往会出现富集现象，即筛网被堆堵，有效筛分面积变小，工艺效率降低，这主要与物料类型和颗粒、物料松散密度、物料湿度、物料颗粒度组成等关系最大。
　　1.1.1物料类型和颗粒
　　物料的类型不同，物理特性也不同。物料的类型可分为脆性和粘性两大类，粘性物料在振动筛分过程中，容易形成物料的密实粘连，堵塞筛网，使通透率降低，而脆性物料则不然，工艺效率能够得到保证。物料的颗粒形状也将影响其透筛率，立方体形状和球体的物料易于透筛，而片状物料则易于卡在筛孔中，使筛分工艺效率降低。
　　1.1.2物料松散密度
　　物料颗粒基本上是按照颗粒体积的大小分层与透筛的，即物料的松散密度直接影响振动筛的处理能力。松散密度较大的块状物料容易透筛，筛分效率也较高；相反，松散密度较小的物料及粉状物料不容易透筛，筛分效率也低。
　　1.1.3物料湿度
　　物料含水量过高，易形成粘连，在振动过程中，物块相互挤压使粘连团更加密实，增加了物料运动的阻力，使物料颗粒分层与透筛出现困难；物料粘连也使筛孔尺寸变小，堵塞筛孔，降低了有效筛分面积，有时甚至无法进行筛分。因此，物料含水量过高时，筛分工艺应考虑一些补救方法，如采取烘干物料等措施。
　　1.1.4物料颗粒度组成
　　物料在筛分过程中的透筛概率受很多因素影响，其中最直接和重要的因素是物料粒度与筛孔尺寸的相对大小。物料粒度与筛孔尺寸的比值称为相对粒度。相对粒度越小，透筛概率越高，当相对粒度接近于1时，透筛概率趋近于零。因此通常把相对粒度等于0.7~1.0的物料称为难筛物料或临界物料。物料中难筛物料成分对透筛概率也有影响，物料中难筛物料的含量越大，则透筛概率越小，筛分效率就会越低。为了能够得到更高的筛分效率，应该尽量降低集料中难筛物料的含量。此外，颗粒度指数差异对筛分效率也有一定的影响，颗粒度指数差异过大，则会造成生产循环大，制约了产品的质量和处理能力。因此，应严格控制集料的级配。
　　1.2筛面结构参数
　　1.2.1筛面长度与宽度
　　一般认为，筛面宽度直接影响生产率，而筛面长度直接影响筛分效率。筛面宽，有效面积增加，生产率提高；筛面长，物料在筛面上停留时间长，透筛机会多，筛分效率高。但也不是越长越好，因为筛分效率与物料在整个筛面上经历的时间之间的关系是复杂的，在开始时刻，由于筛面上的细粒级物料较多，单位时间内的透筛概率较大，当经过一定时间后，留在筛面上的物料粒径多数为接近筛孔尺寸的难筛物料，即使物料在筛面上停留再长时间(即筛面的长度很大)，也很难增加物料的透筛概率，从而导致筛机工作效率降低。实际上，筛面宽度对于筛分效率，筛面长度对于筛分能力也都有不同程度的影响，二者的匹配也很重要，一般宽长比为1：2～1：3为宜。
　　1.2.2筛孔形状
　　虽然筛孔形状主要取决于对筛分产物粒度和对筛下产品用途的要求，但对筛分效率也有一定的影响。圆形筛孔与其它形状的筛孔相比，在名义尺寸相同的情况下，透过筛孔的筛下物粒度较小，例如透过圆形筛孔颗粒的平均最大粒度只有透过同样尺寸的正方形筛孔颗粒的80%~85%；而长方形筛孔的筛面有效面积大，筛面质量轻，生产能力大，同时透过筛孔的物料粒度大于透过名义尺寸相同的圆形和正方形筛孔的物料粒度。因此，为了获得更高的筛分效率，必须针对不同的筛分物料选择不同的筛孔形状，这样可提高振动筛的处理能力。
　　1.2.3筛孔尺寸和筛面的开孔率
　　在筛分物料一定的情况下，筛孔尺寸对筛分效率影响很大。筛孔尺寸越大，物料粒的透筛能力越强，振动筛的处理能力也就越大，当然，筛孔尺寸主要由被筛物料的工艺要求决定。筛面的开孔率是指筛面开孔面积与筛面面积的比值(也称有效面积系数)。开孔率高则增大了物料颗粒透筛的概率，振动筛的处理能力就高。反之，振动筛的处理能力则低。因此，为了提高筛分效率，应选择有效面积系数较大的筛面。
　　1.2.4筛面的材料
　　非金属筛面，如橡胶分级筛面、聚胺脂编制型分级筛面、聚胺脂条缝筛面、尼龙筛面等，由于这些非金属材料的特性，在筛分过程中产生二次高频振动，使堵孔现象很难发生，有利于物料的透筛，比金属筛面振动筛的处理效率有所提高。
　　1.3振动特性参数
　　振动特性参数包括振动频率、振幅、振动方向角和筛面倾角。
　　1.3.1抛掷指数
　　4个振动特性参数除了各自对振动筛产生不同的影响外，它们的共同影响还可归纳为一个参数——抛掷强度D(或称抛掷指数)，其关系式为：
　　D=ω2Asinβ/gcosα=ksinβ/cosα
　　式中：A——振幅(mm)；
　　ω——振动的圆频率(rad/s)；
　　g——重力加速度；
　　β——振动方向角(°)；
　　α——筛面倾角(°)；
　　k——振动强度，k=ω2A/g。
　　根据经验，当抛掷强度D=3~3.3时，筛面的一个振动周期正好等于物料跳动的周期，即筛面每振动一次，物料将出现一次抛掷运动，此时物料最易透筛，这种运动状态对于减少不必要的能量消耗和提高振动筛的筛分效率十分有益。然而这是基于单个物料颗粒跳动的基础上获得的参数，实际上，物料在筛面上均以料群的状态出现，物料颗粒之间常常产生摩擦，从而要求更大的抛掷强度，所以在实际应用中应选取较高的抛掷强度。
　　1.3.2筛面倾角α
　　筛面与水平面的夹角称为筛面倾角。倾角的大小与筛分设备的处理量和筛分效率有密切关系。当倾角增大时，将增加筛上物料的抛掷强度，从而物料在筛面上向前的运动速度加快，使振动筛处理量提高，但物料在筛面停留时间缩短，减少了颗粒透筛机会，从而使筛分效率降低。反之则使处理量降低，提高筛分效率。为了使振动筛筛分效率控制在一个比较理想的范围内，圆振动筛的筛面倾角一般在15°～25°，直线振动筛的筛面倾角在0°～8°。
　　1.3.3振动方向角β
　　振动方向线与上层筛面之间的夹角称为振动方向角。振动方向角取值越大，物料每次抛掷运动所移动的距离越短，物料在筛面上向前的运动速度越慢，物料能够得到充分筛分，从而获得较大的筛分效率。振动方向角取值越小，物料每次抛掷、前进的距离越远，物料通过筛面的时间越快，处理能力高，但物料不能得到充分筛分。因此，应合理选择振动方向角，对于难筛物料，振动方向角应取大值，对于易筛物料，振动方向角应取小值；一般情况下，圆振动筛的振动方向角是90°，直线振动筛的振动方向角取值范围是30°～60°，经常采用45°，该值不但有良好的适应各种筛分的性能，而且还可以获得最好的运动速度和较高的生产率。
　　1.3.4振幅A
　　振幅增大,筛孔堵塞现象将大大减少,同时也有利于物料的分层。但振幅太大对设备的破坏性也较大。振幅的选择是根据被筛物料的粒度及性质来确定。一般情况，振动筛规格越大,所选择的振幅越大。当直线振动筛用于分级时,振幅稍大些；当所处理物料粒度大时,振幅也应相应加大；所处理物料粒度小时,振幅应小些。通常,直线振动筛的振幅A=3.5~6mm。
　　1.3.5振动频率ω
　　振动频率的增大，可以增加物料在筛面上的跳动次数，使得物料的透筛概率增加，这对于加快物料筛分速度和提高筛分效率很有帮助，但太高会降低设备的使用寿命。通常振动频率的选取由振动强度k和振幅A确定。它们之间的关系为：
　　ω2=3600kg0*cosα/(A*sinβ)
　　对于粒度较大的物料，选用较大的振幅和较低的频率；对于粒度较细的物料，选用较小的振幅和较高的频率。
　　2提高振动筛工作效率的措施
　　2.1选择合适振动筛类型
　　虽然筛分效果主要取决于被筛物料的性质，但同一种物料采用不同类型的筛分设备可以得到不同的筛分效果。如固定筛的筛分效率较低，对运动筛而言，其筛分效率与筛面的运动形式有关，在振动筛筛面上，颗粒在接近于垂直筛孔的方向被抖动，振动频率越高，筛分效果越好；在摇动筛筛面上，颗粒主要是沿筛面滑动，由于摇动筛的摇动频率比振动筛的频率低，所以摇动筛的筛分效果较差；圆筒筛因筛面易堵，故筛分效率低。因此，应根据物料性质，合理选用振动筛类型，以最大限度提高工作效率。如对物料进行预先筛分和检查筛分一般采用圆振动筛；对破碎后的物料进行分级采用概率筛、等厚筛和大型振动筛；对物料进行清砂和除泥，采用概率筛等厚筛效果更好。
　　为了提高振动筛的工作效率，还需根据实际情况，在满足产品粒度要求的前提下，尽可能选用较大的筛孔尺寸、较大的有效筛分面积、较高筛面开孔率的非金属筛面。并选用合适的筛孔形状，以提高物料颗粒的透筛能力和工作效率。
　　2.2合理选择振动电机和调整激振力
　　振动电机的合理选取是影响振动筛性能的关键环节之一，而激振力大小是影响振动筛生产率的核心因素。
　　2.2.1振动电机的选择
　　振动电机作为振动筛的振动源，应具有设计合理、结构简单、紧凑、激振效率高、节能、安装调试方便等优点，振动电机的选取具体包括工作频率、最大激振力、功率等参数。首先是选择工作频率和激振力，振动电机的转速要接近于工作频率；最大的激振力必须在所选的电机合成激振力的范围内。然后根据工作频率和最大激振力选择振动电机的功率。
　　2.2.2激振力的调整
　　振动筛的生产率与激振力呈指数关系，激振力的增加引起生产率的迅速增加，而堵塞率则随激振力的增加迅速下降。激振力的增加使得振动强度增大，筛面对物料的作用力加大，物料的上移速度增大，生产率得以提高，堵塞率下降。激振力对筛子的通过率和破碎率也有一定的影响，其变化规律均呈波浪型。激振力过小时，通过率和破碎率效果较差；激振力过大时，则会加大振动电机转轴两端偏心块的摩擦，在高速旋转的情况下，容易损坏电机，降低电机的使用寿命，因此合理调整激振力的大小十分重要。振动电机的激振力是高速旋转的偏心块产生的离心惯性力。改变偏心距，从而改变激振力的幅值，就可以达到调节激振力的作用。
　　2.3改善筛面运动方式
　　筛面的运动方式对振动筛的工作效率影响很大。理想的筛面运动方式应为：①筛面入料端垂直方向的振幅应大于排料端垂直振幅。这是因为入料端有较大垂直方向振幅,可使该端较厚的物料有效分层,同时借助倾角,使该端多余的物料迅速向筛面中部铺展开,使细粒物料在相对较薄的料层中分层透筛,提高了筛面的实际使用面积；当物料到达排料端时,物料已经分好层了,这时只需要较小的垂直方向振幅即可保证细粒物料有良好的透筛条件,太大的垂直方向振幅反而扰乱了细粒物料的透筛环境。②沿筛面长度方向上,从入料端开始,物料运动速度应为递减状态。这是因为物料的运动速度递减,可使物料层在整个筛面上保持一定厚度,使细粒物料在相对更长范围的筛面上分层透筛,增大筛子的实际使用面积,同时,筛面沿筛长方向的透筛量趋于均匀,充分发挥筛面的透筛潜力。
　　近几年研制出的等厚筛和双频振动筛，克服了普通振动筛整个筛面振幅为恒定值和单位透筛能力低的缺点，使入料端具有更大的振幅，排料端具有和普通振动筛相同的振幅，从而提高了工作效率。最近有学者通过对圆振动筛或直线振动筛改造，获得了一种新型振动筛——复杂运动轨迹振动筛，它结构简单，动力消耗少，工作效率大。该筛在入料端筛面作圆运动，中部筛面作椭圆运动，而在排料端作近似直线的弧线运动，且沿筛长方向筛面运动轨迹是逐点变化的，沿筛长方向物料运动速度是递减的。这样既提高筛分效率和工作效率，又降低生产成本，是一种理想的筛面运动方式。
　　2.4采用非金属材质筛网
　　采用薄形弹性筛网作为筛基，对提高振动筛的工作效率非常有利。这种筛网一般用橡胶或聚氨脂材料加工而成，它能降低筛面和被筛物料之间附着力，使物料产生二次高频振动，避免筛孔堵塞，增强物料的通透性，并且能缓解被筛物料对筛面的机械作用，较之钢丝筛网更能经受大振幅振动。非金属材质筛网具有以下优点：①提高筛分效率。它可比金属筛网筛分效率提高15%左右。②耐磨性能好，使用寿命长。它的平均寿命是金属筛网的2.5倍以上。③减少安装时间，提高了设备运转率。由于非金属材质筛网使用寿命大大延长，减少了筛面的更换次数，设备运转率比金属筛一般提高15%。④降低噪音，改善作业环境。金属筛网在工作中除与筛箱共振外，网丝还产生一些颤动，磨损后这种现象更加明显，加上物料在箱面上的钢性碰撞以及其它部件的颤动，产生的噪音较高；非金属材质筛网整个筛板为一整体，具有一定的缓冲作用，可降低噪声20dB(A)左右。
　　2.5采用多路给料方式
　　振动筛一般采用的一路给料，物料供给到筛面以后，小于分离粒度的大部分物料在给料端就很快透过筛孔成为筛下产品，而距排料端的1/3~1/2的筛面，除了继续起一定的筛分作用外，主要是起了运输作用，因而筛面的利用率不高。如果采用多路给料，相当于增加了筛面的宽度，减少了供给到筛面上的料层厚度，有利于细粒物料很快接触筛面通过筛孔，同时，充分地利用了筛面，减少粗颗粒不必要的运输路程，从而提高筛分工作效率。
　　2.6加强运行管理
　　操作和维护对振动筛性能的发挥也有一定的影响。为了使振动筛高效率运行，必须严格按照操作规程精心操作，如给料要均匀、连续和适量，保证物料沿整个筛面宽度均匀分布，以利于细颗粒的透筛，获得较高的处理能力和筛分效率。此外，还要加强筛机的维护与保养，如及时清理筛面和修理、更换损坏的筛面，保证设备的完好状态。
　　3小结
　　振动筛是筛分工艺过程的主要设备，振动筛的设计制造、工艺操作、检修维护与运行管理，对设备的正常、可靠运行具有较大的影响，进而影响工艺生产的效率和产品质量。掌握振动筛筛分效率的影响因素和规律及提高振动筛筛分效率的措施，对保证筛分工艺工程稳产、高产具有重要意义。影响振动筛筛分效率的因素很多，提高振动筛的工作效率，要根据实际情况，综合考虑，采取适当的措施，在保证处理量的前提下最大限度地提高筛分效率。目前，振动筛产品正朝着大型化、重型化、空间化、标准化、系列化、通用化等方向发展，寻求新的振动形式以提高处理能力和筛分效率，进行筛分机械的系统优化，解决振动工作方式带来的可靠性、疲劳寿命、振动和噪声污染问题，研究难筛分物料的筛分技术等问题，是振动筛发展过程中需要不断探索的课题。（选自博亚和讯）


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