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木屑顆粒機壓制室料層分布解析 木屑顆粒機|秸稈顆粒機|秸稈壓塊機|木屑制粒機|生物質顆粒機|富通新能源 / 13-11-28

    木屑顆粒機在工作狀態時,待制粒的粉料是經過調質后,通過給料錐輪及分配刮刀將粉料喂人由環模和壓輥組成的壓制室內,并隨著環模和壓輥的同向旋轉,逐步將粉料壓入環模孔中,并最終擠出模孔形成顆粒飼料。
顆粒機理論料層分布1
    現今在有關的專業書籍和制粒機制造廠家的說明書中,通常把在壓制室內分布的粉料層分為三個不同的區域:供料區、壓緊壓和擠壓區(如圖1),并分析指出在擠壓區內,隨著壓強的增大,料層的擠壓力超過了模孔的磨擦阻力,飼料被逐步擠入模孔,形成理想中的飼料柱,再經切刀切成所需長度的顆粒飼料。而在壓緊區內,由環模和壓輥形成的工作楔角小于料層的臨界磨擦角,料層被帶動隨環模和壓輥的轉動而同步運動,移向擠壓區,且隨著壓緊區內任一斷面面積在運動中的不斷減小,料層被逐漸壓緊,密度不斷增大,但其內部各點的壓強還不足以克服模孔的磨擦阻力,所以料層只是不斷被壓縮,但并不向模孔流動。另則,在供料區,由于環模和壓輥形成的楔角大于料層的臨界磨擦角,料層不被攫入帶動前移,只是堆積在環模和壓輥之間,隨著前面壓緊區內料層的前移,逐步補進由環模和壓輥轉動時不斷形成的新的壓緊區空間內。但是通過以下的幾點分析,我們不難看出,以上的第三區域——供料區料層分布的合理方式是有待于研討的問題。
現我們假設:一、如果以上的三個區域的劃分理論是成立的,除非制粒機空轉,否則只要有一定數量的物料喂人,三個區域都是會同時存在的,只是在任一特定的各變量因素暫時假設不變的前提下,對每一個特定的工況。理論上擠壓區、壓緊區都有一個特定的最大值。當喂料量偏小,供料區料層厚度小于理論上壓緊區最大起始點時,擠壓區、壓緊區都會是一個變量,區間長度的變化將隨著喂料量的大小變化而變化,如果喂料量比最大允許值偏小,這時,壓緊區的起始點將向擠壓區的終點移動(如圖2)。
顆粒機喂料不足是的料層分布
    而眾所周知,擠壓區的終點是恒定不變的,即是由環模軸心與壓輥軸心連線延長到壓輥外圓的點上。當壓緊區的起始點向擠壓區的終點移動,則要將物料壓到原定的壓強(因環模孔的參數是已定不變的),理論上壓緊區的區間長度不會縮短,相反還會適當延長(因隨著壓緊區向擠壓區終點的移動,在任一相同的區間長度內,空間的縮小量在不斷的減小),這樣最終結果是擠壓區的區間長度在縮小,進而造成擠壓量的減少。在供料區內的料層不論厚與薄,都是不能被壓縮的,也就是說它的存在是不消耗制粒機能量的(粉料與環模、壓輥之間產生的相對打滑磨擦能耗忽略不計);二、當配方、溫度、濕度、壓比等等諸多相關因素都不變的情況下,對每一特定的制粒環境,按三個區域的說法,壓緊區、擠壓區的理論有效最大工作區間一旦確定是不會變化的。實際上隨著第一區域(供料區)料層厚度調節變化,只要不超過壓緊區最大始入點,前兩大區域都將隨物料量的變化在零與最大區間內變化;三、制粒機工作中,環模和壓輥是勻速旋轉的,每一瞬時的工作狀態基本上都是相等的,如果喂人物料量不變,能耗也應該是相對穩定的,反應到電機上,電流也相對平穩。
     制粒機工作時,以上三個條件應該是成立的。制粒時,我們調整喂料量的大小只要是供料區物料厚度小于壓緊區最大起始點,都將直接影響壓緊區、擠壓區的有效工作區間長度,并引起電流的波動和時產量的變化,而供料區料層厚度如果大于壓緊區最大起始點,則除了增大供料區內的料層厚度外,是不會對單位時間內的時產量和能耗產生任何影響(如圖3),也就不會再引起電流和時產量的變化。因為供料區的料層厚度超過了壓緊區最大起始點,壓緊區、擠壓區的區間就是恒定的,不會有任何變動。多喂入的料所在區間挾入角大于臨界磨擦角,物料不會被攫入壓緊區,這樣隨著喂料量的加大,進出平衡被打破,進大于出,供料區的料層會越積越厚,直到堆滿所有空隙,堵向進料口,使制粒機無法正常工作。在制粒機的實際工作中,隨著調整喂料量的變化,瞬時產量和主電機電流都相應隨之發生變化。且在喂料厚度沒有超過壓緊區最大起始點時,不會因我們喂入粉料量的增大而造成供料區料層越堆越多的現象。正如前面已經講過的問題,能夠引起瞬時產量和能耗變化的區域應該是兩個做功與料層的區域——壓緊區和擠壓區,所以我們認為上面所提到的第三區域——供料區的合理存在是有一定條件的。也就是說,制粒機實際工作時,喂入的料層分布在壓緊區、擠壓區和總厚度沒有超過壓緊區最大始人點的供料區,制粒機在允許的功率下會正常工作,一旦喂料量太大,超過壓緊區的最大始人點的厚度,則料層就會堆積并逐漸增大,制粒機就不能正常工作。但不論是正常情況下還是非正常情況,以上三個區域的分區理論都是成立的。
    通過以上的分析,我們再來討論一下工作時可能出現的兩種工況下,制粒機所表現出來的一些現象:
一、當主電機功率與相應的各制粒參數相比不足以夠大時,我們的喂料厚度是在擠壓區的終點和壓緊區的最大始人點(這一點將隨配方、壓比、有效長徑比、濕度、 壓輥等等變量因素的綜合變化而相應變化)之間做調整的,一般都不會超過最大始入點,隨著喂料量的增大,壓緊區的區間長度會縮短,而擠壓區的區間長度相應會 逐漸增大,同時主電機電流也會逐步上升,直到允許使用的最大值。如果電流達到了我們設定的保護值,而喂料厚度還沒有超過壓緊區最大始人點的厚度,則如再增 大喂料量,就會造成安全系統動作,排出多余的粉料,以保證制粒機能正常工作。
二、假設主電機功率很大或因諸多變量因素綜合變化造成喂料厚度超過壓緊區最大始人點的厚度后電機未能過載。這時多喂人的粉料并不能增大時產量,也不會再引起主電機電流的增大,而是只能不斷增大堆積在機內的粉料堆,直到堵滿制粒機內腔造成制粒機不能正常工作。當然這一特殊現象實際生產中出現較少(如果蒸汽添加過多、粉料水分太大、有效長徑比太小、壓輥磨損嚴重且未調好間隙、配方變動等,有可能出現這種現象),這是我們不希望出現的工況。深入分析第一種常用的工作狀態,我們不難知道,在其相關條件都不變的前提下,隨著喂料量的大小變化,壓緊區、擠壓區的區間長度在一定的范圍內也做對應的變化(喂料流量減小,擠壓區的區間長度就減小,壓緊區的區間長度就延長,反之擠壓區延長,壓緊區縮短),在喂料量沒有超過壓緊區最大始人點的厚度時,以上兩區間長度不是一個恒定值。擠壓區長度值越大,生產效率就越高,且每一壓輥每次擠出的飼料顆粒長度也越長。這就為我們用大型號制粒機生產小直徑水產顆粒飼料提供了兩個操作上的要點:(1)當我們必須用大型號制粒機生產小直徑的水產飼料時,只要我們減少粉料喂入量,就可以減小兩個工作區域的總長度,減短壓輥每一次擠出飼料顆粒的長度,以此獲得滿意長徑比的短顆粒小直徑水產飼料。當然這得以時產量的減少及能耗損失為交換代價,不宜大量采用,只能在特殊情況下做權宜之計;(2)除了減少喂料量外,我們也可以采用喂料量不變而提高環模轉速的方法,這樣做相對來說,擠壓區會偏短,同樣也能減短小直徑水產飼料的長度,且生產效率高,是一值得提倡的工藝方法,其缺點是,制粒機需做適當的改進。

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