饲料粉碎设备

粉碎设备
 

一、粉碎设备的分类
　　按粉碎机械的结构特征可将粉碎设备分为五类，
　　锤片式粉碎机：该机利用高速、旋转的锤片撞击作用使物料破碎。其结构简单、操作方便、价格便宜、适应性广，除水分较高饲料外，几乎可粉碎所有饲料。如淀粉含量较高的谷物，含油较高的饼粕，含纤维较高的果壳、秸秆等。目前国内、外饲料厂普遍采用该种机型。
　　爪式粉碎机：主要利用撞击和剪切作用，撞击部件与设备固定，撞击作用强烈，适合粉碎脆性硬质物料。
　　盘式粉碎机(盘磨)：利用磨擦与切削作用粉碎饲料。盘式粉碎机的工作面有圆盘形式或圆锥形，可以一盘固定、一盘转动，或以两盘相向转动。该机适用于粉碎干燥而不含油的饲料，可得较细的成品。
　　辊式粉碎机：常用两个表面带有横向斜齿的同径磨辊，因相向或不同速转动而产生的剪切、挤压作用将物料粉碎，适合粉碎谷物饲料，不适于粉碎含油或含水分大于18%的物料。
　　破饼机：将大块油饼破碎成小块，以后经粉碎机细碎。破饼机有锤片式及对辊式两种。锤片式机械结构简单，但噪声大，辊式的机械结构复杂。
　　按产品粒度来分：粉碎机可分为粗碎机、中碎机、微粉碎机和超微粉碎机。
　　在饲料生产企业，一般选用中碎的锤片式粉碎机做为主要粉碎机械。
 

二、锤片式粉碎机
　　(一)锤片式粉碎机的种类
　　按粉碎机的进料方向，锤片式粉碎机有径向(顶部)进料式、切向进料式和轴向进料式三种。按筛板的形式分类有：有筛式、无筛式。按粉碎室的形状分类有：环形粉碎室和水滴形粉碎室粉碎机。在饲料厂中应用最为广泛的是顶部进料的锤片式粉碎机。
　　二)一般构造和工作过程
　　1、一般构造
　　锤片式粉碎机一般由供料装置、机体、转子、齿板、筛片(板)、排料装置以及控制系统等部分组成。
　　a .进料口
　　进料口的作用是使物料能均衡地进入粉碎机。按进料方向可分为切向、径向和轴向进料式。切向进料式锤片式粉碎机多用半圆形底筛，通常小型粉碎机中采用较多。轴向进料可在最大范围内安装筛板，有利于及时地排出粉碎的细物料。径向进料式锤片粉碎机，适合于加工谷物、饼粕或其它颗粒不很大的原料以及产量较大的粉碎机。进料挡板可以调节进料方向，转子可作正反向旋转，这样，锤片一个角磨损后，将转子反转不必调换锤片，就可以用锤片的另一个边角锤击物料，减少更换锤片的次数。
　　b.转子
　　转子是锤片粉碎机的主要工作部件，包括锤片、销轴、锤片架及中心轴等等。锤片通过销轴连接在锤片架上，锤片架由主轴带动高速旋转，进而使锤片获得很高的线速度，在锤片的高速撞击下物料被粉碎。
　　c.筛片
　　筛片包在转子外面，所包围的空间称为粉碎室，物料在粉碎室内被锤片击碎后，细的粒子通过筛孔排出，故筛片主要起着控制粉碎粒度的作用。同时筛片在粉碎期间也对物料起搓擦、剪切作用。筛片所包围的粉碎室部分所对应的圆心角，称为包角，包角是筛片的主要参数之一。筛片属易损部件。
　　d.机体
　　粉碎机的机体的作用主要是支撑固定工作部件、保证物料顺利进入粉碎室，在机体的内腔装有筛片，同时将被粉碎且能穿过筛孔的物料收集，使之从下部排料口顺利排出。
　　2、工作过程
　　粉碎机的工作机理比较复杂，也有许多研究。现仅介绍大家公认的顶部进料式锤片式粉碎机的工作机理。原料由粉碎机顶部靠重力自流进料方式落入粉碎机进料口，下落速度约1.64～3.28m/s，原料在转子的上方受到锤片的第一次打击，在初始破碎区，由于原料与锤片端部的速度差异极大，物料流的大部分被粉碎或破裂。这个区域也是粉碎室内唯一的物料流与筛面呈几何垂直、可利用筛孔整个直径的筛分能力的区域。随后，颗粒物料流被锤片加速形成沿着筛片内表面运动的环流层，环流层的速度略低于锤片末端的速度。愈贴近筛面的料层速度越低，而靠近锤片末端的料层速度则较高。此区域较窄并被称为加速区。被粉碎了的物料欲通过筛孔排出，其速度应达到一个与筛面垂直的排出速度。贴近筛面的粉碎物料受到筛面的磨擦作用而降低其环流速度，并受到与筛面垂直的离心力、压力和气流作用，使其能排出筛外。但从根本上说，环流层沿筛面的运动速度很高，使受离心力作用影响大的大颗粒贴近筛面，而细颗粒不能及时排出，造成锤片的磨损、料温升高以及过度粉碎。
　　(三)主要工作部件
　　1、锤片
　　锤片是锤片式粉碎机最主要的，也是最易损耗的工作部件，锤片借助销轴连结在锤架板上。其形状尺寸、工作密度与排列方式、材料材质与制造工艺等，对粉碎效率和工作质量均有较大的影响。
　　锤片的形状很多，其中矩形锤片因其通用性好、形状简单、易制造和节约原料而应用最广。它有两个销孔，
　　其中一销孔连在销轴上，可轮换使用四个角来工作。在角边堆焊碳化钨或特殊的耐磨合金，可以延长使用寿命2～3倍，但制造成本较高。阶梯形锤片耐磨性能差，多角形锤片与尖角形锤片相似，它们具有粉碎效果好、使用寿命长的优点，但制造复杂、生产成本高。
　　我国的锤片式粉碎机的锤片已标准化，1986年由中国农机院拟定的机械工业部部标三种规格，都是矩形双孔锤片，其中I型用于小型粉碎机，锤片的材料与热处理工艺的选择很重要。目前我国常见的有低碳钢固体渗碳淬火、中碳钢热处理、特种铸铁和在锤片工作棱角堆焊耐磨合金等多种方式。不论何种方法都应在保证耐磨耐用的同时，保证锤片耐受冲击、生产安全。当采用45号、65号!、65Mn、60SiMn等优质钢做锤片的材料时，热处理后淬火区硬度为HRC50～57，非淬火区硬度不超过HRC28。一般使用60～100小时后锤片应换角使用。
　　为延长锤片寿命，最常见的方法是堆焊碳化钨合金，焊层厚1～3mm。其使用寿命比65Mn整体淬火锤片的使用寿命提高了7～8倍，但成本高出2倍。堆焊碳化钨锤片的缺点是对焊接工艺和转子平衡的要求较高。
　　锤片安装在转子销轴上的位置，称做排列方式。它关系到转子平衡、物料在粉碎室内的分布、锤片磨损的均匀程度。对锤片排列的要求：锤片的运动轨迹不重复、沿粉碎室宽度锤片运动均匀、物料不被推向一侧、有利于转子的平衡。常用的锤片排列方式有4种。
　　1〕螺旋线排列：有单螺旋线与双螺旋线两种。排列方式简单、轨迹均匀而不重复。缺点是作业时物料将顺螺旋线的一侧推移，使此侧锤片磨损加剧，粉碎室沿宽度(轴向)方向负荷不均匀。销轴I和III(或II或IV)上离心力的合力R1和R3(或R2和R4)的作用线相距e>0，两力不能平衡，当转子旋转时，出现不平衡力矩，使机器产生震动。故应用渐少。
　　2〕对称排列：即对称轴I和III、II和IV上的锤片对称安装。对称排列的锤片运动轨迹重复，在相同轨迹密度下，需用较多锤片。优点是对称销轴的离心力合力作用线重合e=0且大小相等，因此可以相互平衡，故转子运行平稳，物料也无侧移现象，锤片磨损比较均匀，故应用最广。

3〕交错平衡排列：有单片与双片两种，双片交错排列。锤片轨迹均匀而不重复，对称轴上离心力、合力可相互平衡，转子运转平衡。缺点是作业时物料略有推移，销轴间隔套规格较多,在更换锤片时较繁杂。
　　4〕对称交错排列：轨迹均匀而不重复，锤片排列左右对称，四根销轴的离心合力作用在同一平面上，对称轴相互平衡，故平衡性好，也是应用较广的一种锤片排列方式。
　　锤片粉碎机更换锤片，必须按说明书或完全恢复锤片排列方式进行重新安装，以免破坏转子平衡。
　　2、筛片
　　筛片是锤片式粉碎机主要的工作部件和易损件之一。其对粉碎效率和粉碎质量有较大影响。锤片式粉碎机上所用的筛片有圆柱形孔筛、圆锥形孔筛和鱼鳞孔筛三种。由于圆柱形孔筛结构简单、制造方便，应用最广。圆柱形孔筛又有冲孔筛和钻孔筛两种。因冲孔筛的开孔率高于钻孔筛，所以冲孔筛的粉碎效率优于后者。
　　筛片安装在粉碎机转子外围，根据不同的进料形式筛片形成不同的包角。轴向进料的粉碎机一般形成环筛筛片有360o包角，切向进料粉碎机筛片包角为180o，也称半筛。径向进料(顶部进料)粉碎机，筛片包角为300o，有时也制成水滴形。因顶部进料或切向进料，物料随气流直接进入锤片最大线速度区内，所以粉碎效果较好。
　　3、齿板
　　齿板的作用是加强对物料的碰撞、搓擦作用，同时可以阻滞粉碎室内物料环流层的运动并降低其速度。对于纤维多、韧性大、水分高的物料作用较明显。齿板由铸铁制造，表面激冷成白口，增强耐磨性能。齿板通常安装在进料口的两侧，
 

三、粉碎机负荷自动控制
　　粉碎是饲料加工的重要环节。过去，饲料厂对粉碎机负荷控制大多采用手动开环控制。由于粉碎机的工作负荷(电流)往往受到物料、吸风、电控等诸多因素的变化而偏离设定值。所以，专职操作员需做经常性调整。粉碎机自动控制，其手段就是通过控制器调节粉碎机的进料流量来修正偏离了设定值的值。其目的是保证粉碎过程基本质量指标的前提下，使粉碎机在满负荷(额定电流)工况下高效运行。粉碎机通常是饲料厂电耗最大的设备之一。消耗每度电所得到的粉碎产量愈高，则粉碎机效能也愈高。但是，粉碎机负荷也不能经常超过其额定负荷10%状态下运行，否则将造成跳闸停机，甚至造成机电设备损坏。因此，要保持粉碎机高效、稳定和安全状态下工作，对粉碎机负荷进行自动控制以及对其工况进行监控是必须的。
　　(一)粉碎机自控特点与功能要求
　　1、恒值控制：对于粉碎机负荷控制是一种典型的恒值控制系统。对于不同品种的物料，人工设定不同的粉碎机核定负荷。当设定电流(输入量)恒定时，通过控制器调节，粉碎机负荷(输出量)将与设定电流保持一致。
　　2、纯滞后环节：所谓纯滞后，通俗一点讲，就是当粉碎机给料流量发生变化时，粉碎机工作电流需要滞后一些时间后才会发生相应变化。根据粉碎机设备的固有特点以及选用执行机构的不同，纯滞后时间也有所不同，从自动控制角度看，纯滞后时间愈短，控制的响应速度则愈快，系统的控制对象则愈稳定。
　　3、主要参数及功能
　　(1)控制范围 0～100% FS(任意设定)。
　　(2)控制精度 2%～8% FS。
　　(3)能够实时显示人工设定电流以及实际工作电流。
　　(4)具有手动和自动控制两种方式，其切换时无扰动。
　　(5)对缺料及超负荷实行声光报警以及实时处理。
　　(6)设备工况联锁，风机、粉碎机运行与进料机构的联锁。
　　(二)系统的组成和工作原理
　　粉碎机负荷闭环控制系统主要有输入设定量、比较环节、控制器、执行机构、控制对象(输出量)和检测反馈环节组成
　　1.输入设定量：通过控制器键盘或拔盘开关设定电流或额定电流的百分数，该设定值要求在粉碎机运行时随时可以修改。
　　2.检测反馈环节：该环节的检测器件是电流互感器，规格为300A/0.1A，适用于22～210kW的粉碎机主电机、电流互感器串在主电机的一次回路内，以检测粉碎机实际的工作电流。
　　3.比较环节：把输入设定电流与电流互感器检测到的实际工作电流相比较，其误差值作为PID控制的输入量。
　　4.控制器：是以单片微处理器为核心的仪表，以其自动控制的输出去控制执行机构。
　　5.执行机构：粉碎机的执行机构就是给料机构，常用的有滑差调速绞龙、电磁振动给料机和自流式气动薄膜调节阀。下面以气动薄膜调节阀为例，粉碎机负荷自动调节过程为：当实际粉碎机电流小于设定值时，其比较的差值通过控制器PID运算后，输出一个比原来大的控制值，使调节阀实现自动控制的目的。
　　(三)粉碎机负荷自动控制调节参数的整定
　　自动控制系统调节是否稳定、控制的目标值与实际值之间误差是否达到工艺指标要求，当有干扰时，过渡过程时间是否短。这些都是衡量自动控制系统调节品质好坏的主要指标。调节参数的整定就是为了使自控系统获得最佳的控制效果。调节参数主要有控制周期、P(比例系数)、I(积分系数)和D(微分系数)。
　　1.控制周期整定：当被控对象确定以后，纯滞后时间通过秒表可以测量出来，控制周期的整定主要依据纯滞后时间的大小。从系统稳定角度看，希望纯滞后时间越短越好，这有利于快速消除系统的静差。但是对于纯滞后控制对象，快速控制反而引起系统的不稳定，严重时会产生振荡。通过测定，粉碎机所配置的执行机构不同，其纯滞后时间也不同。电磁振动给料机和气动薄膜调节阀的纯滞后时间一般为3秒;绞龙给料的纯滞后时间一般为5秒。绞龙愈长，其纯滞后时间也愈长。为了控制器自控的通用性，要求控制器控制周期的整定范围在2～7秒。
　　2.PID参数整定：如何调节才能使系统获得最佳的控制效果，PID参数整定是关键，为了更能说明问题，可以采用图示法，对控制曲线加以分析
 

责任编辑：龚胡