風(fēng)分器性能研究試驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)

王京育　周剛　丁攀　劉珺

摘? 要：該文提供了一個(gè)能夠模擬高效節(jié)能型風(fēng)分器實(shí)際工作狀態(tài)的試驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)。在此平臺(tái)上，可對(duì)該類型風(fēng)分器的技術(shù)性能進(jìn)行系列試驗(yàn)：通過比較特定狀態(tài)下不同結(jié)構(gòu)風(fēng)分器的風(fēng)分效率，判別出造成其風(fēng)分效率差別的主要結(jié)構(gòu)因素，最終論證并探索出風(fēng)分器結(jié)構(gòu)和風(fēng)分效率之間的變化規(guī)律，為開發(fā)性能更優(yōu)越的新型風(fēng)分器提供有價(jià)值的技術(shù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)分器;性能優(yōu)化;試驗(yàn)平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TM306? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

近年來，國內(nèi)主要煙機(jī)制造企業(yè)開發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高效節(jié)能打葉風(fēng)分機(jī)組成為了"十二五"技改的主流選擇 [1] 。但實(shí)際使用中，由于在該型打葉機(jī)組上配置的風(fēng)分器風(fēng)分效率偏低，導(dǎo)致整個(gè)機(jī)組出片率不高，直接影響了打葉復(fù)烤企業(yè)的產(chǎn)品品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益。因此，為進(jìn)一步提升此類高效節(jié)能型風(fēng)分器的技術(shù)性能，該文提供了一個(gè)能夠模擬此型風(fēng)分器實(shí)際工作狀態(tài)的試驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)。在此平臺(tái)上，可對(duì)該類型風(fēng)分器的技術(shù)性能進(jìn)行系列試驗(yàn)：通過比較特定狀態(tài)下不同結(jié)構(gòu)風(fēng)分器的風(fēng)分效率，找出造成其風(fēng)分效率差別的主要結(jié)構(gòu)因素，最終論證并分析風(fēng)分器結(jié)構(gòu)和風(fēng)分效率之間的變化規(guī)律，為開發(fā)性能更優(yōu)越的新型風(fēng)分器提供有價(jià)值的技術(shù)依據(jù)。

1 設(shè)計(jì)方案

1.1 設(shè)計(jì)目的

通過試驗(yàn)風(fēng)分器的不同結(jié)構(gòu)與當(dāng)前常用高效節(jié)能型風(fēng)分器進(jìn)行不同流量、不同狀態(tài)下的風(fēng)選效果模擬等對(duì)比性試驗(yàn)，并通過對(duì)試驗(yàn)狀態(tài)的篩選、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與論證，尋找到影響風(fēng)選效果的主要結(jié)構(gòu)因素，探索出風(fēng)分器結(jié)構(gòu)變化和其風(fēng)選效果之間的對(duì)應(yīng)規(guī)律，為研制風(fēng)分性能更優(yōu)越的最佳風(fēng)分器結(jié)構(gòu)提供試驗(yàn)依據(jù)。

1.2 總體要求

在一定的試驗(yàn)周期內(nèi)，要確保完成不同結(jié)構(gòu)風(fēng)分器的風(fēng)場(chǎng)分布狀態(tài)和實(shí)際風(fēng)分效果的反復(fù)測(cè)試。每一次試驗(yàn)都需要經(jīng)歷如下流程，如圖1所示。

因此，總體要求是：試驗(yàn)硬件要保證實(shí)現(xiàn)“兩個(gè)模擬”，試驗(yàn)軟件需要完成“兩個(gè)采集”。硬件上的模擬是：試驗(yàn)加工的對(duì)象以煙葉替代品模擬實(shí)際風(fēng)選效果，以解決煙葉不能保證重復(fù)測(cè)試的問題;試驗(yàn)裝置要能夠模擬風(fēng)分器的實(shí)際工作狀態(tài)，以滿足不同狀態(tài)的靈活切換和試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的快速調(diào)整;軟件上的“兩個(gè)采集”：要采集不同風(fēng)分器結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，以及與結(jié)構(gòu)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的歷次試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1.3 實(shí)施方案

平臺(tái)的主要任務(wù)是進(jìn)行模擬試驗(yàn)，包括以下3個(gè)方面的工作。

1.3.1 確定試驗(yàn)對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)

需要對(duì)常用后進(jìn)風(fēng)式高效節(jié)能風(fēng)分器完成空載風(fēng)場(chǎng)分布測(cè)試和帶載運(yùn)行測(cè)試。其中，帶載運(yùn)行需要選定煙葉模擬物，分3個(gè)階段完成。1）初選：分別測(cè)定不同狀態(tài)真實(shí)煙葉（純?nèi)~片、帶梗葉片）的厚度、定量和平均密度，并尋找與這些參數(shù)近似的不同紙張，作為不同狀態(tài)煙葉模擬物，見表1。

根據(jù)表1，按照“密度近似、定量基本相等”原則初步選定：牛皮紙公文袋可作為煙葉純?nèi)~片模擬物。②測(cè)定煙葉不同成分的懸浮頻率。制備50 mm×50 mm見方、一定數(shù)量的煙葉純?nèi)~片和￠2.5mm帶梗葉片，以特定的進(jìn)料速度，投入對(duì)比風(fēng)分器內(nèi)，分別測(cè)試出純?nèi)~片懸浮在風(fēng)分倉內(nèi)時(shí)的風(fēng)選頻率為36 Hz～37 Hz;帶梗葉片的懸浮頻率55 Hz 。3）選定純?nèi)~片模擬物。按2）中設(shè)定葉片懸浮頻率，投入同樣規(guī)格、同等數(shù)量、不同克重的牛皮紙混合物，以分出量最少者250 g重牛皮紙作為純?nèi)~片模擬物;同理，按2）中設(shè)定帶梗葉片懸浮頻率，選定>550 g重瓦楞紙箱板作為帶梗葉片模擬物。

1.3.2 進(jìn)行性能試驗(yàn)

如圖2所示，對(duì)試驗(yàn)用后進(jìn)風(fēng)式風(fēng)分器不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行性能測(cè)試，并完成各狀態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與存貯。

此階段要解決的主要問題有2個(gè)。1）風(fēng)分器狀態(tài)模擬裝置設(shè)計(jì)：如圖3所示，試驗(yàn)風(fēng)分器的不同結(jié)構(gòu)之間要確保狀態(tài)切換方便，調(diào)整省時(shí)省力;為保證測(cè)試數(shù)據(jù)具備可比性，被測(cè)各類結(jié)構(gòu)寬度一致，共用同一套風(fēng)力循環(huán)系統(tǒng)完成空載測(cè)試，同一流量下完成帶載測(cè)試。2）確定不同結(jié)構(gòu)風(fēng)分器的試驗(yàn)狀態(tài)。根據(jù)影響風(fēng)分效果的11種因素，采用混合正交設(shè)計(jì)2因素4水平+4因素3水平+5因素2水平，篩選確定出36組試驗(yàn)狀態(tài)。

2 設(shè)計(jì)驗(yàn)證

經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證，結(jié)果明確了對(duì)風(fēng)分效率有明顯影響的7種風(fēng)分器結(jié)構(gòu)和4種運(yùn)行狀態(tài)，其中，結(jié)構(gòu)因素有7種。1）排放罩小彎：傾斜比垂直小彎，分出率提高，帶梗率略降低。2）出料口型：按分出率提高，帶梗率降低排序：斜出料口、出料高度434 mm、出料口高度834 mm。3）中倉長度：從1849 mm縮短到1449 mm后，分出率顯著提高。4）進(jìn)料板：傾斜比豎直分出率提高。5）出料補(bǔ)風(fēng)口：開啟出料和關(guān)閉相比，分出率提高，帶梗率略有降低。6）高速帶的角度：從23°到30°，分出率和葉帶梗率相應(yīng)提高。7）導(dǎo)流板：出料設(shè)置比沒有導(dǎo)流板分出率明顯提高，中倉上部大傾角導(dǎo)流板比小傾角導(dǎo)流板、小傾角導(dǎo)流板位于中倉底部比置于上部分出率和帶梗率都提高。

運(yùn)行因素包括4種。1）分出率與進(jìn)料流量負(fù)相關(guān)。2）分出率與風(fēng)選風(fēng)機(jī)頻率正相關(guān)。風(fēng)機(jī)頻率每提升1HZ，分出率提高～1%。3）高速帶的速度降低，分出率提高，葉帶梗率降低。4）增大除塵量比減少除塵量分出率高。

3 結(jié)語

此平臺(tái)設(shè)計(jì)是對(duì)煙葉打葉風(fēng)分技術(shù)性能進(jìn)行試驗(yàn)性研究，驗(yàn)證結(jié)果表明以下5點(diǎn)。1）采集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)具備可比性：采用牛皮紙和瓦楞紙箱板分別模擬煙葉純?nèi)~片和帶梗葉片，能耐受各種試驗(yàn)狀態(tài)下的大量反復(fù)測(cè)試，確保了試驗(yàn)結(jié)果不受環(huán)境溫度、濕度、海拔高度和加工損毀的影響。2）試驗(yàn)裝置采用柔性設(shè)計(jì)，能夠滿足后進(jìn)風(fēng)和側(cè)進(jìn)風(fēng)2種進(jìn)風(fēng)模式下各風(fēng)分倉結(jié)構(gòu)的靈活變換以及不同運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整的多樣化。3）采用混合正交試驗(yàn)篩選出2因素4水平+4因素3水平+5因素2水平共36組試驗(yàn)狀態(tài)，快速鎖定了影響風(fēng)分效果的主要結(jié)構(gòu)，減少了試驗(yàn)次數(shù)，縮短了試驗(yàn)周期。4）電控系統(tǒng)自動(dòng)采集設(shè)備狀態(tài)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并自動(dòng)存貯于試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫，并采用專業(yè)分析軟件完成了對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合分析與判斷。5）用戶使用風(fēng)險(xiǎn)小，投入成本低：采用狀態(tài)對(duì)比試驗(yàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)論證，降低了產(chǎn)品批量生產(chǎn)后帶來的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn);總體配套采用模塊化設(shè)計(jì)，80%以上零部件可用于后續(xù)新簽打葉線設(shè)備配套中，有效降低了投入成本。

參考文獻(xiàn)

[1]劉紹強(qiáng).重輕質(zhì)復(fù)合式柔性打葉風(fēng)分機(jī)組研究[J].工程技術(shù)，2017，25（4）：282-283.