流量計式飼料油脂添加設備的系統設計分析

apple12151007

　　流量計式飼料油脂添加設備的系統設計分析

　　Feedingstuff oil addition equipment systemic design analysis

　　郎洪明 高級工程師/副教授

　　江漢大學文理學院(郵編430056)

　　摘 要： 通過對流量式飼料油脂添加設備的系統設計過程分析，提出如何選擇有關參數，如何進行機構設計，對設計人員設計類似設備有一定的參考作用。
　　關 鍵 詞： 飼料油脂;添加設備; 機構設計; 參數選擇; 系統設計
　　1 引言
　　飼料生產中加油是生產高濃度能量飼料的要求，飼料中添加脂肪還可使氨基酸減少氧化，提高氨基酸的消化率;能抑制葡萄糖和其他前體物質轉化為脂肪;油脂能促進脂溶性維生素A，D，E，K和某些激素的吸收和利用;在高溫條件下，還有利于提高能量攝入量，降低畜禽的體熱增耗，減緩熱應激;添加脂肪可有效地提高飼料的適口性，還可以降低配料過程中的粉塵，減少設備的的磨損。國內外的飼料加工設備廠商針對飼料加油這一要求，研制出了各種類型的飼料油脂添加設備。飼料加油設備按加油計量方式不同，分為流量計式、稱重式、計量泵式加油三種。本文針對流量計式油脂添加設備的設計作系統分析。
　　2 流量計式加油設備的設計
　　
　　飼料加油設備設計是一個系統的工程，要盡可能考慮到設備使用中可能遇到的的問題，針對每個問題采取切實可行的解決方案。加油設備與那些因素有關呢?如圖2.1所示。
　　
　　設計加油設備要考慮的因素有過濾、油量油壓、管路中油流的通斷、油的計量、油的加熱、調壓力調流量，如自帶噴霧裝置的還要考慮壓縮空氣調制和噴涂的噴嘴。
　　2.1 系統設計
　　流量計式加油設備是集電液氣機械于一體的機電一體化設備，它的設計也是一個系統工程。根據圖2.1的諸方面因素，可以歸類為四個部分：備油、加油、噴油、控制屏。如圖2.1.1所示
　　備油部分負責提供潔凈、溫度、配比符合要求的飼料油，加油部分負責提供壓力流量符合要求的飼料油，噴涂部分負責將飼料油均勻噴涂到飼料上，電控部分負責協調三個部分動作。
　　其工作原理：
　　當需要備油時，電控通知備油泵、進油電磁閥同時打開，來自油倉的飼料油經過濾、計量加到油罐，經加熱和和攪拌混合等待加油。當需要加油時，電控指令加油泵和電磁閥同時打開，將準備的油以合適的壓力和流量送到噴涂裝置。電控同時指令打開壓縮空氣調制送合適壓力和流量的壓縮空氣到噴嘴，油和壓縮空氣在噴嘴混合噴出。
　　
　　2.2 工藝流程設計
　　根據系統設計，流量計式加油設備流程如圖2.2.1所示。圖中噴涂部分在混料機處加油時，是為自身配套;當與其它噴涂設備配套時，噴涂部分不配。
　　其工作流程是：來自油庫的不同種類飼料油依次經電磁閥1、2、3、4，經過濾器1過濾，經流量計1計量，由齒輪泵1將油泵入油罐，由攪拌器攪拌均勻。當需要加油時，電磁閥6和齒輪泵2同時打開，油經過濾2過濾，經溢流閥調壓調流，經流量計2計量，進入空氣霧化噴嘴，來自工廠的壓縮空氣經油水過濾器濾掉油水，經雙聯減壓閥調壓到合適的壓力，壓縮空氣進入空氣霧化噴嘴，與油混合，噴出。手動球閥1是為清理油罐用的，手動閥2是維修用的，手動閥3是排空管道用的或接壓縮空氣清空管路用。
　　2.3 電控流程
　　基于上述流程圖，電控流程如圖2.3，整個控制系統是由計算機集中控制，備油部分和加油部分分別各為一獨立循環系統，加熱部分由熱傳感器檢測通過配料系統控制形成循環系統。熱傳感器、液位計通過配料系統構成異常關機系統。
　　控制系統工作過程如下：系統起動，配料系統起動備油系統，齒輪泵1和電磁閥1、2、3、4依次打開，向油罐加油，每種油的加入量由事先制定的配方決定，由流量計1計量。配料完，系統指令齒輪泵和電磁閥關。系統指令加溫和攪拌，當溫度合適，攪拌均勻后，待用。根據混合機配料請求，指令齒輪泵2、電磁閥6、7、8打開，開始噴涂，噴涂量由配方決定，流量計2計量。當液位傳感器測得油罐中的油處于低液位時，反饋給系統，系統指令齒輪泵1和電磁閥1、2、3、4依次打開，向油罐加油，每種油的加入量由事先先制定的配方決定，由流量計1計量。當液位到達上液位時停止配料，同時加溫和攪拌。備油和加油交替進行。當加熱異常、油罐液位異常，則系統關機，待查明情況，恢復正常，再手動開機。當生產結束，系統停機。
　　 [table=98%]
2.4 設備技術指標
　　本加油設備可以自帶噴嘴組成噴涂機組，也可以作為其它噴涂機(如滾筒式噴涂機、雙螺旋噴涂機、真空噴涂機)的配套機，作為提供合適壓力、流量的加油機。因此，其供油流量兼顧到一般噴涂機噴油量約8%左右，到真空噴涂機噴油量30%左右。其技術指標如下：
　　飼料生產率：25T/H
　　最大加油流量：180L/M
　　最大加油壓力：2MPa
　　可同時加4種油
　　
　　2.5 主體設計
　　根據前面的系統設計和工藝設計，那么機械設計要滿足以下幾個方面的要求，技術指標、易于生產、運輸、安裝、方便使用和維護，總體方案如圖2.5所示。技術指標、流量、壓力主要靠選擇合適的壓力泵和流量計來保證，為了方便運輸安裝、生產組裝，采取分層整體結構，在層與層間留出較大的操作空間。罐體上裝有蒸汽加熱管和電接點溫度計，還裝有玻璃液位計和電控液位傳感器。頂蓋上留有氣孔，在備油時，可以讓罐內的空氣出來;在加油時，可以讓空氣進去。頂蓋上還裝有攪拌器把各種油混合均勻。泵、過濾器、流量計、閥等部件裝在罐體下面的空間里。只留四個進油接口和一個出油接口。
　　2.6 部件選擇
　　好的部件才能保證設備整體性能優秀。選擇部件的原則是在保證性能和質量的前提下，降低成本。
　　2.6.1 攪拌器
　　不同種類的油脂加在油罐里，不進行混合就加到到飼料里，會造成飼料營養的不均勻，必須進行混合均勻。本設計是在油罐頂部裝攪拌器對油進行攪拌。常見的攪拌器種類有：射流式、輪盤式、葉輪式的，本設計選擇射流式的，利用其強烈的混合作用，把油脂混合均勻。
　　2.6.2流量計
　　流量計是用來計量飼料流量的，它的精度直接關系到油脂添加的精度。目前市場上常見的流量計有，差壓流量計、容積式流量計、浮子流量計、渦輪流量計、渦街流量計、電磁流量計、超聲波流量計。本設計選擇的是旋轉活塞式流量計，它是容積式流量計一種，適用于小流量計量，不受粘度影響，測量精度高，基本誤差±1%，配光電脈沖轉換器，通過光電脈沖轉換器在配料系統中自動計量控制。
　　2.6.3過濾
　　因飼料油雜質較多，為了防止雜質堵塞壓力儀表和噴嘴及對油泵的磨損，要對飼料油進行過濾，采用二級過濾，備油作為第一級，濾掉絕大部分雜質;加油為第二級，再進一步進行過濾，確保噴嘴通暢。由于第一級過濾濾出的雜質多，又要保證有足夠的油流量，因此過濾器要大，采用桶式過濾器，如圖2.6.4所示。它由過濾桶體，壓桿、壓蓋、密封圈、過濾藍(大約150目)、進油口、出油口構成。過濾藍上有一提手，便于提出過濾藍清理。
　　第二級過濾為精過濾(100~150目)，由于經過第一次過濾后，雜質不多，用Y型過濾器過濾。
　　過濾器要定期清理，清理間隔根據飼料油干凈程度決定。
　　過濾器進出油口通徑與配套的油泵通徑相同。
　　
　　2.6.4溢流閥
　　溢流閥是起到限壓限流的作用，確保到達噴嘴處的油壓和流量符合要求，同時也起到一個安全閥作用，當前端發生堵塞時，給油一旁通回路，以防止油泵堵轉損壞。溢流閥有直動型和先導型。本設計選用先導型，其調壓范圍在0~2.5MPa,通徑與與之配套的油泵通徑相同。
　　2.6.5 運輸起吊
　　為了方便搬運和起吊，底面要留有空間高度大于150mm，方便鏟車插入，同時也方便打掃衛生。油罐頂部四面焊有起吊環，以方便吊運安裝。如圖2.5所示。
　　2.6.6 加熱方式
　　油脂的流動性隨溫度降低而降低，不同的油脂受溫度影響不同。在北方冬天零度以下，油脂會凝固。因此，要正常加油，就要對油脂進行加熱保溫。油脂加熱方式有蒸汽加熱、電熱管(片)加熱、電熱線加熱等。本設計是采用蒸汽盤管浸入油中加熱，由溫度控制儀控溫。輸油管可采用保溫層保溫，也可以在保溫層內加上電熱電纜加熱。
　　2.6.7 液位傳感器
　　在油罐備油時，為了防止因備油泵控制失靈，油溢出罐外，要裝電控液位傳感器。油用液位傳感器，一般有浮球式、音叉式、壓力式、超聲波、電容式等。本設計用超聲波液位計。
　　為了方便現場觀察液位，罐體側面裝玻璃管液位計。
　　2.6.8 油泵
　　選擇油泵要考慮以下幾個方面：輸出壓力要大于噴嘴處所需壓力50~80%，以克服管道對油流造成的沿程壓力損失。最好選擇恒壓泵，這樣在調整流量時可保證噴霧壓力，保證噴涂效果。輸出流量要大于噴嘴處所需流量的30~50%，以抵消調壓分流。盡量選取電機泵組成一體式，避免自已做泵與電機的連接，避免由于連接同軸性等誤差影響性能，同時也方便生產組裝。本設計選擇泵與電機組裝在一個底座上的一體式的齒輪泵。如圖2.6.8所示。
　　
　　2.6.9 電控閥
　　備油泵前要有電磁閥，它和泵同時開關，目的有二，一在不工作時防止飼料油自流，二在泵停止時，由于慣性作用，管中的油繼續向油罐內流，造成計量誤差。閥的耐壓高于與之配套的泵，通徑與泵相同。
　　加油泵后配電磁閥，也是與加油泵同時開關，目的是在泵停止狀態下，切斷油流，同時在空氣清空管道時，防止空氣吹到油罐內。閥的耐壓高于與之配套的泵，通徑與泵相同。
　　油罐蒸氣加熱由電磁閥控制，此電磁閥要用耐高溫蒸汽電磁閥，公稱直徑1”，耐壓按氣源壓力加安全余量選擇。
　　2.6.10 壓縮空氣調制
　　壓縮空氣調制是在噴嘴為空氣霧化噴嘴時，為其提供合適壓力和流量的壓縮空氣。它由油水過濾器和調壓裝置組成。油水過濾器過濾掉壓縮空氣中的機油和水，調壓裝置將源壓縮空氣的壓力調整到合適的壓力。選擇此裝置時，要滿足調壓范圍、流量、耐壓的需要。
　　2.6.11 噴嘴
　　噴嘴是將加油泵送來的飼料油噴到飼料上。噴嘴在用在混料機上時，用普通噴嘴;在用在向飼料粒上噴油時用空氣霧化噴嘴。為了噴霧均勻，噴霧形狀宜選用矩形或扁形。選擇噴嘴時按規定的噴霧壓力下，其流量要略大于要求的流量。為了可以調節流量，宜選用可調流量噴嘴。如圖所示。
　　2.6.12 油管
　　油管可用鍍鋅鋼管或耐壓的橡膠油管，在管路與油罐聯結部分可選用橡膠管，可減少電機工作時震動對油罐上的傳感器的影響。其它部分用鋼管。管子的通徑與與之相聯的泵閥通徑相同，盡量不要用變徑轉換。
　　
　　3 安裝調試
　　安裝調試是從合格設備到安裝后能正常運行的重要一步。安裝調試不正確，合格的設備也不一定能正常運行。
　　3.1 安裝組合：
　　3.1.1 在制粒前。加油設備加噴霧裝置(裝在混料機上的噴嘴)
　　3.1.2 在制粒后。加油設備作為噴涂設備的提供合適壓力、流量的計量泵油裝置。它與其他噴霧裝置相組合一起工作，如滾筒噴涂裝置、雙螺旋輸送裝置、真空噴涂機。
　　3.1.3 控制方面。可以單獨控制，用自身控制屏。也可以與總配料控制中心連接，由中心統一控制。
　　3.2 調試
　　設備安裝后，都要經過調試，一般順序先空載調，再帶載調;先單機調試，正常后再連機調。
　　3.2.1 空機調試
　　空機調試目的：驗證接線正確如否，驗證設備空載下運轉是否正常。
　　在未通電狀態下檢查接線是否正確，確認無誤，再通電看電磁閥動作是否正常，油泵的轉動方向是否對，稱重顯示是否正常。一切正常后，進入帶載調試。
　　3.2.2 帶載調試
　　帶載調試目的：驗證管道有無滲露，壓力儀表指示是否正常，電磁閥、油泵工作是否正常，過濾器及噴嘴工作情況，流量和壓力是否達到要求。
　　在帶載工作中，觀察閥門、油泵工作是否正常，噴嘴噴霧是否正常，管道是否有滲露，儀表指示是否正常，如均正常，再調試稱重。
　　4 結論
　　飼料加油設備設計是一個系統的工程，首先要采用系統分析的方法列出盡可能多的影響因素和設備生產、運輸、安裝、使用中可能遇到的的問題，針對每個問題提出若干個解決方案，在這些方案中選出最簡單的經濟實用方案。
　　作者簡介
　　郎洪明，男，1959年12月26日生，江蘇省連云港人。1983年畢業于東南大學，1996年評為高級工程師，有4項非職務發明專利，2項職務發明專利，有60多篇論文和文章發表在刊物上，曾受到省市表彰29次。專業從事飼料噴涂設備研究開發已四年多。

2003710

很復雜，需要耗費點腦細胞，謝謝了，先研究研究再說

yunyongguang

設計的很好。和我們現在用的一樣。

yangchengban

謝謝摟主，學習了！