陳 輝 彭君建* 喬艷娜

（1.江蘇牧羊控股有限公司，江蘇揚(yáng)州225009；2.國(guó)家飼料加工裝備工程技術(shù)研究中心，江蘇揚(yáng)州225009；3.江蘇長(zhǎng)榮化工設(shè)備有限公司，江蘇揚(yáng)州225009）

1 粉碎粒度在飼料生產(chǎn)過(guò)程中的重要性

粉碎是所有配合飼料產(chǎn)品加工中的必要工段，也是能耗最高的工段之一，既是滿足動(dòng)物采食消化飼料所必需，又是實(shí)現(xiàn)后續(xù)的配料、混合、成型加工的前提條件[1]。粉碎粒度是粉碎工段的重要控制的指標(biāo)參數(shù)，粉碎粒度是指原料經(jīng)粉碎后成品物料顆粒的大小，其表示方法有篩上殘留物百分?jǐn)?shù)法、錘片粉碎機(jī)篩片篩孔直徑法、算術(shù)平均粒徑法、幾何平均粒徑法(GMD)、幾何平均粒度與對(duì)數(shù)正態(tài)幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差法(SGW)等，其中幾何平均粒度與對(duì)數(shù)正態(tài)幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差法最科學(xué)，這套方法為比較原料不同的粉碎工藝及評(píng)價(jià)粉碎粒度對(duì)家畜生產(chǎn)性能的影響等提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。粉碎粒度直接影響到飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、動(dòng)物的消化吸收、粉碎成本、后續(xù)加工工序和產(chǎn)品質(zhì)量。適宜的粉碎粒度可顯著提高飼料的轉(zhuǎn)化率，減少動(dòng)物糞便排泄量，提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能，有利于飼料的混合、調(diào)質(zhì)、制粒、膨脹、擠壓膨化等，但飼料粉碎過(guò)細(xì)又會(huì)增加不必要的加工成本，對(duì)飼養(yǎng)動(dòng)物本身也不利[2]。飼料的最佳粉碎粒度[3]（見(jiàn)表1），指使飼養(yǎng)動(dòng)物對(duì)飼料具有最大利用率或獲得最佳生產(chǎn)性能且不影響動(dòng)物健康，經(jīng)濟(jì)上又合算的對(duì)數(shù)幾何平均粒度。因此在飼料加工過(guò)程中粉碎粒度是生產(chǎn)過(guò)程中至關(guān)重要的控制指標(biāo)[4-6]。

2 飼料生產(chǎn)過(guò)程中粒度控制存在的難題

粉碎粒度的均勻性是粉碎加工的主要指標(biāo)，篩網(wǎng)是控制粉碎產(chǎn)品粒度的主要配件，也是粉碎機(jī)主要易損件之一。目前，篩網(wǎng)破損現(xiàn)象在飼料生產(chǎn)中十分常見(jiàn)，篩網(wǎng)的破損主要是由于原料中的硬質(zhì)石塊、金屬異物等雜質(zhì)的沖擊造成[7-8]。篩網(wǎng)的破損會(huì)增大篩網(wǎng)的開(kāi)孔率，增大了部分篩孔直徑，加劇了粉料的不均勻性，導(dǎo)致粉碎粒徑不符合產(chǎn)品粒度要求，影響飼料產(chǎn)品的加工質(zhì)量[9]。目前飼料企業(yè)一般使用人工每隔一段時(shí)間去配料倉(cāng)頂取樣，然后用標(biāo)準(zhǔn)篩對(duì)樣品進(jìn)行篩分，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)篩中是否有大顆粒來(lái)判斷粉碎機(jī)篩片是否破損，若標(biāo)準(zhǔn)篩中有大顆粒時(shí)，表明粉碎機(jī)篩網(wǎng)破裂，需要將粉碎機(jī)停機(jī)更換篩網(wǎng)，但人工檢測(cè)篩網(wǎng)破損存在以下方面的問(wèn)題：①響應(yīng)時(shí)間滯后。隨著飼料企業(yè)規(guī)模化越來(lái)越大，粉碎機(jī)的產(chǎn)能越來(lái)越高，飼料企業(yè)配置較多的SFSP132×102C/A(315 kW)錘片粉碎機(jī)，篩網(wǎng)直徑Φ2.0 mm[10]，粉碎玉米產(chǎn)能達(dá)35 t/h，而一般間隔取樣的時(shí)間間隔長(zhǎng)，一般達(dá)到甚至超過(guò)半個(gè)小時(shí)。在這種工藝配置下，若篩網(wǎng)出現(xiàn)破損問(wèn)題，半個(gè)小時(shí)將產(chǎn)生17 t的不合格原料，粉碎粒度達(dá)不到生產(chǎn)要求。②勞神費(fèi)力，生產(chǎn)效率低。因?yàn)椴荒軐?duì)篩網(wǎng)破損的快速響應(yīng)，導(dǎo)致大顆粒的物料已進(jìn)入配料倉(cāng)內(nèi)，物料已經(jīng)污染，操作人員無(wú)法判斷污染物的多少，需要將整倉(cāng)物料進(jìn)行重新粉碎，以滿足生產(chǎn)所需粉碎粒度的需求，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)也降低了生產(chǎn)的效率。為避免因篩網(wǎng)破損帶來(lái)的生產(chǎn)隱患，有些企業(yè)專(zhuān)門(mén)設(shè)置巡倉(cāng)員的崗位，用于生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)粉碎粒度的控制，額外增加了生產(chǎn)成本。③不符合飼料生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的發(fā)展方向的要求。隨著飼料企業(yè)專(zhuān)業(yè)化、精細(xì)化方向發(fā)展，少人甚至無(wú)人值守成為飼料企業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)所在，對(duì)于破篩在線監(jiān)測(cè)的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。本研究設(shè)計(jì)一種方便快捷的在線破篩檢測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)篩網(wǎng)破損的快速識(shí)別與監(jiān)測(cè)，旨在為飼料粉碎過(guò)程中粉碎機(jī)篩網(wǎng)破損識(shí)別提供新的思路和方法。

表1 國(guó)內(nèi)外最佳粉碎粒度研究結(jié)果

3 在線破篩檢測(cè)儀結(jié)構(gòu)及原理

粉碎后的物料由進(jìn)料口進(jìn)入在線破篩檢測(cè)儀，大部分物料經(jīng)過(guò)淌料板進(jìn)入下道工序，脈沖控制的氣缸控制取樣器的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，取樣器直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)粉碎后物料的取樣，取樣后的物料進(jìn)入振動(dòng)篩并完成篩分，小于篩網(wǎng)孔徑的物料穿過(guò)篩網(wǎng)直接進(jìn)入下道工序，大于篩網(wǎng)孔徑的物料則進(jìn)入檢測(cè)裝置，當(dāng)檢測(cè)裝置內(nèi)的大顆粒物料重量超過(guò)設(shè)定的報(bào)警重量后，篩片破損檢測(cè)儀在中控室報(bào)警，說(shuō)明篩片已經(jīng)破損，喂料器自動(dòng)停止對(duì)粉碎機(jī)的喂料，粉碎機(jī)停機(jī)，待粉碎機(jī)完全停止轉(zhuǎn)動(dòng)，生產(chǎn)人員更換破損的篩片；報(bào)警后檢測(cè)儀同時(shí)停止檢測(cè)，中控人員需要進(jìn)行清警，清警后取樣器內(nèi)的大顆粒物料自動(dòng)排出，設(shè)備重新恢復(fù)檢測(cè)功能，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1所示。

通過(guò)在粉碎機(jī)出料口處連續(xù)間隔取樣尋找粉碎出來(lái)的物料樣品中的大顆粒，作為判斷粉碎機(jī)篩片破損的依據(jù)，并自動(dòng)向工程電控系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，促使工程電控系統(tǒng)做出粉碎機(jī)篩片破損后的應(yīng)對(duì)措施，保證粉碎機(jī)篩片破損檢測(cè)的連續(xù)性，避免人工檢查的不穩(wěn)定和判斷的隨意性，消除人工判斷的滯后性，也能避免粉碎機(jī)篩片破損對(duì)飼料生產(chǎn)連續(xù)性的影響，提高了生產(chǎn)的效率。

4 在線破篩檢測(cè)儀應(yīng)用

在線破篩檢測(cè)儀在江西某客戶進(jìn)行了測(cè)試和試驗(yàn)，測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表2所示。

從表2測(cè)試結(jié)果看，在取樣間隔30 s,每次取樣量1.2 kg，當(dāng)篩片破損孔徑達(dá)到Φ50 mm 時(shí)，破損檢測(cè)儀響應(yīng)時(shí)間≤1 min，響應(yīng)速度快，具有較理想的實(shí)際使用效果，但篩片破損孔徑（Φ≤10 mm時(shí)），響應(yīng)時(shí)間偏長(zhǎng)，針對(duì)該問(wèn)題，試驗(yàn)中采用周期法來(lái)判斷篩片是否破損，即以5 min為一周期，將報(bào)警重量設(shè)為0.5 g，如果一周期內(nèi)，篩上物重量小于0.5 g，則視為篩片未破損，反之，則認(rèn)為破損，一周期時(shí)間結(jié)束后，將篩上物排空，重新開(kāi)始下一周期的測(cè)試。采用此方法后大大提高篩片破損響應(yīng)時(shí)間，同時(shí)有效避免了誤動(dòng)作產(chǎn)生的報(bào)警。

通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，在線破篩檢測(cè)儀具有以下特點(diǎn)：

圖1 在線破篩檢測(cè)儀

表2 在線破損檢測(cè)儀試驗(yàn)數(shù)據(jù)

①性能可靠。無(wú)需人工定期巡檢，粉碎機(jī)篩片破損后在中控室自動(dòng)報(bào)警，正常使用以來(lái)，成品料未出現(xiàn)因粉碎機(jī)篩片破損導(dǎo)致粉碎粒度過(guò)粗的不合格現(xiàn)象，大大降低了人工檢查的強(qiáng)度，避免了因篩片破損導(dǎo)致不合格料的返工，節(jié)約了成本，提高了生產(chǎn)效率。

②響應(yīng)時(shí)間短。檢測(cè)精度高，最小可檢測(cè)到Φ10 mm及以上的篩片破損。

③自動(dòng)化程度高。全自動(dòng)化操作界面，操作簡(jiǎn)單方便，與粉碎機(jī)連鎖啟動(dòng)，篩片破損后自動(dòng)報(bào)警，清警后自動(dòng)排雜，無(wú)需人工操作。

④安全系數(shù)高。系統(tǒng)動(dòng)力全部氣動(dòng)控制，無(wú)強(qiáng)電，在粉塵濃度高的環(huán)境下使用，安全可靠。

⑤安裝方便。可直接安裝在料封絞龍與提升機(jī)進(jìn)料口之間，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需大的改動(dòng)，不影響正常下料。

5 總結(jié)

本研究設(shè)計(jì)的一種方便快捷的在線破篩檢測(cè)儀，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證可以實(shí)現(xiàn)對(duì)粉碎機(jī)破損篩網(wǎng)的實(shí)時(shí)檢測(cè)，滿足現(xiàn)有企業(yè)的生產(chǎn)和需求。下一步計(jì)劃將該儀器放在整個(gè)工藝流程中進(jìn)行系統(tǒng)研究，通過(guò)工藝流程和設(shè)備優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)粉碎機(jī)篩網(wǎng)的自動(dòng)更換以及破篩后的物料進(jìn)倉(cāng)的自動(dòng)切換，盡量減少人工的干預(yù)，為飼料企業(yè)的少人化或無(wú)人化做更深層次的研究。