新型液壓擠干機(jī)的纖維脫水干燥自動(dòng)化控制工藝探討

鮑大權(quán)，張楨琦，姜升燚，胡明輝

(邁安德集團(tuán)有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225127)

新型液壓擠干機(jī)的纖維脫水干燥自動(dòng)化控制工藝探討

鮑大權(quán)，張楨琦，姜升燚，胡明輝

(邁安德集團(tuán)有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225127)

隨著科技的發(fā)展，玉米淀粉廠的自動(dòng)化水平也越來越高。目前，玉米浸泡、玉米漿蒸發(fā)、淀粉精制、淀粉干燥等工段可以實(shí)行全自動(dòng)化控制，自動(dòng)化程度水平較高；其他工段雖都設(shè)有傳感器和執(zhí)行器，但還需要操作工頻繁檢查確認(rèn)。探討了新型液壓擠干機(jī)的纖維脫水干燥自動(dòng)化控制工藝，分析對比了新型液壓擠干機(jī)與普通擠干機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益，以期為玉米淀粉生產(chǎn)廠家的設(shè)備選型提供參考。

玉米淀粉；管束干燥；自動(dòng)化控制；液壓擠干機(jī)

近年來，玉米淀粉行業(yè)在國內(nèi)發(fā)展迅速，大型淀粉企業(yè)均進(jìn)行改擴(kuò)建，行業(yè)競爭進(jìn)一步加劇。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，勞動(dòng)力成本越來越高，新建玉米淀粉項(xiàng)目，都會提高自動(dòng)化控制水平，盡量減少用工數(shù)量以及降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。產(chǎn)品質(zhì)量及水分穩(wěn)定性也決定著企業(yè)的效益，企業(yè)都在想法設(shè)法通過自動(dòng)化控制產(chǎn)品水分在最小的范圍內(nèi)波動(dòng)。

1 淀粉工程自動(dòng)化現(xiàn)狀

目前，玉米淀粉廠已經(jīng)將整個(gè)流程分成各個(gè)工段，每個(gè)工段實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)或半自動(dòng)化控制，其中玉米浸泡、玉米漿蒸發(fā)、淀粉精制、淀粉干燥等工段可以實(shí)行全自動(dòng)化控制，自動(dòng)化程度水平較高，無需人員操作。其他工段雖都設(shè)有傳感器和執(zhí)行器，但還需要操作工頻繁檢查確認(rèn)，部分工段使用的自控閥只是起到代替手動(dòng)閥的作用，沒有起到自動(dòng)控制的作用，只降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。本研究重點(diǎn)介紹了纖維、胚的脫水干燥自動(dòng)控制系統(tǒng)，纖維、胚脫水干燥原理相似，都是用擠干機(jī)進(jìn)行脫水，用管束干燥機(jī)進(jìn)行干燥，只是所選用的設(shè)備有所不同，故以纖維脫水干燥為例。

2 管束干燥操作現(xiàn)狀

洗滌后的纖維首先經(jīng)過壓力曲篩進(jìn)行預(yù)脫水至85%～90%，再通過螺旋擠干機(jī)進(jìn)行脫水，脫水后水分一般在62%～65%，再進(jìn)管束干燥機(jī)進(jìn)行干燥，干燥后水分約10%。管束干燥是通過蒸汽進(jìn)行加熱，蒸汽在加熱管內(nèi)，物料在加熱管外，物料從進(jìn)料端通過抄板輸送到出料端，蒸汽從出料端進(jìn)，冷凝水從進(jìn)料端出，實(shí)現(xiàn)逆流干燥。通過調(diào)節(jié)蒸汽的進(jìn)料量，出料閥門開啟度控制出料水分。由于管束干燥機(jī)進(jìn)料產(chǎn)量、進(jìn)料水分會有波動(dòng)，所以管束干燥機(jī)出料的水分會有所波動(dòng)。因此,淀粉廠操作工要定期檢查管束干燥機(jī)出料水分是否滿足要求，水分太干將進(jìn)汽閥門關(guān)小一點(diǎn)，水分太高將進(jìn)汽閥門開大一點(diǎn)，勞動(dòng)強(qiáng)度很大。

目前，大多數(shù)淀粉廠，纖維管束干燥機(jī)采用自控閥控制進(jìn)汽量，管束干燥機(jī)尾氣設(shè)置有溫度傳感器，希望利用尾氣溫度與進(jìn)汽自控閥連鎖。但實(shí)際生產(chǎn)過程中，工藝參數(shù)的波動(dòng)，進(jìn)擠干機(jī)產(chǎn)量、水分會波動(dòng)，導(dǎo)致出擠干機(jī)的物料水分、產(chǎn)量會波動(dòng)，即管束干燥機(jī)的進(jìn)料產(chǎn)量和水分會波動(dòng)，這樣管束干燥機(jī)尾氣溫度與最終產(chǎn)品水分不是線性關(guān)系。因此，目前工藝很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

3 新型液壓擠干機(jī)介紹

擠干機(jī)工作原理：進(jìn)入篩框內(nèi)的物料被螺旋葉片轉(zhuǎn)動(dòng)推進(jìn)，由于螺旋葉片的空間逐漸減小，而物料量保持不變，所以物料在螺旋軸與篩框間有很大擠壓力，體積被壓縮，從而使物料中的水分被擠出，從篩框中的篩孔中流出，被擠干的物料從小端排出。

新型液壓擠干機(jī)是在常規(guī)擠干機(jī)的基礎(chǔ)上，增加液壓控制系統(tǒng)，控制出料壓力，確保出料水分均勻。另外，螺旋葉片與老式擠干機(jī)不同，螺旋葉片的高度更高，這樣產(chǎn)量更大。新型擠干機(jī)在篩框上也做了一些調(diào)整，由于擠壓力較老式擠干機(jī)大，采用傳統(tǒng)的孔型篩框會造成篩網(wǎng)容易受損，且開孔面積小，出水不順暢。新型液壓擠干機(jī)采用格柵式篩框結(jié)構(gòu)，受力更好，篩網(wǎng)使用壽命更長。

4 纖維干燥自動(dòng)化控制

影響最終產(chǎn)品水分的因素有：進(jìn)料產(chǎn)量、進(jìn)料水分、蒸汽進(jìn)入量、排氣量；正常情況下，我們是根據(jù)產(chǎn)品水分調(diào)整蒸汽進(jìn)入量，但由于進(jìn)料波動(dòng)性較大，導(dǎo)致無法自動(dòng)控制。因此，只有控制好管束干燥機(jī)進(jìn)料產(chǎn)量，進(jìn)料水分才能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

主要設(shè)備及控制傳感器有：壓力曲篩(纖維預(yù)脫水)、擠干機(jī)(要求采用“液壓控制壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)”控制出料)、管束干燥機(jī)、離心卸料器、關(guān)風(fēng)器、風(fēng)機(jī)、變頻器(控制擠干機(jī)轉(zhuǎn)速)、料位器(監(jiān)測擠干機(jī)進(jìn)料料位)、溫度傳感器(監(jiān)測管束干燥機(jī)尾氣溫度)、自動(dòng)控制閥(調(diào)節(jié)管束干燥機(jī)進(jìn)汽量)等。如果條件允許，還可以配置壓力傳感器(監(jiān)測管束干燥機(jī)進(jìn)汽壓力)，風(fēng)機(jī)采用變頻控制。具體做法如下：

(1)通過料位器與變頻器連鎖控制，確保擠干機(jī)料位基本穩(wěn)定。為了緩解前面物料的波動(dòng)對后續(xù)設(shè)備的影響，設(shè)定擠干機(jī)頻率變化范圍，使其在一定范圍內(nèi)變化；由于擠干機(jī)頻率變化小，擠干機(jī)出料產(chǎn)量變化小。

(2)通過調(diào)節(jié)“液壓控制壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)”，控制出料壓力；出料壓力越大，出料水分越低，但產(chǎn)量越小。因此，為了控制出料水分，要選擇合適的出料壓力。

(3)擠干機(jī)出料水分穩(wěn)定，即保證了管束干燥機(jī)的進(jìn)料水分穩(wěn)定。

(4)通過風(fēng)門、風(fēng)機(jī)頻率調(diào)整，確保管束干燥機(jī)排氣量穩(wěn)定。

(5)控制好以上參數(shù)后，將變頻器與自控閥連鎖，通過擠干機(jī)的頻率控制管束干燥機(jī)的進(jìn)汽閥門開啟度，實(shí)現(xiàn)纖維脫水、干燥系統(tǒng)的全自動(dòng)化。

擠干機(jī)控制系統(tǒng)的新工藝見圖1，傳統(tǒng)工藝見圖2。

圖1 新工藝

圖2 傳統(tǒng)工藝

本控制系統(tǒng)的核心是擠干機(jī)要采用“液壓控制壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)”，確保擠干機(jī)出料水分不受產(chǎn)量的變化影響。新研制的液壓型擠干機(jī)具有產(chǎn)量大、出料水分低等特點(diǎn)。 MJGY65型纖維擠干機(jī)(55 kW)單臺處理量折算成玉米達(dá)到700 t/d，水分控制在59%以下；MJGY60型胚擠干機(jī)(30 kW)單臺處理量折算成玉米達(dá)到1 000 t/d，水分最低可以到達(dá)48%，但由于胚擠的太干容易造成胚破碎，一般將其水分控制在52%以下。以2 000 t/d玉米加工量為計(jì)，使用液壓型擠干機(jī)年節(jié)省費(fèi)用達(dá)到533.54萬元。具體見表1。

表1 2 000 t/d玉米加工淀粉項(xiàng)目普通型擠干機(jī)與液壓型擠干機(jī)對比表

胚擠干機(jī)、纖維擠干機(jī)年總共節(jié)省費(fèi)用：122.33+411.21=533.54萬元。

5 結(jié)論

擠干機(jī)是玉米淀粉工廠的核心設(shè)備，出料水分高低直接決定著整個(gè)工廠的蒸汽消耗指標(biāo)且影響后續(xù)管束干燥機(jī)的面積。如果要實(shí)現(xiàn)管束干燥機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)化控制，必須保證管束干燥機(jī)進(jìn)料均勻、水分穩(wěn)定。采用新型液壓擠干機(jī)，既降低了生產(chǎn)成本，又能實(shí)現(xiàn)纖維脫水干燥系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。

[1] 貝米勒，惠斯特勒.淀粉化學(xué)與技術(shù)[M].岳國君，郝小明，譯.北京：中國化學(xué)工業(yè)出版社，2013.

[2] 程建軍.淀粉工藝學(xué)[M]. 北京：中國化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[3] 崔云洪.玉米淀粉濕磨加工技術(shù)與管理[M]. 北京：中國化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

(責(zé)任編輯：趙琳琳)

Discussiononautomaticcontrolprocessoffiberdehydrationanddryingofnewhydraulicsqueezedryer

BAO Da-quan, ZHANG Zhen-qi,JIANG Sheng-yi, HU Ming-hui

(Myande Group Co. Ltd., Yangzhou 225127, China)

With the automatic control level of corn starch manufacturers getting higher and higher, the whole process has been divided into several sections and some has been fully automatic controlled, such as corn steeping, evaporation, starch refining, starch drying,etc, and others are semi-automatic controlled. However, some sections still need to be frequently checked by operators, even equipped with sensors and actuators. So we discussed the automatic control process of fiber dehydration and drying of new hydraulic squeeze dryer,analyzed and compared the economic benefits of the new hydraulic squeeze dryer and the common, in order to provide reference for the equipment selection of the corn starch manufacturers.

corn starch;tube bundle dryer;automatic control;hydraulic squeeze dryer

TS233;TS235.1

：A

：1003-6202(2017)09-0016-03

2017-06-27；

2017-09-01

鮑大權(quán)(1982-)，男，工程師，主要從事玉米淀粉工藝設(shè)計(jì)。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.09.006