郭莊煤業(yè)選煤廠振動(dòng)篩篩選形式的優(yōu)化研究

崔 丹

（山西潞安郭莊煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 長治 046100）

振動(dòng)篩是用于物料篩分的一種重要設(shè)備，其利用振動(dòng)電機(jī)激振的原理，使物料在篩面上被拋起，同時(shí)向前作直線運(yùn)動(dòng)加以合理匹配的篩網(wǎng)從而達(dá)到篩分的目的[1]。振動(dòng)篩在工作的過程中不同的篩分運(yùn)動(dòng)形式會(huì)產(chǎn)生不同的篩分作用效果，直接影響篩分物料在振動(dòng)篩上的分散程度，進(jìn)而導(dǎo)致物料篩分時(shí)出現(xiàn)不同的透篩和分層，是決定振動(dòng)篩分效果的核心。郭莊煤業(yè)選煤廠所使用的振動(dòng)篩在進(jìn)行物料篩分過程中采用的是一振一動(dòng)的物料篩分方式，在實(shí)際應(yīng)用過程中存在著可靠性差、篩分效率低下、物料篩分率低的難題，嚴(yán)重影響了物料篩分效果和經(jīng)濟(jì)性[2]。本文在對(duì)前人研究成果進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，提出了四移動(dòng)二轉(zhuǎn)動(dòng)、四轉(zhuǎn)動(dòng)一移動(dòng)、三移動(dòng)一擺動(dòng)三種運(yùn)動(dòng)形式，對(duì)其各種的篩分效果進(jìn)行了分析，結(jié)果表明三移動(dòng)一擺動(dòng)的振動(dòng)篩分方式對(duì)物料的綜合分散度最高，穩(wěn)定性好，目前在郭莊煤業(yè)選煤廠已得到了全面推廣，取得了極好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 不同篩選形式的分散性試驗(yàn)

為了對(duì)不同篩分形式下的振動(dòng)篩分效果進(jìn)行分析，本文首先以玉米粒為篩分原料[3]。選擇多種類型、大小不一的玉米顆粒，對(duì)各種大小的顆粒數(shù)量進(jìn)行記錄；將玉米顆粒放置到振動(dòng)篩上，分別以四移動(dòng)二轉(zhuǎn)動(dòng)、四轉(zhuǎn)動(dòng)一移動(dòng)、三移動(dòng)一擺動(dòng)三種運(yùn)動(dòng)形式對(duì)其進(jìn)行篩分處理[4]；利用高速攝像機(jī)等對(duì)篩分過程進(jìn)行檢測，利用攝像機(jī)對(duì)篩分時(shí)玉米顆粒群組的分布情況進(jìn)行記錄，并根據(jù)記錄結(jié)果對(duì)不同方向上的運(yùn)行速度進(jìn)行監(jiān)測。在不同的振動(dòng)篩分形式下，玉米顆粒在x軸方向上和y軸方向上的速度變化如圖1所示。

由圖1（a）可知，采用不同的振動(dòng)篩選形式的情況下，玉米顆粒在振動(dòng)篩x軸方向上的運(yùn)動(dòng)速度均呈現(xiàn)周期性變化趨勢，當(dāng)振動(dòng)穩(wěn)定后約0.15s玉米顆粒的運(yùn)動(dòng)速度均為正值，因此表明各顆粒均往篩分側(cè)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)采用四移動(dòng)二轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)形式時(shí)，其運(yùn)行速度的變化范圍在-0.5m/s～ 1.0m/s；當(dāng)采用四轉(zhuǎn)動(dòng)一移動(dòng)振動(dòng)形式時(shí)，其運(yùn)行速度的變化范圍在-1.0m/s～ 1.9m/s；當(dāng)采用三移動(dòng)一擺動(dòng)振動(dòng)形式時(shí)，其運(yùn)行速度的變化范圍在-0.5m/s～ 2.9m/s。由此可知，三移動(dòng)一擺動(dòng)篩選形式下，顆粒的速度變化范圍最大，表示在該工況下能顯著增加顆粒與篩板的碰撞時(shí)間和碰撞力，增加了顆粒篩分速度和篩分的可靠性。

圖1 不同篩選形式下的振動(dòng)速度變化曲線

由圖1（b）可知，采用不同的振動(dòng)篩選形式的情況下，當(dāng)采用四移動(dòng)二轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)形式時(shí)，其運(yùn)行速度的變化范圍在-0.5m/s～ 1.1m/s；當(dāng)采用四轉(zhuǎn)動(dòng)一移動(dòng)振動(dòng)形式時(shí)，其運(yùn)行速度的變化范圍在-0.3m/s～ 1.5m/s；當(dāng)采用三移動(dòng)一擺動(dòng)振動(dòng)形式時(shí)，其運(yùn)行速度的變化范圍在-3.1m/s～ 2.8m/s。由此可知，三移動(dòng)一擺動(dòng)篩選形式下，顆粒的速度變化范圍最大，表示在該工況下能顯著增加顆粒與篩板的碰撞時(shí)間和碰撞力，增加了顆粒篩分速度和篩分的可靠性。

2 三移動(dòng)一振動(dòng)篩分形式的應(yīng)用

為了對(duì)優(yōu)化后的篩分方案的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行研究，本文以郭莊煤業(yè)選煤廠振動(dòng)篩為驗(yàn)證對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行升級(jí)改造，使其運(yùn)行方式滿足三移動(dòng)一振動(dòng)的篩分形式。設(shè)置篩板的篩選面的長度為1140mm，寬度為900mm，篩盤的安裝角為2.4°，篩盤的抖動(dòng)板和篩面的最大距離為120mm。按正常篩分流程對(duì)煤炭進(jìn)行篩分作業(yè)，不同時(shí)間段內(nèi)篩盤上的篩分效果如圖2所示。

圖2 不同時(shí)間段篩盤上的篩分效果

由實(shí)際驗(yàn)證結(jié)果可知，采用三振動(dòng)一移動(dòng)的篩分方案的情況下，對(duì)物料進(jìn)行篩分時(shí)體積較小的物料首先會(huì)產(chǎn)生大幅度的振動(dòng)情況，當(dāng)振動(dòng)開始0.9s時(shí)即產(chǎn)生明顯的透篩現(xiàn)象，當(dāng)振動(dòng)開始1.5s后小體積的物料基本透篩完畢，整個(gè)振動(dòng)篩選過程僅約1.8s即可全部完成，且透篩效果顯著。在實(shí)際驗(yàn)證過程中物料篩分效率和分散度如圖3所示。

圖3 三振動(dòng)一移動(dòng)篩分方式下的篩分效率和分散度

由實(shí)際驗(yàn)證結(jié)果可知，篩分時(shí)間越長振動(dòng)篩對(duì)物料的篩分效率和分散度越大。篩分效率最大為83%，比傳統(tǒng)篩分方式的62%的篩分效率提升了約25.3%；其工作時(shí)的分散度約為49mm，比傳統(tǒng)的31mm，提升了約36.7%。三振動(dòng)一移動(dòng)的篩分方案顯著地提升了振動(dòng)篩工作時(shí)的工作效率和可靠性。

3 結(jié)論

針對(duì)郭莊煤業(yè)選煤廠振動(dòng)篩在工作過程中所存在的振動(dòng)篩分方式可靠性差、篩分效率低下、物料篩分率低的難題，本文提出了四移動(dòng)二轉(zhuǎn)動(dòng)、四轉(zhuǎn)動(dòng)一移動(dòng)、三移動(dòng)一擺動(dòng)三種振動(dòng)形式，對(duì)三種振動(dòng)下的篩分特性進(jìn)行了分析，同時(shí)利用振動(dòng)篩對(duì)其實(shí)際篩分效果進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：

（1）三移動(dòng)一擺動(dòng)篩選形式下，顆粒的速度變化范圍最大，表示在該工況下能顯著增加顆粒與篩板的碰撞時(shí)間和碰撞力，增加了顆粒篩分速度和篩分的可靠性，具有最佳的篩分效果。

（2）采用三振動(dòng)一移動(dòng)的篩分方案的情況下，對(duì)物料進(jìn)行篩分時(shí)體積較小的物料首先會(huì)產(chǎn)生大幅度的振動(dòng)情況，當(dāng)振動(dòng)開始0.9s時(shí)即產(chǎn)生明顯的透篩現(xiàn)象，當(dāng)振動(dòng)開始1.5s后小體積的物料基本透篩完畢，整個(gè)振動(dòng)篩選過程僅約1.8s即可全部完成，且透篩效果顯著。

（3）篩分時(shí)間越長振動(dòng)篩對(duì)物料的篩分效率和分散度越大，篩分效率提升了約25.3%，其工作時(shí)的分散度提升了約36.7%，顯著地提升了振動(dòng)篩工作時(shí)的工作效率和可靠性。