流量計式飼料油脂添加設備的系統(tǒng)設計分析

太陽黑子 · 發(fā)表于 2007-9-11 15:00:22

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      飼料生產(chǎn)中加油是生產(chǎn)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(zhì)轉(zhuǎn)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(nèi)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(tǒng)分析。
1流量計式加油設備的設計
飼料加油設備設計是一個系統(tǒng)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(guān)呢？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(diào)壓力調(diào)流量，如自帶噴霧裝置的還要考慮壓縮空氣調(diào)制和噴涂的噴嘴。
1．1 系統(tǒng)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(tǒng)工程。根據(jù)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。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(xié)調(diào)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(jīng)過濾、計量加到油罐，經(jīng)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(diào)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。
1．2 工藝流程設計
根據(jù)系統(tǒng)設計，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(jīng)電磁閥1、2、3、4，經(jīng)過濾器1過濾，經(jīng)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(jīng)過濾2過濾，經(jīng)溢流閥調(diào)壓調(diào)流，經(jīng)流量計2計量，進入空氣霧化噴嘴，來自工廠的壓縮空氣經(jīng)油水過濾器濾掉油水，經(jīng)雙聯(lián)減壓閥調(diào)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。
1．3 電控流程
整個控制系統(tǒng)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(huán)系統(tǒng)，加熱部分由熱傳感器檢測通過配料系統(tǒng)控制形成循環(huán)系統(tǒng)。熱傳感器、液位計通過配料系統(tǒng)構(gòu)成異常關(guān)機系統(tǒng)。控制系統(tǒng)工作過程如下：系統(tǒng)起動，配料系統(tǒng)起動備油系統(tǒng)，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?jīng)Q定，由流量計1計量。配料完，系統(tǒng)指令齒輪泵和電磁閥關(guān)。系統(tǒng)指令加溫和攪拌，當溫度合適，攪拌均勻后，待用。根據(jù)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?jīng)Q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(tǒng)，系統(tǒng)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?jīng)Q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(tǒng)關(guān)機，待查明情況，恢復正常，再手動開機。當生產(chǎn)結(jié)束，系統(tǒng)停機。
1．4 設備技術(shù)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(shù)指標如下：飼料生產(chǎn)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
1．5 主體設計
   根據(jù)前面的系統(tǒng)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(shù)指標、易于生產(chǎn)、運輸、安裝、方便使用和維護，總體方案如圖2.5所示。技術(shù)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(chǎn)組裝，采取分層整體結(jié)構(gòu)，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(nèi)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。
1．6 部件選擇
好的部件才能保證設備整體性能優(yōu)秀。選擇部件的原則是在保證性能和質(zhì)量的前提下，降低成本。
1．6．1 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(yǎng)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。
1．6．2流量計流量計是用來計量飼料流量的，它的精度直接關(guān)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換器，通過光電脈沖轉(zhuǎn)換器在配料系統(tǒng)中自動計量控制。
1．6．3過濾
因飼料油雜質(zhì)較多，為了防止雜質(zhì)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(zhì)；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(zhì)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(gòu)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(jīng)過第一次過濾后，雜質(zhì)不多，用Y型過濾器過濾。過濾器要定期清理，清理間隔根據(jù)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。
1．6．4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(fā)生堵塞時，給油一旁通回路，以防止油泵堵轉(zhuǎn)損壞。溢流閥有直動型和先導型。本設計選用先導型，其調(diào)壓范圍在0~2.5MPa,通徑與與之配套的油泵通徑相同。
1．6．5 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(wèi)生。油罐頂部四面焊有起吊環(huán)，以方便吊運安裝。如圖2．5所示。
1．6．6 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(nèi)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(xiàn)場觀察液位，罐體側(cè)面裝玻璃管液位計。
1．6．8 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(diào)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(diào)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(chǎn)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。
1．6．9 電控閥
備油泵前要有電磁閥，它和泵同時開關(guān)，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(xù)向油罐內(nèi)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(guān)，目的是在泵停止狀態(tài)下，切斷油流，同時在空氣清空管道時，防止空氣吹到油罐內(nèi)。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。
1．6．10 壓縮空氣調(diào)制
壓縮空氣調(diào)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(diào)壓裝置組成。油水過濾器過濾掉壓縮空氣中的機油和水，調(diào)壓裝置將源壓縮空氣的壓力調(diào)整到合適的壓力。選擇此裝置時，要滿足調(diào)壓范圍、流量、耐壓的需要。
1．6．11 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(guī)定的噴霧壓力下，其流量要略大于要求的流量。為了可以調(diào)節(jié)流量，宜選用可調(diào)流量噴嘴。
1．6．12 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(lián)結(jié)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(lián)的泵閥通徑相同，盡量不要用變徑轉(zhuǎn)換。
2安裝調(diào)試
安裝調(diào)試是從合格設備到安裝后能正常運行的重要一步。安裝調(diào)試不正確，合格的設備也不一定能正常運行。
2．1 安裝組合
2．1．1 在制粒前。加油設備加噴霧裝置（裝在混料機上的噴嘴）
2．1．2 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。
2．1．3 控制方面?？梢詥为毧刂?，用自身控制屏。也可以與總配料控制中心連接，由中心統(tǒng)一控制。
2．2 調(diào)試
設備安裝后，都要經(jīng)過調(diào)試，一般順序先空載調(diào)，再帶載調(diào)；先單機調(diào)試，正常后再連機調(diào)。
2．2．1 空機調(diào)試
空機調(diào)試目的：驗證接線正確如否，驗證設備空載下運轉(zhuǎn)是否正常。在未通電狀態(tài)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(zhuǎn)動方向是否對，稱重顯示是否正常。一切正常后，進入帶載調(diào)試。
2．2．2 帶載調(diào)試
帶載調(diào)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(diào)試稱重。

   結(jié)論飼料加油設備設計是一個系統(tǒng)的工程，首先要采用系統(tǒng)分析的方法列出盡可能多的影響因素和設備生產(chǎn)、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(jīng)濟實用方案。