挤压蒸煮机调质器的试验研究
|
摘要
混合调质工序是决定膨化产品质量及生产效率的关键环节。但是目前我们研制的YJP100T／D型挤压蒸煮机的调质系统非常不完善，采用人工调质的方法。这种方法很难保证物料的混合均匀度，人工影响比较显著，直接影响膨化产品的质量和生产效率。而且，人工调质劳动强度大，生产效率低，很难适应大批量生产的需要。本课题是针对YJP100T／D型挤压蒸煮机的实际需要，设计研究开发的一套混合调质设备。
论文主要包括以下几项内容：
(1)本文设计研究完成了挤压蒸煮机辅助设备——调质器的设计制造，并对整机进行了安装与调试。
(2)本文选取调质器的主轴转速和叶片安装角为试验因素，物料混合均匀度、物料流量、物料残留量、功耗和驻留时间为考察指标，采用两因素五水平二次旋转正交组合试验设计安排试验，通过Reda软件包对试验结果进行了处理分析，研究分析了调质器的工作性能参数。分别得出了物料混合均匀度、物料流量、功耗、物料残留量和驻留时间的回归方程，经检验方程显著。并对回归方程进行了单因素分析，得出了调质器混合调质的最优参数。
以混合均匀度为主要考查指标，以物料流量、功耗、物料残留量和驻留时间为次要指标。最终最佳混合调质参数的范围为：调质器主轴转速为373r／min～477r／min，叶片安装角为37°～48.5°，并且对最优参数进行了试验验证。结果表明在最优参数下，调质器可以达到混合调质性能。
(3)针对本文设计的调质器还存在一些问题，进一步提出了自动控制系统方案。
Conditioning procedure is the key step that determines the quality of extruded productionand productivity .However, the conditioning equipment of the YJP100t/d extruder is unperfect.Itadopts manpower to meet the producing demand.This kind of method is very difficult to insuremixing homogeneity, and will be influenced by man observably. This will influence the qualityof products and production efficiency directly. Moreover, because the manual work is very greatand the production efficiency is low, it is very difficult to meet the needs of industrialization.Aconditioner for the YJP100t/d extruder was designed in this paper.
The paper mainly includes the following several contents:
Firstly, the conditioner of extruder was designed, studied, finished, installed and debuggedin this study.
Secondly, the performance of conditioner was discussed. The study used the two factors andfive levels two orthogonal rotation mix design tests, using regression analysis to explore therelationship between conditioning system parameters and mixing homogeneity, flux of material,power consumption, the rudimental material in conditioner and resorting time. The optimalconditioning parameters were determined.
Regarding mixing homogeneity as the main index, flux of material,current, the rudimentalmaterial in conditioner and resorting time as the secondary indexes, the best parameters are:rotational speed 373 r/min—477 r/min; paddle angle 37°～48.5°. Some work was done inorder to verify the feasibility and rationality of the optimized technics.
Finally, some projects and suggestions of automatic control system were provided to solvesome existing problems of conditioner in the last part.
论文主要包括以下几项内容：
(1)本文设计研究完成了挤压蒸煮机辅助设备——调质器的设计制造，并对整机进行了安装与调试。
(2)本文选取调质器的主轴转速和叶片安装角为试验因素，物料混合均匀度、物料流量、物料残留量、功耗和驻留时间为考察指标，采用两因素五水平二次旋转正交组合试验设计安排试验，通过Reda软件包对试验结果进行了处理分析，研究分析了调质器的工作性能参数。分别得出了物料混合均匀度、物料流量、功耗、物料残留量和驻留时间的回归方程，经检验方程显著。并对回归方程进行了单因素分析，得出了调质器混合调质的最优参数。
以混合均匀度为主要考查指标，以物料流量、功耗、物料残留量和驻留时间为次要指标。最终最佳混合调质参数的范围为：调质器主轴转速为373r／min～477r／min，叶片安装角为37°～48.5°，并且对最优参数进行了试验验证。结果表明在最优参数下，调质器可以达到混合调质性能。
(3)针对本文设计的调质器还存在一些问题，进一步提出了自动控制系统方案。
Conditioning procedure is the key step that determines the quality of extruded productionand productivity .However, the conditioning equipment of the YJP100t/d extruder is unperfect.Itadopts manpower to meet the producing demand.This kind of method is very difficult to insuremixing homogeneity, and will be influenced by man observably. This will influence the qualityof products and production efficiency directly. Moreover, because the manual work is very greatand the production efficiency is low, it is very difficult to meet the needs of industrialization.Aconditioner for the YJP100t/d extruder was designed in this paper.
The paper mainly includes the following several contents:
Firstly, the conditioner of extruder was designed, studied, finished, installed and debuggedin this study.
Secondly, the performance of conditioner was discussed. The study used the two factors andfive levels two orthogonal rotation mix design tests, using regression analysis to explore therelationship between conditioning system parameters and mixing homogeneity, flux of material,power consumption, the rudimental material in conditioner and resorting time. The optimalconditioning parameters were determined.
Regarding mixing homogeneity as the main index, flux of material,current, the rudimentalmaterial in conditioner and resorting time as the secondary indexes, the best parameters are:rotational speed 373 r/min—477 r/min; paddle angle 37°～48.5°. Some work was done inorder to verify the feasibility and rationality of the optimized technics.
Finally, some projects and suggestions of automatic control system were provided to solvesome existing problems of conditioner in the last part.
引文
白晓虎．2003．秸秆膨化试验设备的总体设计分析及输料装置特性的试验研究[D]．沈阳．沈阳农业大学
曹兵．2000．冲板流量计控制系统在球磨机给煤工艺中的应用．江苏冶金．(5)：38～40
陈启宗．1995．连续式水泥混凝土搅拌设备．筑路机械与施工机械化．12(6)：10～12
崔建云．2004．视频加工机械与设备．中国轻工业出版社
丁志欣，2005．裴新民，吴新声．全混合日粮饲料搅拌车饲料混合均匀度检测方法研究．新疆农机化．(1)：50～51
杜占领．2003．双卧轴振动搅拌机的试验研究．长安大学硕士论文
樊隆．2003．变频调速技术在供水系统中的应用．滁州职业技术学院学报．2(3)：52～53
范义，敏鲁军．2003．变频调速技术在水泵控制中的应用．林业科技情报．35(1)：61～62
冯伟．2005．定量下料动态称重及控制系统的研究．山东大学硕士论文
冯忠绪，姚运仕．2005．搅拌机长宽比的确定方法．工程机械．(5)：74～77
冯忠绪，姚运仕．2005．搅拌叶片安装角的确定方法．工程机械．(6)：71～74
付卫东，黄本诚．1999．调节阀流量的计算方法．阀门．(1)：4～6
高旋，胡红．2006．冲板流量计的调试和标定方法．水泥．(1)：62～63
工永昌．2005．饲料调质工艺与设备的讨论．饲料工业．26(15)：1～6
工永昌．2005．饲料调质工艺与设备的讨论．饲料工业．26(15)：1～6
宫浩然．2003．基于PLC控制的变频调速在物料搅拌系统中的应用．武汉理工大学硕士论文
龚有科．1999．球磨机恒定给矿定比给水自动控制系统．云南冶金．28(6)：12～14
顾金梅．2005．粉体定量给料系统的设计及与研究．安徽理工大学硕士论文
韩丹，李龙．2004．现代搅拌技术的研究进展．食品与机械．20(4)：31～34
何胜君．1994．计量泵及影响其计量因素的分析．合成技术及应用．9(1)：52～55
何延东，王宇．2006．饲料混合机的混合机理及工作性能的评定．农机化研究．(2)：64～66
何正．2000．自动控制设计中调节阀的选型．化学工业与工程技术．21(3)：45～47
黄阶纲．1999．自动配料控制系统的设计．衡器．28(3)：1～3
黄金潮，林清萍．2005．转子流量计的原理与应用．中国仪器仪表．(4)：54～58
黄萍．2000．利用KMM调节器进行混氧比值调节的探讨．中国仪器仪表．(3)：32～34
黄世卓．2006．双吊舱变频调速系统试验设计．大连海事大学硕士论文
纪常杰．2001．如何选择合适的流量计．国外油田二[程．17(9)：57～63
贾胜德，陈立．2006．挤压蒸煮工艺与设备的研究进展．农机化研究．(8)：68～71
李超，陈礼祥．2001．双卧轴混凝土搅拌机主要参数的设计计算．建设机械技术与管理．(1)：18～22
李令芳，陈震．2005．SLTZ型系列高效调质器及其使用．饲料工业．26(21)：4～6
李淑范．1996．饲料混合均匀度测定方法探讨．化学工程师．(2)：53～54
厉建国．1984．食品加工机械．四川科学技术出版社．
林又红，但斌斌．2000．粉状物料动态计量的研究．武汉科技大学学报(自然科学版)．23(3)：263～264
刘桂莲．2006．添加剂预混料生产过程的混合质量控制．饲料工业．27(3)：10～11
刘九卿．1999．展望21世纪初电子称重技术的发展．自动化仪表．20(10)
刘树英．1998．球磨机给矿给水系统的自动控制与仿真研究．矿山机械．(1)：9～12
刘水长，杨公明．2006．挤压蒸煮技术产业化存在的问题及其对策．农机化研究．(10)：29～31
刘元扬．2005．自动检测和过程控制．冶金工业出版社
刘自新，梅宁安．2005．立式饲料预混机混合性能测定试验．饲料工业．26(23)：5～6
倪晓红，唐慕华．2002．快速配料混合机的研制．粮食与饲料工业．(11)：23～24
庞宣，劭朋诚．1994．流量测量仪表第六讲电磁流量计．工业仪表与自动化装置．(4)：59～62
齐维贵，杨玉科等．1997．电动执行器特性分析与应用．哈尔滨建筑大学学报．30(2)：104～108
任广跃，王红英．2003．卧式混合机的混合机理、结构性能特点及发展前景分析．词料工业．24(3)：6～8
日本大阪等．1991．微处理方法在动态称量上的应用．水钢利技．33(1)：48～54．
闰纪存，莫淑兰．1996．物料特性与定量给料机的设计选型及配置．水泥工程．(3)：34～36
施昌彦．2001．动态称重测力技术的现状和发展趋势．22(3)：201～205
石庆华，高斌．2004．中闯啤酒市场的品牌战略浅析．延边党校学报．19(4)：40～42
孙秉礼．2000．磨机配料系统的给料计量装置．水泥．(10)：29～33
孙铁雷，王顺喜．2005．常用流量计及其使用选择．农机化研究．(1)：216～219
谭杰．2003．水处理自动化系统的研究与设计．武汉理工大学硕士论文
谭云彬．2004．过程控制调节阀的选择．自动化与仪表．(3)：79～81
田河，山戎易．1995．伺料的搅拌混合及检验方法．中国饲料．(18)：30～32
王斌斌．2004．颗粒饲料加工常用调质器的工作原理和正确使用．饲料广角．(11)：30～32
王德福，蒋亦元．2006．双轴卧式全混合日粮混合机的试验研究．农业工程学报．22(4)：85～88
王德福．2005．双轴卧式全混合日粮混合机试验研究及机理分析．东北农业大学博士论文
王红玉．2004．塑料挤出生产线温度集中控制系统的研究．北京化工大学硕士论文
王卫中．2004．双卧轴搅拌机工作装置的试验研究．长安大学硕士论文
微量元素预混合饲料混合均匀度测定法，GB 10649—89
魏宗平．2000．挤压蒸煮技术及设备的现状与发展．宝鸡文理学院学报，20(2)：157～150．
翁莹，修海云．2003．比值调节系统在煤气加压站的应用．包钢科技．29：161～164
吴凡．2004．怎样测定配合饲料的混合均匀度．饲料天地．20(1)：49～50
吴科学．2005．浅析调节阀选型应该注意的几个方面．通用机械．(2)：28～32
肖绚．2002．动态柏重系统的研究．天津：天津轻工业学院
徐宝静．2005．中小型电厂电动调节阀的选择和口径计算．煤炭工程．(5)：10～11
徐兵，张斌．2004．流量计的选用．液压气动与密封．(6)：4～7
杨坤，袁爱国．2005．调节阀的选型．自动化与仪器仪表．(2)：61～75
杨明建，孙伟．1997．计量泵在比值计量系统中的应用分析．流体机械．25(5)：18～22
杨淑丽，姜伟忠．2003，影响调质的因素和设备．饲料博览．(6)：27～29
虞启凯．2003．动态定量称量系统的研究．天津科技大学硕士论文
张海青．1998．定量下料问题的动态解决方案．计量学报．19(3)：221～224．
张剑杰，工树林．2004．三相异步电动机变频调速的实现．矿山机械．(1)：60～62
张庆彬，毕丽红．2005．工业自动配料系统的组成与设计．起重运输机械．(2)：11～14
张守文．2000．挤压蒸煮技术的进一步研究与开发[J]．食品与饲料工业，(5)：18～19．
赵利军．2002．双卧轴搅拌机参数优化及其试验研究．长安大学硕士论文
钟国清．2001．饲料混合均匀度的测定方法．中国饲料．(2)：27～28．
周建洪．2003．自动配料控制系统的研制．工矿自动化．(6)：27～29
周俊．2000．热风炉燃烧控制中的单交叉限幅．自动化与仪器仪表．(5)：54～56
朱伯煊．1999．助燃风流量与重油流量比值调节自动控制系统的实践(连载1)．玻璃．26(3)：28～31
朱伯煊．1999．助燃风流量与重油流量比值调节自动控制系统的实践(连载2)．玻璃．26(4)：24～26
朱长安．2005．饲料混合机混合均匀度的测定．陕西农业科学．(5)：45
Halimic,M, etc. 1995.Kalman filter for dynamic weighing system. IEEE International Symposium on Industral Electronics: 768～791.
Halimic, M,etc. 1996.Fuzzy logic estimator for dynamic weighing system. IEEE. International Conference on Fuzzy Systems: 2123～2129
Heinrichs J. 1996. Evaluating forages and TMRs using the Penn State Particle Size Separator. Penn State Cooperative Extension Service. DAS: 96～20.
Rudolf Martinek, Legau; Johannes Oertel, Sonthofen,both of Fed. Rep. of Germany. 1998.Double Shaft Forced-feed Mixer For Continuous and Discontinuous Manner of Operation. United States Patent. Jul. 19
Mamoru Kanda, Tokyo; Teruo Udagawa; Kathuichi Numagami, 1988.both of Fukaya, all of Japan. Dual Shaft Pan Mixer. United States Patent,
B.Beets. 1983. Analysis and Modeling of Check weigher Weighing Systems.Technishes Messen (Germany). (9):337-450
Jim DeLee . 2006.Upgrading pump monitoring for process efficiency using flow switches and flow conditioners World Pumps, Issue 479, August 2006. Pages 26-28
W.E. Klinner and O.D. Hale. 1984.Design evaluation of crop conditioners with plastic elements Journal of Agricultural Engineering Research, Volume 30, Pages 255 - 263
曹兵．2000．冲板流量计控制系统在球磨机给煤工艺中的应用．江苏冶金．(5)：38～40
陈启宗．1995．连续式水泥混凝土搅拌设备．筑路机械与施工机械化．12(6)：10～12
崔建云．2004．视频加工机械与设备．中国轻工业出版社
丁志欣，2005．裴新民，吴新声．全混合日粮饲料搅拌车饲料混合均匀度检测方法研究．新疆农机化．(1)：50～51
杜占领．2003．双卧轴振动搅拌机的试验研究．长安大学硕士论文
樊隆．2003．变频调速技术在供水系统中的应用．滁州职业技术学院学报．2(3)：52～53
范义，敏鲁军．2003．变频调速技术在水泵控制中的应用．林业科技情报．35(1)：61～62
冯伟．2005．定量下料动态称重及控制系统的研究．山东大学硕士论文
冯忠绪，姚运仕．2005．搅拌机长宽比的确定方法．工程机械．(5)：74～77
冯忠绪，姚运仕．2005．搅拌叶片安装角的确定方法．工程机械．(6)：71～74
付卫东，黄本诚．1999．调节阀流量的计算方法．阀门．(1)：4～6
高旋，胡红．2006．冲板流量计的调试和标定方法．水泥．(1)：62～63
工永昌．2005．饲料调质工艺与设备的讨论．饲料工业．26(15)：1～6
工永昌．2005．饲料调质工艺与设备的讨论．饲料工业．26(15)：1～6
宫浩然．2003．基于PLC控制的变频调速在物料搅拌系统中的应用．武汉理工大学硕士论文
龚有科．1999．球磨机恒定给矿定比给水自动控制系统．云南冶金．28(6)：12～14
顾金梅．2005．粉体定量给料系统的设计及与研究．安徽理工大学硕士论文
韩丹，李龙．2004．现代搅拌技术的研究进展．食品与机械．20(4)：31～34
何胜君．1994．计量泵及影响其计量因素的分析．合成技术及应用．9(1)：52～55
何延东，王宇．2006．饲料混合机的混合机理及工作性能的评定．农机化研究．(2)：64～66
何正．2000．自动控制设计中调节阀的选型．化学工业与工程技术．21(3)：45～47
黄阶纲．1999．自动配料控制系统的设计．衡器．28(3)：1～3
黄金潮，林清萍．2005．转子流量计的原理与应用．中国仪器仪表．(4)：54～58
黄萍．2000．利用KMM调节器进行混氧比值调节的探讨．中国仪器仪表．(3)：32～34
黄世卓．2006．双吊舱变频调速系统试验设计．大连海事大学硕士论文
纪常杰．2001．如何选择合适的流量计．国外油田二[程．17(9)：57～63
贾胜德，陈立．2006．挤压蒸煮工艺与设备的研究进展．农机化研究．(8)：68～71
李超，陈礼祥．2001．双卧轴混凝土搅拌机主要参数的设计计算．建设机械技术与管理．(1)：18～22
李令芳，陈震．2005．SLTZ型系列高效调质器及其使用．饲料工业．26(21)：4～6
李淑范．1996．饲料混合均匀度测定方法探讨．化学工程师．(2)：53～54
厉建国．1984．食品加工机械．四川科学技术出版社．
林又红，但斌斌．2000．粉状物料动态计量的研究．武汉科技大学学报(自然科学版)．23(3)：263～264
刘桂莲．2006．添加剂预混料生产过程的混合质量控制．饲料工业．27(3)：10～11
刘九卿．1999．展望21世纪初电子称重技术的发展．自动化仪表．20(10)
刘树英．1998．球磨机给矿给水系统的自动控制与仿真研究．矿山机械．(1)：9～12
刘水长，杨公明．2006．挤压蒸煮技术产业化存在的问题及其对策．农机化研究．(10)：29～31
刘元扬．2005．自动检测和过程控制．冶金工业出版社
刘自新，梅宁安．2005．立式饲料预混机混合性能测定试验．饲料工业．26(23)：5～6
倪晓红，唐慕华．2002．快速配料混合机的研制．粮食与饲料工业．(11)：23～24
庞宣，劭朋诚．1994．流量测量仪表第六讲电磁流量计．工业仪表与自动化装置．(4)：59～62
齐维贵，杨玉科等．1997．电动执行器特性分析与应用．哈尔滨建筑大学学报．30(2)：104～108
任广跃，王红英．2003．卧式混合机的混合机理、结构性能特点及发展前景分析．词料工业．24(3)：6～8
日本大阪等．1991．微处理方法在动态称量上的应用．水钢利技．33(1)：48～54．
闰纪存，莫淑兰．1996．物料特性与定量给料机的设计选型及配置．水泥工程．(3)：34～36
施昌彦．2001．动态称重测力技术的现状和发展趋势．22(3)：201～205
石庆华，高斌．2004．中闯啤酒市场的品牌战略浅析．延边党校学报．19(4)：40～42
孙秉礼．2000．磨机配料系统的给料计量装置．水泥．(10)：29～33
孙铁雷，王顺喜．2005．常用流量计及其使用选择．农机化研究．(1)：216～219
谭杰．2003．水处理自动化系统的研究与设计．武汉理工大学硕士论文
谭云彬．2004．过程控制调节阀的选择．自动化与仪表．(3)：79～81
田河，山戎易．1995．伺料的搅拌混合及检验方法．中国饲料．(18)：30～32
王斌斌．2004．颗粒饲料加工常用调质器的工作原理和正确使用．饲料广角．(11)：30～32
王德福，蒋亦元．2006．双轴卧式全混合日粮混合机的试验研究．农业工程学报．22(4)：85～88
王德福．2005．双轴卧式全混合日粮混合机试验研究及机理分析．东北农业大学博士论文
王红玉．2004．塑料挤出生产线温度集中控制系统的研究．北京化工大学硕士论文
王卫中．2004．双卧轴搅拌机工作装置的试验研究．长安大学硕士论文
微量元素预混合饲料混合均匀度测定法，GB 10649—89
魏宗平．2000．挤压蒸煮技术及设备的现状与发展．宝鸡文理学院学报，20(2)：157～150．
翁莹，修海云．2003．比值调节系统在煤气加压站的应用．包钢科技．29：161～164
吴凡．2004．怎样测定配合饲料的混合均匀度．饲料天地．20(1)：49～50
吴科学．2005．浅析调节阀选型应该注意的几个方面．通用机械．(2)：28～32
肖绚．2002．动态柏重系统的研究．天津：天津轻工业学院
徐宝静．2005．中小型电厂电动调节阀的选择和口径计算．煤炭工程．(5)：10～11
徐兵，张斌．2004．流量计的选用．液压气动与密封．(6)：4～7
杨坤，袁爱国．2005．调节阀的选型．自动化与仪器仪表．(2)：61～75
杨明建，孙伟．1997．计量泵在比值计量系统中的应用分析．流体机械．25(5)：18～22
杨淑丽，姜伟忠．2003，影响调质的因素和设备．饲料博览．(6)：27～29
虞启凯．2003．动态定量称量系统的研究．天津科技大学硕士论文
张海青．1998．定量下料问题的动态解决方案．计量学报．19(3)：221～224．
张剑杰，工树林．2004．三相异步电动机变频调速的实现．矿山机械．(1)：60～62
张庆彬，毕丽红．2005．工业自动配料系统的组成与设计．起重运输机械．(2)：11～14
张守文．2000．挤压蒸煮技术的进一步研究与开发[J]．食品与饲料工业，(5)：18～19．
赵利军．2002．双卧轴搅拌机参数优化及其试验研究．长安大学硕士论文
钟国清．2001．饲料混合均匀度的测定方法．中国饲料．(2)：27～28．
周建洪．2003．自动配料控制系统的研制．工矿自动化．(6)：27～29
周俊．2000．热风炉燃烧控制中的单交叉限幅．自动化与仪器仪表．(5)：54～56
朱伯煊．1999．助燃风流量与重油流量比值调节自动控制系统的实践(连载1)．玻璃．26(3)：28～31
朱伯煊．1999．助燃风流量与重油流量比值调节自动控制系统的实践(连载2)．玻璃．26(4)：24～26
朱长安．2005．饲料混合机混合均匀度的测定．陕西农业科学．(5)：45
Halimic,M, etc. 1995.Kalman filter for dynamic weighing system. IEEE International Symposium on Industral Electronics: 768～791.
Halimic, M,etc. 1996.Fuzzy logic estimator for dynamic weighing system. IEEE. International Conference on Fuzzy Systems: 2123～2129
Heinrichs J. 1996. Evaluating forages and TMRs using the Penn State Particle Size Separator. Penn State Cooperative Extension Service. DAS: 96～20.
Rudolf Martinek, Legau; Johannes Oertel, Sonthofen,both of Fed. Rep. of Germany. 1998.Double Shaft Forced-feed Mixer For Continuous and Discontinuous Manner of Operation. United States Patent. Jul. 19
Mamoru Kanda, Tokyo; Teruo Udagawa; Kathuichi Numagami, 1988.both of Fukaya, all of Japan. Dual Shaft Pan Mixer. United States Patent,
B.Beets. 1983. Analysis and Modeling of Check weigher Weighing Systems.Technishes Messen (Germany). (9):337-450
Jim DeLee . 2006.Upgrading pump monitoring for process efficiency using flow switches and flow conditioners World Pumps, Issue 479, August 2006. Pages 26-28
W.E. Klinner and O.D. Hale. 1984.Design evaluation of crop conditioners with plastic elements Journal of Agricultural Engineering Research, Volume 30, Pages 255 - 263