在线破筛检测仪在饲料工业的应用和实践

陈 辉 彭君建* 乔艳娜

（1.江苏牧羊控股有限公司，江苏扬州225009；2.国家饲料加工装备工程技术研究中心，江苏扬州225009；3.江苏长荣化工设备有限公司，江苏扬州225009）

1 粉碎粒度在饲料生产过程中的重要性

粉碎是所有配合饲料产品加工中的必要工段，也是能耗最高的工段之一，既是满足动物采食消化饲料所必需，又是实现后续的配料、混合、成型加工的前提条件[1]。粉碎粒度是粉碎工段的重要控制的指标参数，粉碎粒度是指原料经粉碎后成品物料颗粒的大小，其表示方法有筛上残留物百分数法、锤片粉碎机筛片筛孔直径法、算术平均粒径法、几何平均粒径法(GMD)、几何平均粒度与对数正态几何标准偏差法(SGW)等，其中几何平均粒度与对数正态几何标准偏差法最科学，这套方法为比较原料不同的粉碎工艺及评价粉碎粒度对家畜生产性能的影响等提供了统一的标准。粉碎粒度直接影响到饲料的营养价值、动物的消化吸收、粉碎成本、后续加工工序和产品质量。适宜的粉碎粒度可显著提高饲料的转化率，减少动物粪便排泄量，提高动物的生产性能，有利于饲料的混合、调质、制粒、膨胀、挤压膨化等，但饲料粉碎过细又会增加不必要的加工成本，对饲养动物本身也不利[2]。饲料的最佳粉碎粒度[3]（见表1），指使饲养动物对饲料具有最大利用率或获得最佳生产性能且不影响动物健康，经济上又合算的对数几何平均粒度。因此在饲料加工过程中粉碎粒度是生产过程中至关重要的控制指标[4-6]。

2 饲料生产过程中粒度控制存在的难题

粉碎粒度的均匀性是粉碎加工的主要指标，筛网是控制粉碎产品粒度的主要配件，也是粉碎机主要易损件之一。目前，筛网破损现象在饲料生产中十分常见，筛网的破损主要是由于原料中的硬质石块、金属异物等杂质的冲击造成[7-8]。筛网的破损会增大筛网的开孔率，增大了部分筛孔直径，加剧了粉料的不均匀性，导致粉碎粒径不符合产品粒度要求，影响饲料产品的加工质量[9]。目前饲料企业一般使用人工每隔一段时间去配料仓顶取样，然后用标准筛对样品进行筛分，通过标准筛中是否有大颗粒来判断粉碎机筛片是否破损，若标准筛中有大颗粒时，表明粉碎机筛网破裂，需要将粉碎机停机更换筛网，但人工检测筛网破损存在以下方面的问题：①响应时间滞后。随着饲料企业规模化越来越大，粉碎机的产能越来越高，饲料企业配置较多的SFSP132×102C/A(315 kW)锤片粉碎机，筛网直径Φ2.0 mm[10]，粉碎玉米产能达35 t/h，而一般间隔取样的时间间隔长，一般达到甚至超过半个小时。在这种工艺配置下，若筛网出现破损问题，半个小时将产生17 t的不合格原料，粉碎粒度达不到生产要求。②劳神费力，生产效率低。因为不能对筛网破损的快速响应，导致大颗粒的物料已进入配料仓内，物料已经污染，操作人员无法判断污染物的多少，需要将整仓物料进行重新粉碎，以满足生产所需粉碎粒度的需求，费时费力，同时也降低了生产的效率。为避免因筛网破损带来的生产隐患，有些企业专门设置巡仓员的岗位，用于生产过程中对粉碎粒度的控制，额外增加了生产成本。③不符合饲料生产过程自动化的发展方向的要求。随着饲料企业专业化、精细化方向发展，少人甚至无人值守成为饲料企业发展的趋势所在，对于破筛在线监测的需求越来越强烈。本研究设计一种方便快捷的在线破筛检测仪，实现筛网破损的快速识别与监测，旨在为饲料粉碎过程中粉碎机筛网破损识别提供新的思路和方法。

表1 国内外最佳粉碎粒度研究结果

3 在线破筛检测仪结构及原理

粉碎后的物料由进料口进入在线破筛检测仪，大部分物料经过淌料板进入下道工序，脉冲控制的气缸控制取样器的直线往复运动，取样器直线往复运动，实现粉碎后物料的取样，取样后的物料进入振动筛并完成筛分，小于筛网孔径的物料穿过筛网直接进入下道工序，大于筛网孔径的物料则进入检测装置，当检测装置内的大颗粒物料重量超过设定的报警重量后，筛片破损检测仪在中控室报警，说明筛片已经破损，喂料器自动停止对粉碎机的喂料，粉碎机停机，待粉碎机完全停止转动，生产人员更换破损的筛片；报警后检测仪同时停止检测，中控人员需要进行清警，清警后取样器内的大颗粒物料自动排出，设备重新恢复检测功能，其结构见图1所示。

通过在粉碎机出料口处连续间隔取样寻找粉碎出来的物料样品中的大颗粒，作为判断粉碎机筛片破损的依据，并自动向工程电控系统发出报警信号，促使工程电控系统做出粉碎机筛片破损后的应对措施，保证粉碎机筛片破损检测的连续性，避免人工检查的不稳定和判断的随意性，消除人工判断的滞后性，也能避免粉碎机筛片破损对饲料生产连续性的影响，提高了生产的效率。

4 在线破筛检测仪应用

在线破筛检测仪在江西某客户进行了测试和试验，测试数据见表2所示。

从表2测试结果看，在取样间隔30 s,每次取样量1.2 kg，当筛片破损孔径达到Φ50 mm 时，破损检测仪响应时间≤1 min，响应速度快，具有较理想的实际使用效果，但筛片破损孔径（Φ≤10 mm时），响应时间偏长，针对该问题，试验中采用周期法来判断筛片是否破损，即以5 min为一周期，将报警重量设为0.5 g，如果一周期内，筛上物重量小于0.5 g，则视为筛片未破损，反之，则认为破损，一周期时间结束后，将筛上物排空，重新开始下一周期的测试。采用此方法后大大提高筛片破损响应时间，同时有效避免了误动作产生的报警。

通过试验验证，在线破筛检测仪具有以下特点：

图1 在线破筛检测仪

表2 在线破损检测仪试验数据

①性能可靠。无需人工定期巡检，粉碎机筛片破损后在中控室自动报警，正常使用以来，成品料未出现因粉碎机筛片破损导致粉碎粒度过粗的不合格现象，大大降低了人工检查的强度，避免了因筛片破损导致不合格料的返工，节约了成本，提高了生产效率。

②响应时间短。检测精度高，最小可检测到Φ10 mm及以上的筛片破损。

③自动化程度高。全自动化操作界面，操作简单方便，与粉碎机连锁启动，筛片破损后自动报警，清警后自动排杂，无需人工操作。

④安全系数高。系统动力全部气动控制，无强电，在粉尘浓度高的环境下使用，安全可靠。

⑤安装方便。可直接安装在料封绞龙与提升机进料口之间，现场无需大的改动，不影响正常下料。

5 总结

本研究设计的一种方便快捷的在线破筛检测仪，通过试验验证可以实现对粉碎机破损筛网的实时检测，满足现有企业的生产和需求。下一步计划将该仪器放在整个工艺流程中进行系统研究，通过工艺流程和设备优化，实现粉碎机筛网的自动更换以及破筛后的物料进仓的自动切换，尽量减少人工的干预，为饲料企业的少人化或无人化做更深层次的研究。