风分器性能研究试验平台的设计

王京育　周刚　丁攀　刘珺

摘  要：该文提供了一个能够模拟高效节能型风分器实际工作状态的试验平台的设计。在此平台上，可对该类型风分器的技术性能进行系列试验：通过比较特定状态下不同结构风分器的风分效率，判别出造成其风分效率差别的主要结构因素，最终论证并探索出风分器结构和风分效率之间的变化规律，为开发性能更优越的新型风分器提供有价值的技术依据。

关键词：风分器;性能优化;试验平台

中图分类号：TM306      文献标志码：A

0 引言

近年来，国内主要烟机制造企业开发的具有自主知识产权的高效节能打叶风分机组成为了"十二五"技改的主流选择 [1] 。但实际使用中，由于在该型打叶机组上配置的风分器风分效率偏低，导致整个机组出片率不高，直接影响了打叶复烤企业的产品品质和经济效益。因此，为进一步提升此类高效节能型风分器的技术性能，该文提供了一个能够模拟此型风分器实际工作状态的试验平台的设计。在此平台上，可对该类型风分器的技术性能进行系列试验：通过比较特定状态下不同结构风分器的风分效率，找出造成其风分效率差别的主要结构因素，最终论证并分析风分器结构和风分效率之间的变化规律，为开发性能更优越的新型风分器提供有价值的技术依据。

1 设计方案

1.1 設计目的

通过试验风分器的不同结构与当前常用高效节能型风分器进行不同流量、不同状态下的风选效果模拟等对比性试验，并通过对试验状态的筛选、试验数据的采集与论证，寻找到影响风选效果的主要结构因素，探索出风分器结构变化和其风选效果之间的对应规律，为研制风分性能更优越的最佳风分器结构提供试验依据。

1.2 总体要求

在一定的试验周期内，要确保完成不同结构风分器的风场分布状态和实际风分效果的反复测试。每一次试验都需要经历如下流程，如图1所示。

因此，总体要求是：试验硬件要保证实现“两个模拟”，试验软件需要完成“两个采集”。硬件上的模拟是：试验加工的对象以烟叶替代品模拟实际风选效果，以解决烟叶不能保证重复测试的问题;试验装置要能够模拟风分器的实际工作状态，以满足不同状态的灵活切换和试验结构的快速调整;软件上的“两个采集”：要采集不同风分器结构的状态，以及与结构状态相对应的历次试验数据。

1.3 实施方案

平台的主要任务是进行模拟试验，包括以下3个方面的工作。

1.3.1 确定试验对比标准

需要对常用后进风式高效节能风分器完成空载风场分布测试和带载运行测试。其中，带载运行需要选定烟叶模拟物，分3个阶段完成。1）初选：分别测定不同状态真实烟叶（纯叶片、带梗叶片）的厚度、定量和平均密度，并寻找与这些参数近似的不同纸张，作为不同状态烟叶模拟物，见表1。

根据表1，按照“密度近似、定量基本相等”原则初步选定：牛皮纸公文袋可作为烟叶纯叶片模拟物。②测定烟叶不同成分的悬浮频率。制备50 mm×50 mm见方、一定数量的烟叶纯叶片和￠2.5mm带梗叶片，以特定的进料速度，投入对比风分器内，分别测试出纯叶片悬浮在风分仓内时的风选频率为36 Hz～37 Hz;带梗叶片的悬浮频率55 Hz 。3）选定纯叶片模拟物。按2）中设定叶片悬浮频率，投入同样规格、同等数量、不同克重的牛皮纸混合物，以分出量最少者250 g重牛皮纸作为纯叶片模拟物;同理，按2）中设定带梗叶片悬浮频率，选定>550 g重瓦楞纸箱板作为带梗叶片模拟物。

1.3.2 进行性能试验

如图2所示，对试验用后进风式风分器不同结构进行性能测试，并完成各状态试验数据的采集与存贮。

此阶段要解决的主要问题有2个。1）风分器状态模拟装置设计：如图3所示，试验风分器的不同结构之间要确保状态切换方便，调整省时省力;为保证测试数据具备可比性，被测各类结构宽度一致，共用同一套风力循环系统完成空载测试，同一流量下完成带载测试。2）确定不同结构风分器的试验状态。根据影响风分效果的11种因素，采用混合正交设计2因素4水平+4因素3水平+5因素2水平，筛选确定出36组试验状态。

2 设计验证

经过实际验证，结果明确了对风分效率有明显影响的7种风分器结构和4种运行状态，其中，结构因素有7种。1）排放罩小弯：倾斜比垂直小弯，分出率提高，带梗率略降低。2）出料口型：按分出率提高，带梗率降低排序：斜出料口、出料高度434 mm、出料口高度834 mm。3）中仓长度：从1849 mm缩短到1449 mm后，分出率显著提高。4）进料板：倾斜比竖直分出率提高。5）出料补风口：开启出料和关闭相比，分出率提高，带梗率略有降低。6）高速带的角度：从23°到30°，分出率和叶带梗率相应提高。7）导流板：出料设置比没有导流板分出率明显提高，中仓上部大倾角导流板比小倾角导流板、小倾角导流板位于中仓底部比置于上部分出率和带梗率都提高。

运行因素包括4种。1）分出率与进料流量负相关。2）分出率与风选风机频率正相关。风机频率每提升1HZ，分出率提高～1%。3）高速带的速度降低，分出率提高，叶带梗率降低。4）增大除尘量比减少除尘量分出率高。

3 结语

此平台设计是对烟叶打叶风分技术性能进行试验性研究，验证结果表明以下5点。1）采集的试验数据具备可比性：采用牛皮纸和瓦楞纸箱板分别模拟烟叶纯叶片和带梗叶片，能耐受各种试验状态下的大量反复测试，确保了试验结果不受环境温度、湿度、海拔高度和加工损毁的影响。2）试验装置采用柔性设计，能够满足后进风和侧进风2种进风模式下各风分仓结构的灵活变换以及不同运行状态调整的多样化。3）采用混合正交试验筛选出2因素4水平+4因素3水平+5因素2水平共36组试验状态，快速锁定了影响风分效果的主要结构，减少了试验次数，缩短了试验周期。4）电控系统自动采集设备状态和试验数据，并自动存贮于试验数据库，并采用专业分析软件完成了对试验数据的综合分析与判断。5）用户使用风险小，投入成本低：采用状态对比试验进行结构论证，降低了产品批量生产后带来的市场风险;总体配套采用模块化设计，80%以上零部件可用于后续新签打叶线设备配套中，有效降低了投入成本。

参考文献

[1]刘绍强.重轻质复合式柔性打叶风分机组研究[J].工程技术，2017，25（4）：282-283.