小麦磨粉机研磨系统优化控制技术研究

2021-04-18黄河侯存宇韩佳伶陈小刚中粮工程装备张家口有限公司

环球市场 2021年8期

黄河侯存宇韩佳伶陈小刚中粮工程装备（张家口）有限公司

磨粉机是把小麦磨成面粉的机器。也可以用来研磨大麦、大豆、玉米和饲料。根据磨粉机的结构，可分为辊式、锥式和盘式。其功能是通过挤压和研磨将小麦、玉米和其他物料碾成粉状，并用细筛过滤将面粉与麸皮分离。

一、磨粉机结构特点

（一）结构

磨粉机主要由磨粉、筛粉、传动和机架组成。（1）磨粉。磨粉部分是的主要工作区域，由进给料斗、流量调节器、慢磨辊、磨辊间隙调节机构组成。通常有两种类型的辊：一种是研磨。磨辊表面上具有各种几何参数的槽称为齿辊：另一个称为圆柱表面。如今，在农村地区，不论是辊式还是全套的面粉加工设备，都使用齿辊。一对辊的表面线速度不同于齿槽的形状。这将提供不同的粉碎过程，并使可以将它们应用于具有不同性能和要求的物料。可以手动和自动控制进料和磨辊离合。大多数传统的自动液压。（2）筛粉部分。有两种类型平筛和圆筛。平筛由几个不同的筛孔组成，通过振动筛理实现传动。圆筛筛理是回转式。（3）传动部分由电机驱动轮、电机驱动轮、圆筛带轮、快速辊驱动轮、慢辊和快速辊齿轮组成。

（二）工作过程

磨粉机运行时，对原料颗粒进行清洗湿润（含水率控制在13%-14%或用湿毛巾擦拭原料颗粒）。粗颗粒由人工送入给料斗，然后由低速滚筒压碎。在慢辊和快辊之间，磨料通过料斗进入圆筛，筛上物料从麸口流出，筛下物料从出粉口流出。手动麸渣送入进料斗继续研磨，一般小麦可以磨碎五次。

（三）特点

磨粉机复杂结构，与其它磨粉机相比，具有研磨时间短、加工质量好、运行消耗低、加工精度高等优点。自动化广泛用于面粉等粮食加工。

二、磨粉机优化控制理论依据

目前，制粉行业普遍认为可以通过自动调整喂料辊的速度来提高研磨效果。这是因为磨辊在固定的定轧距离内工作，自动调整喂料辊的速度以保持流层厚度不变，因此碾磨效果始终最佳。这种观点似乎是合理的。事实上忽略了两个重要因素：①磨料辊直径大于进料辊直径，因此进料辊的线速度远远高于进料辊；②磨辊的转速在磨合过程中不变，只改变进料辊的转速可以保证喂料均匀。见图1。

图1 喂料辊与磨辊物料关系

如图1 所示，喂料辊和磨辊可视为两个传送带。喂料辊将材料连续传递到研磨辊表面。在图中，当喂料辊所运输的材料落在磨辊上时，它们均匀分布，喂料辊所运输的材料按时间单位分布在较长但较薄的段上。当速度提高时，材料的运输速度加快。但是，由于磨辊的速度保持不变，因此铺装层段的长度保持不变，但厚度会增加。反之，当喂料辊速度降低时，材料厚度会随着研磨辊的研磨而变薄。根据上述分析，自动调整喂料辊速度也可以更改进磨辊的厚度，但无论喂料流直接进入喂到磨辊辊面，都无法提高研磨效果。因此，为了提高研磨机的效率，不仅要控制进料系统，还要结合粉研磨机寻找最佳进料系统—磨合控制系统。在经典的研磨理论中，引入了理论研磨流量公式。以一个齿辊为例。齿辊的理论研磨流量公式如下：

式中：γ 为被磨物料的体积密度，g/m3或kg/m3；b 为轧制距离；h 为磨齿高度；VP 为被磨物料的平均速度；

模式：Vk 是快速辊速，Vm 是低速辊速，k 速度比=vk/VM；L 是研磨辊的长度，cm 或0.01m；M 是研磨区域的填充系数；Q/γ 是研磨速率，m3/（cm 24h），公式中磨辊长度L 为常数，磨区填充系数M 为经验值，故b 和VP 为变量在满足生产条件的情况下，保持b 不变，提高VP 值可以改善研磨工艺，实现生产能力的提高。提高VP 值的方法有两种：①速度比改进方法；②提高慢速辊速。第二种方法被认为是最佳方法，因为它可以保持恒定的距离和速度以及研磨方法不变。

三、磨粉机优化控制方案

根据上述理论，提出了最优的研磨机控制方案，并对材料和研磨机控制系统进行了研究。由于采用自动装卸控制系统不能有效提高生产效率，喂料系统有机结合可以提高生产效率。理想情况下，进料系统的材料位置应保持在一定的范围内，控制滚压辊的转速，并在滚压辊的轧制距离符合研磨技术时提高生产效率：材料下料快时，磨辊的转速较低，当进料缓慢时，保持恒定速度，研磨正常；如果没有材料，则停止，分析模型如图2 所示。