辊式磨粉机对小麦制粉研磨稳定性的影响

2023-10-23陈小刚韩佳玲

粮食加工 2023年5期

陈小刚，芦伟，赵峰，韩佳玲

（1.中粮工程装备（张家口）有限公司，河北张家口 076250；2.无锡中粮工程科技有限公司，江苏无锡 214033）

随着新时代百姓生活水平的不断提高，消费需求转向“吃得好”、“吃得安全”、“吃得健康”、“吃得便利”。终端市场对面粉品质要求越来越高，专用粉品种逐年增多，高端面粉逐渐抢占市场份额，市场竞争愈加激烈，新的供需矛盾有效地推动制粉工艺向着符合当代市场需求的方向快速发展，制粉工艺纵向和横向的粉路延伸，轻研细磨和精细研磨有效提高了研磨出粉率和面粉的加工精度，也为专用粉的生产提供了基础条件，现代制粉工艺对磨粉机的研磨稳定性也提出了新的要求。

1 磨粉机对研磨稳定性的影响

磨粉机的喂料系统、研磨系统、清理系统对磨粉机的研磨稳定性均具有较大的影响，均匀稳定喂料是稳定研磨的基础，有效可靠的清理系统是研磨的必要条件。

1.1 喂料系统

喂料系统又称为喂料单元，其主要功能是稳定物料在进料桶内的相对料位高度，并将物料沿整个辊长方向将物料均匀、准确地以一定的速度喂入研磨区[1]，由研磨系统对物料进行研磨，磨粉机的喂料是否稳定可靠是稳定研磨的基础，评价喂料是否稳定主要从以下几个方面考量：

（1）喂料时需保证物料均匀铺满整个喂料区，当物料不能有效铺满喂料区域，达到最低料位设定值时，研磨单元要能够及时离轧并停止喂料，避免因物料喂空而导致研磨系统中核心部件磨辊表面损坏。

（2）物料喂料料层厚度应保持一致，避免出现一侧薄一侧厚，料层断流或料层叠加等导致局部薄厚不一的现象。

（3）能够根据工艺要求，灵敏、准确地调节喂料量，当进料仓内物料发生进料波动时，能在一定范围内自动调整喂料量，以保证喂料的连续性和整体工艺的物料相对平衡。

（4）能够在自动控制系统的逻辑控制下，与研磨单元的离合轧机构实现“先喂料后合轧，先离轧后断料”的可靠顺序关系。

（5）对于机械伺服喂料系统，通过浮子式机械传感伺服控制喂料门开启度大小平衡物料，避免喂料门开启度的瞬时变大或变小，导致物料厚度的急剧变化影响研磨稳定。

（6）对于电控自动喂料控制系统，通过电子料位传感器识别料位高度（如：电容式料位传感器、光电料位传感器、重力传感器）与喂料辊转速建立一定的逻辑关系，依据进料桶物料情况，调节喂料速度平衡物料，改变喂料转速时，要避免喂料转速瞬时变大或变小，导致喂料量的急剧变化而影响研磨稳定。

1.2 研磨系统

研磨系统是影响研磨效果的关键部分，是磨粉机的核心，又称为研磨单元，在研磨系统中磨辊的中凸度或锥度、磨辊的动不平衡、磨辊径向跳动、零部件和结构的刚度等对研磨稳定性均具有重要影响。

1.2.1 磨辊的中凸度或锥度

磨粉机心磨研磨系统在研磨物料时，辊间轧距一般为0.05～0.2 mm，研磨时辊间具有较大的辊间压力，在研磨力的作用下辊体全长会发生弯曲应变，应变量和辊间压力成正比[2]，另外磨辊在研磨时，最大热量在靠近轴承处产生，两端辊面向外膨胀略大于中部，由于弯曲应力和热膨胀的影响使辊体发生微观变形，对研磨稳定和生产有较大影响，所以一般需要通过在磨削磨辊时，预制中凸度或锥度来补偿变形对研磨的影响。如图1 所示“辊体无中凸度或锥度补偿值的研磨区” 呈中间轧距大并向两端逐渐变小的枣核状，图2 所示“辊体预制中凸度或锥度补偿研磨区”辊间轧距在研磨物料时保持轧距均匀一致。

图1 辊体无中凸度或锥度补偿值的研磨区

图2 辊体预制中凸度或锥度补偿的研磨区

显然磨辊中凸度或锥度值过大或过小都会造成研磨轧距的不一致而影响研磨，为保证整体出粉率，势必会导致研磨区局部（中间或两端）轧距过小，造成部分过研磨现象，增加浮粉含量并产生机械振动，所以在磨辊加工时必须严格按照工艺要求磨制，磨辊中凸度或锥度值切不可过大或过小。在实际生产中要依据生产情况不断优化中凸度或锥度值，使其在实际使用中不断接近最佳的补偿值。

1.2.2 磨辊的动不平衡

磨辊毛坯铸造缺陷或材质不均匀等因素，使得磨辊在旋转时，辊体上每个微元所产生的离心惯性力不能相互抵消，引起振动，产生噪音，加速轴承磨损，缩短寿命，辊体产生径向变形，使得辊式磨粉机磨辊在回转研磨物料时，磨辊因动不平衡在研磨中必然会出现规律的间歇性辊间轧距变化，不平衡值越大，磨辊径向变形也越大，如表1“磨辊在不平衡等级状态下的最大变形量”。变形出现处于不平衡点位时，会使得磨辊轧距变大，影响研磨的稳定性。为此，需尽可能减少辊体因动不平衡，导致径向变形，影响磨粉机研磨稳定性。

为提高轴承和相关零部件的使用寿命，减少辊体径向变形，必须对磨辊进行动平衡，使其达到允许的平衡精度等级，或使因此产生的辊体径向变形和机械振动幅度降在允许的范围内，GB/T 34669—2017 要求磨辊动平衡应不低于G2.5，许用偏心轴距为39.9 μm[3]。

1.2.3 磨辊径向跳动

磨辊径向跳动是影响辊式磨粉机研磨性能的主要原因，也是造成辊式磨粉机有规律振动的主要因素之一，尤其是在较小辊间轧距的心磨工艺位置，磨辊径向跳动值对研磨的稳定性影响是非常大的，原商业部标准要求磨辊辊面对轴承位的同轴度要求应不大于0.04 mm，随着科学技术和制粉工艺对设备要求的不断提高，国家标准GB/T 34669—2017 要求磨辊辊面对轴承位的径向跳动要求应不大于0.01mm，发达国家磨辊辊面径向跳动可控制在0.005 mm 以内，已经达到相当高的精度等级，目前国内最高制造水平可控制在0.008 mm 以内，完全可以满足现代制粉工艺的使用要求。

1.2.4 零部件和结构的刚度

刚度是指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力，零部件的刚度是结构整体刚度的基础，磨粉机研磨单元抵抗弹性变形的能力对研磨的稳定性是至关重要的。辊式磨粉机研磨单元在研磨物料时或在离合闸和轧距调节过程的弹性变形带来的轧距滞后或变化，对研磨稳定性具有一定影响，紧轧距时，轧距调整到需要的松紧程度，经过10～20 min 研磨后轧距变的更紧，松轧距时，轧距调整到需要的松紧程度，经过10～20 min 后轧距会变的更松，所以在实际生产中调整轧距要根据设备情况掌握轧距调整技巧，切忌习惯性的经常对磨粉机的轧距进行调整，往往，研磨稳定性较差导致剥刮率和出粉率发生变化，与频繁调整磨粉机研磨轧距等不当操作有较大关系。随着新材料和新工艺的应用，零部件的刚度和结构强度都有了极大的提高，研磨轧距因弹性变形带来的变化已基本杜绝。

1.3 清理系统

辊式磨粉机磨辊在对物料进行粉碎研磨时，其表面会粘附物料，物料含水率越高，研磨压力越大，磨辊表面粘附情况越严重，磨辊表面的物料得不到有效清除，会出现物料缠辊现象，改变磨辊表面特性，轻则影响研磨的稳定性，重则造成磨粉机剧烈振动和异响，甚至出现较大的安全隐患，清理磨辊的另一个目的是有效阻止环绕于辊面的浮粉，避免浮粉参与二次研磨影响研磨稳定。辊面的粘附现象，严重影响磨粉机研磨效果和研磨效率，因此保持磨辊表面清洁是正常研磨的前提，是保证研磨稳定的必要条件，对磨粉机的正常稳定研磨起着至关重要作用。