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白砂糖手動(dòng)離心機(jī)的特點(diǎn)及自動(dòng)化技術(shù)升級(jí)

www.help-services.cn  2015-03-15 16:31  
  摘要:

  白砂糖呈顆粒狀,生產(chǎn)過程中廣泛采用離心機(jī)對(duì)其進(jìn)行分離。本文介紹了常見離心機(jī)的類型; 分析了手動(dòng)離心機(jī)的結(jié)構(gòu)及實(shí)際使用特點(diǎn);結(jié)合這些特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)化技術(shù)升級(jí),提升了其 自動(dòng)化程度、可靠性及生產(chǎn)率。

  關(guān)鍵詞:手動(dòng)離心機(jī);特點(diǎn);自動(dòng)化;升級(jí)

  中圖分類號(hào):TH137 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1009-0134(2009)09-0132-03

   引言

  甘蔗糖通常可分為甲糖、乙糖、丙糖等。甲糖 通常又稱為白砂糖,呈顆粒狀。按GB317-1998國家 標(biāo)準(zhǔn),甲糖晶體的當(dāng)量直徑一般為0.28~2.5mm。甲 糖生產(chǎn)的最后工序是采用離心機(jī)將晶體從糖膏中分 離出來,而采用的分離設(shè)備種類眾多,型號(hào)繁雜,性 能各異。

  1 常用白砂糖離心機(jī)的類型

  常用的白砂糖分離設(shè)備分連續(xù)式和間歇式兩 種,有國產(chǎn)或進(jìn)口的全自動(dòng)、半自動(dòng)及手動(dòng)等各種 類型,一般以上懸間歇式離心機(jī)應(yīng)用作為廣泛。上 懸式離心機(jī)有多種機(jī)型,根據(jù)轉(zhuǎn)鼓形狀可分為平底 和錐底兩種;根據(jù)卸料方式可分為重力卸料、人工 卸料、機(jī)械刮刀卸料三種;根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式可分為多 速電機(jī)、直流電機(jī)、變頻調(diào)速、電阻變速等多種;操 作控制方式也有電氣、氣液、機(jī)械等多種方式。適 用于分離中等顆粒固相的懸浮液,如砂糖、味精、葡 萄糖、鹽類以及聚氯乙烯樹脂等。

  廣西是我國甘蔗糖的產(chǎn)糖大省,擁有為數(shù)眾多 的白砂糖生產(chǎn)企業(yè),目前使用的離心機(jī)有: 進(jìn)口機(jī)型:以英國進(jìn)口的Broadbent全自動(dòng)上懸 間歇式為多。此類機(jī)型采用電腦控制,氣壓傳動(dòng),刮 刀卸料,其可靠性及生產(chǎn)率高,但價(jià)格相對(duì)較高。目 前已有國內(nèi)廠家與英國Broadbent公司合作開發(fā)相 似產(chǎn)品,如TBS全自動(dòng)上懸間歇式離心機(jī)。

  國產(chǎn)機(jī)型:國產(chǎn)機(jī)型中有全自動(dòng)、半自動(dòng)和手動(dòng)型上懸間歇式離心機(jī)。自動(dòng)型有XJZ、XZ、XR等 型,多采用多速電機(jī)、交流變頻調(diào)速等拖動(dòng)形式。而 由于歷史原因,手動(dòng)型上懸式離心機(jī)在廣西蔗糖生 產(chǎn)企業(yè)中擁有較大的擁有量,ZL-1200型是典型的 型號(hào)之一。下面以ZL-1200型為例,介紹手動(dòng)型上 懸式離心機(jī)的結(jié)構(gòu)及使用特點(diǎn),以及為降低勞動(dòng)強(qiáng) 度,提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高機(jī)器可靠性及生產(chǎn)效率,對(duì) 這類機(jī)器進(jìn)行自動(dòng)化技術(shù)升級(jí)的情況。

  2 手動(dòng)型上懸式離心機(jī)結(jié)構(gòu)與使用特點(diǎn)

  ZL-1200上懸式離心機(jī)結(jié)構(gòu)上屬于錐底、重力 卸料、多速電機(jī)拖驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的手動(dòng)操作 型立式間歇離心機(jī)。離心機(jī)作業(yè)部分是一個(gè)吊藍(lán), 由多速電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)多檔(包括空擋一般4檔)速 度的切換。

  該機(jī)的工作過程是:手動(dòng)開啟電機(jī)到第一檔轉(zhuǎn) 速,用沖水管清洗篩網(wǎng),然后打開進(jìn)料開關(guān),氣動(dòng) 糖膏閘門開啟實(shí)現(xiàn)進(jìn)料,進(jìn)料足夠后,手動(dòng)關(guān)閉進(jìn) 料開關(guān)進(jìn)行分蜜,一段時(shí)間后切換到第二檔轉(zhuǎn)速繼 續(xù)分蜜并手動(dòng)洗水(水溫70~80℃)。離心機(jī)在完成 生產(chǎn)循環(huán)過程中有兩種不同含糖量的蜜汁需要收集, 水洗前分離出的為較高含糖量的原蜜,蜜水分離機(jī) 構(gòu)由氣缸置位為“原蜜”收集狀態(tài),洗水時(shí)需將蜜 水分離機(jī)構(gòu)從“原蜜”轉(zhuǎn)換到“洗蜜”狀態(tài)[1]。通過 觀察白砂糖色澤決定洗水時(shí)長,之后手動(dòng)換到第三 檔轉(zhuǎn)速,并手動(dòng)打開汽閥,用高溫水蒸汽進(jìn)行汽洗, 汽洗完成后連續(xù)分離幾分鐘,然后逐級(jí)退檔到第一檔轉(zhuǎn)速并剎車,打開卸料開關(guān),氣缸提起藍(lán)罩,甲 糖在重力作用下卸料到離心機(jī)下部的振動(dòng)篩,完成 整個(gè)循環(huán)。一般每次進(jìn)料約500Kg糖膏,一個(gè)操作 循環(huán)約需3.5~5min。

  在生產(chǎn)過程中,沖洗濾網(wǎng)、進(jìn)料、水汽洗滌、分 離等工序,包括電機(jī)轉(zhuǎn)速檔位調(diào)節(jié)均由人工控制, 操作的時(shí)間長短一般根據(jù)操作者的經(jīng)驗(yàn)來判斷,由 于切入不同速度檔位時(shí),電機(jī)處于不斷加速、或減 速狀態(tài),操作者還需根據(jù)不同速度來控制一些動(dòng)作 的操作時(shí)刻。由于手動(dòng)機(jī)型控制系統(tǒng)不需自行檢測 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),執(zhí)行機(jī)構(gòu)制作精度要求相對(duì) 交較低(如銷軸間隙較大),因此這類設(shè)備結(jié)構(gòu)簡 單,價(jià)格低廉。但由于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)精度較低,擺動(dòng)大, 需連續(xù)監(jiān)控,造成操作者勞動(dòng)強(qiáng)度大,生產(chǎn)速度及 產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。

  3 手動(dòng)型上懸式離心機(jī)自動(dòng)化技術(shù)升級(jí)

  根據(jù)ZL-1200型上懸式離心機(jī)的結(jié)構(gòu)和使用特點(diǎn)及不足,為提高自動(dòng)化程度,提高可靠性及生產(chǎn)率,可對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)化技術(shù)升級(jí)。技術(shù)改造力求低成本,在不改變機(jī)器主體結(jié)構(gòu)的前提下保留并完善手動(dòng)操作,增加全自動(dòng)運(yùn)行模式,手動(dòng)與自動(dòng)可以轉(zhuǎn)換并可以在線修改運(yùn)行參數(shù)。自動(dòng)化改造的要點(diǎn)有:

  1)自動(dòng)控制器的制作:要求在操作顯示屏上可在線對(duì)各個(gè)工序進(jìn)行時(shí)間設(shè)置,并能顯示各工序的實(shí)時(shí)工作狀態(tài),實(shí)現(xiàn)整機(jī)電氣、氣動(dòng)和機(jī)械聯(lián)合控制的全自動(dòng)循環(huán)操作。

  白砂糖分離機(jī)的使用工況較惡劣,水洗、汽洗的使用,導(dǎo)致工作環(huán)境溫度、濕度大;糖膏中的蜜水的粘性和腐蝕性,容易造成控制元件失效;拖動(dòng)電機(jī)的頻繁換擋、變速,導(dǎo)致嚴(yán)重電磁干擾等等。可采用全封閉、一體化形式的控制器,改造時(shí),采用日本松下公司的PLC作為核心控制器件,自動(dòng)控制器操作面板上設(shè)置手動(dòng)、自動(dòng)開關(guān)與旋鈕,以及輸入/修改運(yùn)行參數(shù)的輕觸按鍵,采用液晶顯示屏,顯 示離心機(jī)的速度,時(shí)間等運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)。

  2)拖動(dòng)方式:保持離心機(jī)的多速電機(jī)拖驅(qū)動(dòng) 方式不變,由PLC控制系統(tǒng)來控制速度檔位切換。

  3)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的處理:原機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)大部分 采用氣缸作為驅(qū)動(dòng)裝置,如進(jìn)料閘門機(jī)構(gòu)、剎車機(jī) 構(gòu)、卸料機(jī)構(gòu)、蜜水分離機(jī)構(gòu)等,少量直接手工動(dòng) 作,如防滴斗、水洗汽洗閥等。實(shí)際改造時(shí),對(duì)于原有氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),將原來控制氣動(dòng)閥的電信號(hào)切 換到PLC輸出端口即可,有的機(jī)型使用220伏交流 電的雙電磁鐵氣閥,為與PLC直接匹配,并減少輸 出端口數(shù),改造時(shí)全部更換成二位四通彈簧回位型 24伏直流單電磁鐵氣閥。

  增加自動(dòng)水洗回路:手動(dòng)水洗時(shí)通過觀察調(diào)節(jié) 沖洗位置及時(shí)間,實(shí)際改造時(shí),經(jīng)大量試驗(yàn),制作 了一條有5個(gè)高壓霧化噴頭的洗水管,水洗閥門直 接由PLC控制。

  增加防滴門機(jī)構(gòu):由于糖膏的粘稠性,進(jìn)料門 關(guān)斷后,在進(jìn)料閘門之后的導(dǎo)入槽中殘存的糖膏會(huì) 不斷滴入吊藍(lán),引起甲糖色值指標(biāo)超標(biāo)。手工操作 時(shí)一般使用一個(gè)接盤,改造時(shí)增加了氣動(dòng)防滴門機(jī) 構(gòu),分離糖膏過程中用防滴斗接住殘存糖膏,在進(jìn) 料時(shí)通過氣缸驅(qū)動(dòng)防滴斗,將接住的殘存糖膏倒入 吊藍(lán)。

  4)增加各種檢測、傳感裝置:為實(shí)現(xiàn)各動(dòng)作協(xié) 調(diào),需采用位置傳感器來檢測各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的狀態(tài), 由于手動(dòng)型存在著執(zhí)行機(jī)構(gòu)制作精度較低,運(yùn)動(dòng)精 度不高的特點(diǎn),為防止傳感器誤發(fā)、漏發(fā)信號(hào),傳 感器的設(shè)置非常關(guān)鍵,一定要根據(jù)具體機(jī)構(gòu)的動(dòng)作 特點(diǎn),設(shè)置在運(yùn)動(dòng)關(guān)系相對(duì)確定、重復(fù)性好的位置。

  糖膏裝料量的檢測:手動(dòng)操作時(shí),糖膏進(jìn)入吊 藍(lán)的量由人工觀察控制,在自動(dòng)模式下需要實(shí)現(xiàn)自 動(dòng)測量。一般可以采用電極檢測電阻變化,以及直 接機(jī)械觸發(fā)等原理設(shè)計(jì)糖膏量測量裝置。電極式測 量裝置因?yàn)槭芴歉鄬?dǎo)電性波動(dòng)的影響,容易造成誤 動(dòng)作;機(jī)械式因?yàn)橹苯訖z測糖膏位置,可靠性高。圖 1為技術(shù)升級(jí)過程中設(shè)計(jì)的一款機(jī)械式糖膏量測量 儀[2]的安裝示意圖,測量儀裝在離心機(jī)外殼5上,其探測板3靠近吊藍(lán)4內(nèi)壁,吊藍(lán)隨軸1轉(zhuǎn)動(dòng),使進(jìn)入 的糖膏因離心力作用均布在吊藍(lán)內(nèi),隨進(jìn)料增多糖 膏增厚,糖膏線不斷外移,最后與探測板接觸,推 動(dòng)探測板繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)感應(yīng)塊運(yùn)動(dòng),觸發(fā)接近 開關(guān)2,發(fā)出料滿信號(hào),PLC輸出關(guān)閘信號(hào),進(jìn)料閘 門在氣缸驅(qū)動(dòng)下關(guān)閉。調(diào)節(jié)探測板與吊藍(lán)內(nèi)壁之間 的距離可以控制進(jìn)入的吊藍(lán)的糖膏量。測量儀的檢 測狀態(tài)置位與復(fù)位由內(nèi)部小氣缸驅(qū)動(dòng)完成。

  電機(jī)速度的檢測:電機(jī)速度是控制過程中一個(gè) 重要參量,在自動(dòng)模式運(yùn)行時(shí)需要根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速 大小來控制速度檔位及工序的切換?刹捎妹}沖計(jì) 數(shù)的方法測量。在多速電機(jī)頂部轉(zhuǎn)軸處安裝兩塊隨 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的鐵質(zhì)感應(yīng)塊,接近開關(guān)發(fā)出感應(yīng)信號(hào), 由PLC根據(jù)輸入的脈沖計(jì)算出電機(jī)轉(zhuǎn)速。

  剎車的檢測:卸料必須保證在可靠剎車后進(jìn) 行。是否可靠剎車的檢測方法是,剎車氣缸動(dòng)作信 號(hào)輸出后,如果測速裝置10秒(可調(diào))內(nèi)測量數(shù)值 不為零,則系統(tǒng)認(rèn)定剎車失敗。

  控制器通過屏蔽纜線與外部輸入元件(傳感 器)、輸出元件(如氣閥、水閥、汽閥線圈)相聯(lián)。

  完成電氣控制與機(jī)械部分的改造后,即可進(jìn)行 試機(jī)。離心機(jī)在自動(dòng)模式下甲糖分離工藝與控制流 程如圖2所示。

  循環(huán)開始時(shí),PLC接受現(xiàn)場主令信號(hào)、速度檢 測單元、位置傳感器等送來的信號(hào),經(jīng)邏輯判斷,然 后按編制好的工藝程序發(fā)出指令,控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速 及各執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中,洗網(wǎng)時(shí)間長短視篩網(wǎng)堵塞情 況調(diào)節(jié);洗水閥通電時(shí),PLC同時(shí)輸出信號(hào)給蜜水 分離機(jī)構(gòu)氣閥,將機(jī)構(gòu)從“原蜜”轉(zhuǎn)換到“洗蜜”狀 態(tài);分離時(shí)間到后,根據(jù)速度來控制電機(jī)減檔檔位 的切換時(shí)刻,以免造成電機(jī)過熱。運(yùn)行時(shí)一般先進(jìn) 行手動(dòng)操作,機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)正常后,在一個(gè)循環(huán)內(nèi)在線 切入自動(dòng)模式,進(jìn)行全自動(dòng)循環(huán)操作。

  4 自動(dòng)化升級(jí)后的實(shí)際應(yīng)用的情況

  作為與多家糖廠的合作項(xiàng)目,我們對(duì)多款手動(dòng)型上懸式離心機(jī)進(jìn)行了自動(dòng)化技術(shù)升級(jí)。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn),及多榨季的運(yùn)行,改造后的離心機(jī)手動(dòng)及自動(dòng)模式運(yùn)行時(shí)均相當(dāng)穩(wěn)定,顯著提高了產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率,且操作簡單,大大降低了操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度,取得很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

  參考文獻(xiàn):

  [1]韋建軍.TF-1350全自動(dòng)離心機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].液壓與氣 動(dòng)雜志,2001.

  [2]韋建軍.一款高可靠性的蔗糖離心機(jī)進(jìn)料量測控器[J].機(jī) 械設(shè)計(jì)與制造雜志2001,4.

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