自動控制技術(shù)在制粒機(jī)上的應(yīng)用及對制粒性能的影響

創(chuàng)德任艷萍

   制粒機(jī)作為顆粒飼料生產(chǎn)工藝中最為主要的設(shè)備之一，它的性能優(yōu)劣直接影響到顆粒飼料的生產(chǎn)質(zhì)量。隨著現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)與飼料工業(yè)的發(fā)展，飼料市場的競爭日趨激烈，飼料生產(chǎn)廠家需要設(shè)備制造廠家提供高產(chǎn)、節(jié)能、自動化程度高、易于操作、制粒效果好的制粒設(shè)備。近年來，制粒技術(shù)不斷和自動控制技術(shù)相結(jié)合，出現(xiàn)了一批現(xiàn)代化的飼料生產(chǎn)廠和高自動化的現(xiàn)代制粒設(shè)備，從而提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，適應(yīng)了飼料行業(yè)快速發(fā)展的要求。筆者根據(jù)在飼料制粒設(shè)備上多年的研究、開發(fā)與制造經(jīng)歷，總結(jié)了自動控制技術(shù)在制粒機(jī)上的運(yùn)用情況及對制粒機(jī)性能的影響，以供飼料生產(chǎn)廠家選購設(shè)備時參考。
　　1 制粒機(jī)喂料速度自動控制技術(shù)
　　該技術(shù)的主要目的是為了保證制粒機(jī)工作電流的穩(wěn)定性，以充分發(fā)揮制粒機(jī)生產(chǎn)能力和防止堵機(jī)。其作用原理是：喂料器電機(jī)采用變頻器進(jìn)行變頻控制，并在電控中心采用PLC控制技術(shù)。在制粒機(jī)工作前，先要在 PLC控制參數(shù)中輸入制粒機(jī)正常工作時的所需電流，一般取電機(jī)額定電流值的80%~95%，對于容易制粒的飼料取較大值，難以制粒的飼料則取較小值；在制粒機(jī)工作中，PLC控制中心則根據(jù)采集到的電流實際值和設(shè)定值進(jìn)行對比，如果實際值小于設(shè)定值，則給喂料器的變頻器一個增加一定喂料頻率的信號，喂料速度加快，喂料量于是增大，反之，則需要降低喂料頻率，減小喂料量。需要注意的是，由于飼料在制粒前需要進(jìn)入調(diào)質(zhì)器進(jìn)行調(diào)質(zhì)，需要一定時間才能到達(dá)制粒室，因此，喂料速度的變化引起主電機(jī)電流的變化有一個滯后時間，這個滯后時間反映在PLC程控中，就要求PLC控制中心采集電流信號的頻率要合理，如果頻率較小，則不能及時地將喂料速度和實際電流調(diào)整到最佳狀態(tài)；如果頻率較快，則可能調(diào)節(jié)過度，使實際參數(shù)在最佳參數(shù)左右擺動較大，甚至?xí)斐啥聶C(jī)。經(jīng)過合理的編程控制，該項技術(shù)能很好地保證制粒機(jī)工作電流的平穩(wěn)性，充分發(fā)揮制粒性能，減少機(jī)器的故障發(fā)生率。
　　2 制粒機(jī)調(diào)質(zhì)溫度自動控制技術(shù)
　　調(diào)質(zhì)溫度是制粒過程中是一個非常重要的參數(shù)。不同的飼料品種及配方所要求的調(diào)質(zhì)溫度是不盡相同的，如含有熱敏性配方成份的飼料一般要求調(diào)質(zhì)溫度不超過 60℃，畜禽料的調(diào)質(zhì)溫度大體在75~90℃之間，水產(chǎn)料的調(diào)質(zhì)溫度則一般在85~100℃之間。具體到每一個飼料配方，調(diào)質(zhì)溫度都有一個最佳值，如果我們能夠做到在實際工作中將飼料調(diào)質(zhì)后的溫度調(diào)整到最佳值或在其附近窄區(qū)間小幅度波動，則能最大限度滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求，但在實際生產(chǎn)中，由于工況較為復(fù)雜，如鍋爐供汽壓力不穩(wěn)定，蒸汽流量及溫度有變化，喂料量大小也有不同等，再加上操作人員水平有高有低，實際的調(diào)質(zhì)溫度很難保證一個最佳值，有時擺動的幅度范圍還比較大，這樣就影響了調(diào)質(zhì)效果，有時會引起堵機(jī)，同時操作人員需要不斷地對調(diào)質(zhì)溫度加以調(diào)整，浪費了大量人力。
　　為了改善人工調(diào)節(jié)調(diào)質(zhì)溫度的不足，溫度自動控制技術(shù)被加以開發(fā)和利用。它是在制粒機(jī)的調(diào)質(zhì)器出料口處設(shè)置溫度傳感器，在蒸汽管路中設(shè)置等比例控制閥并安裝在原來用于手動調(diào)節(jié)蒸汽量的截止閥處，溫度傳感器和等比例控制閥由PLC控制中心進(jìn)行控制，其操作介面一般設(shè)置在制粒機(jī)現(xiàn)場安裝的觸摸屏上。工作時，由操作者在觸摸屏中輸入所做飼料的調(diào)質(zhì)溫度值，如某一雞飼料配方所需調(diào)質(zhì)溫度為85℃，則開始制粒后，溫度傳感器不斷地把由飼料調(diào)質(zhì)溫度變化引起的電流變化反饋到PLC控制中心， PLC控制中心再把電流信號轉(zhuǎn)化為溫度信號后和所設(shè)定溫度值進(jìn)行比較，根據(jù)比較值的高低來決定開啟等比例控制閥的閥門大小，直到溫度達(dá)到85℃為止。采用該種自動控制方式，溫度波動范圍一般可控制在±2℃之內(nèi)，完全滿足了生產(chǎn)需要，使制出的顆粒質(zhì)量均勻一致，并減輕了操作者的勞動強(qiáng)度。
　　3 制粒機(jī)壓輥和環(huán)模間隙自動調(diào)節(jié)技術(shù)
　　制粒機(jī)壓輥和環(huán)模的間隙調(diào)節(jié)，是操作制粒機(jī)的一個重要環(huán)節(jié)，間隙調(diào)整得合理，則制粒機(jī)產(chǎn)量高，能耗低，顆粒質(zhì)量好，壓輥和環(huán)模磨損小，使用壽命長；反之，則制粒機(jī)不能正常工作，顆粒質(zhì)量沒有保證，壓輥和環(huán)模在間隙過小時則會磨損嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)環(huán)模爆裂。這就對制粒機(jī)操作人員提出了較高的要求，需要有豐富的壓輥調(diào)節(jié)知識才行。為了減少人為操作不穩(wěn)定因素的影響，同時也是為了減輕人的工作強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率，壓輥和環(huán)模間隙自動調(diào)節(jié)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。它主要是由油缸執(zhí)行系統(tǒng)、角度傳感器及PLC控制系統(tǒng)等組成，油缸執(zhí)行系統(tǒng)的作用是推動壓輥順時針或逆時針轉(zhuǎn)動，即使得壓輥和環(huán)模間隙增大或減小；角度傳感器的作用是感知壓輥角度的變化并把變化信號傳遞給PLC控制系統(tǒng)；PLC控制系統(tǒng)則負(fù)責(zé)把壓輥角度的變化轉(zhuǎn)化為壓輥和環(huán)模間隙大小的變化并與設(shè)定間隙值進(jìn)行比較，由此確定油缸執(zhí)行系統(tǒng)的動作方向和大小，直到實際間隙和設(shè)定間隙在誤差允許的范圍內(nèi)一致為止。該系統(tǒng)可采用現(xiàn)場觸摸屏作為“人機(jī)對話”的界面，操作方便，調(diào)節(jié)精度高，壓輥和環(huán)模間隙誤差可控制在±0.1 mm之內(nèi)，并且可在制粒機(jī)工作中隨時可調(diào)，極大地提高了工作可靠性和工作效率，降低了勞動強(qiáng)度，壓輥和環(huán)模的磨損減小，大大延長了使用壽命。
　　4 制粒機(jī)傳動皮帶液壓自動張緊技術(shù)
　　皮帶型傳動的制粒機(jī)操作維護(hù)方便，但需要定期檢查皮帶的松緊度。如果皮帶張緊采用手動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，由于皮帶在使用中的磨損，當(dāng)維護(hù)不及時時，有可能造成皮帶打滑并燒毀皮帶。制粒機(jī)皮帶液壓自動張緊技術(shù)，是通過一個油缸來張緊皮帶，油缸的油壓來自液壓泵并且大小可以調(diào)節(jié)，以滿足皮帶的張緊力。工作時，在制粒機(jī)啟動前首先啟動液壓泵，皮帶以設(shè)定的張力進(jìn)行張緊，并在制粒機(jī)工作中始終保持恒定，皮帶不存在磨損后變松現(xiàn)象。當(dāng)工作結(jié)束時，可在制粒機(jī)完全停穩(wěn)后關(guān)掉液壓泵，油缸壓力消失，皮帶于是松開，對皮帶起到保護(hù)作用，延長了其使用壽命。
　　5 主軸軸承和壓輥軸承自動潤滑技術(shù)
　　主軸軸承和壓輥軸承自動潤滑技術(shù)的運(yùn)用，是由于制粒機(jī)主軸軸承和壓輥軸承工作在高溫、高濕和高粉塵的惡劣環(huán)境下，需要對軸承進(jìn)行良好的潤滑才能保證制粒機(jī)的正常運(yùn)行，它需要的潤滑周期短，一般為1 h潤滑1次；潤滑油用量大，一般1臺中型的制粒機(jī)工作12 h約需要加1 kg的潤滑油，因此，如果采取手動潤滑，則費時費力，且潤滑油的用量難以保證。自動潤滑技術(shù)克服了手動潤滑的不足，它采用潤滑時間和潤滑數(shù)量可控制的潤滑泵來提供定時定量的潤滑油，并通過制粒機(jī)主軸后端的潤滑脂分配塊給主軸軸承和每個壓輥軸承分配一定量的潤滑油，保證了制粒機(jī)軸承潤滑的質(zhì)量，并節(jié)省了大量的人力。
　　6 制粒機(jī)安全方面的自動控制技術(shù)
　　6.1 壓輥和環(huán)模自動保護(hù)系統(tǒng)
　　為了防止壓輥和環(huán)模之間進(jìn)入鐵塊或其它大的硬質(zhì)雜質(zhì)對壓輥和環(huán)模造成損壞，在主軸后端特設(shè)置了安全銷式或液壓抱箍式的安全保護(hù)機(jī)構(gòu)，當(dāng)制粒機(jī)嚴(yán)重過載時，超過了安全銷的剪切力或超過了抱箍中摩擦片和摩擦盤的摩擦力，這時安全銷剪斷或者摩擦盤轉(zhuǎn)動，觸動安全開關(guān)動作，并把動作信號傳遞給控制中心，由控制中心發(fā)出停機(jī)指令，從而對壓輥和環(huán)模起到保護(hù)作用。
　　6.2 制粒機(jī)皮帶自動測速控制機(jī)構(gòu)
　　為了防止皮帶打滑降低傳動效率和燒毀皮帶，在從動皮帶輪處可安裝速度傳感器，可以感應(yīng)皮帶輪的轉(zhuǎn)速。當(dāng)皮帶變松后打滑時，從動皮帶輪轉(zhuǎn)速會降低，當(dāng)?shù)陀谡＾D(zhuǎn)速值一定量時，一般設(shè)定為正常值的90%~95%，控制中心會報警，并隨即使制粒機(jī)斷電停機(jī)，以防皮帶燒毀。
　　6.3 制粒機(jī)旁通門自動卸荷機(jī)構(gòu)
　　制粒機(jī)工作時有時會因為飼料原料、水分或溫度的變化產(chǎn)生負(fù)荷階段性的過載現(xiàn)象，如果不進(jìn)行處理，可能會因過載而堵機(jī)，通常都是由操作者在觀察到電流過載時打開旁通門控制開關(guān)，使來料從旁通門流出，待電流回落到正常值時再關(guān)上。旁通門自動卸荷機(jī)構(gòu)的控制原理和上述過程相類似，它是當(dāng)控制中心檢測到實際電流超過設(shè)定值時，會給旁通門上的控制氣缸伸縮的電磁閥一個開門信號，旁通門于是被氣缸打開，飼料流出，電流隨即下降，然后旁通門再自動關(guān)閉。上述自控過程避免了制粒機(jī)隨時可能出現(xiàn)的堵機(jī)現(xiàn)象，也不再需要操作人員在現(xiàn)場一直守望著電流的變化情況，減輕了人的工作量。
　　7 結(jié)束語
　　從以上討論可知，隨著我國現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)與飼料工業(yè)的大力發(fā)展，飼料設(shè)備在技術(shù)上有了很大進(jìn)步，在制粒技術(shù)方面，自動化控制技術(shù)在各個環(huán)節(jié)上的普遍采用，極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低了人的工作強(qiáng)度，保證了制粒過程的穩(wěn)定性和安全性，為現(xiàn)代化的飼料廠的建設(shè)提供了高性能的關(guān)鍵設(shè)備。