自动控制技术在制粒机上的应用及对制粒性能

制粒机作为颗粒饲料生产工艺中最为主要的设备之一，它的性能优劣直接影响到颗粒饲料的生产质量。随着现代养殖业与饲料工业的发展，饲料市场的竞争日趋激烈，饲料生产厂家需要设备制造厂家提供高产、节能、自动化程度高、易于操作、制粒效果好的制粒设备。近年来，制粒技术不断和自动控制技术相结合，出现了一批现代化的饲料生产厂和高自动化的现代制粒设备，从而提高了生产效率和产品质量，适应了饲料行业快速发展的要求。笔者根据在饲料制粒设备上多年的研究、开发与制造经历，总结了自动控制技术在制粒机上的运用情况及对制粒机性能的影响，以供饲料生产厂家选购设备时参考。 　　1制粒机喂料速度自动控制技术 　　该技术的主要目的是为了保证制粒机工作电流的稳定性，以充分发挥制粒机生产能力和防止堵机。其作用原理是：喂料器电机采用变频器进行变频控制，并在电控中心采用PLC控制技术。在制粒机工作前，先要在PLC控制参数中输入制粒机正常工作时的所需电流，一般取电机额定电流值的80%~95%，对于容易制粒的饲料取较大值，难以制粒的饲料则取较小值；在制粒机工作中，PLC控制中心则根据采集到的电流实际值和设定值进行对比，如果实际值小于设定值，则给喂料器的变频器一个增加一定喂料频率的信号，喂料速度加快，喂料量于是增大，反之，则需要降低喂料频率，减小喂料量。需要注意的是，由于饲料在制粒前需要进入调质器进行调质，需要一定时间才能到达制粒室，因此，喂料速度的变化引起主电机电流的变化有一个滞后时间，这个滞后时间反映在PLC程控中，就要求PLC控制中心采集电流信号的频率要合理，如果频率较小，则不能及时地将喂料速度和实际电流调整到最佳状态；如果频率较快，则可能调节过度，使实际参数在最佳参数左右摆动较大，甚至会造成堵机。经过合理的编程控制，该项技术能很好地保证制粒机工作电流的平稳性，充分发挥制粒性能，减少机器的故障发生率。 　　2制粒机调质温度自动控制技术 　　调质温度是制粒过程中是一个非常重要的参数。不同的饲料品种及配方所要求的调质温度是不尽相同的，如含有热敏性配方成份的饲料一般要求调质温度不超过60℃，畜禽料的调质温度大体在75~90℃之间，水产料的调质温度则一般在85~℃之间。具体到每一个饲料配方，调质温度都有一个最佳值，如果我们能够做到在实际工作中将饲料调质后的温度调整到最佳值或在其附近窄区间小幅度波动，则能最大限度满足产品质量要求，但在实际生产中，由于工况较为复杂，如锅炉供汽压力不稳定，蒸汽流量及温度有变化，喂料量大小也有不同等，再加上操作人员水平有高有低，实际的调质温度很难保证一个最佳值，有时摆动的幅度范围还比较大，这样就影响了调质效果，有时会引起堵机，同时操作人员需要不断地对调质温度加以调整，浪费了大量人力。 　　为了改善人工调节调质温度的不足，温度自动控制技术被加以开发和利用。它是在制粒机的调质器出料口处设置温度传感器，在蒸汽管路中设置等比例控制阀并安装在原来用于手动调节蒸汽量的截止阀处，温度传感器和等比例控制阀由PLC控制中心进行控制，其操作介面一般设置在制粒机现场安装的触摸屏上。工作时，由操作者在触摸屏中输入所做饲料的调质温度值，如某一鸡饲料配方所需调质温度为85℃，则开始制粒后，温度传感器不断地把由饲料调质温度变化引起的电流变化反馈到PLC控制中心，PLC控制中心再把电流信号转化为温度信号后和所设定温度值进行比较，根据比较值的高低来决定开启等比例控制阀的阀门大小，直到温度达到85℃为止。采用该种自动控制方式，温度波动范围一般可控制在±2℃之内，完全满足了生产需要，使制出的颗粒质量均匀一致，并减轻了操作者的劳动强度。 　　3制粒机压辊和环模间隙自动调节技术 　　制粒机压辊和环模的间隙调节，是操作制粒机的一个重要环节，间隙调整得合理，则制粒机产量高，能耗低，颗粒质量好，压辊和环模磨损小，使用寿命长；反之，则制粒机不能正常工作，颗粒质量没有保证，压辊和环模在间隙过小时则会磨损严重，甚至出现环模爆裂。这就对制粒机操作人员提出了较高的要求，需要有丰富的压辊调节知识才行。为了减少人为操作不稳定因素的影响，同时也是为了减轻人的工作强度、提高生产效率，压辊和环模间隙自动调节技术应运而生。它主要是由油缸执行系统、角度传感器及PLC控制系统等组成，油缸执行系统的作用是推动压辊顺时针或逆时针转动，即使得压辊和环模间隙增大或减小；角度传感器的作用是感知压辊角度的变化并把变化信号传递给PLC控制系统；PLC控制系统则负责把压辊角度的变化转化为压辊和环模间隙大小的变化并与设定间隙值进行比较，由此确定油缸执行系统的动作方向和大小，直到实际间隙和设定间隙在误差允许的范围内一致为止。该系统可采用现场触摸屏作为“人机对话”的界面，操作方便，调节精度高，压辊和环模间隙误差可控制在±0.1mm之内，并且可在制粒机工作中随时可调，极大地提高了工作可靠性和工作效率，降低了劳动强度，压辊和环模的磨损减小，大大延长了使用寿命。 　　4制粒机传动皮带液压自动张紧技术 　　皮带型传动的制粒机操作维护方便，但需要定期检查皮带的松紧度。如果皮带张紧采用手动调节机构，由于皮带在使用中的磨损，当维护不及时时，有可能造成皮带打滑并烧毁皮带。制粒机皮带液压自动张紧技术，是通过一个油缸来张紧皮带，油缸的油压来自液压泵并且大小可以调节，以满足皮带的张紧力。工作时，在制粒机启动前首先启动液压泵，皮带以设定的张力进行张紧，并在制粒机工作中始终保持恒定，皮带不存在磨损后变松现象。当工作结束时，可在制粒机完全停稳后关掉液压泵，油缸压力消失，皮带于是松开，对皮带起到保护作用，延长了其使用寿命。 　　5主轴轴承和压辊轴承自动润滑技术 　　主轴轴承和压辊轴承自动润滑技术的运用，是由于制粒机主轴轴承和压辊轴承工作在高温、高湿和高粉尘的恶劣环境下，需要对轴承进行良好的润滑才能保证制粒机的正常运行，它需要的润滑周期短，一般为1h润滑1次；润滑油用量大，一般1台中型的制粒机工作12h约需要加1kg的润滑油，因此，如果采取手动润滑，则费时费力，且润滑油的用量难以保证。自动润滑技术克服了手动润滑的不足，它采用润滑时间和润滑数量可控制的润滑泵来提供定时定量的润滑油，并通过制粒机主轴后端的润滑脂分配块给主轴轴承和每个压辊轴承分配一定量的润滑油，保证了制粒机轴承润滑的质量，并节省了大量的人力。 　　6制粒机安全方面的自动控制技术 　　6.1压辊和环模自动保护系统 　　为了防止压辊和环模之间进入铁块或其它大的硬质杂质对压辊和环模造成损坏，在主轴后端特设置了安全销式或液压抱箍式的安全保护机构，当制粒机严重过载时，超过了安全销的剪切力或超过了抱箍中摩擦片和摩擦盘的摩擦力，这时安全销剪断或者摩擦盘转动，触动安全开关动作，并把动作信号传递给控制中心，由控制中心发出停机指令，从而对压辊和环模起到保护作用。 　　6.2制粒机皮带自动测速控制机构 　　为了防止皮带打滑降低传动效率和烧毁皮带，在从动皮带轮处可安装速度传感器，可以感应皮带轮的转速。当皮带变松后打滑时，从动皮带轮转速会降低，当低于正常转速值一定量时，一般设定为正常值的90%~95%，控制中心会报警，并随即使制粒机断电停机，以防皮带烧毁。 　　6.3制粒机旁通门自动卸荷机构 　　制粒机工作时有时会因为饲料原料、水分或温度的变化产生负荷阶段性的过载现象，如果不进行处理，可能会因过载而堵机，通常都是由操作者在观察到电流过载时打开旁通门控制开关，使来料从旁通门流出，待电流回落到正常值时再关上。旁通门自动卸荷机构的控制原理和上述过程相类似，它是当控制中心检测到实际电流超过设定值时，会给旁通门上的控制气缸伸缩的电磁阀一个开门信号，旁通门于是被气缸打开，饲料流出，电流随即下降，然后旁通门再自动关闭。上述自控过程避免了制粒机随时可能出现的堵机现象，也不再需要操作人员在现场一直守望着电流的变化情况，减轻了人的工作量。 　　7结束语 　　从以上讨论可知，随着我国现代养殖业与饲料工业的大力发展，饲料设备在技术上有了很大进步，在制粒技术方面，自动化控制技术在各个环节上的普遍采用，极大地提高了生产效率和产品质量，降低了人的工作强度，保证了制粒过程的稳定性和安全性，为现代化的饲料厂的建设提供了高性能的关键设备。