Эта статья основана на докладе профессора Эда Фейрчайлда, доцента кафедры зернового хозяйства Канзасского университета, на заседании Национальной Производственной Школы Американской Ассоциации Кормовой Промышленности в Сент-Луисе, Миссури.
Последние усовершенствования в области технологии дозирования и смешивания кормовых компонентов предоставляют кормопроизводителям большое число преимуществ, но также и вынуждают их пересмотреть подход к системе эффективного дозирования. Эти усовершенствования включают в себя:
- Более крупные партии.
Ранее стандартный размер партии смешиваемого продукта составлял до 3 т. Сегодня миксеры в состоянии смешивать за один раз партии весом от 6 до 14 т;
- Более быстрое смешивание.
Новые миксеры могут смешивать укрупненные партии за 60-90 секунд;
- Более сложные рецептуры.
Используется большое число ингредиентов. Чтобы поспеть за миксером, системы дозирования должны раздавать больше ингредиентов и с большей скоростью.
Простой переход к все более и более крупным питающим устройствам не всегда является выходом, поскольку используется больше ингредиентов, а каждый ингредиент составляет небольшой процент в партии. Современные дозирующие системы предусматривают множественные питающие устройства, и необходимо, чтобы уровень подачи материала через питатель тщательно контролировался при высоком темпе операции дозирования.
Максимизация эффективности дозирования требует системного подхода. Современные высокопроизводительные системы смешивания предусматривают наличие множественных весовых дозаторов, с тем, чтобы каждый ингредиент отвешивался в строго требуемом количестве (рис. 1). Каждый из этих дозаторов является автономной системой, отвешивая соответственно зерновые ингредиенты, основные ингредиенты, дополнительные ингредиенты, микро-ингредиенты, жидкостные добавки и пр. Для получения требуемого качества партии, работа всех этих систем должна быть скоординирована.
Винтовые конвейеры являются наиболее часто используемой системой раздачи компонентов на кормозаводах, и это то самое место, где лучше всего начать создавать эффективную систему дозирования.
Винтовые конвейеры доставляют материал к засыпным воронкам весов не по весу, а по объему. Объем материала, доставляемого конвейером, зависит от циклона лопастей шнека в том месте, где материал покидает выходную зону бункера. Циклон лопастей - это отношение зазора между лопастями (гонками) и диаметром шнека (рис. 2).
Правильная конструкция питателя требует, чтобы циклон под выходной зоной бункера вначале был маленьким, затем возрастал по мере продвижения винта вдоль выходной зоны бункера. Для лучших и нормальных ингредиентов циклон должен превышать 2/3, для тяжелых и низкопроцентных ингредиентов, используемых в малых количествах, - 1/2.
Сразу после выходной зоны бункера должен быть установлен верхний тканевый тубус, равный по длине как минимум двум лопастям. Это создает вокруг лопастей трубчатую зону, что позволяет винту отмерять ингредиент более точно. После тубуса зазор лопастей должен быть увеличен до полного наклона (соотношение 1:1) вплоть до выхода материала из питателя. Скорость вращения винта должна составлять 100-105 об./мин.
Размер винта питателя должен быть рассчитан правильно, с тем, чтобы доставлять ингредиенты к воронкам весов в пределах заданного времени смешивания. Расчет производится в 6 этапов:
1. Определите нужную вам максимальную среднюю производительность системы доставки материала в тоннах в час.
2. Определите производительность всей конструкции. Сделайте поправку на фактор суммарной потери времени (что является неизбежным в работе любой системы).
3. Определите максимальный вес каждой партии, подаваемой в миксер.
4. Используя эту информацию, рассчитайте размер миксера на основе необходимой вам кубической производительности и общее расчетное время цикла раздачи - смешивания.
5. Определите предположительное время, необходимое для выгрузки материала из весовых дозаторов в миксер, и "мертвое время" между остановкой каждого питателя и началом работы следующего питателя.
6. Используйте эту информацию для определения расчетного времени работы шнековых питателей для каждой из рецептур, используемых на вашем заводе, или, как минимум, для нескольких наиболее важных рецептур.
Предположим, кормозаводу необходимо произвести продукт из 8 ингредиентов с использованием тонного миксера и с производительностью 60 т/ч.
Во-первых, необходимо производить расчет конструкции "с запасом", принимая во внимание потери продуктивности, возникающие по разным причинам. 80 % эффективности являются хорошим результатом. Таким образом, производительность конструкции составит 60 т/ч / 0,80 = 75 т/ч.
Чтобы достичь этой цели - производительность 75 т/ч - миксер должен перерабатывать 18,75 партий в час (75/4). В каждом часе 60 минут, таким образом, делим 60 минут на 18,75 цикла и получаем время одного цикла, равное 3,2 минуты. Умножив 3,2 минуты, затрачиваемые на один цикл, на 60 секунд в минуте, получаем время цикла, равное 192 секундам.
Теперь предположим, что время выгрузки весов равно 15 секундам, время выгрузки миксера - 15 секундам, а "мертвое время" для каждого из восьми ингредиентов - 4 секунды (в сумме - 32 секунды). Вычтя это все из полученного ранее 192-секундного цикла, мы придем к расчетному рабочему времени питателя, равному 130 секундам.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
В таблице 1 указаны размеры винтового питателя для каждого ингредиента, используемого в партии, и время, необходимое для загрузки каждого ингредиента в воронку весов. Определите размеры ваших питателей так, чтобы уложиться в ваше расчетное время.
В случае, если установка новой системы дозирования невозможна по финансовым причинам, есть несколько способов ускорить работу существующих систем:
- Установите дополнительные весы для отвешивания части ингредиентов. Шнековые питатели должны быть разделены, так, чтобы каждый обслуживал только одни весы.
- Если один ингредиент находится в более чем одном бункере, обеспечьте одновременную работу обоих питателей. Запрограммируйте вашу контрольную систему так, чтобы один питатель останавливался сразу перед началом работы другого и была соблюдена необходимая точность отвешивания.
- Установите многоскоростной привод на двигателях самых больших питателей, а также селекторную систему, с тем, чтобы привод можно было присоединять попеременно к двигателям разных питателей. Так вы сможете начать операцию на значительно большей исходной скорости, а по мере приближения требуемого веса - снижать скорость, таким образом обеспечивая точность отвешивания.
- Увеличьте размеры выходных отверстий бункеров и установите более крупные питатели (если это позволяет ваш бюджет).
По материалам журнала “Grain journal”
Перевод Федченко Д.А.
