食品企业小麦粉气力输送系统详解
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发表时间：2016-05-05
小麦粉是食品生产过程常用的原材料，在进行食品生产过程中，小麦粉常常需要与其他原料混合，为完成混料的工艺过程，需要将其输送到指定地点，定量后再与其他物料混合，因此，对小麦粉的输送是面食类加工企业常见的问题。输送可分为机械输送与连续输送两种方式，作为连续输送的典型，气力输送与机械输送相比，尤其在对粉料体进行输送时，呈现很大的优势，同时，企业对生产过程的实际要求是设计的重要依据，因此，设计出满足实际生产要求的特殊结构的气力输送系统具有非常现实的意义。
作为一种先进的、有发展前途的输送设备，气力输送装置正被广泛应用于粮食、化工、环保、能源等部门。气力输送技术是借助管道中气体的能量使颗粒物料按照指定的路线进行连续输送，与其它设备相比具有生产率高、自动化程度高、易装载、防污染等优点。如食品厂的小麦粉输料系统，可以直接输送散装小麦粉，大大减少包装工时与费用，防止小麦粉粉尘外卸污染环境，同时该输送过程可与后面的工艺过程相结合，简化工艺过程和设备。气力输送装置的类型很多，不同类型的结构也不相同，一般由供料装置、输送管路、分离机构、气体动力源四个基本部分组成。吸送式气力输送装置是以低于大气压力的气体(一般为空气)作为输送介质，气源机械通过吸气使管道中形成一定真空度，具有一定流速的运动气体，将物料从某地通过管道输送到指定目的地的一种悬浮式气力输送装置。
在为某食品企业设计物料(小麦粉)输送系统时，企业根据物料性质与某些工艺的特殊条件，提出小麦粉在进行既定的加工工艺(混料)前需要7天的存储时间，同时要保证车间连续供料，为满足该特定要求，设计一套多点供料的气力输送系统，通过多个储料罐进行小麦粉的存储与供料，系统中的多个储料罐依次供料，即任意时刻系统中只有一个储料罐在工作，保证其中一个储料罐进行小麦粉供料时，其他储料罐完成特定时间的物料存储，小麦粉作为散料体，可充分利用气力输送的优势，对小麦粉进行输送，同时系统中要完成的是从多个物料存储地点向单一固定地点供料，这恰好满足吸送式气力输送系统的特点，即可实现多地点向特定地点输送物料，为此，设计了小麦粉气力输送系统。
设计系统所需基本参数包括：生产率的确定、混合比的选择、空气流量的选择、输送气流速度、输料管内管径D。经调研，该企业小麦粉的平均昼夜输送率接近20t，车间每天工作8h。计算得企业生产率为3.59(t/h);选择吸送式气力输送装置的混合比，主要考虑物料物理性质、气源机械的性能、管系条件等因素，最后确定的小麦粉输送的值取8;计算得空气流量为6.24(m³/min);结合小麦粉的主要物理特性，选择15m/s作为小麦粉的气流输送速度;最后计算得输料管内管径D为94.17mm，再按国际标准选取与该值最接近的标准值，故选直径为95mm的无缝钢管。
由于该输送系统是多物料罐交替供料，因此，选择各罐在输送过程中压力损失最大的管路作为系统总体压损，保证该管路达到压损要求，即可保证其他罐所在管路正常输料。本设计采用已发表的《酱油发酵过程中小麦气力输送系统的设计》论文中压损求解方案，其详细求解过程不再赘述，只给出压损值。经计算得气源机械的风量为8.58m³/min，驱动电机的功率为3.52kW，接近计算参数的几种罗茨风机，综合对比各参数值，选取适合的罗茨风机作为气源机械，其性能参数：转速为730r/min，进口流量9.44m³/min，升压19614Pa，配套电动机功率5.5kW，并且实际运行状况稳定，能够满足设计的生产率，同时，避免了因选择风机不当造成能源浪费。
随着集散型控制系统(DistributedControlSys.tern，DCS)的出现，“组态”的概念开始被生产过程自动化技术人员所熟知。在工业控制技术的不断发展和应用过程中，PC(包括工控机)相比以前的专用系统具有的优势日趋明显，作为工控上位机软件开发平台，组态技术的应用也日渐广泛。通过灵活的组态方式，用户可以根据自身需要构建工业自动监控系统，同时支持各种工控设备和常见的通信协议，并且可提供分布式数据管理和网络功能。本设计采用国产组态软件进行监控，其整个监控系统功能非常完善。
生产车间操作人员根据生产实际过程需要，灵活操作监控界面，控制生产过程运行。操作人员根据车间生产需要选择定量罐的定量值300kg，当定量罐料量达到定量值时，系统自动停止供料;操作人员打开风机电源开关，风机开启，此时可以开启系统中的某一储料罐的供料器，该储料罐开始供料，通过命令实现各供料器开关具有互锁功能，保证只有一个储料罐对系统供料，以免系统压损实际值超过设计值，影响正常运行，当定量罐中的料量达到所选定量时，储料罐供料器自动停止供料;当系统中的混料罐需要小麦粉时，操作人员开启定量罐卸料阀门，订料罐中的物料全部流入混料罐;定量罐卸完料后，操作人员继续选择该储料罐进行供料，直到该罐料量消耗完成时，选择另一储料罐，过程中操作人员可以根据实际需要随时关闭风机，全部供料罐不再供料，如此循环。同时，系统中会实时出现报警信息：储料罐料量过少时，系统提示“补料”信号;定量罐料量达到定值时，系统提示“达到定值”信号等。
对小麦粉给料系统进行设计，通过8个小麦粉储罐交替供料，实现企业提出的物料的混料工艺前需要储存7天的特定要求，结合气力输送的特点，采用了吸送式气力输送方式，确定了系统管道直径、风速、料气混合比等参数以及系统运行所需风机的功率与风量，同时通过对系统运行进行监控，达到了企业提出的小麦粉混料前储存时间的特定要求的基础上，成功实现了小麦粉输送系统的监控，这对于提高企业生产过程自动化与企业生产效率，增强企业经济效益具有深远意义，更拓展了基于组态技术的气力输送系统在食品行业的应用。
作为一种先进的、有发展前途的输送设备，气力输送装置正被广泛应用于粮食、化工、环保、能源等部门。气力输送技术是借助管道中气体的能量使颗粒物料按照指定的路线进行连续输送，与其它设备相比具有生产率高、自动化程度高、易装载、防污染等优点。如食品厂的小麦粉输料系统，可以直接输送散装小麦粉，大大减少包装工时与费用，防止小麦粉粉尘外卸污染环境，同时该输送过程可与后面的工艺过程相结合，简化工艺过程和设备。气力输送装置的类型很多，不同类型的结构也不相同，一般由供料装置、输送管路、分离机构、气体动力源四个基本部分组成。吸送式气力输送装置是以低于大气压力的气体(一般为空气)作为输送介质，气源机械通过吸气使管道中形成一定真空度，具有一定流速的运动气体，将物料从某地通过管道输送到指定目的地的一种悬浮式气力输送装置。
在为某食品企业设计物料(小麦粉)输送系统时，企业根据物料性质与某些工艺的特殊条件，提出小麦粉在进行既定的加工工艺(混料)前需要7天的存储时间，同时要保证车间连续供料，为满足该特定要求，设计一套多点供料的气力输送系统，通过多个储料罐进行小麦粉的存储与供料，系统中的多个储料罐依次供料，即任意时刻系统中只有一个储料罐在工作，保证其中一个储料罐进行小麦粉供料时，其他储料罐完成特定时间的物料存储，小麦粉作为散料体，可充分利用气力输送的优势，对小麦粉进行输送，同时系统中要完成的是从多个物料存储地点向单一固定地点供料，这恰好满足吸送式气力输送系统的特点，即可实现多地点向特定地点输送物料，为此，设计了小麦粉气力输送系统。
设计系统所需基本参数包括：生产率的确定、混合比的选择、空气流量的选择、输送气流速度、输料管内管径D。经调研，该企业小麦粉的平均昼夜输送率接近20t，车间每天工作8h。计算得企业生产率为3.59(t/h);选择吸送式气力输送装置的混合比，主要考虑物料物理性质、气源机械的性能、管系条件等因素，最后确定的小麦粉输送的值取8;计算得空气流量为6.24(m³/min);结合小麦粉的主要物理特性，选择15m/s作为小麦粉的气流输送速度;最后计算得输料管内管径D为94.17mm，再按国际标准选取与该值最接近的标准值，故选直径为95mm的无缝钢管。
由于该输送系统是多物料罐交替供料，因此，选择各罐在输送过程中压力损失最大的管路作为系统总体压损，保证该管路达到压损要求，即可保证其他罐所在管路正常输料。本设计采用已发表的《酱油发酵过程中小麦气力输送系统的设计》论文中压损求解方案，其详细求解过程不再赘述，只给出压损值。经计算得气源机械的风量为8.58m³/min，驱动电机的功率为3.52kW，接近计算参数的几种罗茨风机，综合对比各参数值，选取适合的罗茨风机作为气源机械，其性能参数：转速为730r/min，进口流量9.44m³/min，升压19614Pa，配套电动机功率5.5kW，并且实际运行状况稳定，能够满足设计的生产率，同时，避免了因选择风机不当造成能源浪费。
随着集散型控制系统(DistributedControlSys.tern，DCS)的出现，“组态”的概念开始被生产过程自动化技术人员所熟知。在工业控制技术的不断发展和应用过程中，PC(包括工控机)相比以前的专用系统具有的优势日趋明显，作为工控上位机软件开发平台，组态技术的应用也日渐广泛。通过灵活的组态方式，用户可以根据自身需要构建工业自动监控系统，同时支持各种工控设备和常见的通信协议，并且可提供分布式数据管理和网络功能。本设计采用国产组态软件进行监控，其整个监控系统功能非常完善。
生产车间操作人员根据生产实际过程需要，灵活操作监控界面，控制生产过程运行。操作人员根据车间生产需要选择定量罐的定量值300kg，当定量罐料量达到定量值时，系统自动停止供料;操作人员打开风机电源开关，风机开启，此时可以开启系统中的某一储料罐的供料器，该储料罐开始供料，通过命令实现各供料器开关具有互锁功能，保证只有一个储料罐对系统供料，以免系统压损实际值超过设计值，影响正常运行，当定量罐中的料量达到所选定量时，储料罐供料器自动停止供料;当系统中的混料罐需要小麦粉时，操作人员开启定量罐卸料阀门，订料罐中的物料全部流入混料罐;定量罐卸完料后，操作人员继续选择该储料罐进行供料，直到该罐料量消耗完成时，选择另一储料罐，过程中操作人员可以根据实际需要随时关闭风机，全部供料罐不再供料，如此循环。同时，系统中会实时出现报警信息：储料罐料量过少时，系统提示“补料”信号;定量罐料量达到定值时，系统提示“达到定值”信号等。
对小麦粉给料系统进行设计，通过8个小麦粉储罐交替供料，实现企业提出的物料的混料工艺前需要储存7天的特定要求，结合气力输送的特点，采用了吸送式气力输送方式，确定了系统管道直径、风速、料气混合比等参数以及系统运行所需风机的功率与风量，同时通过对系统运行进行监控，达到了企业提出的小麦粉混料前储存时间的特定要求的基础上，成功实现了小麦粉输送系统的监控，这对于提高企业生产过程自动化与企业生产效率，增强企业经济效益具有深远意义，更拓展了基于组态技术的气力输送系统在食品行业的应用。