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面粉多点供料气力输送系统能耗问题分析

文章出处:admin 人气: 发表时间:2016-05-05

  气力输送是一种正在被应用并且很有发展前途的灵活、易操作、占地少、公害小的现代化输送方式,与机械式输送一样,是应用广泛的物料输送方法。这些优点符合现代物流工程和物料搬运技术所提出的要求,输送形式较机械式完善,因此以其环保、卫生、安全等特点被食品加工部门经常采用。然而,气力输送并非是尽善尽美的输送技术,除一些优越于机械输送的特点之外,运行过程中所需功率较大,耗气较多,功率消耗的动力指数较高,其降耗问题为目前各国研究的重点。影响能耗的因素很多,设备结构、操作工况、输送工艺参数、物料特性等均影响到能耗的变化。本文针对所设计的面粉多点供料气力输送系统进行能耗研究,运用正交试验设计对系统运行的输送工艺参数进行分析,找出料气混合比、气力输送速度、管道直径三者对能耗影响的主次关系。

  在食品企业设计物料(面粉)输送系统时,为实现企业提出的面粉在进行既定的加工工艺(混料)前需要一定存储时间与连续供料的特定要求,设计出一套多点供料的气力输送系统,通过多个储料罐进行面粉的存储与供料,供料过程要将多地点物料向单一固定地点供料,这恰好符合吸送式(负压)气力输送系统的优势,于是采用高压吸送式气力输送系统,系统主要由储料罐、供料器、输料管、袋滤器、风机、定量罐、混料罐等部件构成,风机设在系统末端,当风机运行时,输料管道中产生负压,将物料送往袋滤器,经袋滤器过滤后到达定量罐定量,最终进入混料罐进行混料,各个储料罐通过供料器的开关来实现对系统的交替供料,系统的整个运行过程通过组态软件进行监控,实现自动控制,由于气力输送本身具有能耗高的问题,本文主要研究该系统运行的能耗问题,通过正交试验设计方法分析主要输送工艺参数对能耗的影响的主次顺序,为进一步研究系统能耗的回归分析与参数优化提供依据,从而更好的解决该系统高能耗的问题,降低企业能耗,提高经济效益。

  在多因素多水平情况下,为了确定各因素影响的重要程度,各因素之间如何搭配才能使试验指标达到最佳,需要进行合理实验设计。正交试验法广泛应用于提高产品的产量和质量、降低原料和能源的消耗、改进生产品配方等方面。为分析面粉多点供料气力输送系统运行过程中所消耗的能源问题,找出对其能耗影响的关键程度进行分析。通过对面粉供料气力输送系统的设计可知,其能源消耗通过管道的压力损失表现出来,风机的电能消耗主要为系统管系压力损失提供能量,因此,将系统压力损失作为评价能耗大小的指标,对压损产生主要影响的三个因素分别为:料气混合比、气流输送速度、管道直径,故选择此三种因素作为本次试验设计的因子。同时确定其水平为:料气混合比为3、5、8、10kg/kg,气流输送速度为10、12、15、17m/s、管道直径为100、120、140、160mm,事先将系统设计过程中所需的一系列计算方法创建成只针对本系统的工艺参数计算工具,工具中的输入值为:料气混合比、输送气流速度、管道直径;输出值为:整个系统压力损失值,可以通过不断改变三个输入变量得到相应的输出结果,整个过程依赖于压力损失的计算经验公式计算法,而不需要通过搭建实验台进行大量的实验来完成数据采集,因此,该方法经济、方便又快捷。

  正交试验设计的数据分析方法有很多种,本次主要通过优水平组合、极差分析法、直观分析法三种分析方法对能耗数据进行深入统计分析。当改变料气混合比时,系统压力损失对应的四种料气比变化最大,因此,料气混合比对能耗的影响最大;同理,当气流速度改变时,相应的能耗也发生相当大的变化,尽管仅次于料气混合比变化产生的效应,相比之下,管道的直径对能耗的影响是最小的,因而,要想改善系统的能耗,应该主要从料气混合比与气流的速度着手。

  通过多储料罐实现了面粉的特定时间存储与连续供料的目的,但是系统运行时会由于参数设计不当造成能源消耗过大,为解决该问题,本文对气力输送系统的风机能耗影响因素进行了理论分析,风机的电能消耗主要为系统管系压力损失提供能量,因此,将系统压力损失作为评价能耗大小的指标,影响系统压力损失的因素很多,该研究主要针对工艺参数中的料气混合比、气流输送速度、管道直径三者进行了分析,通过正交试验设计的方法,确定了三因素四水平的试验设计方案,最后得出:料气混合比对能耗的影响最大,气流输送速度对能耗的影响次之,管道直径对能耗的影响最小,该分析结论为深入研究该系统能耗问题、优化工艺参数提供了非常有用的理论基础,故而对提高企业效益具有非常重要的意义。