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

    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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)參考。

　　1 制粒機(jī)喂料速度自動(dòng)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(shí)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(shí)際值和設(shè)定值進(jìn)行對比，如果實(shí)際值小于設(shè)定值，則給喂料器的變頻器一個(gè)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(shí)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(gè)滯后時(shí)間，這個(gè)滯后時(shí)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(shí)地將喂料速度和實(shí)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(shí)際參數(shù)在最佳參數(shù)左右擺動(dòng)較大，甚至?xí)斐啥聶C(jī)。經(jīng)過合理的編程控制，該項(xiàng)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(dòng)控制技術(shù)
　　調(diào)質(zhì)溫度是制粒過程中是一個(gè)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(gè)飼料配方，調(diào)質(zhì)溫度都有一個(gè)最佳值，如果我們能夠做到在實(shí)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(dòng)，則能最大限度滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求，但在實(shí)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(shí)際的調(diào)質(zhì)溫度很難保證一個(gè)最佳值，有時(shí)擺動(dòng)的幅度范圍還比較大，這樣就影響了調(diào)質(zhì)效果，有時(shí)會(huì)引起堵機(jī)，同時(shí)操作人員需要不斷地對調(diào)質(zhì)溫度加以調(diào)整，浪費(fèi)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(dòng)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(dòng)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(shí)，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(dòng)控制方式，溫度波動(dòng)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(dòng)強(qiáng)度。

　　3 制粒機(jī)壓輥和環(huán)模間隙自動(dòng)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(gè)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(shí)則會(huì)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(shí)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(dòng)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(dòng)壓輥順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，即使得壓輥和環(huán)模間隙增大或減??；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(dòng)作方向和大小，直到實(shí)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(shí)可調(diào)，極大地提高了工作可靠性和工作效率，降低了勞動(dòng)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(dòng)皮帶液壓自動(dòng)張緊技術(shù)
　　皮帶型傳動(dòng)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(dòng)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(shí)時(shí)，有可能造成皮帶打滑并燒毀皮帶。制粒機(jī)皮帶液壓自動(dòng)張緊技術(shù)，是通過一個(gè)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(shí)，在制粒機(jī)啟動(dòng)前首先啟動(dòng)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(shí)，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(dòng)潤滑技術(shù)
　　主軸軸承和壓輥軸承自動(dòng)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(dòng)潤滑，則費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且潤滑油的用量難以保證。自動(dòng)潤滑技術(shù)克服了手動(dòng)潤滑的不足，它采用潤滑時(shí)間和潤滑數(shù)量可控制的潤滑泵來提供定時(shí)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(gè)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(dòng)控制技術(shù)
　　6.1 壓輥和環(huán)模自動(dòng)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(shí)，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(shí)安全銷剪斷或者摩擦盤轉(zhuǎn)動(dòng)，觸動(dòng)安全開關(guān)動(dòng)作，并把動(dòng)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(dòng)測速控制機(jī)構(gòu)
　　為了防止皮帶打滑降低傳動(dòng)效率和燒毀皮帶，在從動(dòng)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(shí)，從動(dòng)皮帶輪轉(zhuǎn)速會(huì)降低，當(dāng)?shù)陀谡＾D(zhuǎn)速值一定量時(shí)，一般設(shè)定為正常值的90%~95%，控制中心會(huì)報(bào)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(dòng)卸荷機(jī)構(gòu)
　　制粒機(jī)工作時(shí)有時(shí)會(huì)因?yàn)轱暳显?、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(huì)因過載而堵機(jī)，通常都是由操作者在觀察到電流過載時(shí)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(shí)再關(guān)上。旁通門自動(dòng)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(shí)際電流超過設(shè)定值時(shí)，會(huì)給旁通門上的控制氣缸伸縮的電磁閥一個(gè)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(dòng)關(guān)閉。上述自控過程避免了制粒機(jī)隨時(shí)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(dòng)化控制技術(shù)在各個(gè)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。