容器管道式气力输送在面粉工程项目自动化取样、输送、化验系统中的应用

容器管道式气力输送在面粉工程项目自动化取样 输送 化验系统中的应用容器管道式气力输送在面粉工程项目自动化取样 输送 化验系统中的应用 李东森李东森 1 杨磊杨磊 2 1 河南工业大学小麦和玉米深加工国家工程实验室河南工业大学小麦和玉米深加工国家工程实验室 450001 2 郑州华森粮食工程有限公司郑州华森粮食工程有限公司 450006 摘要 摘要 通过对设计的印尼某 2x400 吨 天面粉工程项目的自动化取样 输送 化验系统中的容器式气力输 送计算选型 来介绍它原理 系统组成 工作过程和计算选型 供同行交流借鉴 关键词 关键词 自动化取样 输送 化验系统 容器式气力输送 自动化取样 输送 化验系统 容器式气力输送 在国外发达国家面粉行业中 在线质量检测技术的研究已初见成效 而在国内 企业 目前一般采用人工取样和制样 然后由作业人员将物料样品带到化验室进行人工检验分析 整个过程都是人工操作的 这种传统的操作方式使得作业人员工作强度大 而且操作过程 难以实现规范化和标准化 操作的偶然性和随机误差比较大 同时 随着劳动力价格的上 涨 促使面粉生产企业逐渐由劳动密集型向技术密集型转变 因此 使用自动化程度更高的 自动取样 制样输送和化验的质量控制在线检测系统是水泥企业生存发展的必然选择 本 文就制样输送系统的容器管道式气力输送系统作简单介绍 一 容器式气力输送系统的原理 容器式气力输送系统利用输送管道两端的气体压力差使管道中的气体流动 当气流的 速度达到一定值时 管道中的物件即在气流的动力作用下被送走 管道中物件的走动状态 随气流速度 气压高低和管路曲折或管路表面的粗糙度的不同而变化 气流速度越大 气 压越高物件在管道中就走动得越快速 二 容器式气力输送系统的工作过程 系统组成 根据在管道中形成气流的方法分为吸引式 压送式 2 种 若需双向传送 则利用吸引 压送交互变换作业 由气源站 管道 容器 接收站和电气控制系统组成 见容器式气力 输送的系统组成图 1 下文就一种使用于面粉行业的双向的容器式输送系统来介绍工作 过程和系统组成 工作过程 如图 1 所示 样品筒制样完毕后 在样品发送站 3 中投入 然后压缩空气 2 沿发送管道 5 气流推动满载样品筒 7 同时发出输送信号 打开排气阀放气 调节排气阀的 开度 可改变样品筒的传输速度 当满载样品筒到达样品接收站 4 时 接收信号器发出样 品筒到达信号 满载样品筒从样品接收站 8 卸出 同时由 PLC 控制系统切断供气阀 关闭 排气口 这样就完成了样品从发送站到接收站的输送 当样品卸出后 空置的样品筒通过 回气管道 6 从样品接收站发送至样品发送站 等待下一次样品的充填制样 气源站风机 气源站气罐 发送站 接收站 发送管道 回收管道 满载样品筒 空载样品筒 进气管道 回气管道 图 1 容器式气力输送的系统组成 系统组成 气源站 采用离心鼓风机或罗茨鼓风机提高空气动力 在发送站 接收站和分道汇流站 还要有辅助风机 运距长时 要根据需要设若干中继加压站 一般在水平段每千米长度需 要 0 05 0 15MPa 的气压 管道 一般有两条管道 分别供有载容器和空载容器运行 管道的断面形状为圆形或 方形 断面大小取决于容器尺寸 如果需要多处发料或卸料 则要有分道汇流站 为保持 管道内的压力并使容器能顺利进出管道 在发送站 接收站和分道汇流站安装有闸阀 形 成变压段 闸阀还能截断气路 形成空气压缩区 使到达的容器平稳减速 容器 由壳体 走轮和承压板组成 容器的大小和形状根据所需的输送能力和物料特性 确定 容器可以是单个的 也可数个成列 可以有盖 也可无盖 其断面可以是圆形或方 形 容器运行速度一般为 30 公里 时 发送站 完成空载容器的接收 装料和有载容器的 发送等工作 根据输送能力的要求 每隔一定时间发送一只 列 容器 在整条管道内形 成容器 空气相互间隔排列的长队 容器两端的承压板上承受不同的压力 借压差推动容 器运行 接收站 完成有载容器的接收 卸料和空载容器发送等工作 它的运转应与发送站相互 协调 电气控制系统 控制容器式管道输送装置按程序有节奏地工作 三 容器式气力输送在面粉工程项目的应用 印尼某 2x400 吨 天面粉工程项目的实际工况确定如下基准参数 样品筒外径 d 70mm 内径 d1 60mm 密封环倒圆角 圆角半径 rc 8mm 输送距离为 350m 包括水平 直管和弯管 纯空气局部阻力压损系数 15 KT 1 2 样品筒设计重量为 1kg 每小时 传输 50 个 计算所需的空气量 输送工艺流程见图 2 图图 2 输送工艺流程图 输送工艺流程图 1 确定样品筒的长度 由式可得 2 53 5d 2 53 5d 2 53 570175245mm 取筒长 190mm 确定输送管内径 按照式计算得 0 900 97 d D 0 900 970 0720 078 mDd 选取钢管 0 75x1 5 内径 D 72mm 由公式计算弯曲半径 R0 0 10 2 4 222 crD R Ddd 0 10 22 0 190 0080 072 0 999131 0 4 2224 20 0720 070 0620 0032 crD Rm Ddd 2 根据阻力系数曲线图 3 由 d D 0 97 得出 a 420 则样品筒压损系数有公式 得出 0 21 l a d 0 210 21 0 19 420518 0 07 l a d 图 3 阻力系数曲线图 同心位置比偏心位置压损系数要提高 10 0 1 1X518 570 考虑端面和密封环锐边倒 角 按实验降低压损系数 15 所以 518 518x15 440 0 570 570 x15 485 由公式计算水平管的悬浮速度 VT 其中 fw 0 35 2 v s w T p wf CA 29 81 0 35 1 v1 84 4400 00384 1 2 Tm s 样品筒在垂直管的悬浮速度 Vt由公式得出 2 v s t p w CA 29 81 0 35 1 v1 75 485 0 00384 1 2 tm s 3 确定气流速度和样品筒速度 由下式 323 230tctacaV LL vvv DD 査设计手册得 0 033 所以 323 350350 2 0 033153 0 033151 75440 1 840 0 0720 072 ccvv 32 350 8920 92740 90ccvv 23 5 ctvvm s 代入计算 32 350 83 5920 93 52740 91018 7 0 因式算得的值小于式的值 323 230tctacaV LL vvv DD 2 2 t p V P 按输送量计算 样品筒平均速度 当输送距离超过 3600 72 50 ts 350 4 9 72 mvm s 350m 则采用多组气力输送管道进行串联输送 从而使气力输送管道覆盖整个面粉生产质 量控制点 从保证不同管段安全输送 取 Vm 8 m s 由式得 1 281 8411 4 TmTvK Vvm 4 压损计算 1 由式计算 um 0 950 98 mTuvv 0 950 98 0 975 11 41 84 9 3 mTuvvm s 由式计算 p cossin ln 2 tmt T faatmt vvuvvv t gvvuvv p cossin 11 41 849 3 11 41 841 84 lnln0 64 229 81 0 3511 41 849 3 11 41 84 tmt T faatmt vvuvvv ts gvvuvv 由式求 psa sa 2 111 41 84 3881 0 78540 070 64 T sp m vv PPa AT 2 样品筒在水平管中的运动压损 由式计算 2 2 Tv p 2 2 1 2 1 84 440855 22 Tv pPa 3 样品筒在垂直管中的运动压损 由式计算 2 2 t p v p 2 2 1 2 1 75 485891 22 t p v pPa 4 样品筒在水平弯管中的运动压损 样品筒在水平弯管中运动时 空气与样品筒的相对速度 由式 0TTvvvv 计算 取 t 0 8 011 411 41 840 83 75 TTvvvvm s 样品筒在水平弯管中的运动压损 由式计算得 0 2 2 pb v P 0 22 1 23 75 4403716 22 pb v PPa 5 样品筒在铅垂转为水平弯管中运动时的压损 011 411 41 750 83 68 tTvvvvm s 0 22 1 23 68 4853941 22 pb v PPa 按压损系数 的实验 是把样品筒看作管道中的障碍物而得到的 因而样品筒的管道压损 应为上述各管端压损中的最大值 即为在垂直管转为水平弯道中的压损值 3941 ppbppPa 6 纯空气压损 0 22 3501 2 11 4 0 0331513678 20 0722 Lv pPa D 辅助压损为 1000Pa 7 总压损 考虑 10 的余量 总压损为 1 13941 13678100020481 mtpPa 8 空气量计算 考虑 10 的安全余量 得 22 3 1 1 3 140 072 1 111 40 051 44 D Qvms 四 设计原则和注意事项四 设计原则和注意事项 1 根据所需的输送量认真选择管径和输送路径 它们直接影响投资费用 2 管道截面通常采用圆形截面 容器用底开式卸料 管径的大小直接影响基础建设投资 和运营费用 过大的直径将增加投资 过小的直径则增加空气动力能耗 3 运输线路坡度一般可以达到 15 但在确定管线系统的坡度时 应尽量避免很陡的上 坡角 因为 过大的上坡角将使系统动力消耗明显增大 重载列车的上坡角一般不应超过 30 管道线路的转弯半径 推荐大于管道直径的 40 倍 4 风压一般在 0 1 1MPa 的范围内 如果压力要求大于此范围 应设增压站 5 容器的运行速度在确定速度时必须综合考虑管线的寿命 噪声和节能 髙速度可减少 在管道中同时运行的容器数 降低空气压力 减轻管道负荷 但是 速度髙则造成轴承磨 损快 增加管线振动和噪声 增加能耗 最大速度可达 18m s 一般推荐用 6 15m s 6 风压方式吸气式系统适用于运量小 距离短的场合 压送式适用于高速 大运量及长 距离的运输 距离 5KM 以上的货物输送系统常采用压 吸式 7 线路形式根据输送量和运输距离不同选择单管或双管 或环线系统 线路 五 结语五 结语 容器管道式气力输送在国外广范应用在水泥 化工 矿山等工业自动化取样 输送 化验系统中 通过在本单位设计的印尼某面粉工程项目应用测试 容器管道式气力输送在 面粉工程项目自动取样 输送 化验系统中的应用是可行的 关键是解决好管道的输送距 离 风速 容器等工艺难点 才能保证整个气力输送系统的有效运行 虽然前期需要一定 的投资 但带来的节省人力 提高效率 保证产品品质稳定等方面的好处是明显的 容器 管道式气力输送技术对设计者提出了更高要求 除了理论计算以外更重要的是经验的积累 才能根据不同的设计要求确定最佳的设计方案 虽然正在积极在探索 仍需做大量的理论 研究工作 参考文献参考文献 1 杨伦 谢一华