風分器性能研究試驗平臺的設計

王京育　周剛　丁攀　劉珺

摘? 要：該文提供了一個能夠模擬高效節能型風分器實際工作狀態的試驗平臺的設計。在此平臺上，可對該類型風分器的技術性能進行系列試驗：通過比較特定狀態下不同結構風分器的風分效率，判別出造成其風分效率差別的主要結構因素，最終論證并探索出風分器結構和風分效率之間的變化規律，為開發性能更優越的新型風分器提供有價值的技術依據。

關鍵詞：風分器;性能優化;試驗平臺

中圖分類號：TM306? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

近年來，國內主要煙機制造企業開發的具有自主知識產權的高效節能打葉風分機組成為了"十二五"技改的主流選擇 [1] 。但實際使用中，由于在該型打葉機組上配置的風分器風分效率偏低，導致整個機組出片率不高，直接影響了打葉復烤企業的產品品質和經濟效益。因此，為進一步提升此類高效節能型風分器的技術性能，該文提供了一個能夠模擬此型風分器實際工作狀態的試驗平臺的設計。在此平臺上，可對該類型風分器的技術性能進行系列試驗：通過比較特定狀態下不同結構風分器的風分效率，找出造成其風分效率差別的主要結構因素，最終論證并分析風分器結構和風分效率之間的變化規律，為開發性能更優越的新型風分器提供有價值的技術依據。

1 設計方案

1.1 設計目的

通過試驗風分器的不同結構與當前常用高效節能型風分器進行不同流量、不同狀態下的風選效果模擬等對比性試驗，并通過對試驗狀態的篩選、試驗數據的采集與論證，尋找到影響風選效果的主要結構因素，探索出風分器結構變化和其風選效果之間的對應規律，為研制風分性能更優越的最佳風分器結構提供試驗依據。

1.2 總體要求

在一定的試驗周期內，要確保完成不同結構風分器的風場分布狀態和實際風分效果的反復測試。每一次試驗都需要經歷如下流程，如圖1所示。

因此，總體要求是：試驗硬件要保證實現“兩個模擬”，試驗軟件需要完成“兩個采集”。硬件上的模擬是：試驗加工的對象以煙葉替代品模擬實際風選效果，以解決煙葉不能保證重復測試的問題;試驗裝置要能夠模擬風分器的實際工作狀態，以滿足不同狀態的靈活切換和試驗結構的快速調整;軟件上的“兩個采集”：要采集不同風分器結構的狀態，以及與結構狀態相對應的歷次試驗數據。

1.3 實施方案

平臺的主要任務是進行模擬試驗，包括以下3個方面的工作。

1.3.1 確定試驗對比標準

需要對常用后進風式高效節能風分器完成空載風場分布測試和帶載運行測試。其中，帶載運行需要選定煙葉模擬物，分3個階段完成。1）初選：分別測定不同狀態真實煙葉（純葉片、帶梗葉片）的厚度、定量和平均密度，并尋找與這些參數近似的不同紙張，作為不同狀態煙葉模擬物，見表1。

根據表1，按照“密度近似、定量基本相等”原則初步選定：牛皮紙公文袋可作為煙葉純葉片模擬物。②測定煙葉不同成分的懸浮頻率。制備50 mm×50 mm見方、一定數量的煙葉純葉片和￠2.5mm帶梗葉片，以特定的進料速度，投入對比風分器內，分別測試出純葉片懸浮在風分倉內時的風選頻率為36 Hz～37 Hz;帶梗葉片的懸浮頻率55 Hz 。3）選定純葉片模擬物。按2）中設定葉片懸浮頻率，投入同樣規格、同等數量、不同克重的牛皮紙混合物，以分出量最少者250 g重牛皮紙作為純葉片模擬物;同理，按2）中設定帶梗葉片懸浮頻率，選定>550 g重瓦楞紙箱板作為帶梗葉片模擬物。

1.3.2 進行性能試驗

如圖2所示，對試驗用后進風式風分器不同結構進行性能測試，并完成各狀態試驗數據的采集與存貯。

此階段要解決的主要問題有2個。1）風分器狀態模擬裝置設計：如圖3所示，試驗風分器的不同結構之間要確保狀態切換方便，調整省時省力;為保證測試數據具備可比性，被測各類結構寬度一致，共用同一套風力循環系統完成空載測試，同一流量下完成帶載測試。2）確定不同結構風分器的試驗狀態。根據影響風分效果的11種因素，采用混合正交設計2因素4水平+4因素3水平+5因素2水平，篩選確定出36組試驗狀態。

2 設計驗證

經過實際驗證，結果明確了對風分效率有明顯影響的7種風分器結構和4種運行狀態，其中，結構因素有7種。1）排放罩小彎：傾斜比垂直小彎，分出率提高，帶梗率略降低。2）出料口型：按分出率提高，帶梗率降低排序：斜出料口、出料高度434 mm、出料口高度834 mm。3）中倉長度：從1849 mm縮短到1449 mm后，分出率顯著提高。4）進料板：傾斜比豎直分出率提高。5）出料補風口：開啟出料和關閉相比，分出率提高，帶梗率略有降低。6）高速帶的角度：從23°到30°，分出率和葉帶梗率相應提高。7）導流板：出料設置比沒有導流板分出率明顯提高，中倉上部大傾角導流板比小傾角導流板、小傾角導流板位于中倉底部比置于上部分出率和帶梗率都提高。

運行因素包括4種。1）分出率與進料流量負相關。2）分出率與風選風機頻率正相關。風機頻率每提升1HZ，分出率提高～1%。3）高速帶的速度降低，分出率提高，葉帶梗率降低。4）增大除塵量比減少除塵量分出率高。

3 結語

此平臺設計是對煙葉打葉風分技術性能進行試驗性研究，驗證結果表明以下5點。1）采集的試驗數據具備可比性：采用牛皮紙和瓦楞紙箱板分別模擬煙葉純葉片和帶梗葉片，能耐受各種試驗狀態下的大量反復測試，確保了試驗結果不受環境溫度、濕度、海拔高度和加工損毀的影響。2）試驗裝置采用柔性設計，能夠滿足后進風和側進風2種進風模式下各風分倉結構的靈活變換以及不同運行狀態調整的多樣化。3）采用混合正交試驗篩選出2因素4水平+4因素3水平+5因素2水平共36組試驗狀態，快速鎖定了影響風分效果的主要結構，減少了試驗次數，縮短了試驗周期。4）電控系統自動采集設備狀態和試驗數據，并自動存貯于試驗數據庫，并采用專業分析軟件完成了對試驗數據的綜合分析與判斷。5）用戶使用風險小，投入成本低：采用狀態對比試驗進行結構論證，降低了產品批量生產后帶來的市場風險;總體配套采用模塊化設計，80%以上零部件可用于后續新簽打葉線設備配套中，有效降低了投入成本。

參考文獻

[1]劉紹強.重輕質復合式柔性打葉風分機組研究[J].工程技術，2017，25（4）：282-283.