上腔不参振技术在振动流化床干燥机上的应用

时晓伟

摘 要：介绍振动流化床干燥机的工作原理及结构特点。说明通过隔离使得上腔体不参振对整体刚度的益处以及因而带来的经济效益和提升设备的生产能力。

关键词：振动流化床干燥机 上腔体 刚度 参振质量

中图分类号：TQ051.892 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（b）-0086-01

振动流化床干燥机最早是20世纪20年代在我国上海出现。但由于工艺不完善，基础工业技术落后等诸多因素。未能得到广泛的应用和发展。

在1991年铁岭精工机器厂从日本玉川株式会社引进了两台样机。进行了消化吸收，振动流化床干燥机在我国的工业生产中才真正意义上得以广泛的应用。在干燥单元生产的过程中起到了无可替代的作用。

然而，由于振动流化床干燥机自身的特性，对其整体的刚度要求很严，一旦刚度不足，不能形成整个刚体，就会产生薄板振动，当材料达到其疲劳极限（普通钢材ξb≈107）时就会产生断裂。所以，对振动流化床干燥机的结构设计，更注重对刚度的设计。为了增加其刚度，往往会增大数倍的质量。

振动流化床干燥机的工作原理如图1所示。

被干燥物在通风板上，在风力、振动电机振动力的共同作用下，从入料口进入由排料口排出。而干燥介质（风）由下而上的正交叉通过被干燥物完成传质传热的干燥过程。而排出的载湿体空气，又会带走粒度较小的被干燥物。

在干燥机的孔板上（称流化床板）会形成流化态、而随着气流，在流化态上面又会形成气、料混合的浓相段和稀相段。而稀相段的高低决定了，粉尘夹带的关键。因此，为了有效地控制其稀相段的高度，达到减小粉尘夹带的目的。就会把干燥机的上腔（集气室）做的很高。

其基本结构如图2所示。

这样，便产生的刚度降低的矛盾。即上腔越高其刚度越差。

最早发现上腔开裂是1989年在湖北化工厂应用GL12*75型振动流化床干燥机，由于上腔的母材达到了疲劳极限，不锈钢材产生了龟裂现象，严重处锤击都会形成圆洞。

为了解决这个问题，当时我们采取了增加板材厚度、加大筋板密度、降低上腔高度等措施。暂时解决了上腔开裂的问题。但同时又增大了粉尘夹带的新的问题。并且由于增大了参振质量，振动电机的功率也相应的增大了很多。

因此，我们针对这个问题，决定以上腔不参振作为目标，从根本上解决这一矛盾，取得了可观的经济效益和社会效益。

理论上，上腔不参振，可以无限高的制造上腔以满足减少粉尘夹带，无需考虑机械振动对上腔刚度的影响。只需考虑低压气流的冲击和自身的强度。

所以改进后振动流化床干燥机在干燥强度上，由于加高了稀相段而也相应的提高。以干燥硝酸钾为例原机型干燥强度为：260 kg/H·M2，（湖南湘南器材厂应用机型：GL6×45），改为上腔不参振干燥强度为550 kg/H·M2（湖北金源化工股份有限公司应用机型：GL15*75）。

上腔不参振还带来了功率下降的直接经济效益。

振动流化床干燥机的动力源为振动电机，而干燥机的振幅大小、振动频率的快慢都取决于振动电机。其工作原理是利用固定在机体两侧的两台频率相同、激振力相同、转向相反所产生的圆振动的合力，而形成直线振动。振动电机的激振力的计算公式为：F=S*ω2*W/2。

式中：F为电机激振力。

S为振动机械的双振幅。

W为总参振质量。

ω为角频率=2πn/60。

由此可见，参振质量对电机功率的影响。

在实践中通过上腔不参振的设计，电机功率明显下降很多。以GL15*75型振动流化床干燥机为例，原设计功率为2*5.5 kw，改进后功率为2*3.7 kw。节省电耗30%。

另外，上腔由于同时具备腐蚀的三要素（温度、湿度、酸碱度），在制造过程中对其材质要求很严格。通过通过上腔不参振的设计改进，材料减少近50%。所以整体制造成本下降了近20%。

振动流化床干燥机的上腔不参振结构设计，为我国干燥设备领域赶超世界先进技术做了很大贡献。endprint

摘 要：介绍振动流化床干燥机的工作原理及结构特点。说明通过隔离使得上腔体不参振对整体刚度的益处以及因而带来的经济效益和提升设备的生产能力。

关键词：振动流化床干燥机 上腔体 刚度 参振质量

中图分类号：TQ051.892 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（b）-0086-01

振动流化床干燥机最早是20世纪20年代在我国上海出现。但由于工艺不完善，基础工业技术落后等诸多因素。未能得到广泛的应用和发展。

在1991年铁岭精工机器厂从日本玉川株式会社引进了两台样机。进行了消化吸收，振动流化床干燥机在我国的工业生产中才真正意义上得以广泛的应用。在干燥单元生产的过程中起到了无可替代的作用。

然而，由于振动流化床干燥机自身的特性，对其整体的刚度要求很严，一旦刚度不足，不能形成整个刚体，就会产生薄板振动，当材料达到其疲劳极限（普通钢材ξb≈107）时就会产生断裂。所以，对振动流化床干燥机的结构设计，更注重对刚度的设计。为了增加其刚度，往往会增大数倍的质量。

振动流化床干燥机的工作原理如图1所示。

被干燥物在通风板上，在风力、振动电机振动力的共同作用下，从入料口进入由排料口排出。而干燥介质（风）由下而上的正交叉通过被干燥物完成传质传热的干燥过程。而排出的载湿体空气，又会带走粒度较小的被干燥物。

在干燥机的孔板上（称流化床板）会形成流化态、而随着气流，在流化态上面又会形成气、料混合的浓相段和稀相段。而稀相段的高低决定了，粉尘夹带的关键。因此，为了有效地控制其稀相段的高度，达到减小粉尘夹带的目的。就会把干燥机的上腔（集气室）做的很高。

其基本结构如图2所示。

这样，便产生的刚度降低的矛盾。即上腔越高其刚度越差。

最早发现上腔开裂是1989年在湖北化工厂应用GL12*75型振动流化床干燥机，由于上腔的母材达到了疲劳极限，不锈钢材产生了龟裂现象，严重处锤击都会形成圆洞。

为了解决这个问题，当时我们采取了增加板材厚度、加大筋板密度、降低上腔高度等措施。暂时解决了上腔开裂的问题。但同时又增大了粉尘夹带的新的问题。并且由于增大了参振质量，振动电机的功率也相应的增大了很多。

因此，我们针对这个问题，决定以上腔不参振作为目标，从根本上解决这一矛盾，取得了可观的经济效益和社会效益。

理论上，上腔不参振，可以无限高的制造上腔以满足减少粉尘夹带，无需考虑机械振动对上腔刚度的影响。只需考虑低压气流的冲击和自身的强度。

所以改进后振动流化床干燥机在干燥强度上，由于加高了稀相段而也相应的提高。以干燥硝酸钾为例原机型干燥强度为：260 kg/H·M2，（湖南湘南器材厂应用机型：GL6×45），改为上腔不参振干燥强度为550 kg/H·M2（湖北金源化工股份有限公司应用机型：GL15*75）。

上腔不参振还带来了功率下降的直接经济效益。

振动流化床干燥机的动力源为振动电机，而干燥机的振幅大小、振动频率的快慢都取决于振动电机。其工作原理是利用固定在机体两侧的两台频率相同、激振力相同、转向相反所产生的圆振动的合力，而形成直线振动。振动电机的激振力的计算公式为：F=S*ω2*W/2。

式中：F为电机激振力。

S为振动机械的双振幅。

W为总参振质量。

ω为角频率=2πn/60。

由此可见，参振质量对电机功率的影响。

在实践中通过上腔不参振的设计，电机功率明显下降很多。以GL15*75型振动流化床干燥机为例，原设计功率为2*5.5 kw，改进后功率为2*3.7 kw。节省电耗30%。

另外，上腔由于同时具备腐蚀的三要素（温度、湿度、酸碱度），在制造过程中对其材质要求很严格。通过通过上腔不参振的设计改进，材料减少近50%。所以整体制造成本下降了近20%。

振动流化床干燥机的上腔不参振结构设计，为我国干燥设备领域赶超世界先进技术做了很大贡献。endprint

摘 要：介绍振动流化床干燥机的工作原理及结构特点。说明通过隔离使得上腔体不参振对整体刚度的益处以及因而带来的经济效益和提升设备的生产能力。

关键词：振动流化床干燥机 上腔体 刚度 参振质量

中图分类号：TQ051.892 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（b）-0086-01

振动流化床干燥机最早是20世纪20年代在我国上海出现。但由于工艺不完善，基础工业技术落后等诸多因素。未能得到广泛的应用和发展。

在1991年铁岭精工机器厂从日本玉川株式会社引进了两台样机。进行了消化吸收，振动流化床干燥机在我国的工业生产中才真正意义上得以广泛的应用。在干燥单元生产的过程中起到了无可替代的作用。

然而，由于振动流化床干燥机自身的特性，对其整体的刚度要求很严，一旦刚度不足，不能形成整个刚体，就会产生薄板振动，当材料达到其疲劳极限（普通钢材ξb≈107）时就会产生断裂。所以，对振动流化床干燥机的结构设计，更注重对刚度的设计。为了增加其刚度，往往会增大数倍的质量。

振动流化床干燥机的工作原理如图1所示。

被干燥物在通风板上，在风力、振动电机振动力的共同作用下，从入料口进入由排料口排出。而干燥介质（风）由下而上的正交叉通过被干燥物完成传质传热的干燥过程。而排出的载湿体空气，又会带走粒度较小的被干燥物。

在干燥机的孔板上（称流化床板）会形成流化态、而随着气流，在流化态上面又会形成气、料混合的浓相段和稀相段。而稀相段的高低决定了，粉尘夹带的关键。因此，为了有效地控制其稀相段的高度，达到减小粉尘夹带的目的。就会把干燥机的上腔（集气室）做的很高。

其基本结构如图2所示。

这样，便产生的刚度降低的矛盾。即上腔越高其刚度越差。

最早发现上腔开裂是1989年在湖北化工厂应用GL12*75型振动流化床干燥机，由于上腔的母材达到了疲劳极限，不锈钢材产生了龟裂现象，严重处锤击都会形成圆洞。

为了解决这个问题，当时我们采取了增加板材厚度、加大筋板密度、降低上腔高度等措施。暂时解决了上腔开裂的问题。但同时又增大了粉尘夹带的新的问题。并且由于增大了参振质量，振动电机的功率也相应的增大了很多。

因此，我们针对这个问题，决定以上腔不参振作为目标，从根本上解决这一矛盾，取得了可观的经济效益和社会效益。

理论上，上腔不参振，可以无限高的制造上腔以满足减少粉尘夹带，无需考虑机械振动对上腔刚度的影响。只需考虑低压气流的冲击和自身的强度。

所以改进后振动流化床干燥机在干燥强度上，由于加高了稀相段而也相应的提高。以干燥硝酸钾为例原机型干燥强度为：260 kg/H·M2，（湖南湘南器材厂应用机型：GL6×45），改为上腔不参振干燥强度为550 kg/H·M2（湖北金源化工股份有限公司应用机型：GL15*75）。

上腔不参振还带来了功率下降的直接经济效益。

振动流化床干燥机的动力源为振动电机，而干燥机的振幅大小、振动频率的快慢都取决于振动电机。其工作原理是利用固定在机体两侧的两台频率相同、激振力相同、转向相反所产生的圆振动的合力，而形成直线振动。振动电机的激振力的计算公式为：F=S*ω2*W/2。

式中：F为电机激振力。

S为振动机械的双振幅。

W为总参振质量。

ω为角频率=2πn/60。

由此可见，参振质量对电机功率的影响。

在实践中通过上腔不参振的设计，电机功率明显下降很多。以GL15*75型振动流化床干燥机为例，原设计功率为2*5.5 kw，改进后功率为2*3.7 kw。节省电耗30%。

另外，上腔由于同时具备腐蚀的三要素（温度、湿度、酸碱度），在制造过程中对其材质要求很严格。通过通过上腔不参振的设计改进，材料减少近50%。所以整体制造成本下降了近20%。

振动流化床干燥机的上腔不参振结构设计，为我国干燥设备领域赶超世界先进技术做了很大贡献。endprint