9KLH-250 型颗粒饲料压制机的研制

张 帅

（ 山西省农业机械发展中心， 山西 太原 030031）

我国饲料行业发展起始于20 世纪70 年代， 至今已有40 多年， 全国饲料年产量也早已迈入2 亿t的大关， 接下来饲料产量将会保持基本稳定、 小幅增长的趋势。 随着饲料行业竞争越来越激烈， 行业集中度的不断提高， “ 十三五” 规划加快推进供给侧结构性改革、 实现发展动能转换的提出， 产业内部联合或厂家合并、 全产业链和全球化发展将成为饲料企业做大变强、 持续发展的决定性因素。

我国饲料行业规模化发展趋势明显， 集中度逐步提高。 全国饲料企业总数不断下降， 2017 年总量6 469 家， 相比2011 年下降58%， 而大中型饲料企业的生产贡献则越来越高， 2017 年全国年产10 万t以上的饲料企业（ 单厂） 达到548 家， 比2011 年增长52%， 占全国饲料总产量的比例达到46%， 比2011 年增长12%[1]。 未来， 大型企业凭借规模、 资本、 技术等多维优势， 通过兼并、 新增产能及产业链延伸发挥协同效应， 综合产品和服务能力不断增强， 市场份额将持续增加。

为了适应饲料行业的发展， 研制能进行大规模工业生产、 质量稳定、 工作可靠、 技术先进的颗粒饲料加工成套技术与设备， 已成为饲料工业发展的必须。

1 总体方案设计及工作原理

1.1 总体方案设计

根据颗粒饲料加工技术规范要求， 9KLH-250 型颗粒饲料压制机主要包括喂料器、 主轴、 主体支撑、调质器、 250 kW 大电机、 环模系、 机门系、 压辊系、 引流刮刀、 切断刀、 润滑系等部件。

9KLH-250 型颗粒饲料压制机总设计图见图1。

1.2 工作原理

主要工作部件由电气控制系统、 颗粒机主机、润滑系统、 喂料器[2]、 调质器等组成。 工作时， 含水率低于18%的配合饲料， 从混合成品仓进入喂料器，在搅龙作用下（ 通过变频调速系统无级调整喂料器电机转速） ， 使待制粒的物料均匀流入调质器中； 蒸汽与物料进行充分混合同时进行调质； 调质后的物料温度在65～90 ℃， 湿度在14%～18%， 最终流入制粒室中完成制粒。

9KLH-250 型颗粒饲料压制机样品图见图2。

图2 9KLH-250 型颗粒饲料压制机样品图

1.3 主要技术参数

研制设备主要技术参数见表1。

表1 研制设备主要技术参数

2 主要工作部件设计

2.1 喂料器

喂料器采用先进的变频调速系统对喂料电机进行调速， 喂料器电机也配有过载保护装置。 喂料器由喂料搅龙、 皮带传动装置、 变频调速电机等组成。通过变频调速器调整喂料电机转速， 控制喂料搅龙转速在0～140 r/min 范围内， 进而得到合适的物料流速， 使物料均匀地进入调质器。

2.2 调质器

调质器主要包括不锈钢材质的主轴、 壳体、 桨叶、 蒸汽入口及减速电机等部件。 其主要功效是使混合料与蒸汽等添加质尽量的混合， 将混合料调质到设定的温度、 湿度， 以满足制粒工艺要求。

蒸汽系统必须要保证蒸汽品质。 9KLH-250 型颗粒饲料压制机制粒工艺需要保证蒸汽的压力达到0.2～0.4 MPa， 该蒸汽压力需要配置2 t 以上的蒸汽锅炉； 进入调质器的蒸汽要保持干燥， 冷凝水应由蒸汽系统排水管路排出， 不得留在调质器内。

2.3 主机系统

主机包括喂料器、 主轴、 主体支撑、 调质器、250 kW 大电机、 环模系、 机门系、 压辊系、 引流刮刀、 切断刀、 润滑系等部件。 处于工作状态时， 含水率低于18%的混合饲料， 由调质器搅龙均匀地经机门系导料口进入颗粒工作室， 在引流刮刀的引导下进入核心设备环模与压辊间的压缩区， 飞速运转的环模、 压辊吸取混合料并不断地压缩到环模孔内，混合料在环模孔内经挤压成条颗粒状， 经切断刀的切割， 形成长度相同的圆柱形颗粒， 制粒过程完成。传动系统设计成单电机窄V 带皮带传动系统， 具有最适当的传动比和较大的驱动力矩， 这个结构还有噪声低、 产量高、 运转平稳、 操作维修方便等优点。

2.4 核心设备环模

核心设备环模材料选用高铬合金钢， 经过锻制、机加工、 真空热处理工艺后， 环模上的小孔光洁度高、 尺寸精度达标、 使用年限长； 环模厚度、 孔径可根据用户实际选定， 配有Φ3～Φ20 多种孔径和不同厚度的环模， 可根据用户不同的要求调整， 使用户获得最大的经济和技术效益。

新环模安装完毕即将投入使用时， 不能一开始就调整到最大生产能力状态， 须有一段磨合期； 若新的环模投入使用一段时间后各项操作指标仍达不到要求， 就应检查或更换环模规格， 调整产品配方。

2.5 关键设备压辊

9KLH-250 型颗粒饲料压制机压辊配有2 只压辊， 每个压辊均可单独调整到靠近或远离环模， 这样对于每一种配方， 都可以通过调整压辊， 达到最佳的制粒效果。 压辊总成由压辊偏心轴、 压辊皮、滚动轴承、 定位环、 密封板、 油封、 圆螺母、 止退垫、 胀环等组成。 调整时， 整个压辊可以在主轴盘上的压辊支撑轴旋转运动， 2 个压辊可以通过前板的压辊压板上的大六方螺栓进行调节； 松开前板上的，用内六角扳手松开内六角紧定螺栓， 用专用工具大六方螺栓扳手调整压辊与环模间间隙至规定的间隙；调整合适后， 用内六角扳手锁紧压辊前板上的内六角螺栓。

2.6 环模的调节方式[3]

对新环模或停用相当长时间的环模， 建议按照下述程序进行重新调节。

将压辊调至离环模最小距离而不碰到环模为止；起动主电机； 将油料送到颗粒机直到孔内充满的物料完全被挤压出为止； 启动颗粒机上调质器和喂料电机， 喂入少量物料； 颗粒机可以开始生产颗粒物料， 根据电流表上所指示的主传动电机负荷， 确定后续需增加的喂料量； 当第一批颗粒料生产出来后，逐步增加糖蜜、 蒸汽、 水和其他添加剂， 同时通过电流表观察主传动电机负荷； 若环模出现要堵塞的迹象， 可快速从门侧送入油料， 使其保持运行； 若环模出现堵塞， 应拆下环模， 用小孔冲或钻将环模清理干净后再使用。

2.7 电气自动控制系统

电气自动控制系统的首要任务是使设备长时间保持稳定工作， 避免环模堵塞等非正常运转造成制粒机停止工作。 调试时应达到在出现制粒机过负荷或观察到皮带打滑过量情况时， 能立即切断喂料器、调质器的物料和蒸汽的供给， 同时能立即将环模上多余的熟料排到设备外部； 当电流下降到额定值后，再以原先设定的数值给颗粒机供给物料和蒸汽。

3 安装与调试

根据颗粒饲料加工工艺， 严格按设计安装成套加工设备中各单机， 包括原料输送、 粉碎、 配料混合、 制粒和电子打包等各部分； 调试前应阅读并理解各单机使用说明书中的调试方法， 并进行单机空载调试， 并设计调试方案。 调试时应按生产加工工艺、 控制工艺流程[4]， 完成对单机和成套设备的空载、 重载试车调试； 最后进行技术性能试验和生产考核。

4 试验

试验严格按国家有关饲料加工工艺标准、 环保标准及设计图纸要求， 对9KLH-250 型颗粒饲料压制机的性能、 各项技术指标进行验证。 试验场地选在太原威科饲料科技有限公司， 试验主料是玉米（ 配以辅料） 。 成套设备在试验前完成电器及自动控制系统调试及与各单机、 机组的点动、 联动、 空载调试、 设备的调整与保养， 具备重载试车的条件后进行试验。 试验仪器有电子秤、 秒表、 取样器、 噪声测定仪、 粉尘测定仪、 三相电度表、 水分测定仪、化学分析仪器及电工工具、 检测仪表等。 试验主要测定生产率、 度电生产率； 噪声、 粉尘等指标。

9KLH-250 型颗粒饲料压制机的试验结果见表2。

表2 9KLH-250 型颗粒饲料压制机的试验结果

由表2 可以看出， 9KLH-250 型颗粒饲料压制机的经济技术指标优于国家相关技术标准， 研制的设备可用于年产10 万t 饲料企业生产线。

5 结语

9KLH-250 型颗粒饲料压制机设计理论成熟、 设计合理、 技术可靠； 与国外进口机型相比具有成本低、 投资少、 见效快等特点， 具有较强市场竞争力。该颗粒机设计合理、 工艺先进， 具有自动化程度高、性能先进、 可靠等特点， 采用软启动装置启动电机，改良了电机启动条件， 自动润滑结构的设计保证了设备的良好状态， 避免了人工润滑出现的人为故障；凡与物料接触部件均为不锈钢材质， 延长了设备的使用年限； 过载全自动保护、 皮带打滑监视系统、蒸汽电磁阀控制等设计， 使设备操作简单方便。