mms-24a型色選機(jī)在我國(guó)糧食生產(chǎn)中的應(yīng)用

mms-24a型色選機(jī)在我國(guó)糧食生產(chǎn)中的應(yīng)用

1mms-24a型色選機(jī)中國(guó)是世界上的第一個(gè)水稻生產(chǎn)國(guó)。水稻年產(chǎn)量約1500億公里，占中國(guó)糧食總產(chǎn)量的三分之一以上。碾米工業(yè)是稻谷加工的主要產(chǎn)業(yè),目前全國(guó)糧食部門所屬的國(guó)有大米加工廠約3000家,但是大部分碾米廠的設(shè)備還停留在60年代水平,每年優(yōu)質(zhì)大米的產(chǎn)量只占總量的4%,因此每年大約有200萬t優(yōu)質(zhì)大米涌進(jìn)國(guó)門,同時(shí)我國(guó)又是精米出口國(guó),其出口量居世界第四位。為滿足出口和日益提高的人民生活水平的需要,近年來許多碾米廠紛紛要求提供碾米精加工設(shè)備,其中色選機(jī)是重要設(shè)備之一。1994年5月核工業(yè)理化工程研究院通過國(guó)家計(jì)委撥款立項(xiàng),決定開發(fā)色選機(jī),經(jīng)過兩年多的努力,由核理化院光電應(yīng)用技術(shù)研究所開發(fā)成功的MMS-24A型色選機(jī),在國(guó)內(nèi)10余家碾米廠運(yùn)行情況良好,得到了使用廠家的好評(píng)。MMS-24A型色選機(jī)是一種用于顆粒狀物料顏色選別的新型設(shè)備。該設(shè)備采用先進(jìn)的光電技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對(duì)流動(dòng)著的顆粒狀物料的色彩選別,它具有色選精度高、色選帶出比低、結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便等優(yōu)點(diǎn),可以廣泛用于顆粒狀物料異色粒子的剔除,尤其適用于大米、紅小豆、黃豆、芝麻等物料的精選。1996年11月18日,MMS-24A型色選機(jī)在江蘇省吳縣通過了核工業(yè)總公司組織的部級(jí)鑒定,鑒定意見指出:“MMS-24A型色選機(jī)的性能指標(biāo)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平,可以替代進(jìn)口產(chǎn)品,同意通過鑒定,建議盡快批量生產(chǎn)投放市場(chǎng),在碾米行業(yè)推廣應(yīng)用”。2次色選機(jī)床近年引進(jìn)的色選機(jī)主要是美國(guó)、日本、臺(tái)灣的產(chǎn)品。它們的主要參數(shù)如表1所示。這些色選機(jī)具有如下一些特點(diǎn):a.形成系列化產(chǎn)品,不同規(guī)格的產(chǎn)品可用于不同物料的色選。在物料傳輸方式上可分管輸式和帶輸式兩種。b.一體化的積木式結(jié)構(gòu),可根據(jù)處理量的大小選擇不同的通道數(shù)量。每小時(shí)的處理量可由幾百千克到幾噸。c.普遍具有二次選別功能,一次和二次通道數(shù)按比例配備。d.采用微處理機(jī)進(jìn)行監(jiān)視和控制,具有自動(dòng)校準(zhǔn)基色、自動(dòng)巡檢、自動(dòng)清掃、聯(lián)鎖保護(hù)等功能。e.關(guān)鍵件光電探頭有單色和雙色之分,檢測(cè)方向有一維、二維、三維之分。從國(guó)內(nèi)元器件工業(yè)和加工工業(yè)的實(shí)際水平出發(fā),根據(jù)色選機(jī)市場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用對(duì)象確定我們研制工作的指導(dǎo)思想是:2.1應(yīng)盡可能瞄準(zhǔn)90年代國(guó)際水平,實(shí)現(xiàn)高起點(diǎn)開發(fā)。既要盡可能地借鑒國(guó)際上的先進(jìn)技術(shù)和思路,又要符合國(guó)情,考慮成功的可能性和市場(chǎng)承受能力,宜采用·V型斜槽式傳輸結(jié)構(gòu)·高靈敏度單色型光電探測(cè)器·高穩(wěn)定度照明光源·高可靠性快速噴氣閥·光電箱自動(dòng)清掃裝置·帶提升裝置的二次色選裝置2.2以色選大米為主要對(duì)象,兼顧其他原料的色選,在喂料器振動(dòng)量、進(jìn)料導(dǎo)板角度、通道的寬度、出料斗口徑及吹氣延時(shí)可調(diào)范圍等的設(shè)計(jì)上,考慮用途擴(kuò)展的可能性。2.3為了便于裝配、檢修和維護(hù),采用開放式框架機(jī)柜;為了便于操作者進(jìn)行流量調(diào)整和監(jiān)控,設(shè)置瞬時(shí)流量和累計(jì)流量顯示裝置;為了保證設(shè)備的安全運(yùn)行,設(shè)置故障態(tài)自動(dòng)聲光報(bào)警和聯(lián)鎖裝置。3平等電控箱、電源機(jī)籠MMS-24A型色選機(jī)工作原理如圖1所示。色選機(jī)選別室內(nèi)有24條狹長(zhǎng)的通道,通道出口處裝有高穩(wěn)定光源。當(dāng)物料經(jīng)由振動(dòng)喂料系統(tǒng)均勻地通過斜槽通道進(jìn)入選別區(qū)域時(shí),光電探測(cè)器測(cè)得反射光和投射光的光量,并與基準(zhǔn)色板反射光量相比較,將其差值信號(hào)放大處理,當(dāng)信號(hào)大于預(yù)定值時(shí),驅(qū)動(dòng)噴射系統(tǒng)吹出異色粒子,從而達(dá)到色彩選別的目的。MMS-24A型色選機(jī)由進(jìn)料斗、振動(dòng)喂料器、斜槽總成、光電總成、下料斗、流量計(jì)、提升機(jī)和電控箱組成(見圖2)。進(jìn)料斗由兩個(gè)空腔組成,一次腔與原料進(jìn)口相聯(lián),它為一次色選的18條通道供料;二次腔與提升機(jī)左通道相聯(lián),提升機(jī)的左通道將一次色選的吹出物送到二次腔,二次腔將這些物料送到用于二次色選的6條通道。提升機(jī)的右通道將二次色選的未吹出物送回到一次腔。振動(dòng)喂料器由四組相互獨(dú)立的振動(dòng)簸斗組成,每組簸斗分別為6條通道供料。為了控制喂料量,二次喂料簸斗與一次喂料簸斗結(jié)構(gòu)不同。它的簸斗口有6條分叉的支管,分別對(duì)應(yīng)6條二次色選通道,支管的出口處很狹窄,以使二次喂料成為一條均勻的細(xì)束。每組喂料器喂料量的大小可由電控箱面板上的電位器調(diào)整。斜槽總成由24條互相平行,與水平面成63°的狹長(zhǎng)的不銹鋼V型槽組成,每6條V型槽的座板上裝有一個(gè)100W的加熱器。斜槽的作用就是保證物料以一定的速度展示在光電探測(cè)器的監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi),以達(dá)到最高的異色粒子剔除率和產(chǎn)量。光電箱總成由兩組40W高穩(wěn)定度照明光源、24個(gè)光電探測(cè)器、24路前置放大器及一套基色反光板組成。兩組光源用于黑選和白選不同色選目的的照明;24個(gè)光電探測(cè)器和24路前置信號(hào)放大器與24條物料通道相對(duì)應(yīng),承擔(dān)各通道異色粒子信號(hào)的捕捉和前置放大?；逭{(diào)整機(jī)構(gòu)的調(diào)整可使光電探測(cè)器捕捉到的基準(zhǔn)電平與物料基準(zhǔn)色信號(hào)電平相一致,從而使不同于物料基準(zhǔn)色的異色粒子得以選出。下料斗由下料系統(tǒng)和吹氣系統(tǒng)組成,下料系統(tǒng)承擔(dān)一次色選和二次色選后物料的收集,將一次色選后成品送入流量計(jì)斗,一次色選的吹出物經(jīng)由提升機(jī)的左通道送入進(jìn)料斗二次腔;二次色選的吹出物從異色粒子收集口排出,而二次色選的未吹出物經(jīng)由提升機(jī)的右通道送入進(jìn)料斗一次腔再進(jìn)行一次色選。吹氣系統(tǒng)由24個(gè)高可靠性快速噴氣閥和24只扁平噴嘴組成,分別承擔(dān)24路通道異色粒子的吹出。流量計(jì)由溜槽、接料板、流量傳感器等組成,它用于對(duì)一次色選后成品瞬時(shí)流量進(jìn)行檢測(cè),以隨時(shí)監(jiān)視設(shè)備的產(chǎn)量。提升機(jī)有左右兩條互相獨(dú)立的提升通道,分別將二次色選的未吹出物和一次色選的吹出物送到進(jìn)料斗的一、二次腔內(nèi)。電控箱是MMS-24A型色選機(jī)的中樞,它由前后面板、電源機(jī)籠、主放機(jī)籠、驅(qū)動(dòng)機(jī)籠和邏輯控制系統(tǒng)組成。前面板上的時(shí)間繼電器用于光電箱清掃周期的設(shè)定;瞬時(shí)流量表和累計(jì)流量表用于一次色選后成品產(chǎn)量的顯示;電平顯示表用于各通道信號(hào)電平的監(jiān)視,在正常運(yùn)行態(tài)它顯示第13通道的信號(hào)電平;面板上其余旋鈕用于調(diào)整選黑或選白的靈敏度和振動(dòng)喂料器的喂料量。電源機(jī)籠為整機(jī)提供+12V、-12V、+24V、～12V、+102V、+8.3V等8種穩(wěn)定電源。主放機(jī)籠的24路主放大器將前置放大器提供的信號(hào)進(jìn)行增益約為1000～2000的整形放大,以提供給比較電路作出是否是異色粒子的判斷。當(dāng)信號(hào)電平超過設(shè)定的門檻電平時(shí),產(chǎn)生延時(shí)約為20ms,寬度約為0.5～4ms的脈沖提供給驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)機(jī)籠的24路驅(qū)動(dòng)電路,按照主放大電路提供的脈沖信號(hào),產(chǎn)生延時(shí)準(zhǔn)確、幅度為100V、寬度為2ms的驅(qū)動(dòng)脈沖,提供給快速噴氣閥。邏輯控制系統(tǒng)的邏輯板、溫機(jī)板、喂料板、清掃板等保證了溫機(jī)、喂料、清掃、提升等功能的正常運(yùn)行,并對(duì)這些功能的故障態(tài)進(jìn)行聲光報(bào)警和聯(lián)鎖控制。MMS-24A型色選機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使該機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn):3.1V型斜槽傳輸方式和高靈敏度的光電探測(cè)器使該機(jī)具有很高的異色粒子檢出率。3.2裝設(shè)的光電箱自動(dòng)清掃裝置和帶提升機(jī)的二次色選裝置使該機(jī)不僅可作為單機(jī)獨(dú)立使用,而且可以聯(lián)入生產(chǎn)線進(jìn)行運(yùn)行。3.3V型槽加熱裝置保證了V型槽內(nèi)物料速率的穩(wěn)定,從而實(shí)現(xiàn)該機(jī)的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。3.4二次色選裝置的使用使得異色粒子收集口保持最低的正常粒子含量。3.5流量計(jì)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的使用為該機(jī)的操作和維護(hù)提供了極大的方便。4研制高速噴氣閥,提高異色粒子的去除能力色選機(jī)的色選精度、色選帶出比和產(chǎn)量是互相關(guān)聯(lián)的幾項(xiàng)指標(biāo)。既要達(dá)到一定的產(chǎn)量,又要保持較高的色選精度不是一件容易的事。其主要原因:一是由于物料流動(dòng)速度快,當(dāng)斜槽長(zhǎng)度為1m,傾角為63°時(shí),在斜槽出口處物料粒子的速度大約是3.7m/s,而到達(dá)噴氣嘴前方時(shí)粒子的速度為4m/s。光電探測(cè)器捕捉到異色粒子信號(hào)到粒子下落到氣嘴前方的時(shí)間約為19ms,這么快的速度下落,氣嘴吹早了或吹晚了都會(huì)把正常粒子吹走,而吹不走異色粒子。以大米為例,設(shè)米粒長(zhǎng)為6mm,那么一粒米豎直下落經(jīng)過氣嘴前方的時(shí)間間隔約為1.5ms,這就要求噴氣閥的開啟時(shí)間不能大于3ms,否則會(huì)使吹走一粒異色粒子帶走的好粒子比例偏高。其二,是異色粒子與正常粒子的反差很小,信號(hào)很弱,外部雜光等的干擾都會(huì)影響異色粒子的正常吹出。針對(duì)上述情況,我們?cè)谘兄七^程中采取了下述措施:4.1研制了信號(hào)時(shí)差測(cè)定儀,用來測(cè)定物料粒子從光電探測(cè)器下落到氣嘴前所需的時(shí)間。通過調(diào)整斜槽角度,提高通道光潔度,改變喂料器導(dǎo)板角度等手段改善物料粒子速度的一致性,從而減少延時(shí)的分散,提高異色粒子的剔除率。表2是9501MMS-24A型色選機(jī)通道時(shí)差分散性測(cè)定的一組數(shù)據(jù)。4.2選用國(guó)產(chǎn)高靈敏度光電探測(cè)器,該探測(cè)器的光敏面積比國(guó)外同類產(chǎn)品大近3倍,峰值處波長(zhǎng)為550nm,在峰值處電流靈敏度可達(dá)0.22μA/μW。4.3研制了專門用于黃粒色選的濾色鏡,有效地提高了淺黃米的信號(hào)強(qiáng)度,保證了本機(jī)具有很高的色選精度。4.4研制了氣流強(qiáng)度測(cè)定裝置,用來測(cè)定高速噴氣閥所噴出的氣流強(qiáng)度和氣流持續(xù)時(shí)間,從而為高速噴氣閥結(jié)構(gòu)參數(shù)的改進(jìn)設(shè)計(jì)提供了依據(jù),使研制的高速噴氣閥的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到甚至超過國(guó)外同類產(chǎn)品的水平。4.5根據(jù)流體力學(xué)原理,改變了噴氣嘴內(nèi)腔的形狀設(shè)計(jì),使氣嘴進(jìn)氣口截面大于出口截面,從而使氣流的形狀、氣流截面速度均勻性有明顯改善。4.6設(shè)計(jì)了形狀特殊的二次色選喂料裝置以及二次下料收集器,使異色粒子收集口正常粒子的帶出量達(dá)到最低水平。4.7研制了前置板、主放板、驅(qū)動(dòng)板及邏輯控制系統(tǒng)調(diào)試?yán)匣b置,使所有控制電路板在老化臺(tái)上經(jīng)受72h以上的連續(xù)老化實(shí)驗(yàn),從而保證整機(jī)控制板的安全可靠運(yùn)行。5色選機(jī)標(biāo)準(zhǔn)研究從收集到的國(guó)外色選機(jī)產(chǎn)品介紹上看,大都只標(biāo)明了設(shè)備的通道數(shù)、產(chǎn)量、重量、外形尺寸、功耗等基本參數(shù)。還沒有見到哪家產(chǎn)品標(biāo)明反映色選機(jī)色選性能優(yōu)劣的指標(biāo),即反映色選效率和經(jīng)濟(jì)性方面的指標(biāo)。為此委托上?？萍记閳?bào)所、國(guó)防科工委情報(bào)所等單位利用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO,國(guó)外主要標(biāo)準(zhǔn)JLS、DIN等檢索工具進(jìn)行檢索、結(jié)果均未發(fā)現(xiàn)有關(guān)色選機(jī)方面的標(biāo)準(zhǔn)資料。為貫徹《產(chǎn)品質(zhì)量法》和《標(biāo)準(zhǔn)法》,確保產(chǎn)品的質(zhì)量,我們對(duì)上海、天津、浙江、湖南、江西、湖北等地引進(jìn)的國(guó)外色選機(jī)的使用情況進(jìn)行了調(diào)研,并對(duì)比了已投入運(yùn)行的部分MMS-24A型色選機(jī)的實(shí)際運(yùn)行效果。在廣泛征求有關(guān)專家意見的基礎(chǔ)上,編制出了MMS-24A型色選機(jī)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。在該標(biāo)準(zhǔn)中,首次以定義的形式將色選精度、色選帶出比確定為衡量色選機(jī)性能優(yōu)劣的兩項(xiàng)實(shí)質(zhì)性指標(biāo)。這兩項(xiàng)指標(biāo)前者顯示色選機(jī)的工作效率,后者則反映色選機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。這兩項(xiàng)指標(biāo)的建立,為生產(chǎn)品質(zhì)優(yōu)良的色選機(jī)奠定了基礎(chǔ)。5.1顏色選擇精度5.1.1百分?jǐn)?shù)的表示含有異色顆粒的大米經(jīng)過色選后,其正常米粒的重量含量,以百分?jǐn)?shù)表示。MMS-24A型色選機(jī)的色選精度指標(biāo)是這樣規(guī)定的:當(dāng)異色顆粒含量不大于1%,大米流量不大于1.4t/h時(shí),色選精度高于99.6%。5.1.2異色顆粒含量對(duì)樣品色選的影響色選機(jī)在原料異色顆粒含量為1%,大米流量大于1.4t/h,正常運(yùn)轉(zhuǎn)0.5h后,在出料口接取原始樣品,每次不少于0.5kg,每隔15min取一次,共取三次。原始樣品按GB5491分樣,取50g樣品按GB5496揀出異色顆粒,并用感量為0.01g的天平稱重,然后按公式(1)計(jì)算。式中:η——色選精度;W1——異色顆粒重量,g;W——樣品重量,g。在實(shí)際檢驗(yàn)時(shí),不可能找到異色顆粒含量正好為1%的原料,只要能找到一種異色顆粒含量大于1%的原料,在流量大于1.4t/h的工況下進(jìn)行色選。如果色選精度高于99.6%,則視為該指標(biāo)合格。5.2顏色選擇5.2.1mms-24a型色選帶的出比經(jīng)色選后,其廢料中的異色顆粒重量與正常米粒重量之比。MMS-24A型色選機(jī)的色選帶出比是這樣規(guī)定的:當(dāng)異色顆粒含量不大于1%,大米流量不大于1.4t/h時(shí),色選帶出比優(yōu)于1∶4。5.2.2異色顆粒含量對(duì)樣品品質(zhì)的影響色選機(jī)在原料異色顆粒含量為1%,大米流量大于1.4t/h時(shí),正常運(yùn)轉(zhuǎn)0.5h后,在異色顆粒收集口接取原始樣品,每次取樣0.5min,每隔15min取一次,共取三次。按GB5491分樣,取5g樣品按GB5496揀出異色顆粒,并用感量為0.01g的天平稱重,然后按公式(2)進(jìn)行計(jì)算。式中:(1∶X)——色選帶出比;W1——異色顆粒重量,g;W——樣品重量,g。在實(shí)際檢驗(yàn)時(shí),不可能找到異色顆粒含量正好為1%的原料,只要能找到一種異色顆粒含量大于1%的原料,在流量大于1.4t/h的工況下進(jìn)行色選。如果色選帶出比優(yōu)于1∶4,則視為該指標(biāo)合格。表3列出了部分MMS-24A型色選機(jī)在進(jìn)行考核時(shí)測(cè)定的色選精度和色選帶出比數(shù)據(jù)。6輔助系統(tǒng)的應(yīng)用MMS-24A型色選機(jī)已有10臺(tái)機(jī)器在天津、吉林、山東、江蘇、浙江等地碾米廠投入使用,最長(zhǎng)使用時(shí)間已達(dá)一年,除江蘇金壇米廠一臺(tái)因通道主放電路有自激,使用效果不甚理想外,其余幾臺(tái)用戶對(duì)使用效果都比較滿意。使用的效果表明:(1)該機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定的創(chuàng)新性和實(shí)用性。開放式的機(jī)架結(jié)構(gòu),便于維修和保養(yǎng);設(shè)置的瞬時(shí)流量計(jì)、累計(jì)流量計(jì)、光電探測(cè)計(jì)、聲光報(bào)警系統(tǒng)等輔助裝置能對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全過程監(jiān)控。(2)由于設(shè)計(jì)了高穩(wěn)定度的照明光源、高效濾色鏡、高速噴氣閥及二次色選裝置,該機(jī)的色選精度、色選帶出比兩項(xiàng)反映色選機(jī)性能的實(shí)質(zhì)性指標(biāo),達(dá)到了目前國(guó)際色選技術(shù)的先進(jìn)水平,其中色選帶出比指標(biāo)優(yōu)于許多國(guó)外引進(jìn)機(jī)的水平。(3)經(jīng)過一年的小批量試生產(chǎn)及生產(chǎn)運(yùn)行考核,該機(jī)的技術(shù)已趨成熟,在材料選用、加工裝配