氣流粉碎機(jī)動(dòng)態(tài)參數(shù)的正交試驗(yàn)分析

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1、氣流粉碎機(jī)動(dòng)態(tài)參數(shù)的正交試驗(yàn)分析 3 王永強(qiáng) ,王成端 ( 西南科技大學(xué)環(huán)境工程學(xué)院 ,四川 綿陽 621002) [ 摘 要 ] 利用正交試驗(yàn)法來研究扁平式氣流粉碎機(jī)的動(dòng)態(tài)參數(shù)和產(chǎn)品粒徑之間的關(guān)系 ,分 析了各動(dòng)態(tài)參數(shù)之間的主次關(guān)系 ,得到了最優(yōu)生產(chǎn)水平 。 [ 關(guān)鍵詞 ] 氣流粉碎 ;動(dòng)態(tài)參數(shù) ;正交試驗(yàn) ;優(yōu)化 [ 中圖分類號(hào) ] TD451 [ 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ] B [ 文章編號(hào) ] 1003 - 6083 (2003) 02 - 0033 - 03 力 、進(jìn)料壓力 、振動(dòng)電流三個(gè)動(dòng)態(tài)參數(shù) 。其中 ,粉 碎工質(zhì)壓力為經(jīng)除油除水后進(jìn)入粉碎機(jī)超音速噴 嘴入口的干空氣

2、表壓力 ; 進(jìn)料壓力的主要作用是 用壓力將要粉碎的物料壓入粉碎室內(nèi)進(jìn)行顆粒之 間的碰撞 ; 控制加料量大小用振動(dòng)加料器 , 電流 大 ,進(jìn)料速度就快 ,即單位時(shí)間內(nèi)的進(jìn)料量大 。反 之 ,則進(jìn)料量小 。 本次正交試驗(yàn)法選取的原料是二氧化硅 ,原 料試驗(yàn)前經(jīng)過篩分 、烘干 ,其粒徑為 120 目 。本次 試驗(yàn)的因素水平見表 1 。 表 1 因素水平表 引 言 0 一般來說 ,在研究氣流粉碎機(jī)動(dòng)態(tài)參數(shù)的時(shí) 候 ,首先要搞清楚每一個(gè)動(dòng)態(tài)參數(shù)和產(chǎn)品粒徑之 間的關(guān)系 。比如在研究扁平式氣流粉碎機(jī)的時(shí) 候 ,分別把振動(dòng)電流 (反應(yīng)了進(jìn)料量的大小) 、粉碎 工質(zhì)壓力和進(jìn)料壓力作為變量

3、 ,把粉碎產(chǎn)品的粒 度和分布作為因變量 ,研究每一個(gè)動(dòng)態(tài)參數(shù)的變 化對(duì)于因變量的影響 ,從中得到氣流粉碎機(jī)生產(chǎn) 過程中動(dòng)態(tài)參數(shù)和產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)系 。利用單因素 試驗(yàn)分析法只能知道單一動(dòng)態(tài)參數(shù)和產(chǎn)品粒度之 間的關(guān)系 ,而無法分析出各種動(dòng)態(tài)參數(shù)對(duì)于試驗(yàn) 產(chǎn)品影響的主次關(guān)系 。正交試驗(yàn)法就可以解決這 種問題 。它可以在較少次數(shù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上 ,利用 所得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù) ,有效 、全面的反應(yīng)氣流粉碎機(jī) 生產(chǎn)過程中各種動(dòng)態(tài)參數(shù)和產(chǎn)品粉碎效果之間的 客觀關(guān)系 ,分析出指導(dǎo)實(shí)踐的正確結(jié)論1 。 因素 1 水平 2 水平 3 水平 A 工質(zhì)壓力ΠMPa B 進(jìn)料壓力ΠMPa 0 . 2

4、0 0 . 35 0 . 25 0 . 40 0. 30 0. 45 C 振動(dòng)電流ΠmA 20 30 25 在安排表 1 時(shí) ,各因素的水平選擇不是隨意 的 ,工質(zhì)壓力和進(jìn)料壓力的選擇有一個(gè)限制 ,根據(jù) 試驗(yàn)所用 QS100 型圓盤式氣流粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) , 試驗(yàn)時(shí)進(jìn)料壓力要大于工質(zhì)壓力 ,否則會(huì)引起倒 噴 ,即工質(zhì)壓力最大值小于進(jìn)料壓力最小值 。 為了提高試驗(yàn)分析的可靠性 ,試驗(yàn)采用重復(fù) 試驗(yàn)和重復(fù)取樣 。 重復(fù)試驗(yàn)和重復(fù)取樣 ,是為了在同一試驗(yàn)條 件下獲得多個(gè)數(shù)據(jù) ,以便較為客觀地反映該試驗(yàn) 條件的優(yōu)劣 。 本次試驗(yàn)重復(fù)試驗(yàn) 2 次 ,重復(fù)取樣 3 次

5、 ,在每 一個(gè)試驗(yàn)條件下得到 6 個(gè)數(shù)據(jù) 。 根據(jù)試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù) ,做極差分析和方差分 析 ,解決各因素對(duì)指標(biāo)的影響主次問題 、各因素取 什么水平好的問題 、什么是較優(yōu)生產(chǎn)條件的問題 等等 。 由于本次試驗(yàn)中 ,因素?cái)?shù)是 3 ,水平數(shù)也是 3 。 1 試驗(yàn)介紹 本次試驗(yàn)采用的氣流粉碎機(jī)為 QS100 型圓盤 式氣流粉碎機(jī) 。主要技術(shù)參數(shù) : 粉碎壓力 0 . 6～1 . 0 ,MPa 加料壓力 0 . 6～1 . 0 ,MPa 空氣耗量 1 . 1～1 . 73 ,m3 Πmin 外形尺寸 (長(zhǎng) ×寬 ×高) 1320 ×620 ×1600 ,mm 進(jìn)料粒徑 生產(chǎn)

6、能力 電機(jī)功率 機(jī)組凈重 < 0 . 3 ,目 2～10 ,kgΠh 13～15 ,kW 140 ,kg 根據(jù)理論分析和可調(diào)節(jié)性 ,重點(diǎn)選取工質(zhì)壓 4 ) 故在選擇正交表時(shí)采用 L9 (3 正交表 ,其中“9”表 3 國(guó)家 863 項(xiàng)目 (2001AA642010) 王永強(qiáng)等 氣流粉碎機(jī)動(dòng)態(tài)參數(shù)的正交試驗(yàn)分析 3 2003 年第 2 期 34 示試驗(yàn)的次數(shù) “; 3”表示水平數(shù) “; 4”表示因素?cái)?shù) , 由于本次試驗(yàn)只有三個(gè)因素 ,所以正交表中有一 列是空的 ?？梢钥闯隹偣残枰?9 次試驗(yàn) 。表 2 方案所要做的

7、9 次試驗(yàn)的具體條件 ,見表 3 。 表 3 試驗(yàn)方案表 工質(zhì)壓力 進(jìn)料壓力 振動(dòng)電流 試驗(yàn)號(hào) ΠMPa ΠMPa ΠmA 4 1 便是采用 L9 (3 ) 的一種排法 。 1 2 3 4 5 6 7 8 0 . 20 0 . 20 0 . 20 0 . 25 0 . 25 0 . 25 0 . 30 0 . 30 0 . 35 0 . 40 0 . 45 0 . 35 0 . 40 0 . 45 0 . 35 0 . 40 20 30 25 25 20 30 30 25 4 表 2 L

8、9 (3 ) 的一種排法 A B C 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 7 8 1 1 1 2 2 2 3 3 1 2 3 1 2 3 1 2 1 2 3 2 3 1 3 1 1 2 3 3 1 2 2 3 9 0 . 30 0 . 45 20 2 試驗(yàn)及分析 通過表 3 的試驗(yàn)方案進(jìn)行試驗(yàn) ,然后測(cè)量每 9 3 3 2 1 把表 2 中各列的數(shù)字“l(fā) ”、“2”、“3”分別看作 所填因素在各號(hào)試驗(yàn)中的水平 ,就可以寫出這個(gè) 一次試驗(yàn)產(chǎn)品的粒

9、度 ,測(cè)量 3 次 。結(jié)果見表 4 。 表 4 試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果 試驗(yàn)號(hào) 試驗(yàn)次數(shù) 結(jié)果 1Πμm 結(jié)果 2Πμm 結(jié)果 3Πμm 合計(jì)Πμm 平均值Πμm 2 . 1 極差分析 由于各號(hào)試驗(yàn)條件下重復(fù)試驗(yàn)和重復(fù)取樣的 次數(shù)相等 ,故可分別用同一試驗(yàn)條件下的數(shù)據(jù)和 來進(jìn)行極差分析 。經(jīng)計(jì)算 ,A 、B 、C 三因素的極差 分別為 719 , 10129 , 4123 。B 的 極 差 最 大 , 說 明 B 的變化對(duì)于產(chǎn)品粒度的影響最大 。所以三個(gè)因素 的主次由大到小為 B 、A 、C 。但是三因素的極差 相差不大 ,也就是說 B 因素對(duì)于產(chǎn)品粒度的影響 相對(duì)于其

10、它因素來說沒有絕對(duì)優(yōu)勢(shì) ,所以三個(gè)影 響因素都非常重要 。這里得出的因素主次只是各 動(dòng)態(tài)參數(shù)對(duì)于產(chǎn)品粒度影響的相對(duì)強(qiáng)弱2 。 選取因素的水平是與要求的指標(biāo)有關(guān) 。本次 試驗(yàn)要求指標(biāo)越小越好 ,所以要取使指標(biāo)減小的 水平 , 即 在 工 質(zhì) 壓 力 為 0130MPa , 進(jìn) 料 壓 力 為 0135MPa ,振動(dòng)電流為 20mA 時(shí) ,粉碎工作最優(yōu) 。 2 . 2 驗(yàn)證分析結(jié)果 為了驗(yàn)證試驗(yàn)分析的正確性 ,選取若干組動(dòng) 態(tài)參數(shù)值 ,分別進(jìn)行粉碎并測(cè)量產(chǎn)品的粒度 。通 過粉 碎 比 來 比 較 粉 碎 效 果 的 優(yōu) 劣 。粉 碎 比 = 產(chǎn)品粒徑 3 原料粒徑 ,顯然粉

11、碎比越小 ,粉碎效果越好 。結(jié) 果見表 5 。 表 5 粉碎效果比較 工質(zhì) 壓力 進(jìn)料 壓力 振動(dòng) 電流 原料 粒徑 粉碎最 小粒徑 粉碎比 0 . 3 0 . 2 0 . 5 0 . 3 30 30 109. 88 88 . 12 9. 36 11 . 63 0 . 085 0 . 132 0 . 3 0 . 35 20 119 . 51 9 . 27 0 . 078 從表 5 中看出 ,第 3 組的原料粒徑最大 ,但粉 1 第 1 次 9 . 36 9 . 17 10 . 44 57 .

12、03 9 . 505 第 2 次 9 . 28 9 . 34 9 . 44 2 第 1 次 9 . 37 9 . 33 9 . 38 61 . 46 10. 243 第 2 次 11. 54 10 . 79 11 . 05 3 第 1 次 9 . 62 9 . 47 9 . 52 57 . 58 9 . 597 第 2 次 9 . 81 9 . 62 9 . 54 4 第 1 次 10. 41 9 . 57 9 . 48 58 . 07 9 . 678 第 2 次 9 . 63 9 . 57 9

13、 . 41 5 第 1 次 9 . 45 9 . 45 9 . 48 60 . 35 10. 058 第 2 次 10. 54 10 . 73 10 . 70 6 第 1 次 10. 10 10 . 30 10 . 24 61 . 55 10. 258 第 2 次 10. 52 10 . 05 10 . 34 7 第 1 次 9 . 36 9 . 56 9 . 52 56 . 16 9 . 360 第 2 次 9 . 16 9 . 35 9 . 21 8 第 1 次 9 . 96 10 . 0

14、4 10 . 10 59 . 74 9 . 957 第 2 次 9 . 82 9 . 90 9 . 92 9 第 1 次 9 . 42 9 . 21 9 . 34 56 . 13 9 . 355 第 2 次 9 . 34 9 . 25 9 . 57 2003 年第 2 期 江 蘇 煤 炭 35 碎比反而最小 ,說明其粉碎效果非常好 。第 3 組 的動(dòng)態(tài)參數(shù)值即為最優(yōu)水平 。所以本次試驗(yàn)證明 了利用

15、正交試驗(yàn)法得到的試驗(yàn)結(jié)論是正確的 。 得到最優(yōu)水平 ,來獲得最佳生產(chǎn)時(shí)所需的動(dòng)態(tài)參 數(shù)值 。 [ 參 考 文 獻(xiàn) ] 結(jié) 論 3 1 《正交試驗(yàn)法》編寫組. 正交試驗(yàn)法 M . 國(guó)防工業(yè)出版 社 ,1978. 對(duì)于氣流粉碎機(jī)來說 ,利用單因素法只能知 道單一的動(dòng)態(tài)參數(shù)和產(chǎn)品粒度之間的關(guān)系 ,無法 回答各動(dòng)態(tài)參數(shù)的主次關(guān)系 。使用正交試驗(yàn)分析 法不但可以很好地解決這一問題 ,而且也很容易 2 3 陸厚根. 粉體技術(shù)導(dǎo)論 M . 同濟(jì)大學(xué)出版社 ,1998. 鄭水林. 超細(xì)粉碎 M . 中國(guó)建材工業(yè)出版社 ,1999. [ 收稿日期

16、 :2003 - 01 - 20 (上接第 6 頁) 圖 2 方法二替換主梁圖 (單位 :mm) (2) 回撤工作面刮板輸送機(jī)同方法一 。 (3) 回撤副梁及副梁下的單體支柱 。從機(jī)頭 向機(jī)尾 ,逐架回撤副梁及副梁下的單體支柱 。 (4) 回撤木梁下的單體支柱 。由機(jī)頭向機(jī)尾 逐架用木腿替換木梁下的單體支柱 。 3 技術(shù)分析與評(píng)價(jià) 簡(jiǎn)易放頂煤工作面回撤前 ,在最后一個(gè)循環(huán) 不放頂煤 ,從而使頂煤垮落和冒落的矸石與工作 面頂煤形成較穩(wěn)定的自然拱結(jié)構(gòu) ?？迓涿后w的破 碎 、膨脹很大程度上增加了老空側(cè)的充填高度 ,使 上覆巖層因斷裂及垮落對(duì)工作面的壓力作用明顯 減緩 ,使

17、工作面回撤期間礦壓顯現(xiàn)不明顯 。方法 二采用木梁代替主梁使工作面在最后一個(gè)循環(huán)便 將工作面的主梁全部替換 ,加快回撤速度 ,提高了 效益 : 木梁采用 Ф200mm ×2400mm 圓松木 , 一梁 三柱 ,保證了支護(hù)強(qiáng)度 ;煤幫 、老塘用擋矸簾 、塘材 剎緊背牢 ,是為了防止竄碴 、漏煤 、漏頂而影響正 ?；爻?;用木腿采取先支后回的原則替換木梁下 的單體支柱 ,能使工作面始終保持最小控頂距 ,有 利于工作面回撤 ?？傊?,采用方法二 ,縮短了回撤 時(shí)間 , 又使礦壓顯現(xiàn)相對(duì)減少 , 既提高了工作效 率 ,又保證了安全回撤 ,是切實(shí)可行的方案 。 2 實(shí)際效果比較 (1) 方法一

18、、二分項(xiàng)比較見表 1 。 表 1 方法一 、二分項(xiàng)比較表 項(xiàng) 目 方法一 方法二 安全方面 頂板松動(dòng) 回撤時(shí)間Π小班 工作阻力ΠKN 初撐力ΠKN 頂板下沉量Πmm 回撤控頂距Πm 不安全因素多 次數(shù)多 6 個(gè) 30 ( 平均) 10～20 50～100 3 . 4 較安全 次數(shù)少 3 個(gè) 75 ( 平均) ≥50 0～50 2 . 4 (2) 采用方法二 ,在短時(shí)間內(nèi)減緩了礦壓的顯 現(xiàn)程度 ,縮短了回撤時(shí)間 ,從而確保了回撤安全 , 提高了經(jīng)濟(jì)效益 。 (3) 方法二在推最后一排時(shí) ,直接用木梁代替 主梁支護(hù) ,既簡(jiǎn)化了工序 ,同時(shí)又減少了對(duì)頂板的 二次松動(dòng) ,減弱了方法一回撤主梁時(shí)對(duì)木棚的破 壞程度 ,從而使回撤更安全 。 [ 作者簡(jiǎn)介 ] 布鐵勇 (1965 - ) ,男 ,邯鄲礦務(wù)局陽邑煤礦技術(shù)科長(zhǎng) , 采煤高級(jí)工程師 。 [ 收稿日期 :2002 - 01 - 11