氣流粉碎機動態(tài)參數(shù)的正交試驗分析

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1、氣流粉碎機動態(tài)參數(shù)的正交試驗分析 3 王永強 ,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 ] 利用正交試驗法來研究扁平式氣流粉碎機的動態(tài)參數(shù)和產(chǎn)品粒徑之間的關(guān)系 ,分 析了各動態(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 ;動態(tài)參數(shù) ;正交試驗 ;優(yōu)化 [ 中圖分類號 ] TD451 [ 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ] B [ 文章編號 ] 1003 - 6083 (2003) 02 - 0033 - 03 力 、進料壓力 、振動電流三個動態(tài)參數(shù) 。其中 ,粉 碎工質(zhì)壓力為經(jīng)除油除水后進入粉碎機超音速噴 嘴入口的干空氣

2、表壓力 ; 進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)進行顆粒之 間的碰撞 ; 控制加料量大小用振動加料器 , 電流 大 ,進料速度就快 ,即單位時間內(nèi)的進料量大 。反 之 ,則進料量小 。 本次正交試驗法選取的原料是二氧化硅 ,原 料試驗前經(jīng)過篩分 、烘干 ,其粒徑為 120 目 。本次 試驗的因素水平見表 1 。 表 1 因素水平表 引 言 0 一般來說 ,在研究氣流粉碎機動態(tài)參數(shù)的時 候 ,首先要搞清楚每一個動態(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的時 候 ,分別把振動電流 (反應(yīng)了進料量的大小) 、粉碎 工質(zhì)壓力和進料壓力作為變量

3、 ,把粉碎產(chǎn)品的粒 度和分布作為因變量 ,研究每一個動態(tài)參數(shù)的變 化對于因變量的影響 ,從中得到氣流粉碎機生產(chǎn) 過程中動態(tài)參數(shù)和產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)系 。利用單因素 試驗分析法只能知道單一動態(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態(tài)參數(shù)對于試驗 產(chǎn)品影響的主次關(guān)系 。正交試驗法就可以解決這 種問題 。它可以在較少次數(shù)試驗的基礎(chǔ)上 ,利用 所得到的試驗數(shù)據(jù) ,有效 、全面的反應(yīng)氣流粉碎機 生產(chǎn)過程中各種動態(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 進料壓力ΠMPa 0 . 2

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

5、 ,在每 一個試驗條件下得到 6 個數(shù)據(jù) 。 根據(jù)試驗得到的數(shù)據(jù) ,做極差分析和方差分 析 ,解決各因素對指標(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 。 由于本次試驗中 ,因素數(shù)是 3 ,水平數(shù)也是 3 。 1 試驗介紹 本次試驗采用的氣流粉碎機為 QS100 型圓盤 式氣流粉碎機 。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 ×寬 ×高) 1320 ×620 ×1600 ,mm 進料粒徑 生產(chǎn)

6、能力 電機功率 機組凈重 < 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 ,重點選取工質(zhì)壓 4 ) 故在選擇正交表時采用 L9 (3 正交表 ,其中“9”表 3 國家 863 項目 (2001AA642010) 王永強等 氣流粉碎機動態(tài)參數(shù)的正交試驗分析 3 2003 年第 2 期 34 示試驗的次數(shù) “; 3”表示水平數(shù) “; 4”表示因素數(shù) , 由于本次試驗只有三個因素 ,所以正交表中有一 列是空的 ?？梢钥闯隹偣残枰?9 次試驗 。表 2 方案所要做的

7、9 次試驗的具體條件 ,見表 3 。 表 3 試驗方案表 工質(zhì)壓力 進料壓力 振動電流 試驗號 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 試驗及分析 通過表 3 的試驗方案進行試驗 ,然后測量每 9 3 3 2 1 把表 2 中各列的數(shù)字“l(fā) ”、“2”、“3”分別看作 所填因素在各號試驗中的水平 ,就可以寫出這個 一次試驗產(chǎn)品的粒

9、度 ,測量 3 次 。結(jié)果見表 4 。 表 4 試驗測試結(jié)果 試驗號 試驗次數(shù) 結(jié)果 1Πμm 結(jié)果 2Πμm 結(jié)果 3Πμm 合計Πμm 平均值Πμm 2 . 1 極差分析 由于各號試驗條件下重復(fù)試驗和重復(fù)取樣的 次數(shù)相等 ,故可分別用同一試驗條件下的數(shù)據(jù)和 來進行極差分析 。經(jīng)計算 ,A 、B 、C 三因素的極差 分別為 719 , 10129 , 4123 。B 的 極 差 最 大 , 說 明 B 的變化對于產(chǎn)品粒度的影響最大 。所以三個因素 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 因素對于產(chǎn)品粒度的影響 相對于其

10、它因素來說沒有絕對優(yōu)勢 ,所以三個影 響因素都非常重要 。這里得出的因素主次只是各 動態(tài)參數(shù)對于產(chǎn)品粒度影響的相對強弱2 。 選取因素的水平是與要求的指標(biāo)有關(guān) 。本次 試驗要求指標(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 料 壓 力 為 0135MPa ,振動電流為 20mA 時 ,粉碎工作最優(yōu) 。 2 . 2 驗證分析結(jié)果 為了驗證試驗分析的正確性 ,選取若干組動 態(tài)參數(shù)值 ,分別進行粉碎并測量產(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 進料 壓力 振動 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 的動態(tài)參數(shù)值即為最優(yōu)水平 。所以本次試驗證明 了利用

15、正交試驗法得到的試驗結(jié)論是正確的 。 得到最優(yōu)水平 ,來獲得最佳生產(chǎn)時所需的動態(tài)參 數(shù)值 。 [ 參 考 文 獻(xiàn) ] 結(jié) 論 3 1 《正交試驗法》編寫組. 正交試驗法 M . 國防工業(yè)出版 社 ,1978. 對于氣流粉碎機來說 ,利用單因素法只能知 道單一的動態(tài)參數(shù)和產(chǎn)品粒度之間的關(guān)系 ,無法 回答各動態(tài)參數(shù)的主次關(guān)系 。使用正交試驗分析 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 . 同濟大學(xué)出版社 ,1998. 鄭水林. 超細(xì)粉碎 M . 中國建材工業(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同方法一 。 (3) 回撤副梁及副梁下的單體支柱 。從機頭 向機尾 ,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 。由機頭向機尾 逐架用木腿替換木梁下的單體支柱 。 3 技術(shù)分析與評價 簡易放頂煤工作面回撤前 ,在最后一個循環(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) 。垮落煤體的破 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 ,保證了支護強度 ;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 時間 , 又使礦壓顯現(xiàn)相對減少 , 既提高了工作效 率 ,又保證了安全回撤 ,是切實可行的方案 。 2 實際效果比較 (1) 方法一

18、、二分項比較見表 1 。 表 1 方法一 、二分項比較表 項 目 方法一 方法二 安全方面 頂板松動 回撤時間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 30 ( 平均) 10～20 50～100 3 . 4 較安全 次數(shù)少 3 個 75 ( 平均) ≥50 0～50 2 . 4 (2) 采用方法二 ,在短時間內(nèi)減緩了礦壓的顯 現(xiàn)程度 ,縮短了回撤時間 ,從而確保了回撤安全 , 提高了經(jīng)濟效益 。 (3) 方法二在推最后一排時 ,直接用木梁代替 主梁支護 ,既簡化了工序 ,同時又減少了對頂板的 二次松動 ,減弱了方法一回撤主梁時對木棚的破 壞程度 ,從而使回撤更安全 。 [ 作者簡介 ] 布鐵勇 (1965 - ) ,男 ,邯鄲礦務(wù)局陽邑煤礦技術(shù)科長 , 采煤高級工程師 。 [ 收稿日期 :2002 - 01 - 11