На энергозатраты размольных машин при приготовлении древесноволокнистой массы, оказывают существенное влияние: концентрация массы (с), продолжительность работы размалывающих сегментов (L/h), зазор между ротором и статором (σ) , обороты подающего шнека дефибратора (n).
В работе проведены исследования зависимости удельного расхода электроэнергии (Е) от конструктивных параметров размольных установок (L/h, n, c, s)и степени помола древесноволокнистой массы (ДС)
Расход электроэнергии на размол определялся по величине нагрузки на главный электродвигатель машин.
При каждом изменении значений одного из параметров проводилось фиксирование затрат электроэнергии самописцами М-293, счетчиками МОD А4S и амперметрами, установленными на каждой машине.
Обработка результатов экспериментов проводилась по известной методике по В-плану второго порядка. В результате обработки экспериментальных данных получены следующие математические зависимости, описывающее исследуемый процесс:
влияния параметров дефибратора на удельный расход электроэнергии
|
Ед = 179,52 + 2,5953×(L/h) - 39,398×σ + 2,45868×n + 0.066375×(L/h)2 - 25×σ2 + 0.02164×n2 - 5.625×((L/h)×σ) - 0.09192×((L/h)×n) + 1.471×(σ×n) |
(1) |
зависимость удельного расхода электроэнергии от степени помола массы на дефибраторе
Ед = 4281.86 - 672.8 (ДС) + 27.7 (ДС)2 (2)
влияния параметров рафинатора на удельный расход электроэнергии
|
Ер = 621,155 - 13,268×(L/h) - 167,05×σ - 312,455×с + 2,48×(L/h)2 + 3876×σ2 + 79,76×с2 - 15,625×((L/h)×σ) - 0.9375×((L/h)×с) - 347,8×(σ×с) |
(3) |
зависимость удельного расхода электроэнергии от степени помола массы на рафинаторе
Ер = 155680 + 16745×(ДС) + 470×(ДС)2 (4)
В результате исследований выявлено, что при повышении степени помола на дефибраторе удельный расход электроэнергии повышается. Например, для степени помола от 12 ДС удельный расход электроэнергии составил 210 кВт ч/т, а для 13 ДС уже 234 кВт ч/т. Из рисунка 6.3 видно, что с ростом степени помола расход электроэнергии на рафинаторе снижается до значения степени помола 18,5 ДС при котором значение расхода электроэнергии составляет 270 кВт ч/т. Например, при степени помола 16 ДС величина расхода электроэнергии Е=320 кВт ч/т, при степени помола 17 ДС значение расхода электроэнергии Е=290 кВт ч/т.
После этого, с дальнейшим ростом степени помола, величина расхода электроэнергии так же начинает возрастать. Так, при степени помола 20 ДС значение расхода электроэнергии Е = 290 кВт ч/т, при степени помола 21 ДС - расход электроэнергии Е = 325 кВт ч/т. Таким образом, зависимость энергопотребления от степени помола имеет .экстремальный характер.
Исследуя и анализируя соответствующие математические зависимости, можно определить при каких значениях параметров машины расходуется меньшее количество электроэнергии при заданных значениях качественных показателей готовых плит. Можно сделать вывод, что поддерживать чрезмерно высокий уровень степени помола как для дефибратора, так и для рафинатора нерентабельно с точки зрения расхода электроэнергии. Например, при износе сегментов на 90% уменьшение зазора между размалывающими дисками, а так же рост числа оборотов нижнего шнека значительно повышают удельный расход электроэнергии. Скорость вращения нижнего шнека оказывает на расход электроэнергии большее влияние, чем зазор. Так для σ=0,15 мм при n=12,0 об/мин. расход электроэнергии составит 215 кВт ч/т; а для σ=0,15 мм, но уже при n=15,0 об/мин - Е= 226,5 кВт ч/т; для σ=0,05 мм, но уже при n=12,0 об/мин - Е=218,5 кВт ч/т, а для σ=0,05 мм, но уже при n=15,0 об/мин - Е=232 кВт ч/т. Исследуя математические модели можно снизить затраты удельного расхода электроэнергии на обеих ступенях размола в среднем н 30 - 50 кВт ч/т на одну единицу оборудования.
Таким образом, в целом, с улучшением работы отдельных параметров размалывающих установок и достижением оптимальных условий их работы удельный расход электроэнергии имеет тенденцию к существенному снижению.
В результате исследований решены, (на наш взгляд) следующие задачи:
1. С помощью активного многофакторного эксперимента на первой (дефибратор) и второй (рафинатор) ступенях размола получены уравнения, устанавливающие зависимость удельного расхода электроэнергии от основных конструктивных параметров машин:
С помощью пассивного однофакторного эксперимента выявлена зависимость удельного расхода электроэнергии от степени помола, что позволяет, не снижая качества помола варьировать энергозатраты данного процесса, стремясь к их снижению.
Уравнения могут быть использованы для прогнозирования степени помола и поиска оптимального режима работы размольного оборудования, с точки зрения производительности и энергоемкости процесса размола, обеспечивающего все установленные ограничения на качественные показатели древесноволокнистых плит.
2. Исходя из выше приведенных многофакторных и однофакторных экспериментальных зависимостей, после обработки щепы и древесноволокнистой массы на ножевых размольных установках с установленными оптимальными режимами работы, снижаются энергозатраты на размол по сравнению с заводскими условиями работы, что позволяет, варьируя данными значениями режимных параметров, знать расход электроэнергии и влиять на него.
Общая прибыль после оптимизации процесса размола, по нашим расчетам, составит 8874200,439 руб.