โรงงานอาหารแห่งหนึ่งสูญเสียเกือบ 4 เปอร์เซ็นต์ของทุกๆ ชุดเนื่องจากฝุ่นและเม็ดแตกระหว่างการย้ายจากเครื่องผสมไปยังสายการบรรจุ ปัญหาไม่ได้อยู่ที่ขั้นตอนการผสม เป็นสายลำเลียงเฟสเจือจางที่ทำงานที่ 22 ม./วินาที ทำให้ทุกอนุภาคกระทบผนังท่อและทุกโค้งงอ หลังจากเปลี่ยนมาใช้การลำเลียงด้วยลมแบบเฟสหนาแน่น การสูญเสียผลิตภัณฑ์ลดลงต่ำกว่า 0.5 เปอร์เซ็นต์ และอายุการใช้งานของท่อขยายจากประมาณหนึ่งปีเป็นมากกว่าสี่ปี ผลลัพธ์ดังกล่าวเป็นเรื่องปกติสำหรับวัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เปราะง่าย หรือมีแนวโน้มที่จะแยกตัว: เฟสหนาแน่นจะเคลื่อนของแข็งที่เป็นกลุ่มเดียวกันด้วยความเร็วเพียงเล็กน้อย ดังนั้นอนุภาคจึงเลื่อนผ่านเส้นที่มีทากอัดแน่น แทนที่จะชนกับอุปกรณ์ติดตั้งที่ความเร็วสูง
การลำเลียงด้วยลมเฟสหนาแน่นคืออะไร?
การลำเลียงด้วยลมเฟสหนาแน่นเป็นวิธีการเคลื่อนย้ายผงและแกรนูลจำนวนมากที่ใช้ความเร็วต่ำและแรงดันสูง วัสดุไม่แขวนลอยอยู่ในกระแสลม คอมเพรสเซอร์หรือโบลเวอร์จะส่งอากาศที่ประมาณ 2 ถึง 8 บาร์ (30 ถึง 100 PSIG) แทน โดยดันคอลัมน์ของผลิตภัณฑ์ที่อัดแน่นผ่านท่อ วัสดุเดินทางเป็นเนินทรายไปตามก้นท่อหรือเป็นทากเจาะเต็มช่องซึ่งคั่นด้วยช่องอากาศ
ความหนาแน่นในการลำเลียงในสายการผลิตโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 50 เปอร์เซ็นต์ของความหนาแน่นรวมของวัสดุที่เหลือ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมวิธีนี้จึงเรียกว่า "หนาแน่น" ความเร็วของผลิตภัณฑ์มักจะอยู่ระหว่าง 1 ถึง 8 ม./วินาที เทียบกับ 15 ถึง 35 ม./วินาที สำหรับการลำเลียงแบบเฟสเจือจาง การผสมผสานระหว่างแรงดันสูงและความเร็วต่ำเป็นสิ่งที่ช่วยปกป้องทั้งผลิตภัณฑ์และท่อ
เฟสหนาแน่นกับเฟสเจือจาง: สิ่งที่เปลี่ยนแปลงจริง ๆ
วิธีที่ง่ายที่สุดในการเปรียบเทียบทั้งสองวิธีคือวิธีเคลื่อนย้ายผลิตภัณฑ์ ในเฟสเจือจาง วัสดุจะถูกแขวนลอยจนสุดและติดตามกระแสลม ดังนั้นอนุภาคแต่ละตัวจะเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วและชนกับผนังท่อ ในสถานะหนาแน่น วัสดุจะถูกผลักไปข้างหน้าในลักษณะปลั๊กที่เคลื่อนที่ช้าๆ และพลังงานส่วนใหญ่ของอากาศจะถูกแปลงเป็นความดันแทนที่จะเป็นความเร็ว
| พารามิเตอร์ | เฟสเจือจาง | เฟสหนาแน่น |
|---|---|---|
| ความเร็วของผลิตภัณฑ์ | 15-35 ม./วินาที | 1-8 ม./วินาที |
| ความกดอากาศ | 0.2-1 บาร์ | 2-8 บาร์ |
| อัตราส่วนผลิตภัณฑ์ต่ออากาศ | ต่ำ | สูง |
| การสึกหรอของส่วนประกอบ | สูง | ต่ำ |
| การย่อยสลายของผลิตภัณฑ์ | สูง | ต่ำ |
| ต้นทุนการอัดอากาศ | ต่ำer | สูงer |
| ระยะการลำเลียงโดยทั่วไป | สั้นถึงปานกลาง | ปานกลางถึงยาว |
ต้นทุนการอัดอากาศที่สูงขึ้นเป็นสาเหตุหลักที่ไม่ได้ติดตั้งเฟสหนาแน่นทุกที่ การประหยัดนี้มาจากการสึกหรอที่ลดลง ความเสียหายของผลิตภัณฑ์น้อยลง และการบำรุงรักษาส่วนโค้ง ไดเวอร์เตอร์ และวาล์วโรตารีที่น้อยลง
ระบบเฟสหนาแน่นทำงานอย่างไร
ระบบเฟสหนาแน่นมีองค์ประกอบหลักสามประการ ได้แก่ ภาชนะรับความดันหรือถังเป่าที่ป้อนวัสดุเข้าไปในท่อ ระบบจ่ายอากาศอัด และจุดฉีดอากาศตามแนวท่อ วงจรการทำงานตรงไปตรงมา:
- ถังเป่าจะถูกเติมขณะระบายสู่บรรยากาศ
- วาล์วทางเข้าจะปิดลงและอากาศอัดจะเพิ่มแรงดันให้กับถัง
- เมื่อแรงดันของภาชนะมีมากกว่าความต้านทานของท่อ วัสดุจะถูกบังคับให้ออกจากถังเข้าสู่ท่อ
- จุดฉีดอากาศไปตามท่อจะปล่อยอากาศเป็นระยะ ทำให้คอลัมน์วัสดุเคลื่อนที่เป็นปลั๊กและป้องกันไม่ให้แข็งตัว
จุดหนึ่งที่ยังทำให้เกิดความสับสนคือความแตกต่างระหว่างถังระเบิดและการทำงานของเฟสหนาแน่นจริง การใช้ถังเป่าเพียงอย่างเดียวไม่ได้รับประกันพฤติกรรมของเฟสหนาแน่น หากความเร็วลมสูงพอที่จะแขวนวัสดุไว้ ระบบจะทำงานในเฟสเจือจางแม้ว่าจะป้อนโดยภาชนะรับแรงดันก็ตาม ปัจจัยในการตัดสินใจคือความเร็ว ไม่ใช่ประเภทของตัวป้อน
วัสดุใดให้ประโยชน์สูงสุด
เฟสหนาแน่นไม่ใช่ตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับทุกผลิตภัณฑ์ จะได้รับต้นทุนการดำเนินงานจากวัสดุที่อาจได้รับความเสียหายหรืออาจทำให้สายเสียหายได้ สี่หมวดหมู่มีความเหมาะสมอย่างยิ่ง:
- ผลิตภัณฑ์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เช่นอลูมินา ทรายซิลิกา และอื่นๆ อีกมากมาย ตัวกลางทางเคมี . ความเร็วต่ำหมายถึงการกัดเซาะของท่อน้อยลง โดยเฉพาะที่ส่วนโค้ง
- ผลิตภัณฑ์เปราะและเปราะบาง รวมไปถึง เม็ดยา , กาแฟสำเร็จรูป และอนุภาคเคลือบ การกดอย่างนุ่มนวลช่วยรักษาขนาดอนุภาคและลดฝุ่น
- ชุดผสม ที่มักจะแยกตัวเมื่ออากาศถูกพัดผ่าน เฟสหนาแน่นช่วยลดการจำแนกอนุภาคตามแบบฉบับของกระแสความเร็วสูง
- วัสดุที่อ่อนนุ่มและอัดตัวได้ เช่น ผงอาหารหลายชนิดและเม็ดโพลีเมอร์ ซึ่งทำให้เสียรูปหรือเปื้อนเมื่อถูกกระแทกในระยะเจือจาง
ข้อยกเว้นหลักคือผงละเอียดและมีความเหนียวสูง พวกมันสามารถสร้างส่วนโค้งที่มั่นคงแทนที่จะเป็นทากที่สะอาด ด้วยเหตุนี้ การทดลองการลำเลียงด้วยผลิตภัณฑ์จริงจึงไม่ใช่ทางเลือก มันเป็นวิธีเดียวที่เชื่อถือได้ในการยืนยันว่าเฟสหนาแน่นจะทำงานและปรับขนาดเส้นได้อย่างถูกต้อง
จับคู่วิธีการลำเลียงให้เข้ากับสายงานของคุณ
ก่อนที่จะตัดสินใจใช้ระบบเฟสหนาแน่นเต็มรูปแบบ วิศวกรโรงงานควรชั่งน้ำหนักระยะการถ่ายโอนและลักษณะการทำงานของผลิตภัณฑ์เทียบกับอุปกรณ์ที่เรียบง่ายกว่า สำหรับระยะการถ่ายโอนที่สั้น สายพานลำเลียงสุญญากาศมีตัวเลือกนิวแมติกราคาประหยัด และใช้กันอย่างแพร่หลายในการเคลื่อนย้ายผงจากกระสอบ ถังขยะ หรืออุปกรณ์ในกระบวนการขนาดเล็กโดยไม่มีฝุ่นเล็ดลอดออกมา
โดยทั่วไปแล้ว การลำเลียงแบบสุญญากาศจะถูกจำกัดไว้ที่ระยะทางไม่เกิน 30 เมตร แต่ภายในระยะดังกล่าว จะช่วยหลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายด้านทุนของภาชนะรับความดันและสถานีคอมเพรสเซอร์ และยังทำความสะอาดได้ง่ายระหว่างการเปลี่ยนผลิตภัณฑ์อีกด้วย
ในด้านกลไก สกรูลำเลียงให้วิธีการป้อนวัสดุแบบปิดที่เชื่อถือได้ในอัตราที่ควบคุมลงในเครื่องปั่น เครื่องบดย่อย หรือเครื่องบรรจุ สกรูลำเลียงมักใช้สำหรับการขนถ่ายในแนวนอนหรือแนวเอียงในระยะสั้น โดยที่ผลิตภัณฑ์ไหลอย่างอิสระและเค้าโครงได้รับการแก้ไขแล้ว
สกรูลำเลียงเม็ดอาหาร LS สำหรับการขนถ่ายวัสดุระยะสั้น สกรูลำเลียงสเตนเลสสตีลนี้เหมาะสำหรับการควบคุมการป้อนผงแห้งและแกรนูลที่ไหลอย่างอิสระบนเส้นทางแนวนอนหรือแนวเอียงระยะสั้น เสริมระบบเฟสที่มีความหนาแน่นยาวนานในโรงงานอาหาร เคมี และยา ดูผลิตภัณฑ์ → สำหรับการวิ่งระยะยาว ปริมาณงานสูง หรือผลิตภัณฑ์ที่ไม่สามารถทนทานต่อการจัดการเชิงกล เฟสหนาแน่นยังคงเป็นตัวเลือกที่ต้องการ โรงงานอาหาร เคมี และยาหลายแห่งใช้การผสมผสานกัน เช่น การลำเลียงแบบสุญญากาศหรือแบบสกรูสำหรับส่วนสั้น การลำเลียงแบบหนาแน่นสำหรับแนวหลักระหว่างอาคารหรือไซโล
ข้อควรพิจารณาที่สำคัญก่อนตัดสินใจซื้อ
เมื่อคุณระบุระบบเฟสหนาแน่น การหารือกับซัพพลายเออร์ควรพิจารณาอย่างน้อยสี่ประเด็นก่อนที่จะเสนอราคาอุปกรณ์ใดๆ
- การจ่ายอากาศ เฟสหนาแน่นต้องการแหล่งอากาศที่มีแรงดันสูงกว่าเฟสเจือจาง ตัดสินใจว่าจะใช้คอมเพรสเซอร์เฉพาะหรือต่อเข้ากับอากาศในโรงงาน การจ่ายเฉพาะมักจะเชื่อถือได้มากกว่า เนื่องจากแรงดันอากาศในโรงงานจะผันผวนเมื่ออุปกรณ์อื่นสตาร์ทและหยุด
- เค้าโครงเส้น ทุกโค้งจะเพิ่มแรงต้านและทำให้ทากมีที่สำหรับถ่วง รักษาความโค้งงอให้น้อยที่สุด ใช้ข้อศอกรัศมียาว และสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ให้ติดตั้งส่วนสึกหรอที่เปลี่ยนได้หรือส่วนโค้งบุด้วยเซรามิก
- การทดสอบวัสดุ อย่าปรับขนาดเส้นเฟสหนาแน่นจากความหนาแน่นรวมเพียงอย่างเดียว การกระจายขนาดอนุภาค ปริมาณความชื้น การทำงานร่วมกัน และความเปราะบาง ล้วนส่งผลต่อการก่อตัวของปลั๊ก การทดลองที่มีการควบคุมกับผลิตภัณฑ์จริงเป็นวิธีเดียวที่เชื่อถือได้ในการกำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้น การไหลของอากาศ และความดัน
- คุณภาพของส่วนประกอบ วาล์วระบายถังเป่า ข้อต่อการฉีดอากาศ และส่วนโค้งของท่อจะล้มเหลวเร็วที่สุดในการให้บริการที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ระบุส่วนประกอบที่ได้รับการจัดอันดับสำหรับแรงดันใช้งานและออกแบบมาเพื่อการเปลี่ยนอย่างรวดเร็ว
ต้นทุนการดำเนินงานควรได้รับการประเมินอย่างตรงไปตรงมา ระบบเฟสหนาแน่นมักจะต้องใช้คอมเพรสเซอร์ขนาดใหญ่กว่าและมีพลังงานต่อตันลำเลียงมากกว่าเฟสเจือจาง การคืนทุนมาจากการสูญเสียผลิตภัณฑ์น้อยลง การบำรุงรักษาลดลง และการอุดตันของสายน้อยลง โรงงานที่ใช้ผลิตภัณฑ์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือเปราะบางมักจะฟื้นคืนความแตกต่างภายในวงจรการผลิตเต็มรอบแรก
คำถามง่ายๆ ในการตัดสินใจ: ผลิตภัณฑ์ของคุณทำอะไรเมื่อเดินทางด้วยความเร็ว 25 ม./วินาที หากคำตอบคือการแตกหัก ฝุ่น การแยกส่วน หรือการสึกหรอของท่ออย่างรวดเร็ว การลำเลียงแบบนิวแมติกเฟสหนาแน่นจะคุ้มค่ากับการลงทุนคอมเพรสเซอร์ที่สูงกว่า หากผลิตภัณฑ์มีความทนทาน ไหลอย่างอิสระ และระยะห่างสั้น ระบบสุญญากาศหรือสกรูที่ง่ายกว่าก็สามารถทำได้ ในทุกกรณี ความเร็ว แรงกดดัน และพฤติกรรมของวัสดุที่วัดระหว่างการทดลองกับผลิตภัณฑ์ของคุณเองควรขับเคลื่อนข้อกำหนดขั้นสุดท้าย
