การออกแบบเครื่องลำเลียงแบบสกรูที่ดีนั้นจำเป็นต้องคำนึงถึงประเภทของวัสดุที่นำมาใช้ลำเลียง พร้อมทั้งหาจุดสมดุลระหว่างปริมาณวัสดุที่ลำเลียงได้กับอายุการใช้งานของอุปกรณ์ จากข้อมูลภาคอุตสาหกรรมในรายงานการจัดการวัสดุแบบเป็นจำนวนมากเมื่อปีที่แล้ว พบว่าปัญหาประมาณ 7 ใน 10 ประการในโรงสีอาหารสัตว์เกิดจากการเลือกรูปทรงสกรูที่ไม่เหมาะสม หรือการคำนวณแรงบิดผิดพลาด เมื่อพิจารณาถึงชิ้นส่วนเฉพาะ เช่น ขนาดของเพลา ลักษณะของใบพัดเกลียว และระดับความเต็มของรางลำเลียงตลอดทั้งวัน ล้วนมีผลสำคัญทั้งสิ้น หากเลือกผิดพลาด แม้เพียงแค่เพิ่มกำลังการลำเลียงมากขึ้นเพียง 15 เปอร์เซ็นต์ ก็อาจทำให้อัตราการสึกหรอของอุปกรณ์จัดการธัญพืชเพิ่มขึ้นถึงสามเท่าภายในระยะเวลาที่ผ่านไป และความเครียดจากแรงกดดันดังกล่าวจะสะสมอย่างรวดเร็ว
วัตถุดิบอาหารสัตว์แต่ละชนิดต้องใช้การตั้งค่าแกนเกลียวที่แตกต่างกันในเครื่องจักรแปรรูป ตัวอย่างเช่น กากถั่วเหลืองมีมุมการไหลออก (Angle of Repose) ประมาณ 38 องศา ในขณะที่มูลสัตว์ปีกมีความชื้นอยู่ระหว่าง 25% ถึง 40% สำหรับวัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง การใช้ใบเกลียวทำจากเหล็กกล้าทนทานที่มีความหนาอย่างน้อย 3 ถึง 5 มิลลิเมตร จะช่วยให้ทนต่อการสึกกร่อนได้ดีที่สุด ส่วนวัสดุที่เหนียวติดขัด เช่น แร่ธาตุที่เคลือบด้วยน้ำเชื่อมมอลลาสส์นั้น เป็นอีกกรณีหนึ่งเลย เพราะมันมักจะติดกับทุกสิ่งและทำงานได้ดีขึ้นมากเมื่ออยู่ในรางที่ปูด้วยวัสดุ TIVAR จากการวิจัยในอุตสาหกรรมช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาแสดงให้เห็นว่า การเลือกใช้วัสดุที่เข้ากันได้ไม่ใช่แค่เรื่องสำคัญเท่านั้น แต่เป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง หากเราต้องการหลีกเลี่ยงปัญหาการแยกชั้นที่สร้างความหงุดหงิดให้กับกระบวนการผสมล่วงหน้า (Premix) ของโรงงานต่างๆ อยู่ตลอดเวลา
| คุณสมบัติ | ธัญพืชไหลได้ดี | ผลพลอยได้ที่มีเส้นใย |
|---|---|---|
| ความลาดเอียงที่เหมาะสม | ø° | ø° |
| ความเร็วรอบต่ำสุด | 45 | 60 |
| ความคลาดเคลื่อนเพลา | ±1.5 มม | ±0.8 มม. |
| การทดลองที่โรงงานผลิตอาหารสัตว์ในปี 2024 แสดงให้เห็นว่า การใช้สกรูแบบเกลียว (helical screws) ช่วยลดการใช้พลังงานลง 22% เมื่อเทียบกับการใช้สกรูแบบส่วนแบ่ง (sectional flights) ในการขนถ่ายวัสดุที่มีมุมพักตัว (repose angles) เกิน 30° |
เมื่อพูดถึงการขนถ่ายธัญพืชในแนวระดับนั้น การติดตั้งแบบระยะเกลียวเต็ม (full pitch) โดยที่เส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับระยะเกลียว (diameter matches the pitch) จะให้ประสิทธิภาพการส่งผ่านดีกว่าประมาณ 15 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับตัวเลือกอื่น ๆ แต่ระบบเหล่านี้จะเริ่มมีปัญหามากขึ้นเมื่อต้องทำงานบนพื้นเอียงที่ชันกว่า 15 องศา ในทางกลับกัน เมื่อจำเป็นต้องยกเม็ดอาหารสัตว์ปีกในแนวดิ่ง การใช้สกรูที่มีระยะเกลียวสั้นลง พร้อมเพลาที่แข็งแรงกว่า จะให้ผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยม โดยสามารถรักษาประสิทธิภาพไว้ได้ประมาณ 98 เปอร์เซ็นต์ แม้กระทั่งที่ความสูงระดับแปดเมตร และในปัจจุบัน ระบบขับเคลื่อนที่ปรับความเร็วได้ (variable speed drives) ก็มีบทบาทสำคัญมากเช่นกัน เพราะมันช่วยให้สามารถปรับอัตราการไหลได้บวกหรือลบประมาณ 5 เปอร์เซ็นต์ ทำให้สามารถจับคู่กับรอบการปล่อยวัสดุของเครื่องผสมได้อย่างลงตัว โดยไม่ต้องกังวลว่าวัสดุที่ขนส่งจะเกิดความเสียหาย
การผสานระบบสกรูคอนเวเยอร์อย่างมีประสิทธิภาพเริ่มต้นด้วยการวางแผนโรงงานอย่างเป็นกลยุทธ์ วิศวกรกระบวนการควรให้ความสำคัญกับ:
รายงานระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรมอาหารสัตว์ปี 2023 พบว่าโรงงานที่ปรับปรุงผังการวางเครื่องจักรสามารถลดต้นทุนพลังงานลง 18% และเพิ่มการใช้กำลังการผลิตอีก 22%
กำหนดตำแหน่งของสกรูคอนเวเยอร์ให้สอดคล้องกับ:
ผู้ผลิตอาหารสัตว์ในเขต Midwest สามารถลดจุดถ่ายโอนวัสดุลงได้ 23 จุด ในโรงงานขนาด 15,000 ตารางฟุต โดย:
ผลลัพธ์หลังผ่านไป 12 เดือน:
| เมตริก | การปรับปรุง |
|---|---|
| การใช้พลังงาน | -29% |
| เวลาที่เครื่องหยุดทำงานเพื่อซ่อมบำรุง | -37% |
| การปนเปื้อนข้าม | กำจัดแล้ว |
การตั้งค่านี้ช่วยลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานประจำปีลง 84,000 ดอลลาร์ ในขณะที่ยังคงความสอดคล้องตามข้อกำหนดปฏิบัติการที่ดีในปัจจุบันว่าด้วยการผลิตตามกฎระเบียบ 21 CFR 507 ขององค์การอาหารและยา (FDA)
ตามรายงานจากวารสารการแปรรูปอาหารสัตว์ปี 2023 ระบุว่า การอุดตันมักเกิดขึ้นบ่อยในเครื่องลำเลียงแบบสกรู เมื่อต้องลำเลียงวัตถุดิบที่มีความชื้นเกินกว่า 15% โดยเฉพาะหญ้าลูซาร์นและวัสดุเส้นใยอื่น ๆ มักเป็นปัญหา เนื่องจากมีแนวโน้มติดอยู่กับเพลาสกรู สิ่งนี้ก่อให้เกิดแรงต้านทานจนทำให้ระบบขับเคลื่อนทำงานหนักเกินกว่าขีดจำกัดปกติ บางครั้งอาจถึงระดับ 120 ถึง 150 เปอร์เซ็นต์ ความคลียร์แอนซ์ระหว่างเพลาสกรูกับรางลำเลียงที่ไม่เพียงพอ (มากกว่า 5 มิลลิเมตร) ก็ทำให้อนุภาคสะสมเพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ ตามระยะเวลา และการเปลี่ยนแปลงความเร็วอย่างฉับพลันที่เกิดจากการป้อนวัตถุดิบไม่สม่ำเสมอเล่าก็เป็นปัจจัยหนึ่งเช่นกัน ซึ่งการศึกษาแสดงให้เห็นว่าเหตุการณ์นี้คิดเป็นประมาณ 32% ของปัญหาโหลดเกินของมอเตอร์ทั่วทั้งอุตสาหกรรม
เมื่อต้องทำงานกับวัสดุที่มีความชื้นประมาณ 18 ถึง 22 เปอร์เซ็นต์ โรงงานหลายแห่งพบว่าสกรูทำจากเหล็กกล้าไร้สนิมที่ผ่านการเสริมความแข็งและมีพื้นผิวขัดเงาสามารถลดปัญหาวัสดุเกาะติดได้มากกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนทั่วไปประมาณ 60 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้ ผู้ปฏิบัติงานในโรงงานหลายแห่งยังติดตั้งอุปกรณ์ไดรฟ์ปรับความถี่ตัวแปรเพื่อควบคุมระดับแรงบิดให้อยู่ที่ประมาณ 85 เปอร์เซ็นต์ของกำลังการผลิต เมื่อมีการเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันของปริมาณการไหลของวัสดุ อีกทั้งการออกแบบระบบให้ทำงานแบบต่อเนื่องโดยใช้เพลาที่ออกแบบเป็นรูปทรงกรวย ช่วยลดปัญหาการกองทับซ้อนของวัสดุที่ปลายสายพานลำเลียงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญโดยเฉพาะในระบบลำเลียงที่ต้องเคลื่อนย้ายอาหารสัตว์ปีกในรูปแบบแป้งจำนวนมากกว่า 20 ตันต่อชั่วโมงในสายการผลิต
| คุณสมบัติของวัสดุ | ประเภทสกรูที่แนะนำ | การปรับปรุงอายุการใช้งาน |
|---|---|---|
| ความกัดกร่อนสูง | ขอบปีกสกรูแบบเชื่อมผิวแข็ง | อายุการใช้งานยาวนานขึ้น 40—50% |
| ความสม่ำเสมอมีลักษณะเหนียวติด | สกรูแบบริบบิ้น | ลดการล้างทำความสะอาดลง 70% |
| การไหลต่ำ | การออกแบบไม่มีเพลา | ลดปัญหาการอุดตันลง 90% |
ในการติดตั้งแบบเอียงที่ 25° ซึ่งนิยมใช้ในโรงงานผลิตอาหารสัตว์ สกรูแบบ Full-Pitch สามารถลำเลียงธัญพืชที่ไหลได้ดีได้มากกว่า 18% เมื่อเทียบกับสกรูแบบ Short-Pitch แต่กลับใช้พลังงานมากกว่าถึง 35% เมื่อเทียบกับทางเลือกแบบ Short-Pitch อย่างไรก็ตาม สกรูแบบ Short-Pitch สามารถรักษาประสิทธิภาพได้เพียง 82% ของกำลังการผลิตที่กำหนดไว้ เมื่อใช้ลำเลียงส่วนผสมอาหารโปรตีนสูงขึ้นด้านบน จึงจำเป็นต้องคำนวณแรงบิดอย่างระมัดระวังเพื่อป้องกันการลื่นไถลของระบบขับเคลื่อน
ระบบสกรูคอนเวเยอร์ในปัจจุบันมาพร้อมกับซีลกันอากาศที่ช่วยแก้ปัญหาการปนเปื้อนในอุตสาหกรรมอาหารสัตว์ ตามรายงานจากวารสาร Feed Safety Journal ปี 2023 พบว่าประมาณ 72% ของการเรียกคืนผลิตภัณฑ์ทั้งหมดเกิดจากการที่อนุภาคสิ่งแปลกปลอมเข้าปนเปื้อนในวัสดุระหว่างการลำเลียง ระบบดังกล่าวมักประกอบด้วยรางรูปตัว U กันฝุ่นที่มีแผ่นป้องกันทับซ้อนกันและซีลยางที่ได้รับการรับรองจาก FDA ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วสร้างเส้นทางแยกสำหรับวัสดุ ความสำคัญของระบบนี้ชัดเจนมากเมื่อต้องจัดการกับวัตถุดิบเช่น แป้งถั่วเหลืองที่อาจก่อให้เกิดอาการแพ้ เมื่อต้องนำมาผสมรวมกับผลิตภัณฑ์อาหารสัตว์ทั่วไปที่ไม่มีสารก่อภูมิแพ้
โรงงานผลิตอาหารสัตว์ต้องจัดการมาตรฐานที่ขัดแย้งกัน:
| พื้นที่ที่ต้องปฏิบัติตาม | ข้อกำหนด | การปรับใช้สกรูคอนเวเยอร์ |
|---|---|---|
| USDA FSMA | ป้องกันการปนเปื้อนจากจุลินทรีย์ | สแตนเลสสตีลที่สามารถล้างระบบได้ |
| EU 183/2005 | <0.5% ตกค้างระหว่างล็อต | แผงตรวจสอบแบบปลดเร็ว |
| NFPA 61 | การควบคุมฝุ่นที่ติดไฟได้ | มอเตอร์กันระเบิด |
มาตรฐาน CEMA 350-2023 กำหนดให้การรั่วไหลเชิงปริมาตรสำหรับการใช้งานในอาหารสัตว์ต้องไม่เกิน Ø°0.1% แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด ได้แก่:
ขั้นตอนการบำรุงรักษาที่เหมาะสมมีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องลำเลียงแบบสกรู โดยมีการศึกษาของ CEMA (2023) แสดงให้เห็นว่าระบบที่มีการจัดแนวที่ถูกต้องมีการเกิดความล้มเหลวของแบริ่งน้อยลงถึง 60% เมื่อเทียบกับระบบที่ไม่ได้จัดแนวอย่างเหมาะสม การตรวจสอบประจำวันควรตรวจสอบระดับสารหล่อลื่น ความสมบูรณ์ของใบพัดลำเลียง และสภาพของซีล—สิ่งสำคัญสำหรับการจัดการวัสดุที่กัดกร่อน
เพื่อลดการสึกหรอ ควรดำเนินการดังต่อไปนี้:
การตรวจสอบแรงบิดทุกเดือนบนชุดขับเคลื่อนและช่องว่างที่ปลายรางลำเลียงซึ่งควรมีค่าต่ำกว่า 3 มม. เพื่อให้การไหลของวัสดุเป็นไปอย่างเหมาะสม พนักงานรายงานว่าอายุการใช้งานยาวนานขึ้น 18—22% เมื่อรวมกลยุทธ์เหล่านี้เข้ากับการวิเคราะห์น้ำมันเกียร์ทุกไตรมาสเพื่อตรวจหาการปนเปื้อนแต่เนิ่นๆ
การออกแบบสกรูคอนเวเยอร์จะต้องคำนึงถึงวัสดุที่นำมาเคลื่อนย้าย ขนาดเพลา ใบพัดเกลียว ความจุของระบบ และประสิทธิภาพ การกำหนดค่าที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้อัตราการสึกหรอเพิ่มขึ้น
คุณสมบัติของวัสดุ เช่น ความชื้น ความกัดกร่อน และความสม่ำเสมอ จะกำหนดค่าตั้งค่าและเทคโนโลยีของสกรูคอนเวเยอร์เพื่อป้องกันปัญหาการแยกชั้น
การอุดตันของวัสดุสามารถลดลงได้โดยการใช้ใบสกรูทำจากสแตนเลสสตีลเงา การควบคุมความชื้น และการติดตั้งอุปกรณ์ปรับความถี่แบบแปรผันเพื่อควบคุมแรงบิด
การปิดผนึกกันฝุ่นเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการป้องกันการปนเปื้อนและรับประกันความปลอดภัยตามมาตรฐาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุเช่น กากถั่วเหลืองที่อาจทำให้เกิดอาการแพ้เมื่อผสมเข้ากับอาหารสัตว์อื่น ๆ
การปฏิบัติในการบำรุงรักษา เช่น การหมุนชิ้นส่วน การลดเทคนิคการสึกหรอ และการตรวจสอบเป็นประจำเกี่ยวกับการหล่อลื่นและความสมบูรณ์ของซีล สามารถยืดอายุการใช้งานของเครื่องลำเลียงแบบสกรูได้
EN
