1 平篩的興起

　　平篩和磨粉機都是最重要的制粉主機設備。兩者相輔相成，是小麥制粉由簡單機械化的磨坊，發展成為自動化、連續化生產的面粉工廠必須的設備。

　　磨粉機具有高速的研磨功能，可以快速地剝刮破碎；平篩具有寬闊的篩理面積，可以精細地篩選分級，兩者配合工作才能夠適應工業化大生產的要求。小麥制粉步入現代化大生產的時間，西方工業化國家大約在 19 世紀后半期，標志是設備采用平篩和大型復式磨粉機。我國 20 世紀初期，上海、哈爾濱等地先后引進國外設備，建成多座擁有 50~60 部磨粉機的大型面粉廠。

　　平底篩格可以具有良好的篩理效果，但篩上物不便于連續自動排出，所以磨篩聯機工作的磨坊，大都采用圓篩作為篩理設備。“撥齒”的發明和應用，是平篩研制取得成功的關鍵。當篩格作水平圓周運動時，設在長條形篩格一側的撥齒，可以推動篩面上的物料作圓周運動并不斷向前推進，使物料既可得到充分篩理又伴有自動分級功能。平篩篩格的高度很小可以迭置使用，一臺平篩的有效篩理面積遠大于圓篩，因此結構緊湊、篩理效果優良的平篩，理所當然成為最主要的篩理設備。百余年來我國面粉工廠先后應用過的平篩，有單體扁平篩、雙體挑擔篩和圓型檢驗平篩三種基本型式。

　　上世紀前半期我國各地的面粉工廠，應用最多的平篩是美國制造的扁平篩。它的主軸和平衡塊設置在篩下的地面上，木質篩箱的高度約為 0.5 m,外形類似巨大的扁平盒子，箱內裝有 12 層分隔為長條形的篩格，隔斷一側設有推進物料的撥齒。由于篩格沒有清理篩面的刷子和推料塊，所以除配有篩的篩格外還必須設有撥齒的底面格，以便承接篩下物并送出篩外。由于 12 層篩格中有近半數為底面格，配有篩網的篩格只有 6、7 層，所以平篩的有效篩理面積很小，相應占用車間的面積較大，這也是它以后被挑擔篩和高方篩所取代的一項重要原因。扁平篩的篩網根據材質的不同，清理篩面分別采用小麥、皂筴子和擺動鏈條。小麥和皂筴子在篩格上隨物料流動工作，但不隨物料排出篩箱，流至底層后由特制的螺旋筒提升至上層循環使用。它的獨到之處，一是平篩運行時可以增減清理物料的顆粒數量調節篩理效率，二是清理篩面均勻，不留有死角。

　　上世紀中期，國內生產的高方篩質量尚不過關，所以各糧機廠批量生產的平篩，都是仿制曾廣泛用于歐洲各國的挑擔篩。我國將該類平篩稱為挑擔篩，是因為它的傳動機構設在篩體上方，下方兩端各設一組篩格，類似挑擔的形象。挑擔篩的性能優于扁平篩主要有 3 方面：①篩格設有在環形軌道上運行的毛刷，既可清理篩網，又能推動篩下物流至出口通道，不需要設收集篩下物的底板格，12 或 14 層的篩格每層都設有篩網，所以增大了有效篩理面積。②上下兩個平衡塊設在兩個篩箱的中間，平衡塊和篩體運行時產生的慣性矩，匯交于同一水平面，不會在主軸上產生力偶。③不設篩箱，篩格迭置后由角鋼包角和圓鋼拉條緊固成為一體，既有利于減輕篩體重量，又可使篩格聯接緊密不會竄漏。

　　圓型檢驗平篩是美國人率先研制成功的。19 世紀后期美國面粉工業迅猛發展，效能不高的扁平篩已不能適應形勢發展的需要。如何改進，該國沒有照搬仿制當時已發展成熟、在歐洲廣泛應用、性能更為優良的挑擔式平篩，而是創新研制成型式嶄新的圓型檢驗平篩。美國上世紀前半期生產的高方篩，每臺只設有 4倉，傳動主軸設在篩下的地面上，由總軸經牛皮帶傳動。與挑擔式平篩比較，高方篩具有占用車間面小，篩格輕巧和便于互換等許多優點，所以歐洲在上世紀中后期，也先后改為生產高方篩，并在設計型式上不斷改進提高。

　　2 平篩的容量

　　圓型檢驗平篩經過近百年的發展，各項性能不斷提高，篩理的容量逐步增長，每臺平篩的倉數已由 4 倉增至 10 倉，有效篩理面積由 20 多平方米增至 130多平方米。平篩的倉數和篩理面積增加后，可以降低單位篩理面積的造價，減少占用車間的面積，節省工廠建設的投資。多倉、多層和大篩理面積，是平篩發展的方向。

　　目前 10 倉式平篩的重量約為 8 t,能否研制成多于 10 倉的高方篩，關鍵在于降低設備重量，尤其是應減輕吊桿的載荷。挑擔篩和扁平篩的傳動機構，分別設在鋼架和地面上，吊桿僅承受篩箱及篩格的重量。長期運行的效果表明這兩種設計型式，與目前高方篩廣泛應用的電動機內置傳動的型式，在篩體運行效果方面并無明顯的差異。因此高方篩的設計不必過于追逐設備的緊湊性和整體性，可以仿效扁平篩的設計“返樸歸真”,將傳動機構設置在篩箱下的地面上，以減輕吊桿懸掛的重量。

　　高方篩和扁平篩的篩格都裝在篩箱中，挑擔篩和國內小型粉廠大量應用的兩倉式雙體篩都不設篩箱，篩格迭置后用角鋼包角和圓鋼拉條緊固成整體。

　　運行實踐經驗表明，不設篩箱的平篩雖然外觀略欠整齊，但并不影響使用效果，而且具有篩格壓緊嚴實不易竄漏的優點。高方篩也可以仿效挑擔篩不設篩箱，匈牙利愛爾捷坡公司生產的 4 倉式高方篩就沒有篩箱，設有 10 余種不同的篩路，運行效果也很好。

　　高方篩不設篩箱可以減輕篩體重量，降低生產成本。將傳動機構設在地面和不設篩箱，高方篩吊桿的載荷將大幅度降低，可以為倉數進一步增加至 12倉創造有利條件。國際上 10 倉式高方篩的篩箱布置有兩種設計型式：一種是與傳統的兩排式相似，在傳動機構的兩面各設有 5 倉；另一種是前后兩排各設4 倉，在傳動機構兩端的空間各設一倉。后一種設計型式可縮減篩體長度，篩箱逐倉相連排成封閉的環狀，鋼結構更為穩定牢固。12 倉高方篩的篩箱布置可以參照后者，不同的是傳動機構的兩端各設 2 倉，與前后各設的 4 倉形成正方形的封閉結構。這種排列方式篩體中間的空間寬闊，扇形平衡塊的半徑可以增大，重量相應減輕。

　　還可以進一步設想取消平衡塊，研制 16 倉的高方篩。初步構思的設計方案是將 4×4 倉排列的箱，沿對角線分為兩組分別吊裝在梁上，共用一根設有兩個相差 180°偏心的軸傳動，運行時兩組篩箱產生的慣性矩，匯交于偏心軸而相互抵消，所以不需設置平衡塊，有利于減輕吊桿的載荷。16 倉的高方篩適當增大篩格尺寸，每臺的有效篩理面積有可能達到 200~250 m2,和 16 臺磨粉機配套可形成 250~300t/d 的生產能力。如果磨粉機的排列設計為 4×4 的排列形式，可以取得設備布置緊湊的效果，有利于物料自流輸送，可以降低車間樓層的高度和層數，大幅度減少單位產能需用的建筑面積。

　　3 篩理效率的調節和檢測

　　平篩性能最主要的不足之處，是在線運行時篩理效果不能進行調節。微調平篩轉速是改變篩理效率最簡便的方法，需要研究的是如何優選調速裝置的種類。根據平篩調速范圍小、轉矩基本恒定的特點，最簡便的方法是將現用的鼠籠式電機更換為電磁調速電機。也可以仍以鼠籠式電機驅動采用調壓調速，這樣有可能獲得更佳的經濟性和可靠性。采用變頻調速可以取得最佳的效果，但目前造價較高。平篩增減轉速時各倉中不同的物料的篩理效率同時改變，如何分倉調節篩理效率相當困難。能否參照扁平篩的成功經驗，用增減清理篩面物料顆粒數量調節篩理效率的方法，加以改進應用于圓型檢驗平篩很值得研究。

　　平篩效能的在線檢測，是一項老大難的問題。國外已研制成功的磨粉機電腦控制系統，配有實時檢測入磨物和相應篩下物的流量計，可以按設定的研磨要求閉環自動調節軋距。但是由于自動稱重設備的體積大、價格貴，難以普及推廣應用。在磨粉機研磨條件不變的情況下，平篩的篩理效率體現于剝刮率和取粉率，實時取得核算的原始數據，必須在線檢測篩下物各出口的流量。一臺大型平篩有幾十個出料口，采用傳統的斗式電子秤進行計量，安裝位難以解決。技術上能否取得突破的關鍵是開發研制出體積小巧能安裝在平篩下面的流量計。

　　計算剝刮率和取粉率的計量精度要求不高，故以采用沖擊式流量計為宜。又因篩下物排出的流量不很均衡，所以必須檢測一段時間的累計流量。沖擊式流量計的壓電傳感器獲取的瞬時流量信號，經電腦累計后可簡便地換算為單位時間的流量。取得每倉平篩各出口的流量后，不難計算求得剝刮率和取粉率的數據。目前傳感器和微電子技術的發展都已成熟，研制適用于平篩的流量計并無多大困難，關鍵是必須適合于大批量生產，具有良好的性價比才能普及推廣應用。

　　4 篩格的創新

　　早期高方篩的篩箱和篩格均用木材制作，20 世紀后期篩箱大都已改為鋼板制作，篩格則仍為木制。自從篩網由釘固改為粘接以后，篩格就不必要非用木材制造，所以國內外都曾研究能否制成鋁篩格。上世紀末由國外引進的平篩中，曾見到有鑄鋁的篩面格和檢查篩配用鋁型材焊接的篩格，但因曾出現篩框斷裂和技術經濟性能不佳等原因，未能推廣普及應用。新世紀伊始我國蘋樂面粉機械公司，針對鋁篩格熱加工時難以避免變形和存在內應力的缺陷，研究創新了“空心鋁型材拉鉚組裝”的工藝，在合金鋁篩格的制作在技術上取得突破。歷經近幾年不斷改進提高，發展已趨向成熟。迄今已有上千臺雙體小平篩和數百臺 4~6 倉的高方篩，在國內外各地的粉廠中運行，使用時間最長的已超過 5 年，普遍反映效果良好。

　　鋁合金篩格的材料為鎂硅鋁合金，經冷擠壓加工成空心的型材稱為篩格母材。制作不同的篩格共需 20 余種母材，都是根據篩格邊框斷面形狀特點專門定制的，為保證篩格的精度和防止竄漏，應采用GB/T 5237.1 規定的超高精級產品。條狀的母材精細栽截加工后拉鉚拼裝制成的鋁篩格，篩面格對角線長度偏差≤0.03 mm,其它部分的精度也全面優于木篩格，可以有效防止篩格產生縫隙而竄漏。摔落破壞性試驗表明，鋁篩格的強度高于木篩格數倍。目前鋁篩格的重量約為木篩格的 1.05 倍，價格略貴些，但因牢固性好，使用壽命長，所以具有更好的經濟性，進一步發展提高后極有可能全面取代木篩格。

　　篩格結構的發展，始終圍繞著篩理面積的增大不斷改進。高方篩所以能取代挑擔篩的重要原因就在于層數多、篩理面積大和節省安裝空間。高方篩目前仍在向多倉、多層和大篩格發展，目的也是為增篩理面積。目前國外高方篩的篩格最大尺寸為 740mm,國內雙倉小方篩的尺寸約為 900 mm,兩者的篩格面積相差約 1.5 倍。如果 10 倉式高方篩的篩格尺寸增至 900 mm,有效篩理面積不難達到 200 m2.值得研究的是篩格的尺寸增至多大為最佳，篩格面積增大后，為使物料在篩面分布的均勻性，特別是在首層篩格上，可以考慮改為雙進口或設隔斷導流，以促進物料分布均勻。

　　篩網必須及時有效進行清理，才能充分發揮應有的篩理效能。國產的清理塊大都是一些小廠生產，質量普遍不高，以致影響篩面的清理和篩理效果。清理塊和篩網的質量差，是國產平篩的產能尚未達到國際先進水平的主要原因。清理塊生產廠的優勝劣汰和向規模化生產發展，有賴于主要平篩工廠的督導。篩格采用三臂（星形）清理塊，可以降低篩格的高度和增多層數，是今后的發展方向。但是由于開發應用的時間不長，積累的經驗不多，清理的效果還不很理想，彈跳力差，拍打篩面的力量弱，四角處的清理效果差，尚待繼續研究改進。

　　5 創新改進任重道遠

　　圓型檢驗平篩已具有近百年的歷史，基本型式的發展已趨于成熟，創新改進的難度較大。制粉工藝是多種設備連續生產，任何主機設備的改動都將相互影響，往往牽一發而動全身，所以平篩的創新改進務必謹慎穩妥。但也不能為此望而卻步，使得發展創新停滯不前。平篩等制粉設備的生產批量不大，單位產品分攤的研發費用高，使得采用新技術創新改造受到一定限制。平篩創新研發的費用中，人力勞務支出的比重很大。我國的勞務費用遠低于工業發達國家，知識分子素以“價廉物美”而著稱，應該也可能走在平篩創新開發的前列，只要能夠因勢利導，一定能研制出具有中國特色和自主知識產權、技術國際領先的新型平篩。