如何在「雙質量振動篩」與「強力振動篩」之間做選擇

了解不同設計如何影響能源效率、處理量與維護成本，幫助你為回收廠選擇最佳方案

文/Meghan Barton　

專為高產能的建築與拆除廢棄物（C&D）回收設計的雙質量振動篩，能在單一機組中兼顧高效率與耐用性。（General Kinematics 提供）

振動篩是物料回收系統中的關鍵設備，但並非所有的振動篩都相同。在其運動原理背後，有一個重要的設計差異：該設備是採用「雙質量驅動系統」還是「強力（直接）驅動系統」。

雖然兩者的目的都是有效地分離物料，但它們產生與控制振動的方式大不相同，這些差異會顯著影響能源消耗、維護需求及處理效率，特別是在像廢鐵場、建築拆除廠（C&D）以及物料回收設施（MRF）這類高負荷環境中。

「當你在強力系統上增加重量時，性能會下降，」General Kinematics（GK）回收部門總監 Bob Huffer 解釋道，「但在雙質量系統中，反而會提升性能。」

Huffer 多年來協助回收業者為不同的物料流選擇最合適的振動篩，不論是高噸位的 C&D 廢料、金屬廢料，或是城市固體廢棄物（MSW）。雖然兩種系統的目的相同，但設計差異相當大，而這些差異會在各方面顯現——從能源效率、可擴充性，到設備在負載下的反應表現。

了解「雙質量振動篩」與「強力振動篩」的差異

強力系統（Brute Force System）的運作原理相當簡單：電機直接安裝在單一質量體上（通常是一個鋼製箱體），並由隔振彈簧支撐。當電機啟動時，偏心馬達會使整個箱體產生振動。

「箱體越大，就需要越多的能量與馬力來驅動，」Huffer 解釋說，「因此要維持性能，就必須增加馬達的數量或使用更大功率的馬達。」

雙質量系統（Two-Mass System）則採取更精密的工程設計。它不是讓整個機體直接震動，而是利用兩個質量體（mass）以彈簧相連：第一個質量體包含馬達，是振動能量的來源；這股能量透過彈簧被放大並傳遞到第二個質量體，也就是實際處理物料的部分。這種結構讓雙質量系統得以在「接近自然共振頻率」的狀態下運行，只需極少的能量，就能完成與強力系統相同甚至更多的工作。其結果是運動傳遞更有效率，且能耗大幅降低。

「一般而言，雙質量系統比強力系統可減少約 40% 至 60% 的馬力需求，」Huffer 表示。

比較振動篩在高負載條件下的性能
兩種系統最大的差異在於「面對物料載重變化」時的反應方式。在強力系統（Brute Force System）中，當載重增加時，會抑制振幅，也就是減少篩網的運動幅度。這會導致物料移動變慢、處理速度下降，整體產能也隨之降低。

雙質量系統（Two-Mass System）的表現則完全不同。當載重增加時，因自然共振頻率效應（natural frequency effect），振幅反而會上升。這項特性使雙質量系統特別適合高產量或重載應用，例如建築拆除廢棄物（C&D）回收、廢料處理與採礦等常出現物料瞬間激增的場域。
 

為回收效率選擇合適的振動篩設計

雙質量系統（Two-Mass System）非常適合大型、固定式回收廠使用。根據 Huffer 的說明，GK 的雙質量系統重量可超過 85,000 磅，設計處理量可達每日 1,400 噸的建築與拆除廢棄物（C&D）。這類系統通常會整合客製化的指叉式篩網（finger screen）與其他元件，以配合工廠的物料流向與空間配置需求。

強力系統（Brute Force Screen）則較常用於小型或行動式應用，例如骨材篩分拖車或破碎機下方的送料機。由於結構簡單，它們在空間受限或重量限制的環境中，維護起來相對容易。

「在某些情況下，強力設計仍是合理的選擇，」Huffer 表示。「它的結構較簡單，零件也較少，…」

一台正在 General Kinematics 組裝中的雙質量振動篩，展現了該公司專注於可擴充且高效率回收解決方案的設計理念。（圖片來源：General Kinematics）

管理振動與結構衝擊

雙質量設計（Two-Mass Design）的另一項優勢在於它能有效管理動態力。由於兩個質量體會朝相反方向運動，能夠彼此抵銷掉相當大部分原本會傳遞至地基的振動。

根據 Huffer 的說明，這種「抵銷效應」可減少多達 80% 的動態力。這項特性在將重型設備安裝於輕型地基或舊廠房時特別重要，同時也能降低振動對周邊建築或設備造成損害的風險。

振動篩的維護性、可擴充性與使用壽命

強力振動篩（Brute Force Screen）的機械結構較為簡單，零件數量少，也沒有平衡質量體。由於活動部件少、驅動機構單純，因此在空間有限或偏遠環境下，安裝、故障排除與維護都相對容易。

然而，這並不代表它的壽命更長或長期維護成本更低。
當強力系統放大規模時，設計上會出現限制，使其不太適合大型或高噸位的作業環境。

雙質量系統（Two-Mass System）則是為了「可擴充性」而設計。其結構能讓設備在加寬、加長後仍維持原本的振幅與效率，這意味著操作者可以在單一機組中處理更多物料，提升整體產能，而無需擴增設備佔地。此外，雙質量設計也便於依高噸位需求客製化配置，這是強力設計在高負載應用中難以達成的。

至於磨損與維護需求，若兩者處理的物料量相當，表現其實接近。Huffer 表示：「如果比較相同的處理噸位，磨損程度應該是差不多的。」

不同振動篩類型及客製化選項

General Kinematics 在指叉式篩網（Finger Screen）類別下提供三種主要設計：傳統型（Traditional）、自由流型（Free-Flow）與Velocity 型（原稱 FINGER-SCREEN 2.0）。這三種篩網都建立在雙質量平台上，但針對不同物料與系統配置進行了優化。

傳統型指叉篩在篩網下方設有平衡配重，以穩定振動，非常適合高產能且耐用性要求高的應用環境。

自由流型指叉篩則取消了下方的輸送槽，使所有物料直接掉落到輸送帶上。這種開放式平台設計可減少物料堆積，維護更簡便，特別適合處理黏性或濕料細粉。

Velocity 型指叉篩採用多個篩網體交錯運作（Out-of-Phase），以最大化振幅與物料移動，非常適合輕質或體積大、蓬鬆的物料，例如紙板。

篩網類型的選擇取決於原料性質、分離目標以及工廠佈局。Huffer 表示：「主要看物料種類、你想分離的尺寸，以及處理量有多少。」

有效處理濕料、重料或不穩定物料

兩種系統都能處理濕料或黏性物料，但雙質量系統（Two-Mass System）因振幅較長、能量較高，在這些情況下更具效率。增加的振動能量有助於防止物料結塊或堵塞。當物料來源不穩定或出現激增時（例如在物料回收設施 MRF 或建築拆除廢料 C&D 廠常見的情況），雙質量系統的響應振幅能即時調整，使物料分布更均勻，並保持穩定的處理產能。

提升振動篩產能的升級與擴充

對於目前使用強力系統（Brute Force System）的工廠而言，升級為雙質量系統（Two-Mass System）可在不增加佔地的情況下，提高處理產能。在某些情況下，只需將現有設備更換為經過調校的雙質量系統，就能大幅提升處理量。

Huffer 指出，對於希望現代化或擴充的工廠而言，升級為雙質量系統往往是自然而然的選擇。對於希望提升產能 20% 至 40% 的作業而言，更換為不同的篩網設計，往往是最有效的解決方案。

General Kinematics 的未來展望

隨著客戶需求演變，GK 持續擴展其技術能力。2023 年，公司製造了迄今最大的一台指叉式篩網：寬七英尺、長五十英尺，重量達 130,000 磅，旨在滿足單一設備高產能篩分的需求。

公司越來越多地設計整合系統，將碎料機、篩網以及下游分選設備整合成高效率的工作流程。Huffer 表示，這反映了整個行業的更廣泛趨勢：減少人工，同時最大化物料回收。

「無論是透過機器人、自動光學分選，或是更好的前端篩分，客戶都在尋找減少人力同時提升產能的方法，」他說。

設計有效的回收系統，不僅僅是選擇篩網，更要針對物料特性、廠房佈局以及未來成長進行工程設計。使用雙質量系統（Two-Mass System），可帶來更高效率、保護地基與擴充潛力等明顯優勢；而在空間受限或行動式應用中，強力系統（Brute Force System）的簡單設計仍具價值。對於考慮升級的業者而言，選擇合適的篩網系統能有效解決現有限制，而無需大幅改造廠房。

本文原載於 Recycling Product News 2025 年 9/10 月刊。