非連續(xù)累計定量包裝秤喂料系統(tǒng)的選擇與應用技術探討

■計 玲

(上海高星包裝機電制造有限公司，上海 201613)

現(xiàn)代飼料加工工藝在末道工序中廣泛使用定量包裝秤，將成品按要求的重量定量計量后進入包裝袋，經縫包后進行銷售?？蛻魧︼暳袭a品的要求除產品質量、包裝外觀，防潮性能、保質期外，也注重對包裝袋內產品質量是否符合要求，即對計量精度提出了更高的要求。

根據(jù)中華人民共和國國家計量檢定規(guī)程JJG564-2002《重力式自動裝料衡器》檢定規(guī)程，飼料行業(yè)所使用包裝秤精度為X（0.2）級。

根據(jù)計量檢定規(guī)程JJG564-2002，一般飼料包裝X(0.2)級的最大允許偏差見表1。

現(xiàn)代飼料工業(yè)所生產的雞、豬、水產、特種動物等飼喂用飼料的物理形狀，一般分為顆粒狀料、粉狀與片狀飼料和2～3種形狀料滲合在一起等，有些飼料還具有一定的黏性，其密度差異較大；因此，科學地設計與選擇喂料形式是確保包裝精度關鍵所在。

表1 JJG564-2002 X(0.2)級的最大允許偏差

1 傳統(tǒng)飼料包裝秤典型的喂料形式

傳統(tǒng)飼料包裝秤的喂料形式分為皮帶喂料器、螺旋喂料器和重力喂料器三類，其主要結構與工作原理如下所述：

1.1 皮帶喂料器

皮帶喂料器是由電動機通過減速器上皮帶輪驅動皮帶輸送機，強制將物料送入秤斗內稱量。

皮帶喂料器主要適用于流動性比較差，顆粒粒度不均勻與略具黏性的物料。從進料經皮帶輸送排料進入定量秤，整個過程都是在一個密閉箱形結構內進行，皮帶輸送機僅通過一根伸出軸端，由皮帶輪驅動。皮帶運行速度快慢可進行調節(jié)。

在箱形結構內設有擋料機構，在快進料時上升，增加料層厚度相應控制包裝速度；在慢進料時下降，減少料層厚度，相應提高包裝精度。擋料機構的上升和下降均由氣缸控制。在箱形結構出料處設置由氣缸作用的截料門，物料達到秤斗設定的重量時，截料門迅速關閉。皮帶喂料器結構見圖1。

圖1 皮帶喂料器結構

控制包裝精度主要因素——驅動電機：

擋料門、截料門的動作和電動機驅動都應在儀表控制下配合運行。為了提高精度和速度，驅動電機有幾種選擇：

①使用2/12極電動機來達到快喂料和慢喂料的目的。

②使用變頻器控制電動機的轉速來達到快喂料和慢喂料的目的。

使用2/12極電動機切換速度變化快，另外由通過控制料層斷面大小的擋料門，能有效的控制皮帶秤的包裝速度和精度。試驗結果表明：在維持X（0.2）級精度情況下能達到11包/min的包裝速度，而變頻器控制很難達到上述數(shù)據(jù)。

1.2 螺旋喂料器

螺旋喂料器是由電動機通過皮帶輪驅動螺旋軸，強制把物料推向出料口，送入定量秤斗內稱量。螺旋喂料器主要適用于帶有一定流動性的粉狀物料。整個螺旋喂料器在一個管狀密閉空間內，結構簡單緊湊，輸送物料損耗小，當物料被推出管狀密閉空間時落下，下部有一個截料門，當落下到秤斗內物料達到設定重量時，截料門迅速關閉。

為了使包裝秤達到一定的速度（即生產能力）和一定的精度，一般采用兩個螺旋同時工作，其中一個是直徑偏大的螺旋喂料器，以保證一定的包裝速度，即快喂料，另一個是直徑偏小的螺旋喂料器，以保證一定的包裝精度，即慢喂料，并且通過變頻器，針對不同物料不同稱重量，調整慢喂料器的旋轉速度，以達到要求的精度。螺旋喂料器結構見圖2。

圖2 螺旋喂料器結構

1.2.1 針對客戶特殊要求—長雙螺旋喂料器的產生

某些原來手工包裝物料的客戶，要求使用螺旋喂料包裝秤來包裝，這時螺旋喂料器進料口位置很低，必須設計比較長的斜置雙螺旋喂料器，這種雙螺旋喂料器進出料口中心線距離可超過3 m以上。

設計這種長的斜置螺旋喂料器，必須考慮喂料器的剛性、電動機功率的增加、盡可能少的殘留、和客戶清理的要求，以使這種包裝秤能正常工作，達到要求的速度和精度。

1.2.2 適用小包裝的螺旋喂料器—單螺旋喂料器

對于稱量要求較少的粉狀料定量秤，譬如2～5 kg/包的粉狀料包裝，考慮物料流動和量少，一般都采用單螺旋喂料器，可以垂直、水平、傾斜布置。為了滿足精度要求，采用了2/12極電動機作為驅動單螺旋喂料器的動力，同時螺旋喂料器傾斜布置，消除落料差造成的影響，此類單螺旋喂料器安裝在每包2～5 kg的包裝秤上，可有效控制在10～25 g的精度范圍內，達到X（0.5）級的精度。

1.2.3 螺旋喂料器的擴展—多排系列微量配料秤

在飼料行業(yè)中有多種甚至幾十種粉狀微量元素按預定的重量添加到飼料中，然后進行混合，由此而開發(fā)了適用于微量配料秤。配料秤主要由盛料斗、螺旋喂料器、帶有傳感器的稱量斗、輸送機及機架組成。幾臺或幾十臺螺旋喂料器分別把含有幾種或幾十種微量元素的物料送入一個或幾個稱量斗中，依次稱量，然后輸送到混合機中。

1.2.3.1 工作過程

配料秤由控制電路發(fā)出信號，第一臺螺旋喂料器把物料送入稱量斗，稱量完成后即發(fā)信號，第二臺喂料器工作，這樣依次完成所需要的幾種物料稱量后，稱量斗即把所稱物料放入到輸送機，由輸送機送入混合機內。然后進行下一個循環(huán)。

1.2.3.2 配料秤速度和精度控制—變頻電機—稱量斗的數(shù)量

如果用6條、8條、10條……20條單絞龍喂料器組合，可以組成微量配料秤，上海高星包裝機電制造有限公司生產的 6～150 L、8～400 L、6～1 500 L 與 10～600 L系列微量配料秤見圖3。

圖3 6～1 500 L與10～600 L微量秤

其螺旋喂料器都是用變頻電機控制，微量秤的配料周期一般都比包裝秤包裝速度長，當配料種類較多時，長的配料周期與混合機速度不能匹配時，可以實現(xiàn)分組同時配料。

1.3 重力喂料器

重力喂料器主要適用于流動性較好的顆粒狀物料。物料依靠自身的重量，自動流入喂料器，由喂料器截料門控制進入稱斗內的物料重量。顆粒料的大小必須小于流入截面的1/10倍以下，且顆粒料應無黏性，易于流動。

重力喂料器在一個箱形殼體內，安裝由氣缸控制的截料門，截料門應有快慢喂料功能，圓弧門具有二扇門的結構，其中一扇門開口大小可調整，通過這二扇門實現(xiàn)快慢喂料。也有在一根軸上安裝一扇大門和一扇小門來實現(xiàn)快慢喂料的功能，它們都是依靠兩個氣缸來實現(xiàn)大的開口和小的開口。

調整大小門開口截面的大小和控制門開啟的時間及門的配合成為控制包裝速度和精度的關鍵之一。此類喂料器最大特點是結構簡單、造價低，但是適用范圍較窄、計量精度不穩(wěn)定。

1.3.1 提高重力喂料器定量包裝秤包裝精度措施—加裝振動喂料器

振動式喂料裝置主要是針對流動性好的顆粒狀的物料或無黏性粗粉狀物料采用的一種喂料方式，采用電磁振動的方式，用可控硅調制，從而改變振幅也就是給料速度。重力喂料器的快喂料和慢喂料由截料門控制，而振動喂料器起精細喂料或者是補充喂料的功能，當截料門關閉后振動喂料器工作，這樣可大大提高包裝秤的包裝精度。組合成重力振動喂料器結構見圖4，控制過程流程見圖5。

圖4 重力振動喂料器結構

1.3.1.1 工作原理

在重力喂料器結構上加裝1臺微型振動喂料機，微型電振動喂料機是一種新型的給料設備，具有如下特點：

體積小、重量輕、結構簡單、安裝方便、運行費用低；由于采用了共振原理，因而消耗電能??；采用可控硅半波整流供電，在使用中可以無級地調節(jié)給料量；在給料過程中連續(xù)地被拋起，明顯降低給料槽的磨損。微型電振動喂料機性能和基本參數(shù)表詳見表2。

圖5 重力振動喂料器控制過程流程

1.3.1.2 使用情況

深圳某飼料廠使用Tgv5 2～5 kg重力振動喂料型式的包裝秤，其每包計量精度可達到X(0.5)級，客戶反映良好。泰國某米廠使用秤TGV8010振動喂料器的包裝包裝大米計量數(shù)據(jù)記錄表見表3。

從表3得出：在8包/min，15 kg/包，記錄10次平均精度是10 g；在8～10包/min，49 kg/包，記錄8次平均精度是0.06%；在7包/min，49 kg/包，記錄10次平均精度是0.02%。

由數(shù)據(jù)分析可知，由于加裝了一個振動喂料器，使整個包裝精度大大提高[按標準規(guī)定X(0.2)的精度是0.2%]，比設計指標提高了10倍以上。

2 結語

選擇喂料器是否合適是決定一臺包裝秤性能，特別是速度、精確度穩(wěn)定性的關鍵之一；根據(jù)物料的特性對包裝秤喂料器進行合理搭配組合可大大提高包裝秤精度或速度，還可以滿足其它特殊需要。由此可推論，如果要應對不同的物料特性，可以選擇不同類型的喂料器以滿足精度速度要求，組合成由多種喂料方式構成的組合秤。提高重力喂料器定量包裝秤包裝精度，加裝振動喂料器是提高精度的有效措施。

表2 微型電振動喂料機性能和基本參數(shù)

表3 泰國某米廠包裝大米計量數(shù)據(jù)記錄