純堿大袋包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)形式及其應(yīng)用

李立榮(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

大袋包裝是指單袋達(dá)到1000千克及以上的純堿包裝，即:噸包裝，它和小袋包裝、散裝不同。大袋包裝具有稱量精確、包裝迅速、性能可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。另外，包裝袋還能重復(fù)使用，減小包裝成本，達(dá)到控制環(huán)境污染等要求。隨著科學(xué)技術(shù)與生產(chǎn)工藝的日漸精準(zhǔn)，大袋包裝逐漸成熟，純堿包裝量逐步上升。但是，我們也應(yīng)該看到純堿大袋包裝機(jī)在結(jié)構(gòu)形式方面存在的問題，從各方面改善和優(yōu)化生產(chǎn)工藝，促進(jìn)純堿大袋包裝機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展。

1 大袋包裝的結(jié)構(gòu)形式與特點(diǎn)

根據(jù)稱量方式，大袋包裝機(jī)有間接與直接稱量?jī)煞N形式。直接稱量是直接將袋子放在包裝機(jī)上，根據(jù)給料裝置對(duì)大袋灌裝；間接稱量則是整合給料裝置進(jìn)行桶內(nèi)灌裝，稱量結(jié)束后由稱量桶轉(zhuǎn)向袋內(nèi)卸料。

直接稱量又分為臺(tái)秤與吊秤稱量。它們的區(qū)別是:吊秤稱量包裝機(jī)是稱量秤上懸掛大袋后，進(jìn)行灌裝作業(yè)。臺(tái)秤稱量則是將大袋平放在臺(tái)秤上進(jìn)行放料稱量。

1.1 吊秤稱量

采用吊秤稱量方法的大袋包裝機(jī)由德國(guó)生產(chǎn)安裝，單袋凈重為1t，其產(chǎn)量可以達(dá)到20-30t/h，精度可以控制在袋重的0.1%-0.3%。由旋轉(zhuǎn)式給料器、料倉(cāng)、雙速加料器、升降設(shè)施、鼓風(fēng)設(shè)施、稱量裝置、除塵設(shè)施、液壓設(shè)施以及皮帶輸送構(gòu)成。

它的工作過程是:空袋掛好后，啟動(dòng)加料程序，讓鼓風(fēng)機(jī)對(duì)包裝袋吹風(fēng)以避免空袋內(nèi)壁粘連，使得物料進(jìn)入過程更加順滑。在提升裝置升起后，通過稱重控制器的參數(shù)設(shè)定控制好粗加料與細(xì)加料，當(dāng)重量值到達(dá)設(shè)定值后，打開袋夾，自動(dòng)啟動(dòng)皮帶運(yùn)輸及將大袋純堿運(yùn)出，在扎口包裝好后，再由叉車將其運(yùn)出。在這期間，整個(gè)包裝過程由PLC內(nèi)部程序進(jìn)行全自動(dòng)控制。該機(jī)型作為大袋自動(dòng)化包裝機(jī)的典型，它具有自動(dòng)加料、升降、脫袋與滿袋運(yùn)輸?shù)茸饔?，具有包裝強(qiáng)度低、污染少等優(yōu)勢(shì)。但是由于這種機(jī)型使用年限久，設(shè)施老化，特別是液化系統(tǒng)更容易產(chǎn)生問題，其維修與故障點(diǎn)查找都很復(fù)雜。

1.2 臺(tái)秤稱量

臺(tái)秤式稱量，每袋凈重為1t，其產(chǎn)量為30-40t/h，精度可以達(dá)到滿袋的0.1%-0.3%。由下料弧型閥、料倉(cāng)、稱量系統(tǒng)、吊袋裝置、夾袋裝置、控制系統(tǒng)和輸送裝置構(gòu)成。它的工作流程是:掛好大袋臺(tái)秤后，及時(shí)合上袋夾，打開弧形閥。純堿則依賴于自重落入袋中，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值要求后，關(guān)閉弧形閥，打開袋夾，脫落袋溝，在包裝工開啟皮帶輸送后把堿袋輸出，扎好口之后再用叉車將其運(yùn)出。這種包裝具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，包裝方便、投資少等優(yōu)勢(shì)。從使用效果來看:最主要的原因是臺(tái)秤底部積堿堆積，長(zhǎng)時(shí)間就會(huì)生成堿疤，不僅很難清理，還會(huì)對(duì)設(shè)施造成損壞。

1.3 間接稱量

間接性大袋包裝機(jī)，每袋凈重為1t，其產(chǎn)量為30-40t/h，由稱量倉(cāng)、給料裝置、下料閥、吊袋裝置、夾袋裝置、控制系統(tǒng)與操作平臺(tái)構(gòu)成。它的工作流程是:稱量好所需重量后，掛好大袋，向內(nèi)部灌裝。在完成夾袋與吊袋機(jī)構(gòu)后，脫落袋子，開啟皮帶運(yùn)走。在這期間，整個(gè)卸料、加料都由PLC自動(dòng)控制。因?yàn)樵摍C(jī)型是在稱量完成后進(jìn)行包裝，不存在積堿問題。因?yàn)椴僮鬟^程經(jīng)過稱量桶，所以安裝該機(jī)要有足夠的空間，且機(jī)械成本相對(duì)較高。

整合稱重精度、包裝速度、故障處理難易程度，間接性稱量的效果最好，其性能也最穩(wěn)定。當(dāng)然，對(duì)于包裝機(jī)選型，還是要結(jié)合經(jīng)濟(jì)狀況、使用要求進(jìn)行綜合考評(píng)。

2 大袋包裝機(jī)的系統(tǒng)分析

2.1 余料欠穩(wěn)定

受PLC關(guān)閉控制影響，給料器慣量造成的誤差會(huì)在10毫米的閘閥跑道移動(dòng)，重灰具有很強(qiáng)的吸濕性，讓閘閥無法正常運(yùn)作。在系統(tǒng)穩(wěn)定性得不到保障的情況下，很難控制精度，最后讓系統(tǒng)出現(xiàn)波動(dòng)。在包裝時(shí)，閘閥到包裝袋出口的距離為1米左右，當(dāng)秤信號(hào)為滿時(shí)，閘閥出口到整個(gè)包裝袋依然有余料。由于使用的螺旋性給料器進(jìn)行加料，所以使預(yù)料量大小具有不確定性，閘閥口與給料器面料較少時(shí)，余料也最少；當(dāng)其相差達(dá)到180度時(shí)，其余料量達(dá)到最多。同時(shí)也讓余料開始變得不穩(wěn)定，電子秤可以結(jié)合上袋偏差整理下袋控制量。當(dāng)然，不可避免不穩(wěn)定與發(fā)散振蕩，尤其是工藝條件不具備，介質(zhì)波動(dòng)、料少時(shí)，其余料將變得更加不穩(wěn)定。

2.2 誤差測(cè)量

在傳感器荷重測(cè)量中，單元測(cè)量使用的是HMR單位的0.5t、1t，其電子秤使用的是85-SWA秤，其線性與工作穩(wěn)定性都較好，量程與零點(diǎn)漂移較小，分辨率可以達(dá)到200g/500g，傳感器信號(hào)強(qiáng)度為△2Mv/v，電子秤控制室與傳感器中的信號(hào)電纜使用的都是屏蔽性鍍銀電纜。為了保障系統(tǒng)測(cè)量的穩(wěn)定性與安全性，從源頭上避免受力不均造成的誤差，我們使用3臺(tái)傳感器進(jìn)行水平安裝，在垂直懸掛的同時(shí)，使用軸承關(guān)節(jié)，調(diào)整受力；對(duì)于電子秤取樣，我們使用平均電位，這樣測(cè)出的系統(tǒng)誤差相對(duì)較小。

3 改進(jìn)措施

3.1 改善工藝方案

在新增大袋工藝生產(chǎn)中，一般情況下是由操作工人將空包裝袋套在夾袋裝置上，夾袋動(dòng)作結(jié)束后，再將包裝袋放到吊鉤上，這樣就能將裝置提到工作狀態(tài)中，最后再由充氣系統(tǒng)充氣。來自于上游粉料依靠重力進(jìn)入料箱，經(jīng)過精給料、料箱到稱重裝置稱重。在稱重值到額定值之間，讓給料箱停止運(yùn)作，打開翻門，設(shè)定的物料重量就會(huì)進(jìn)入包裝袋內(nèi)部，再下線叉車。

只有該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了余料穩(wěn)定與閉環(huán)控制后，才能保障稱重的穩(wěn)定性，縱然增加閘閥作用，定時(shí)對(duì)滑道積堿進(jìn)行清理，依然存在不穩(wěn)定因素。對(duì)此，在純堿大袋包裝機(jī)設(shè)計(jì)中，必須使用除塵吹風(fēng)、控制吹風(fēng)等旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)確保閉環(huán)控制。因?yàn)榛盍﹂T是雙位電磁閥、執(zhí)行機(jī)構(gòu)油缸，P=9.0MPa，具有靈活、可靠、準(zhǔn)確等優(yōu)勢(shì)，通常袋口與活門之間的距離為0.3米，一旦停止給料，空中量就會(huì)變得比較穩(wěn)定，因?yàn)殡娮映拥恼{(diào)整量與變化量相對(duì)較小，所以系統(tǒng)一直很穩(wěn)定。

3.2 控制方式

在活門控制信號(hào)中，Q8.0由上線信號(hào)與電子秤信號(hào)共同控制;Q8.1由裝置輸出與電子秤信號(hào)控制；Q16.1多半為輸送帶信號(hào)，由Q8.1復(fù)位。電磁閥的活門控制為REXROTH單位生產(chǎn)的雙位電磁閥，其滯后時(shí)間為20-45ms，它具有動(dòng)作可靠穩(wěn)定的特點(diǎn)，能有效控制和保障余料穩(wěn)定性。

3.3 調(diào)整參數(shù)

因?yàn)榻o料是該裝置的上限，滿量程與零點(diǎn)以裝置上限為基準(zhǔn)，所以校驗(yàn)電子秤必須是在裝置上限中校驗(yàn)，這樣才能確保測(cè)量精確性。

在裝置上下移動(dòng)中，由于有機(jī)械零點(diǎn)，不管是重量測(cè)量還是包裝袋皮，都必須鎖定零點(diǎn)動(dòng)態(tài)以及電子秤跟蹤功能。在默認(rèn)皮重的基礎(chǔ)上，以確保每次測(cè)重的精確性。

4 結(jié)語(yǔ)

在改造純堿大袋包裝機(jī)結(jié)構(gòu)中，由于給料絞籠與減速機(jī)都沒有恢復(fù)，依然有慣量。因此，在實(shí)際工作中，必須整合國(guó)內(nèi)包裝機(jī)設(shè)計(jì)、技術(shù)以及制造工藝，通過引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)工藝和設(shè)施，改善包裝機(jī)結(jié)構(gòu)形式和工作進(jìn)程。從應(yīng)用情況來看:自增加大袋包裝運(yùn)用以來，其包裝能力明顯得到了很大的改善，產(chǎn)品包裝質(zhì)量也得到了一定程度的提升。所以，純堿大袋包裝機(jī)在市場(chǎng)發(fā)展中具有很好的應(yīng)用空間。

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