飼料配料精度的影響因素分析

車 璐，榮 迪，馬麗芳，李 峰*

（1.赤峰市農(nóng)牧業(yè)綜合行政執(zhí)法支隊(duì)，內(nèi)蒙古 赤峰 024005；2.赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古 赤峰 024031）

飼料配料計(jì)量是按照預(yù)設(shè)的飼料配方要求，采用特定的配料計(jì)量系統(tǒng)，對(duì)不同品種的飼用原料進(jìn)行投料及稱量的工藝過程。經(jīng)配制的物料送至混合設(shè)備進(jìn)行攪拌混合，生產(chǎn)出營養(yǎng)成分和混合均勻度都符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的配合飼料。飼料配料計(jì)量系統(tǒng)指的是以配料秤為中心，包括配料倉、給料器、卸料機(jī)構(gòu)等，實(shí)現(xiàn)物料的供給、稱量及排料的循環(huán)系統(tǒng)。飼料配料計(jì)量秤根據(jù)其工作原理可以分為容積式與重量式兩類。容積式配料計(jì)量秤是按照計(jì)量物料容積的比例大小進(jìn)行配料計(jì)量的。易受到諸如物料特性、配料倉流動(dòng)特性等影響的變化而導(dǎo)致計(jì)量準(zhǔn)確度與穩(wěn)定性差，現(xiàn)已不見采用。按工作過程，配料計(jì)量秤可以分為連續(xù)式與分批式（間歇式）兩類。重量式連續(xù)計(jì)量秤則因其稱量準(zhǔn)確度達(dá)不到配料工藝要求，目前在飼料廠中尚未采用。飼料的配料計(jì)量是按照預(yù)設(shè)的飼料配方要求，采用特定的計(jì)量配料控制系統(tǒng)，對(duì)不同品種的飼用原料進(jìn)行投料及稱量的工藝過程。經(jīng)配制的物料送至混合設(shè)備進(jìn)行攪拌混合，生產(chǎn)出營養(yǎng)成分和混合均勻度都符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的配合飼料。飼料配料計(jì)量系統(tǒng)是以配料秤為中心，包括配料倉、給料器、卸料機(jī)構(gòu)等，實(shí)現(xiàn)物料的供給、稱量及排料的循環(huán)系統(tǒng)?，F(xiàn)代飼料生產(chǎn)要求使用高精度、多功能的自動(dòng)化配料計(jì)量系統(tǒng)。飼料配料過程中包含兩個(gè)最為關(guān)鍵的部分：配料與混合。配料是按照飼料配分的要求，采用特定的計(jì)量系統(tǒng)，對(duì)多種不同飼料原料進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量，配合成為一種非均勻混合料的過程。配料的目的在于保證飼料配方的實(shí)現(xiàn)，是飼料加工的核心環(huán)節(jié)，各配料組分必須計(jì)算精確，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。混合是將配方中兩種或兩種以上的物料攪拌均勻，使之成為均勻混合料的一道工序，其目的是使飼料組分均勻混合，達(dá)到飼料組分配合的最佳效果，保證配合飼料質(zhì)量和提高飼料報(bào)酬。因此在飼料配料過程中計(jì)量是非常重要的。

飼料配料計(jì)量混合系統(tǒng)運(yùn)用集散控制體系，包括：計(jì)算機(jī)、智能儀表、PLC、強(qiáng)電控制柜。運(yùn)用傳感系統(tǒng)對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行收集處理，計(jì)算機(jī)能儲(chǔ)存此通訊數(shù)據(jù)，并能對(duì)這一體系中技術(shù)工藝、設(shè)備運(yùn)行、相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，其中PLC是采模塊化的編程思想，并把各功能板塊鏈接起來，并能對(duì)該體系在運(yùn)行中所出現(xiàn)的故障信息進(jìn)行處理。該系統(tǒng)主要完成飼料配方要求的各種粉料的定量混合而得到成品粉狀飼料的工作，為飼料的進(jìn)一步加工提供原料。飼料配料控制系統(tǒng)采用自動(dòng)控制和手機(jī)輔助控制相結(jié)合的方式。先由上位計(jì)算機(jī)將原料配方數(shù)據(jù)傳到下位機(jī)PLC，配料秤的重量信號(hào)分別經(jīng)稱重顯示控制儀和A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)入PLC，由PLC控制各配料輸送絞龍?jiān)谧冾l器的控制下使電機(jī)實(shí)現(xiàn)快速、慢速與點(diǎn)動(dòng)工作，并對(duì)秤門和混合機(jī)卸料門開關(guān)進(jìn)行聯(lián)鎖控制，PLC依照程序打開料門，原料進(jìn)入混合機(jī)進(jìn)行攪拌，達(dá)到預(yù)設(shè)參數(shù)后，在PLC的控制下，混合好的物料進(jìn)入下一環(huán)節(jié)。對(duì)配料精度影響較大的因素包括：下料差度、進(jìn)料沖擊力、工藝參數(shù)和飼料成分的特性。PLC利用對(duì)落差因素和配料量進(jìn)行控制，加大進(jìn)料的速度并在此基礎(chǔ)上使其趨向于和預(yù)定數(shù)值點(diǎn)動(dòng)結(jié)合起來，并控制誤差范圍。配方原料上的比例不相同，根據(jù)量的大小使用秤型，采用系統(tǒng)的比較，按配料的多少標(biāo)準(zhǔn)，以一定順序加入，加入秤體零點(diǎn)跟蹤技術(shù)，使得配料動(dòng)態(tài)精確到2%，與此同時(shí)，保證配料、混合機(jī)下倉料位的信號(hào)以及后續(xù)的運(yùn)輸?shù)龋沟孟到y(tǒng)有序、穩(wěn)定[1]。

在飼料加工生產(chǎn)過程中，配料精度是一項(xiàng)關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量、信譽(yù)度、成本等事關(guān)企業(yè)生存發(fā)展的重要指標(biāo)，會(huì)對(duì)企業(yè)的效益造成深遠(yuǎn)影響。飼料企業(yè)要控制好配料的精準(zhǔn)度，要對(duì)影響配料精度的因素有深入的了解。對(duì)配方設(shè)計(jì)、原料使用、生產(chǎn)排序、設(shè)備維護(hù)、配料次序、控制精度等各個(gè)環(huán)節(jié)的系統(tǒng)把握，可將配料精度控制并穩(wěn)定在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，促進(jìn)飼料生產(chǎn)企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展[2]。

1 配料誤差因素分析

配料誤差由稱量誤差和給料誤差組成。稱量誤差是指示值與標(biāo)準(zhǔn)砝碼量值之間的絕對(duì)誤差，其表示配料秤的正確性與重復(fù)性（精密度），通常將其相對(duì)值稱為動(dòng)態(tài)精度。稱量誤差主要由靜態(tài)稱量時(shí)的系統(tǒng)誤差構(gòu)成，如稱重傳感器和顯示控制器等稱重元器件的系統(tǒng)誤差等。給料誤差是指示值與配方給定值之間的絕對(duì)誤差，其可由電腦識(shí)別、比較并顯示打印出來[3]。給料誤差主要反映物料與給料器特性變化和稱重單元的穩(wěn)定性與重復(fù)性（不變性）。給料誤差主要由動(dòng)態(tài)稱量時(shí)的隨機(jī)誤差組成，與給料、外部干擾等因素有關(guān)，且是時(shí)間的函數(shù)。給料質(zhì)量的影響效果很大，其次是外部條件變化，而給料誤差不可能在靜態(tài)檢查中定時(shí)檢出。在動(dòng)態(tài)稱量時(shí)，稱量誤差與給料誤差的綜合因素就是配料誤差。另一個(gè)不可忽視的影響因素是配料加工工藝的選擇，這是由飼料品種、類型、面向群體等條件決定的[4]。

2 配料誤差的控制

2.1 中控系統(tǒng)

在飼料生產(chǎn)中，經(jīng)常出現(xiàn)電腦控制端統(tǒng)計(jì)的生產(chǎn)量與包裝成品的實(shí)際生產(chǎn)量不符的情況。主要是由于電腦控制端統(tǒng)計(jì)的是供料誤差下的產(chǎn)量，沒有包括稱量誤差而引起的。此外，定量包裝稱誤差、物料加工中損失、含水量變化、未計(jì)入添加液體重量等也有一定影響[5]。在配料誤差分析時(shí)，不可忽略配料秤的稱量誤差，即使配料時(shí)顯示誤差為零，也是存在稱量誤差的前提下的零誤差，而非真正的零誤差。只有稱量誤差小，配料誤差才會(huì)小。但配料誤差再小，也不可能等于或小于稱量誤差?？刂品Q量誤差是控制配料誤差的基礎(chǔ)。應(yīng)通過定期進(jìn)行“校秤”操作，保持配料秤良好的工作狀態(tài)，才可能獲得滿意的配料精度[6]。

改善給料器的給料性能，通過不同原料的體積和質(zhì)量特性，合理設(shè)置快慢加料操作和配料倉電機(jī)的選擇，減少物料的落料差，配料步進(jìn)電機(jī)通過變頻器實(shí)行快、慢二次給料是較好的解決方案[7]。

采用“單次（品種）稱量準(zhǔn)確度”為控制目標(biāo)的電腦中央控制軟件，以提高自適應(yīng)補(bǔ)償功能，有效控制單品種稱重的準(zhǔn)確度[8]。

采用知名廠家生產(chǎn)符合國家標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性與重復(fù)性好的，具有檢定/校準(zhǔn)證書的電腦控制配料秤，提高配料系統(tǒng)的抗干擾能力，改善配料秤外部環(huán)境條件[9]。

應(yīng)注意配料電子秤的有效接地。曾經(jīng)有大量案例證明，在物料下到配料稱的過程中會(huì)產(chǎn)生大量靜電，如果沒有有效的接地操作，將會(huì)導(dǎo)致大量靜電由配料稱傳導(dǎo)至稱重中控系統(tǒng)，導(dǎo)致稱重微電腦芯片的擊穿或失去精度[10]。

2.2 選擇合適的加工工藝

2.2.1 先配料后粉碎再混合工藝

這種加工工藝特點(diǎn)是選用多料多秤分批混合工藝，適宜于畜禽飼料生產(chǎn)，見圖1。配料比例根據(jù)配比依次為：＞20%、5%～20%、1%～5%和＜1%，配料周期較常規(guī)工藝縮短1/3。其采用預(yù)先分級(jí)開路粉碎工藝提高粉碎效率和速度[11]。由于配料稱重是稱的飼料原料，因此對(duì)于質(zhì)量比重高的原料精度一般。

圖1 先配料后粉碎再混合工藝（40 t·h-1）

2.2.2 先粉碎后配料再混合工藝

先粉碎后配料再混合工藝是目前常用的工藝，習(xí)慣上使用多倉一秤、二秤工藝見圖2。如采用快速混合機(jī)，則系統(tǒng)的生產(chǎn)能力將會(huì)得到大幅增加，配料精度也大幅提高。配料比例根據(jù)配比依次為：＞20%、5%～20%、1%～5%和＜1%。配料秤可進(jìn)行交叉配料，配料周期比常規(guī)配料工藝縮短1/2。

圖2 先粉碎后配料再混合工藝（60 t·h-1）

2.2.3 二次先粉碎后配料再混合工藝

二次先粉碎后配料再混合工藝是水產(chǎn)飼料生產(chǎn)中比較常用的一種工藝見圖3。尤其在蝦飼料生產(chǎn)中最為常用[12]。其工藝特點(diǎn)是第1次粉碎、配料和混合為初級(jí)加工，第2次為超微粉碎、計(jì)量和補(bǔ)充配料，最終進(jìn)行混合[13]。2次配料適用第1次配料成分和符合粒度要求的原料的配合，減少重復(fù)粉碎；2次混合適宜液體原料及微量成分的添加，混合速度快，工藝靈活，工藝中只要在粉碎能力上調(diào)整，有擴(kuò)大生產(chǎn)能力的潛力，配料精度非常高。

圖3 二次先粉碎后配料再混合工藝（5 t·h-1）

3 小 結(jié)

綜上所述，飼料機(jī)組在配料過程中步進(jìn)電機(jī)和變頻器對(duì)配料精度的影響最大，步進(jìn)電機(jī)的功率應(yīng)該對(duì)應(yīng)飼料原料不同的質(zhì)量進(jìn)行快慢帶加料設(shè)置，速度過快容易導(dǎo)致下料超標(biāo)，造成配方誤差過大；下料過慢容易導(dǎo)致配料效率低下，配料時(shí)間過慢。配料稱的有效接地是保證配料安全和準(zhǔn)確的基礎(chǔ)，配料稱由于靜電影響而造成擊穿或損壞是得不償失的。配料工藝對(duì)配料精度的影響是整體性的，在整個(gè)機(jī)組設(shè)計(jì)之初就應(yīng)該預(yù)先考慮和對(duì)比，對(duì)應(yīng)不同的配方和飼料種類而設(shè)計(jì)不同的方案，量身定做才是現(xiàn)代飼料配料體系的主要優(yōu)勢(shì)。隨著飼料機(jī)組廣泛應(yīng)用電子配料系統(tǒng)，高效率、自動(dòng)化帶來的配料精度問題也越來越受到重視，只有充分認(rèn)識(shí)到影響配料精度的關(guān)鍵因素，才能使飼料生產(chǎn)達(dá)到節(jié)本增效，保證質(zhì)量的目的。