水泥包装机的袋重控制

水泥包装机的袋重控制为符合 GBl75 1999(硅酸盐水泥、 普通硅酸盐水泥 对出厂袋装水泥的质量 (以下简称袋重 )规定，包装机的平均袋重设置应该符合两个条件：平均袋重不低于50kg；平均袋重不低于 (49+3S)kg，其中 S 为样本标准偏差。举例，当S 为 0.8kg 时，平均袋重最小应设置为51.4kg。由于各包装机技术指标的差异，产品样本标准偏差相差很大，优良的能达到 0.30.5kg，差的达 1kg 以上。以样本标准偏差 0.5kg 的包装机为例，要达到 GBl75 1999 的相关要求，平均袋重就要不低于 50.5kg，以年生产袋装水泥 120 万 t 计算 (2.4 107 袋)，就会形成 12 000t 水泥的流失 (即若实际生产 121.2 万 t 水泥，装袋后却是以 120 万 t 销售 )。由此可见， 对企业而言提高袋重控制水平，减小样本标准偏差具有重大的经济效益。1. 各类水泥包装机的袋重控制原理和特点水泥包装机按称重方式可分为机械式和电子式，按装料单元运动与否可以分为固定式和回转式。1.1 机械式包装机称重机构根据杠杆原理制造， 杠杆一端挂有配重块， 另一端是秤架，中间是支点，依靠杠杆机构的上下翻转来控制袋重。机械式包装机的袋重控制性能很差，原因有二：一是配重、支点摩擦阻力变化、袋座上的落灰等都被带入计量，造成秤的零点偏离，而在水泥包装过程中，落灰是无法避免的； 二是在粉尘的环境下， 杠杆支点的灵活性容易受到影响。1.2电子式包装机电子式包装机依靠弹簧片支撑秤架，称重传感器检测袋重，控制器计量控制，气缸 (或电磁铁 )为执行机构。电子控制系统可以在每袋水泥装料前对秤架进行除皮归零， 确保了秤零点的准确， 而气缸 (或电磁铁 )受环境影响小，动作可靠迅速。1.3固定式包装机常有单嘴、双嘴、四嘴，操作工正坐在秤架前方进行操作，因为操作工的手、脚随时可以接触秤架而改变袋熏，故这种包装机袋重控制容易受人为因素干扰，而且固定式包装机劳动生产率很低，比较适用于中小型水泥厂。1.4回转式包装机常见的有六嘴、八嘴、十四嘴等，在旋转过程中装料，操作工不能干扰袋重，而且回转式包装机劳动生产率要比固定式高出许多。由于其台时产量高、袋重指标优异，因而应用越来越广泛。2 回转式电子称重水泥包装机的袋重控制与实践国内常用的有唐山、黄石、无锡等地制造的国产机器以及进口的德国 HAVER 机器，其工作原理和过程大致相同，维护时主要是要求秤架清洁灵活，执行机构动作迅速可靠。2.1二次装料技术有的包装机灌装过程中速度保持不变 (可称为一次灌装 )。有的采取二次装料技术，即快速慢速装料方式，在接近目标袋重时 (如 45kg 左右时 )降低灌装速度，以提高精确度。在采用二次装料技术的包装机上试验，将细装料的闸板开度调整到最大，此时样本标准偏差急剧增大。2.2闭环控制系统在顺包皮带后安装输送辊道及校正秤，与控制室中央控制器、包装机机上控制器构成闭环控制系统，对袋重进行连续校正。需要特别注意的是在闭环控制系统中，袋重以校正秤为基准，校正秤检测的是包括皮重的每袋总重，没有自动除皮功能，无法对自身的皮重变化做出调整，因此生产过程中必须及时清理落灰，始终保持校正秤零点稳定。2.3一次灌装包装机控制器的改造二次装料技术可以显著降低袋重误差，但相比一次灌装，要增加控制器输出点数、 增加电磁阀和三位气缸 (使用电磁铁 )、降低台时产量、 增加制造成本，因此部分包装机没有采取二次装料技术。笔者通过探索， 在电动机驱动灌装叶轮、 气缸 (电磁铁 )驱动闸板的包装机上，不需要增加任何设备，只需将电动机的停止信号由目标袋重略微提前，例如设置为 50kg，而气缸 (电磁铁 )的关闭信号仍为 50.5kg，这样，利用电动机的惯性构成二次装料。2.4对二次灌装技术的认识可能是出于成本的考虑，一些包装机生产厂家对二次装料技术有异议，认为没有必要。但包装机老牌厂家 HAVER 公司认为，二次装料必不可少，而且细装料的时间应该大于 2s。笔者在实践中也切实体会到二次装料技术对于改善计量精度至关重要， 并在实践中实施了不增加硬件、不增加成本的基础上将原来的一次装料改为二次装料的方案，应用效果很好。2.5对三次灌装技术的实践在已经采用了二次装料技术的包装机上，可以在不增加硬件、不增加成本的基础上，缩短二次装料时间，提前停止装料电动机，依靠电动机惯性构成三次装料，对机器工作有利无弊，在不影响包装机台时产量的情况下，计量精度可进一步提高。三次装料时间取决于电动机停车的惯性时间， HAVER 包装机上装料电动机有能耗制动，故停车很快。目前设置的二次装料转换点为 47kg(HAVER 原设置 42kg)，三次装料转换点为 49.5kg，这些设置值需要由用户根据自己的装料电动机有无制动、袋重指标要求、机器台时产量要求、水泥流动性能等实际情况确定。袋重精度要求严格，就要降低二次、三次装料转换点，同时机器台时产量被降低；水泥流动性能差，就要提高二次、三次装料转换点。某单位的 HAVER 6RS(FE) 、HAVER 6RSMEC 包装机上进行了长期实践摸索，出于降低成本的目的，自己开发了一款控制器，于 2007 年 6 月在 HAVER 6RS(FE) 包装机 5 号装料嘴上试使用， 8 月中旬调试正常。从 8 月到现在一直没有调整过袋重设定值，多次抽检袋重，效果理想 (数据略 )。实践证明控制器工作是可靠的，三次装料技术是可行的。2.6开环控制系统的改进闭环控制系统可以大大减小误差，但需要增加校正秤、中央控制器等，成本增加不少，特别是由于校正秤没有自动除皮功能，如果生产过程中的落灰不能及时清理，反而造成严重的袋重误差。在某单位包装机系统的校正秤损坏后，在配件国产化过程中对包装机控制器进行了设计改进，使得开环系统实现了闭环控制的功能。其控制原理是：我们此时再次检测袋重并与预设定值进行比较，根据比较结果调整预设定值，从而构成闭环控制系统，实践证明是可行的。