水泥包裝機的袋重控制

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1、 水泥包裝機的袋重控制 為符合 GBl75 —1999((硅酸鹽水泥、 普通硅酸鹽水泥》 對出廠袋裝水 泥的質(zhì)量 (以下簡稱袋重 )規(guī)定,包裝機的平均袋重設(shè)置應(yīng)該符合兩個條 件:①平均袋重不低于 50kg;②平均袋重不低于 (49+3S)kg,其中 S 為樣 本標準偏差。舉例,當 S 為 0.8kg 時,平均袋重最小應(yīng)設(shè)置為 51.4kg。 由于各包裝機技術(shù)指標的差異,產(chǎn)品樣本標準偏差相差很大,優(yōu)良的能 達到 0.3~0.5kg,差的達 1kg 以上。 以樣本標準偏差 0.5kg 的包裝機為例,要達到

2、GBl75 —1999 的相關(guān)要求,平均袋重就要不低于 50.5kg,以年生產(chǎn)袋裝水泥 120 萬 t 計算 (2.4 107 袋),就會形成 12 000t 水泥的流失 (即若實際生產(chǎn) 121.2 萬 t 水泥,裝袋后卻是以 120 萬 t 銷售 )。由此可見, 對企業(yè)而言提高袋重控制水平,減小樣本標準偏差具有重大的經(jīng)濟效益。 1. 各類水泥包裝機的袋重控制原理和特點 水泥包裝機按稱重方式可分為機械式和電子式,按裝料單元運動與否可以分為固定式和回轉(zhuǎn)式。 1.1 機械式包裝機 稱重機構(gòu)根據(jù)杠桿原理制造, 杠桿一端掛有配重塊, 另一端是秤架

3、,中間是支點,依靠杠桿機構(gòu)的上下翻轉(zhuǎn)來控制袋重。機械式包裝機的袋 重控制性能很差,原因有二:一是配重、支點摩擦阻力變化、袋座上的落灰等都被帶入計量,造成秤的零點偏離,而在水泥包裝過程中,落灰 是無法避免的; 二是在粉塵的環(huán)境下, 杠桿支點的靈活性容易受到影響。 1.2 電子式包裝機 電子式包裝機依靠彈簧片支撐秤架,稱重傳感器檢測袋重,控制器計量控制,氣缸 (或電磁鐵 )為執(zhí)行機構(gòu)。電子控制系統(tǒng)可以在每袋水泥裝料前對秤架進行除皮歸零, 確保了秤零點的準確, 而氣缸 (或電磁鐵 )受環(huán)境影響小,動作可靠迅速。 1.3 固定式包裝機

4、 常有單嘴、雙嘴、四嘴,操作工正坐在秤架前方進行操作,因為操作工的手、腳隨時可以接觸秤架而改變袋熏,故這種包裝機袋重控制容易受人為因素干擾,而且固定式包裝機勞動生產(chǎn)率很低,比較適用于中小型水泥廠。 1.4 回轉(zhuǎn)式包裝機 常見的有六嘴、八嘴、十四嘴等,在旋轉(zhuǎn)過程中裝料,操作工不能干擾袋重,而且回轉(zhuǎn)式包裝機勞動生產(chǎn)率要比固定式高出許多。由于其臺時產(chǎn)量高、袋重指標優(yōu)異,因而應(yīng)用越來越廣泛。 2 回轉(zhuǎn)式電子稱重水泥包裝機的袋重控制與實踐 國內(nèi)常用的有唐山、黃石、無錫等地制造的國產(chǎn)機器以及進口的德 國 HAVER 機器,其工作原理和過程大致相同,

5、維護時主要是要求秤架清潔靈活,執(zhí)行機構(gòu)動作迅速可靠。 2.1 二次裝料技術(shù) 有的包裝機灌裝過程中速度保持不變 (可稱為一次灌裝 )。有的采取二次裝料技術(shù),即快速—慢速裝料方式,在接近目標袋重時 (如 45kg 左右時 )降低灌裝速度,以提高精確度。 在采用二次裝料技術(shù)的包裝機上試驗,將細裝料的閘板開度調(diào)整到最大,此時樣本標準偏差急劇增大。 2.2 閉環(huán)控制系統(tǒng) 在順包皮帶后安裝輸送輥道及校正秤,與控制室中央控制器、包裝機機上控制器構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng),對袋重進行連續(xù)校正。需要特別注意的是在閉環(huán)控制系統(tǒng)中,袋重以校正秤為基準,校正秤檢測的是包括皮

6、重的每袋總重,沒有自動除皮功能,無法對自身的皮重變化做出調(diào)整,因此生產(chǎn)過程中必須及時清理落灰,始終保持校正秤零點穩(wěn)定。 2.3 一次灌裝包裝機控制器的改造 二次裝料技術(shù)可以顯著降低袋重誤差,但相比一次灌裝,要增加控 制器輸出點數(shù)、 增加電磁閥和三位氣缸 (使用電磁鐵 )、降低臺時產(chǎn)量、 增加制造成本,因此部分包裝機沒有采取二次裝料技術(shù)。 筆者通過探索, 在電動機驅(qū)動灌裝葉輪、 氣缸 (電磁鐵 )驅(qū)動閘板的包裝機上,不需要增加任何設(shè)備,只需將電動機的停止信號由目標袋重略 微提前,例如設(shè)置為 50kg,而氣缸 (電磁鐵 )的關(guān)閉信號仍為 5

7、0.5kg,這樣,利用電動機的慣性構(gòu)成二次裝料。 2.4 對二次灌裝技術(shù)的認識 可能是出于成本的考慮,一些包裝機生產(chǎn)廠家對二次裝料技術(shù)有異議,認為沒有必要。但包裝機老牌廠家 HAVER 公司認為,二次裝料必不可少,而且細裝料的時間應(yīng)該大于 2s。筆者在實踐中也切實體會到二次裝料技術(shù)對于改善計量精度至關(guān)重要, 并在實踐中實施了不增加硬件、不增加成本的基礎(chǔ)上將原來的一次裝料改為二次裝料的方案,應(yīng)用效果 很好。 2.5 對三次灌裝技術(shù)的實踐 在已經(jīng)采用了二次裝料技術(shù)的包裝機上,可以在不增加硬件、不增加成本的基礎(chǔ)上,縮短二次裝料時間,提前停止裝料電

8、動機,依靠電動機慣性構(gòu)成三次裝料,對機器工作有利無弊,在不影響包裝機臺時產(chǎn)量的情況下,計量精度可進一步提高。三次裝料時間取決于電動機停車的慣性時間, HAVER 包裝機上裝料電動機有能耗制動,故停車很快。目前設(shè)置的二次裝料轉(zhuǎn)換點為 47kg(HAVER 原設(shè)置 42kg),三次裝料轉(zhuǎn)換點為 49.5kg,這些設(shè)置值需要由用戶根據(jù)自己的裝料電動機有無制動、袋重指標要求、機器臺時產(chǎn)量要求、水泥流動性能等實際情況確定。袋重精度要求嚴格,就要降低二次、三次裝料轉(zhuǎn)換點,同時機器臺時產(chǎn)量被降低;水泥流動性能差,就要提高二次、三次裝料轉(zhuǎn)換點。 某單位的 HAVER 6RS(FE) 、HAVER 6

9、RSMEC Ⅱ包裝機上進行了長 期實踐摸索,出于降低成本的目的,自己開發(fā)了一款控制器,于 2007 年 6 月在 HAVER 6RS(FE) 包裝機 5 號裝料嘴上試使用, 8 月中旬調(diào)試正常。從 8 月到現(xiàn)在一直沒有調(diào)整過袋重設(shè)定值,多次抽檢袋重,效果理想 (數(shù)據(jù)略 )。實踐證明控制器工作是可靠的,三次裝料技術(shù)是可行的。 2.6 開環(huán)控制系統(tǒng)的改進 閉環(huán)控制系統(tǒng)可以大大減小誤差,但需要增加校正秤、中央控制器等,成本增加不少,特別是由于校正秤沒有自動除皮功能,如果生產(chǎn)過程中的落灰不能及時清理,反而造成嚴重的袋重誤差。 在某單位包裝機系統(tǒng)的校正秤損壞后,在配件國產(chǎn)化過程中對包裝機控制器進行了設(shè)計改進,使得開環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)了閉環(huán)控制的功能。其控制原理是:我們此時再次檢測袋重并與預(yù)設(shè)定值進行比較,根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整預(yù)設(shè)定值,從而構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng),實踐證明是可行的。

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