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非连续累计定量包装秤喂料系统的选择与应用技术探讨

非连续累计定量包装秤喂料系统的选择与应用技术探讨










2015 年第 36 卷第 9 期

总第 486 期

非连续累计定量包装秤 喂料系统的选择与应用技术探讨
(上海高星包装机电制造有限公司, 上海 201613)

■计 玲

摘 要: 在非连续累计定量包装秤设计中如何选择喂料器, 对提高定量包装秤的准确度至关重 要。皮带喂料器、 螺旋喂料器和重力喂料器具有不同的特点, 研究结果表明: 配用重力喂料器的定量 包装秤, 选择组合喂料器, 明显提高称量精度, 如饲料计量 8 包/min (15 kg/包) , 精度为 10 g; 大米 8~ 10 包/min (49 kg) 精度为 0.06%, 7 包/min 为 0.02%, 比设计指标提高了 10 倍。 关键词: 非连续累计; 喂料器; 定量包装秤; 准确度

doi:10.13302/j.cnki.fi.2015.09.002 中图分类号: S816.34 文献标识码: A 文章编号: 1001-991X (2015) 09-0004-04 Option of feeder system and applied technology of the non-continuous cumulative quantitative packing scale Ji Ling In the non-continuous cumulative quantitative packing scale design ,how to choose feeders Abstract: accurately is crucial to improve the degree of quantitative packing scale. Belt feeders, screw feeders and gravity feeders have different characteristics. Results show that: equipped with gravity feeder quan? titative packing scale, choosing a combination of feeders, weighing accuracy was significantly im? proved. Such as feed metering 8 bags/min (15 kg per bag), an accuracy of 10 g; rice 8-10 packs/min (49 kg) with accuracy of 0.06%, 7 packs/min with accuracy of 0.02%, weighing accuracy was 10 times higher compared with the design specifications. the non-continuous cumulate; feeder; quantitative packing scale; accuracy Key words:
饲喂用饲料的物理形状, 一般分为颗粒状料、 粉状与 片状饲料和 2~3 种形状料渗合在一起等, 有些饲料还 具有一定的黏性, 其密度差异较大; 因此, 科学地设计 与选择喂料形式是确保包装精度关键所在。
装料质量(M/g) 1 000<M≤10 000 10 000<M≤15 000 15 000≤M

现代饲料加工工艺在末道工序中广泛使用定量 包装秤, 将成品按要求的重量定量计量后进入包装 袋, 经缝包后进行销售。客户对饲料产品的要求除产 品质量、 包装外观, 防潮性能、 保质期外, 也注重对包 装袋内产品质量是否符合要求, 即对计量精度提出了 更高的要求。 根据中华人民共和国国家计量检定规程 JJG5642002 《重力式自动装料衡器》 检定规程, 饲料行业所使 用包装秤精度为 X (0.2) 级。 根据计量检定规程 JJG564-2002, 一般饲料包装 X(0.2)级的最大允许偏差见表 1。 现代饲料工业所生产的鸡、 猪、 水产、 特种动物等

表1

JJG564-2002 X(0.2)级的最大允许偏差

最大允许偏差(mpd) 0.30% 30.0 g 0.20%

作者简介: 计玲, 主要从事饲料机械的设计和改进工作。

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收稿日期: 2015-01-15

1 传统饲料包装秤典型的喂料形式 传统饲料包装秤的喂料形式分为皮带喂料器、 螺 旋喂料器和重力喂料器三类, 其主要结构与工作原理 如下所述: 1.1 皮带喂料器 皮带喂料器是由电动机通过减速器上皮带轮驱 动皮带输送机, 强制将物料送入秤斗内称量。

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皮带喂料器主要适用于流动性比较差, 颗粒粒度 不均匀与略具黏性的物料。从进料经皮带输送排料 进入定量秤, 整个过程都是在一个密闭箱形结构内进 行, 皮带输送机仅通过一根伸出轴端, 由皮带轮驱 动。皮带运行速度快慢可进行调节。 在箱形结构内设有挡料机构, 在快进料时上升, 增加料层厚度相应控制包装速度; 在慢进料时下降, 减少料层厚度, 相应提高包装精度。挡料机构的上升 和下降均由气缸控制。在箱形结构出料处设置由气 缸作用的截料门, 物料达到秤斗设定的重量时, 截料 门迅速关闭。皮带喂料器结构见图 1。

设定重量时, 截料门迅速关闭。 为了使包装秤达到一定的速度 (即生产能力) 和 一定的精度, 一般采用两个螺旋同时工作, 其中一个 是直径偏大的螺旋喂料器, 以保证一定的包装速度, 即快喂料, 另一个是直径偏小的螺旋喂料器, 以保证 一定的包装精度, 即慢喂料, 并且通过变频器, 针对不 同物料不同称重量, 调整慢喂料器的旋转速度, 以达 到要求的精度。螺旋喂料器结构见图 2。

注: 1.料斗; 2.螺旋喂料机构; 3.电动机; 4.截料门; 5.秤斗。

图2

螺旋喂料器结构

注: 1.料斗; 2.挡料门; 3.皮带输送机构; 4.电动机; 5..截料门; 6.秤斗。

图1

皮带喂料器结构

控制包装精度主要因素——驱动电机: 挡料门、 截料门的动作和电动机驱动都应在仪表 控制下配合运行。为了提高精度和速度, 驱动电机有 几种选择: ① 使用 2/12 极电动机来达到快喂料和慢喂料的 目的。 ② 使用变频器控制电动机的转速来达到快喂料 和慢喂料的目的。 使用 2/12 极电动机切换速度变化快, 另外由通过 控制料层断面大小的挡料门, 能有效的控制皮带秤的 包装速度和精度。试验结果表明: 在维持 X (0.2) 级精 度情况下能达到 11 包/min 的包装速度, 而变频器控制 很难达到上述数据。 1.2 螺旋喂料器 螺旋喂料器是由电动机通过皮带轮驱动螺旋轴, 强制把物料推向出料口, 送入定量秤斗内称量。螺旋 喂料器主要适用于带有一定流动性的粉状物料。整 个螺旋喂料器在一个管状密闭空间内, 结构简单紧 凑, 输送物料损耗小, 当物料被推出管状密闭空间时 落下, 下部有一个截料门, 当落下到秤斗内物料达到

1.2.1 针对客户特殊要求—长双螺旋喂料器的产生 某些原来手工包装物料的客户, 要求使用螺旋喂 料包装秤来包装, 这时螺旋喂料器进料口位置很低, 必须设计比较长的斜置双螺旋喂料器, 这种双螺旋喂 料器进出料口中心线距离可超过 3 m 以上。 设计这种长的斜置螺旋喂料器, 必须考虑喂料器 的刚性、 电动机功率的增加、 尽可能少的残留、 和客户 清理的要求, 以使这种包装秤能正常工作, 达到要求 的速度和精度。 1.2.2 适用小包装的螺旋喂料器—单螺旋喂料器 对于称量要求较少的粉状料定量秤, 譬 如 2~ 5 kg/包的粉状料包装, 考虑物料流动和量少, 一般都 采用单螺旋喂料器, 可以垂直、 水平、 倾斜布置。为了 满足精度要求, 采用了 2/12 极电动机作为驱动单螺旋 喂料器的动力, 同时螺旋喂料器倾斜布置, 消除落料 差造成的影响, 此类单螺旋喂料器安装在每包 2~5 kg 的包装秤上, 可有效控制在 10~25 g 的精度范围内, 达 到X (0.5) 级的精度。 1.2.3 螺旋喂料器的扩展—多排系列 微量配料秤 在饲料行业中有多种甚至几十种粉状微量元素 按预定的重量添加到饲料中, 然后进行混合, 由此而 开发了适用于微量配料秤。配料秤主要由盛料斗、 螺 旋喂料器、 带有传感器的称量斗、 输送机及机架组
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成。几台或几十台螺旋喂料器分别把含有几种或几 十种微量元素的物料送入一个或几个称量斗中, 依次 称量, 然后输送到混合机中。 1.2.3.1 工作过程 配料秤由控制电路发出信号, 第一台螺旋喂料器 把物料送入称量斗, 称量完成后即发信号, 第二台喂 料器工作, 这样依次完成所需要的几种物料称量后, 称量斗即把所称物料放入到输送机, 由输送机送入混 合机内。然后进行下一个循环。 1.2.3.2 配料秤速度和精度控制—变频电机—称量 斗的数量 如果用 6 条、 8 条、 10 条……20 条单绞龙喂料器组 合, 可以组成微量配料秤, 上海高星包装机电制造有 限 公 司 生 产 的 6~150 L、 8~400 L、 6~1 500 L 与 10~ 600 L 系列微量配料秤见图 3。

扇门的结构, 其中一扇门开口大小可调整, 通过这二 扇门实现快慢喂料。也有在一根轴上安装一扇大门 和一扇小门来实现快慢喂料的功能, 它们都是依靠两 个气缸来实现大的开口和小的开口。 调整大小门开口截面的大小和控制门开启的时 间及门的配合成为控制包装速度和精度的关键之 一。此类喂料器最大特点是结构简单、 造价低, 但是 适用范围较窄、 计量精度不稳定。 1.3.1 提高重力喂料器定量包装秤包装精度措施— 加装振动喂料器 振动式喂料装置主要是针对流动性好的颗粒状 的物料或无黏性粗粉状物料采用的一种喂料方式, 采 用电磁振动的方式, 用可控硅调制, 从而改变振幅也 就是给料速度。重力喂料器的快喂料和慢喂料由截 料门控制, 而振动喂料器起精细喂料或者是补充喂料 的功能, 当截料门关闭后振动喂料器工作, 这样可大 大提高包装秤的包装精度。组合成重力振动喂料器 结构见图 4, 控制过程流程见图 5。
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5
注: 1.盛料斗; 2.螺旋喂料器; 3.秤斗; 4.皮带输送机; 5.机架。

图3

6~1 500 L 与 10~600 L 微量秤

其螺旋喂料器都是用变频电机控制, 微量秤的配 料周期一般都比包装秤包装速度长, 当配料种类较多 时, 长的配料周期与混合机速度不能匹配时, 可以实 现分组同时配料。 1.3 重力喂料器 重力喂料器主要适用于流动性较好的颗粒状物 料。物料依靠自身的重量, 自动流入喂料器, 由喂料 器截料门控制进入称斗内的物料重量。颗粒料的大 小必须小于流入截面的 1/10 倍以下, 且颗粒料应无黏 性, 易于流动。 重力喂料器在一个箱形壳体内, 安装由气缸控制 的截料门, 截料门应有快慢喂料功能, 圆弧门具有二
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注: 1.进料管; 2.重力喂料机构; 3.截料门; 4.振动喂料机构; 5.秤斗。

图4

重力振动喂料器结构

1.3.1.1 工作原理 在重力喂料器结构上加装 1 台微型振动喂料机, 微型电振动喂料机是一种新型的给料设备, 具有如下 特点: 体积小、 重量轻、 结构简单、 安装方便、 运行费 用低; 由于采用了共振原理, 因而消耗电能小; 采用 可控硅半波整流供电, 在使用中可以无级地调节给 料量; 在给料过程中连续地被抛起, 明显降低给料 槽的磨损。微型电振动喂料机性能和基本参数表 详见表 2 。

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图5

重力振动喂料器控制过程流程

1.3.1.2 使用情况 深圳某饲料厂使用 Tgv5 2~5 kg 重力振动喂料型 式的包装秤, 其每包计量精度可达到 X(0.5)级, 客户反 映良好。泰国某米厂使用秤 TGV8010 振动喂料器的 包装包装大米计量数据记录表见表 3。 从表 3 得出: 在 8 包/min, 15 kg/包, 记录 10 次平均 精度是 10 g; 在 8~10 包/min, 49 kg/包, 记录 8 次平均 精度是 0.06%; 在 7 包/min, 49 kg/包, 记录 10 次平均精 度是 0.02%。 由数据分析可知, 由于加装了一个振动喂料器, 使整个包装精度大大提高 [ 按标准规定 X(0.2) 的精度 是 0.2%], 比设计指标提高了 10 倍以上。 2 结语 选择喂料器是否合适是决定一台包装秤性能, 特 别是速度、 精确度稳定性的关键之一; 根据物料的特 性对包装秤喂料器进行合理搭配组合可大大提高包 装秤精度或速度, 还可以满足其它特殊需要。由此可 推论, 如果要应对不同的物料特性, 可以选择不同类 型的喂料器以满足精度速度要求, 组合成由多种喂料 方式构成的组合秤。提高重力喂料器定量包装秤包

型号 GZV1

能力 (t/h) 0.1

双振幅 (mm) 1.5

频率 (次/min) 3 000

表2

微型电振动喂料机性能和基本参数
振动 角度 20 型号 XKZ-V 控制方式 可控半波整流 控制装置 供电电压(V) 220 电源频数(Hz) 50 电流(A) 0.08

功率 (W) 5

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均

注: 资料来源: 泰国米厂 (Rojjinda Co., Ltd) 。

15 kg/包, 8 包/min 实际重量(kg) 误差(kg) 误差(%) 15.02 0.02 0.13 15.01 0.01 0.07 15.03 0.03 0.20 15.01 0.01 0.07 15.01 0.01 0.07 15.02 0.02 0.13 14.97 -0.03 0.20 15.01 0.01 0.07 14.97 -0.03 0.20 15.01 0.01 0.07 15.01 0.01 0.12

表3

泰国某米厂包装大米计量数据记录
49 kg/包, 8~10 包/min 实际重量(kg) 误差(kg) 误差(%) 49.02 0.02 0.04 49.03 0.03 0.06 49.03 0.03 0.06 49.03 0.03 0.06 49.03 0.03 0.06 49.02 0.02 0.04 49.03 0.03 0.06 49.03 0.03 0.06 49.03 0.03 0.06 49 kg/包, 7 包/min 实际重量(kg) 误差(kg) 误差(%) 49.00 0.00 0.00 49.01 0.01 0.02 49.02 0.02 0.04 49.01 0.01 0.02 49.01 0.01 0.02 49.00 0.00 0.00 49.01 0.01 0.02 49.00 0.00 0.00 49.01 0.01 0.02 49.01 0.01 0.02 49.01 0.01 0.02

装精度, 加装振动喂料器是提高精度的有效措施。
参考文献
[1] JJG564-2002 《重力式自动装料衡器》 . 中华人民共和国国家计量 检定规程.

[2] [3]

曹康, 郝波. 中国现代饲料工程学 [M]. 上海: 上海科学技术文献 刘四麟.粮食工程设计手册[M]. 郑州: 郑州大学出版社, 2002. 出版社, 2014.

(编辑: 崔成德, cuichengde88@sina.com)

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