化肥吨袋包装机包装能力的探讨

冷 阳，李 清，杨建国

（中国五环工程有限公司，湖北武汉 430223）

设计技术

化肥吨袋包装机包装能力的探讨

冷 阳，李 清，杨建国

（中国五环工程有限公司，湖北武汉 430223）

针对影响化肥吨袋包装机包装能力的因素进行了探讨，并以化肥行业中较常用的净重式吨袋包装机为实例，从其结构组成及特点、工作过程、工作时间对其包装能力的影响进行了分析，提出了提高吨袋包装机包装能力的建议。

吨袋包装机；包装能力；影响因素；净重式

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2016.04.003

随着当前经济国际化、集约化的发展，越来越多的化肥产品采用吨袋包装机来进行包装，如尿素、磷铵、硝酸铵、复合肥等。吨袋包装以其方便、快捷、低成本和便于集装化运输的优势逐渐成为当今化肥包装的发展趋势。在国外，采用吨袋包装机对化肥产品进行包装已经相当普遍；近年来，随着化肥出口贸易的快速增长，国内越来越多的大型化肥企业逐步开始使用吨袋包装机，以满足国外用户的大袋包装和集装运输要求，吨袋包装机在国内化肥行业中的应用也日趋广泛。因此，各化肥企业为提高生产效益，对吨袋包装机的包装能力提出了更高的要求。基于此，笔者对影响化肥吨袋包装机包装能力的因素进行了详细分析，提出了增大吨袋包装机包装能力的建议。

1　影响包装能力的因素

吨袋包装机也称大袋包装机，是一种对500～3 000 kg的集装袋进行定量充填的包装设备，其包装能力主要取决于包装精度和包装速度，而一般在对包装精度要求一定的情况下，包装能力就取决于包装速度。吨袋包装机的包装速度主要和物料特性、吨包袋的类型、吊带型式、人工操作的熟练程度、吨袋包装机的型式有关。

1.1物料特性

在化肥行业中，常见的物料形状有块状、小颗粒状与粉末状，不同的化肥产品其物性迥然不同，而影响包装能力的主要因素是化肥产品的物理特性与物料的流动性。流动性直接取决于物料粒度、形状、密度、摩擦特性、附着力和储存时间等物性［1］，是衡量称重贮斗中物料是否产生闭塞或倾泻等干扰物料移动的重要指标，也是确定吨袋包装机包装能力的依据。

以大颗粒尿素为例，尿素产品主要由不同粒度的圆形颗粒组成，粒径一般在2～4mm，但由于造粒工艺与设备的区别，尿素产品中往往混有粉料和大块尿素，粉粒尿素之间的相互黏连，大块尿素产生的堵塞都极大地影响了尿素产品的流动性。因此，在尿素产品进入称重贮斗之前建议增加筛分作业，以去除粉料和大块尿素，保证尿素颗粒的均匀性，从而提高尿素产品的流动性。

1.2吨包袋的类型

吨包袋也称集装袋，一般由薄膜、编织纤维、纺织品及其他柔性材料缝制而成，必要时可以加内衬或内涂层以及辅助设备及装卸装置构成的一种柔性中型散装容器，其结构一般包括进料口、吊带、袋身、卸料口［2］。由于用户对化肥的包装要求不同，吨包袋的类型也各式各样。集装袋标准 GB/T 10454—2000对吨包袋进行了分类，见表1。

表1　吨包袋的分类

表中不同形状、结构的袋型，化肥吨包袋的套袋方式不同，包装时人工套袋所需的时间也有所差异。吨包袋的类型越简单，人工套袋操作越方便，耗时越短，吨袋包装机的包装能力相对也就越大。

1.3吊带型式

吊带是吨包袋的重要组成部分，型式多种多样，其抗拉强度的大小及伸长率的高低直接影响吨包袋的整体性能［3］。目前化肥吨包袋较常用的主要有二吊环、三吊环和四吊环的吊带，吊带型式见图1。

图1　吊带型式

吨包袋挂带时，操作工需将吨包袋的吊带挂到吨袋包装机的挂钩上。吊带型式的不同决定了人工挂带所需的时间不同，并且随着吊环数量的增多，可能需要多名工人协同操作才能完成挂带作业。因此，吊带型式越简单，人工挂带所需时间越短，吨袋包装机的包装速度相对也就越快。

1.4人工操作的熟练程度

化肥吨袋包装机是一种半自动化设备，其工作过程部分依赖于人工操作。包装前，操作工需将空托盘放到称重平台下的包装位置；套袋时，操作工需把吨包袋的吊带挂到包装机的挂钩上，再把吨包袋的进料口套到包装机的夹袋管上，然后按下启动按钮，夹袋装置自动夹袋，把包装袋的灌装口夹住，使其处于完全密封状态；当装满料的吨包袋落到托盘上时，操作工需人工系袋，并按下输送按钮启动链板输送机将吨包袋输送出包装位置。因此，提高工人的操作熟练程度，缩短人工操作时间，就可提高吨袋包装机的包装能力。

1.5吨袋包装机的类型

根据称量方式的不同，吨袋包装机一般分为毛重式和净重式。连同包装袋一起进行称重的方式称为毛重式，采用称量斗对物料进行称重后再充填到包装袋的方式为净重式。毛重式吨袋包装机是“边充填边称量”，在充填物料的同时对袋内物料进行称量；而净重式吨袋包装机是“预先称量”，先由称量斗对物料进行称量，然后再将物料充填到包装袋内，充填物料完毕后即可进行下一次称量，称重计量时，人工辅助操作可同时进行。相同条件下，净重式吨袋包装机的包装速度快，生产能力较大，但设备和土建投资相对也较大［4］。因此，在对包装能力有特别要求的情况下，采用净重式吨袋包装机是较佳的选择。

2　吨袋包装机包装能力分析

以化肥行业中较常用的净重式吨袋包装机为例，从其结构组成及特点、工作过程和工作时间对影响包装能力的因素进行详细分析。

2.1结构组成及特点

净重式吨袋包装机的结构组成见图2。它主要由料仓、给料控制装置、称重贮斗、夹袋装置、挂带脱钩装置、除尘及输送装置组成。

图2　净重式吨袋包装机的结构组成

净重式吨袋包装机一般采用重力式自流给料结构，给料装置配置粗细二级给料控制以保证称重速度和称量精度；称重贮斗处配置3个高精度传感器，将重量信号实时地传送给称重计量系统，以保证物料重量达到设定值；下料口为双层管壁结构，内层卸料，外层排尘通向除尘接口，与除尘系统连接；包装机采用净重法称重贮斗式计量结构，物料在称重贮斗中计量完毕，通过放料阀门，一次性灌装进包装袋，灌装完毕后即可进行下一次称重计量。

2.2工作过程

净重式吨袋包装机的工作过程见图3。

图3　净重式吨袋包装机的工作过程

人工将空袋挂带，套袋后，拨动夹袋开关，将空袋固定在落料管上。当落料口处光电管检测到空袋就位后，充气装置自动开启，同时可在包装袋底部放置空托盘。空袋充气完毕后，放料阀自动开启，物料落入吨包袋中，同时除尘系统开启排尘，当称重贮斗中无料后自动进行下一称重计量循环。吨包袋灌装完毕后，夹袋装置自动脱钩、卸袋，满袋落到托盘上。人工系袋后，开启输送装置，经链板输送机送出。

其中当放料阀关闭后，称重贮斗开始自动进入下一次计量循环，循环过程主要包括以下几个步骤。

（1）储料仓供料，料仓储存物料阀门开启，给定称重信号。

（2）给料控制装置开启，粗给料控制机构先开启，快速下料。

（3）称重系统进行计量，称重贮斗进行物料称重，达到设定值后粗给料控制阀关闭，开启细给料控制阀，进行精度控制，以达到设定值。

（4）精度控制阀关闭，落差修正，称重计量停止。

2.3工作时间

以包装1吨大颗粒尿素，采用典型四吊环的方形吨包袋为例，净重式吨袋包装机的工作时间表见表2。

表2　净重式吨袋包装机工作时间表（典型）

从上表中可以看出，净重式吨袋包装机工作过程主要分6个步骤。其中步骤②充气吹袋可和步骤④放置空托盘同时进行；步骤①人工挂带、套袋耗时约25 s，其与吨包袋的袋型和人工操作熟练程度有关，若吨包袋袋型越简单、人工操作越熟练，人工挂带、套袋的时间将会进一步缩短；步骤③放料灌装，尿素颗粒充填到吨包袋中耗时约30 s，其充填时间与尿素特性密切相关，尿素粒度分布越均匀，圆形颗粒状越多，其流动性就越好，充填时间也就会越短。净重式吨袋包装机的称重计量循环自充填物料完毕后即可进行下一次称量循环，称重计量与人工系袋、满袋输出、人工挂带、套袋和充气吹袋等同时进行，互不干扰，提高了包装速度。因此在此条件下，净重式吨袋包装机完成一个工作周期所需时间约为T=25+6+30+12+7=80 s，其包装能力可达到Q=3 600/80=45袋/h。

3　结语

化肥吨袋包装机的包装能力与化肥产品特性、吨包袋的类型、吊带型式、人工操作的熟练程度、吨袋包装机的型式有关。结合化肥行业中较常用的净重式吨袋包装机结构特点、工作流程及其工作时间表可知，提高吨袋包装机包装能力的关键是在保证包装精度的前提下，缩短包装工作周期时间。一是提高化肥产品的流动性，即在化肥产品进入吨袋包装机的称重贮斗之前增加筛分作业，以去除粉粒和大块，保证物料的均匀性，从而提高化肥产品的流动性，缩短放料灌装和称重计量时间；二是在满足化肥包装要求的前提下，选用袋型、吊带型式简单的吨包袋，简化人工操作；三是加大对吨袋包装机操作人员的上岗培训力度，提高人员操作熟练程度，缩短人工操作时间；四是在设备和土建投资允许的条件下，尽量采用净重式吨袋包装机以加快包装速度；五是提高吨袋包装机的自动化程度，如开发自动挂带、套袋、系袋装置，尽量减少人工辅助时间。

［1］张国全，等.固状食品物料特性对包装机充填方式的影响［J］.中国包装，2007（1）：64-65.

［2］高翔.大宗散货包装-集装袋的安全性评估［J］.包装工程，2011，32（21）：123-125.

［3］李明，等.双层集装袋吊带抗拉强度的性能分析［J］.中国包装工业，2007（2）：52-53.

［4］郭宇.集装袋定量包装机基本结构形式［J］.起重运输机械，2001（7）：29-30.

修改稿日期：2016-05-13

Discussion on the Packaging Capacity of the Big-Bag Packing M achine of Fertilizer

LENG Yang，LIQing，YANG Jian-guo
（Wuhuan Engineering Co.，Ltd.，Wuhan Hubei430223 China）

This paper discusses the factors that affect the packaging capacity of the big-bag packing machine of fertilizer.With the net-weight big-bag packagingmachine commonly used in the fertilizer industry as an example，the influences on the packaging capacity are analyzed in terms of themachine’s structure and characteristics，working process and working time.Suggestions are also provided to improve the packaging capacity.

big-bag packagingmachine；packaging capacity；influencing factors；netweight type

10.3969/j.issn.1004-8901.2016.04.003

TQ440.79

A

1004-8901（2016）04-0008-04

冷阳（1983年-），男，湖北随州人，2008年毕业于武汉理工大学矿物加工工程专业，硕士研究生，工程师，现主要从事化肥成品包装贮运设计工作。