铁硅粉称重包装的防尘措施——升降式包装秤在硅铁粉包装中的应用

张 武

(湖南特种金属材料有限责任公司，湖南 长沙 410013)

1 概 述

如同所有的粉料生产工艺，铁硅粉生产的最后一道工艺是产成品的称重包装，即把产成品按预定的重量灌入包装容器。这就需要用到“自动装料衡器”，俗称包装秤[1]。如何保证称重包装过程中，既要称量准确又要防止粉尘污染，一直是摆在我们面前的难题。尤其是生产管理中对称量精度和防尘要求越来越高的情况下，更是如此。

湖南特种金属材料有限责任公司生产的铁硅粉是按“雾化制粉”工艺生产，按粒径尺寸归类，属于超细粉体[2]。且不说当时扬起的粉尘，单是悬浮在空气中的浮尘，即使经过一周的时间，也不会出现明显的沉降而落回地面。

经多方走访调查，最终选定了一款“升降式包装秤”来实现无粉尘称重包装。理由是，该设备在原理上就杜绝了粉尘的扬起。除了最后约300 g有100 mm的空中落料，前面的加料过程都是把“加料嘴”埋入包装容器的堆积料面，实现浸没式加料。这就极大的减小了物料与空气的摩擦速度，与空气接触部分的物料很难获得混入空气的动能，从而避免粉尘的扬起。同时也省去了与此相关的除尘设备。

2 升降式包装秤

2.1 自动定量包装秤的现状

随着应变式称重传感器技术的普及，称重传感器早已取代“杠杆加秤砣”，成为测量物体重量的主要原件。自动控制技术以此为基础，把大宗的散状物料分成预定重量的份额并灌包，即所谓自动定量包装，是目前已被广泛采用的自动定量称重技术。通常情况下，这种技术采用加料机构把物料按预定的重量投入到称量斗内，称量完毕然后再灌包。其称量精度和速度都能符合用户要求[3]。

然而对于那些粉状物料，由于架桥和粉尘等原因，还是需要有针对性的对用户工况进行深入研究，才能保证生产正常运行。既能连续精确的称量又能防止粉尘污染。

2.2 升降式包装秤原理

本文不涉及包装秤加料通道有关破拱的原理，只讨论升降式包装秤是如何实现升降式称量的，这也是该设备防止粉尘的关键技术。

2.2.1 升降式包装秤基本结构

该设备可以看成由5大部件构成，即气动堆高车、料筒总成、升降式称重单元总成、气动控制箱、气动控制箱，如图1所示。

气动堆高车， 如图1中的 5(包含5.1、5.2)。该部件的门架是设备的支撑架，举升气缸在称重仪表控制下，推动升降板作竖直方向的运动。升降板的上限位置要求袋底与加料嘴距离<10 mm，保证打开料嘴时不刮袋底。升降的行程按如下方式设定，到下限位时料嘴高出袋内物料的堆积料面(按目标重量)120 mm。此外，举升气缸接近下降末端处装有磁性开关，提前预告升降气缸下降到位。

图1 升降式包装秤构成

升降式称重单元总成，如图1中的 1(包含1.1、1.2、1.3)。从上往下看，该部件是个方形的空心框架，套在料筒的外围。其中的称重传感器固定在气动堆高车的升降板上，随升降板一同升降。安装在两侧的气爪推动夹袋杆用于夹住包装袋，出厂检定时保证袋装最大重量的150%不打滑。夹袋后空袋内空与加料筒四周的距离约15 mm。从而保证包装袋在升降过程中不触套在中间的料筒，以免影响称重。此外，该部件的外侧设置了一个“上袋感应开关”(图中未标出)，用于人机对话。

料筒总成，如图1中的 2(包含2.1～2.6)。该部件是物料通道的末端，用来控制向包装袋中投入的给料量。其底部的两个加料嘴由安装在顶上的两个加料气缸控制。其中加料气缸1是单行的，程控制一个加料嘴1全开全关；加料气缸2是三行程的，控制加料嘴2有三级开度。

2.2.2 升降式包装秤工作流程

1)准备阶段

触发条件：称重仪表转到运行状态、升降板回到上限位、两个加料嘴全关闭。

工作内容：机器等待人工触发“上袋开关”。

2)人工上袋

触发条件：人工触发“上袋开关”。

工作内容：升降式称重单元里的气爪撑开，将空袋撑开并压在挡板上。

空袋内壁不挂料筒，袋底接近加料嘴。

3)粗加料

触发条件：人工上袋完毕。

工作内容：两个加料嘴全开，如图2所示。当袋内重量达到第一级设定值时(表示物料已堆满)，举升气缸开始下降(下降速度根据物料的流量设定，避免空中落料)。

图2 升降式包装秤粗加料示意

当举升气缸下降到最低位置前，气缸上的磁性检测开关被触发。关闭加料嘴1，同时举升气缸减速下降并停止在最低位置。流程进入中加料，如图3所示。该磁性开关的检测位置根据后面的中加料下料情况设定，太靠近气缸末端容易导致净重超差。

图3 升降式包装秤中加料示意

4)中加料

触发条件：粗加料结束。

工作内容：当袋内重量达到第二级设定值时，加料气缸2关闭一级加料嘴。流程进入细加料，如图4所示。

图4 升降式包装秤细加料示意

5)细加料

触发条件：中加料结束。

工作内容：当袋内重量达到第三级设定值时，加料气缸2再关闭一级加料嘴。流程进入微加料，如图5所示。

图5 升降式包装秤微加料示意

6)微加料

触发条件：细加料结束。

工作内容：当袋内重量达到第四级设定值时，加料气缸2全关。等待结束。

7)称量结束

触发条件：微加料结束。

工作内容：微加料结束后，延时松开包装袋。举升气缸升起，把升降式称重单元举升回位。等待下一次人工上袋。

3 实施效果

3.1 称量精度

被测量介质：硅铁粉，额定净重：40.00 kg，检测结果见表1。

3.2 粉尘检测

被测量介质：硅铁粉，检测结果见表2。在包装秤工作之前的粉尘测定值(背景值)为12 mg/m3，表中的测定结果是包装秤工作时的测定值减去背景值，即增加值。

表1 升降式包装秤称量检测结果 kg

表2 升降式包装秤称量检测结果

4 结 论

从实际应用的情况来看，升降式包装秤不管是在防止粉尘污染还是在称量精度方面都有着明显的优越性。前提是，调试工作必须严谨，要有细心加耐心。保证举升气缸的下降速度尽量与加料流量相匹配，粗加料过程不出现空中落料。后面的中加料、细加料、微加料空中物料的落料高度<120 mm，方能同时保证称量精度和环境清洁。