润滑油活塞式半自动灌装机灌装误差分析

张伟

摘要：本文主要对润滑油行业活塞式灌装机灌装误差的影响因素进行分析，并提出了解决措施。

主题词：润滑油；活塞式灌装机 ；误差

Abstract: This paper analyzed the lubricant industry piston filling machine filling error factors, and proposed solutions.Key words: lubricants; piston filling machine; error

中图分类号：TU7 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）

1前言

活塞式半自动灌装机因其设备结构相对简单，罐型适应性强，调整方便，广泛应用于4L及以下润滑油产品灌装。提高活塞式灌装机的灌装精度，对润滑油生产厂家有着重要的经济意义。

2活塞式灌装机精度影响因素分析

活塞式半自动灌装机油路通常由油槽进油控制阀、进油槽、计量罐进油控制阀阀组、油缸组（活塞式）、灌装进油控制阀阀组、灌装枪组等组成。灌装过程中，油品输送泵将润滑油从成品存储罐中通过管道输送至灌装机进油槽，然后通过油缸进油控制阀、油缸、灌装进油控制阀、灌装枪进入4L桶中。润滑油产品通常以重量计量。以灌装净含量3560±40g小包装4L产品为例，用活塞式灌装机进行产品包装，首先需要将目标重量转化为相应的体积，使灌装机按体积灌装。在实际生产中许多因素使得按设定体积灌装出来的产品，静含量变化范围比较大，甚至超出允许范围。

2.1油品中气泡的影响

灌装过程中，油品输送泵源源不断的将润滑油成品输送至灌装机进油槽进油控制阀前。当进油槽的油位达到设定的低位时，油槽进油控制阀自动打开，润滑油在约0.6MPa泵压下以较大流速进入进油槽，并产生大量的冲击气泡。与此同时，如果灌装机正好处于油缸吸油过程，少量气泡不可避免被吸入油缸，从而导致灌装误差。

2.2油缸密封渗漏影响

灌装过程中，经常会发现油缸密封出现渗漏。油缸的材质、密封的材质、密封的形式、加工精密度、装配质量等都是直接影响因素。常用的润滑油灌装机油缸缸体材质有碳钢（20#）、不锈钢（12Cr18Ni）和有机玻璃等。常用的灌装机油缸活塞密封有丁腈橡胶和氟硅橡胶。有机玻璃作为润滑油计量缸体材料，拥有表面光滑、强度较高、耐腐蚀、易于加工等优良特性，但因其表面强度低，表面容易划伤，在密封材料及形式的选择需谨慎。

2.3灌装速度影响

油缸活塞拉升从进油槽中吸油及油缸活塞压缩向4L桶中灌装的过程约占一次有效灌装的时间的80%。提高灌装速度，往往要缩短活塞拉升及压缩的时间。但这个操作极易造成灌装量不稳定。

过快的活塞拉升会使油品来不及紧随活塞注入油缸，造成缸内形成短暂真空，一方面会使进入油缸中的油品中溶解的空气在瞬间析出，形成均匀、细小的气泡。另一方面增大了密封的差压，使得密封泄露，造成外部空气进入油缸。形成了油缸中的空气，从而导致灌装量误差。

过快的活塞压缩又会导致向4L桶注油速度过快，桶内的空气来不及被挤出，形成喷油或飞溅，也将影响到装量计量，同时还会造成桶身被污浊。

2.4温度变化的影响

润滑油灌装过程中，油品的温度不是恒定的。温度的变化会导致润滑油密度的变化。要保证灌装产品的重量稳定，必须考虑温度的影响因素。

润滑油品温度的影响因素主要有两种。一是在油品调合或输送过程中的加温及油品储存中的自然冷却；二是润滑油储罐通常是在露天环境下，环境温差将直接影响润滑油品的温度。

温度越高，润滑油品的密度越低，按照目标灌装体积灌装出的产品重量越少。当油品在调合后还未来得及冷却至环境温度即开始灌装时或灌装过程中环境温差骤变时，油温将会变化明显，会使灌装量波动变大。

3改进措施

3.1进油阀及进油槽改进

3.1.1部分灌装机油槽置于灌装机侧位，需改置于灌装机顶部，灌装过程中充分利用油品的自重自流，减少油缸抽空。

3.1.2在进油槽中设置一个槽中槽，槽中槽的宽度、高度分别为进油槽的尺寸的2/3和1/2，长度略小于进油槽长度以保证进油槽内液位检测原件及温度检测原件的安装。槽中槽顶部为开放式，四周及底部密闭，固定于距进油槽底部约200mm（可适当调整，同时要考虑槽中槽上沿低于进油槽100mm以上），进油槽原进油管直接连通至槽中槽。当进油槽进油控制阀打开时，润滑油直接进入槽中槽，注满后溢出至进油槽中，可有效防止灌装过程中进油槽进油时的冲击气泡直接通过位于进油槽底部的管路进入油缸。

3.1.3进油控制阀由气动开关阀改为气动调节阀。控制方式由阀门全开全关式控制改为阀门开度调节控制。检测到进油槽液位在高位和中位之间时，进油调节阀以用户在控制器上设定的开度1打开，检测到进油槽油位在中位和低位之间时，进油调节阀以用户在控制器上设定的开度2打开，检测到进油槽油位在低位以下时，进油调节阀以用户在控制器上设定的开度3打开，检测到进油槽高液位时调节阀关闭。开度1较小，以持续开启基本满足正常灌装量需求为准调节，并记录不同油品的经验值，通常开度在10-20%。开度2略大于开度1，开度约为30-40%。开度3可视需要设定，通常为50-100%。

3.2油缸及活塞密封材料及装配把关

适当的选材，合适的组合，优良的加工，清洁精确的装配是油缸密封配合有效的保证。油缸及活塞密封材料应选择具备相关资质、质量管理体系的企业的产品。对于油缸筒体，要进行管材的壁厚公差、椭圆度、内壁表面粗糙度、擦伤情况及端口平整度、垂直度等检查。活塞密封圈要对相关材料的弹性、硬度、密封面等进行检查。活塞密封装配过程应特别注意密封的清洁。碳钢及不锈钢材质的油缸推荐Y型丁腈橡胶密活塞密封，有机玻璃油缸建议搭配L型氟硅橡胶活塞密封。

3.2.1合理的控制活塞驱动速度

在灌装机操作规程中明确规定灌装机允许的活塞运动频次范围。

3.3增加油温补偿控制

润滑油温度与密度的对应关系可以查《石油计量表-润滑油部分》表。根据润滑油温度及密度的对应关系及PLC的计算能力，选取线性函数进行近似修正。油温补偿适用于步进电机控制油缸自动调量的灌装机。将温度变化值按线性关系近似转化为体积变化量，从而转化为脉冲变化量来通过步进电机控制油缸活塞行程。从而使温度变化转化为油缸的体积变化，达到温度补偿的目的。

3.4合理安排生产，降低油温变化的影响

温度补偿控制因PLC计算能力限制，只能选取简单的线性函数进行近似修正，误差比较大。解决油温变化对灌装精度的影响，最好是通过合理排产来解决。将油温作为灌装排产的重要指标来考虑，避免灌装过程中油温出现较大幅度的波动。

4、小结

通过对活塞式灌装机灌装误差影响因素的分析和进行相应的改进，使容积式灌装机的灌装误差从0.5%提升到0.2%。提升容积式灌装机的经济效益。