人工解包上辅机中增强称量稳定性的措施

王绍华，刘虎

(1.北京橡胶研究设计院，北京 100143；2.双钱（江苏）轮胎工业有限公司，江苏 如皋 226500)

人工解包上辅机中增强称量稳定性的措施

Measures to enhance the stability of weighing for artifi cial unpacking on upstream equipments

王绍华1，刘虎2

(1.北京橡胶研究设计院，北京 100143；2.双钱（江苏）轮胎工业有限公司，江苏 如皋 226500)

目前的橡胶厂投产使用的上辅机系统中，炭黑、粉料进料除使用气力输送系统外，也广泛采用人工解包的方式。为降低能耗标准，目前炼胶中心的总体高度及单层高度均逐步降低，导致预留给上辅机的布置空间越来越小，给以人工解包方式的上辅机系统稳定称量带来了挑战。本文中讨论的针对低矮厂房中人工解包上辅机增强称量稳定性的措施，给上辅机系统设计增加了有益的补充。

上辅机；称重；稳定性；措施

目前的橡胶厂投产使用的上辅机系统中，炭黑、粉料进料除使用气力输送系统外，也广泛采用人工解包的方式。人工解包方式具有投资小，能耗低，炭黑破碎率低等优点，但也有生产过程中需要的工人较多，炼胶中心四楼卫生条件较差等缺点。为降低能耗标准，目前炼胶中心的总体高度及单层高度逐步压缩降低，最终导致预留给上辅机的布置空间越来越小，给以人工解包方式的上辅机系统稳定称量带来了挑战。

1 人工解包方式上辅机称量机理简述

生产中，工人用叉车将太空包包装的炭黑、白炭黑等物料搬运至指定位置，用1电动葫芦将2太空包吊起，平移至对应贮斗解包口上方，解开太空包底部出料口扎带，物料依靠重力落入3日储斗中。在解包过程中，通过10引风机的运转，在解包口形成负压，防止粉尘外逸。解包后物料暂时贮存在日储斗内，在需要时通过5加料螺旋进入炭黑秤中计量。炭黑等物料采用连续累计方式计量, 按工艺配方要求自动计量每种物料。计量时，系统控制6气动蝶阀打开，贮斗中物料按配方要求经5-DN250加料螺旋分快、慢速向7炭黑秤加料称量，物料通过自重落入炭黑秤中，达到称量值并符合误差要求后停止加料。炭黑秤上装配有8呼吸袋滤器，以保持炭黑秤进料称量及卸料过程中的秤斗内的气压平衡。

图1 人工解包方式上辅机称量部分示意

当日储斗中的物料堆积面低于4低料位计的位置时，系统发出储斗低料位信号，提醒工人及时补充物料，防止储斗中物料用空影响生产。日常生产中，储斗中的物料需保持在低料位计以上，此部分物料的作用一方面是给工人补充物料预留时间，以保证正常生产，另一方面，对于称量系统的稳定，也有非常重要的作用，主要有：

1.1 隔离储斗上部空腔部分与炭黑秤称量

炭黑秤装配有3个S型称重传感器，标定是在常压下标定的，即以秤斗内外均为一大气压的情况下标定，故炭黑秤工作时，必须保持内外气压均为一个大气压。解包时，为防止解包口炭黑粉尘外逸，引风机持续工作，使得储斗上部空腔部分为负压状态，此负压需储斗的物料予以隔离。如储斗中物料过少，无法隔离，则会出现秤斗中气压不稳定，造成称重表头显示呈负数及称量状态不稳定等情况，导致称量错误或者称量超差。

1.2 隔离解包时物料下落的冲击

解包时，物料从解包口依靠重力落入储斗中。如储斗的物料未得到及时补充而逐渐用空，此时再倒料时，物料可能直接越过螺旋叶片将螺旋前端填满，破坏正常称量时螺旋内物料的坡度。而假如倒料时此工位同时在称量，则可能导致物料直接冲入炭黑秤中，造成加料过程完全不可控，超重很多公斤的极端情况出现。

综上，储斗的高度对称量的稳定性有很大的影响，而在总体高度较低矮的厂房中，储斗高度受到限制，出现部分上辅机系统称量状态不稳定，超差概率高等情况，需针对此情况其做出相应的设计改变。

2 改善称量稳定性的措施

在车间土建条件已经确定的情况下，为改善稳定性需在上辅机系统方案设计时予以充分考虑，一般可采取的措施主要有：

2.1 在满足容积要求的前提下，尽可能缩小储斗的D/H（直径/高度）。

在同等高度下，直径越小的储斗，其物料的堆积横截面积越小，隔离上部空腔负压与下部炭黑秤的效果越好，同时隔离物料的冲击效果越好。

2.2 针对不同的物料，科学确定对应储斗的出料口尺寸

上辅机设计中，为防止物料在储斗内堆积起拱，特意加大了日储斗的出料口尺寸，缩小锥角，提高物料流动性。但在低矮厂房中，由于储斗高度受限，物料有可能出现起拱后突然垮塌式下料，故在确保储斗锥角小于物料堆积角的前提下，尽可能缩小储斗下出料口的尺寸，可减少物料起拱引起的垮塌式下料，减少超差概率。

2.3 使用双螺旋替换DN250单加料螺旋

目前国内的上辅机系统普遍使用螺旋输送机作为加料装置，螺旋输送机俗称绞龙，是矿产、饲料、粮油、建筑、化工等行业中中用途非常广泛的一种输送设备。螺旋输送机具有结构简单、密封性好、工作可靠、制造成本低、维护方便等优点。上辅机使用螺旋输送机作为加料装置，减速电机作为动力源，电气系统通过变频器自动控制其电机转速，实现分快、慢速加料，即同时满足称量周期短和保证称量精度的要求。

图2 加料螺旋结构示意图

螺旋输送机理论输送能力计算公式为：

其中：Q—输送量，t/h;

D—叶片直径，m；

K—物料综合特性常数；

Φ—填充系数；

γ—物料容重；

C—倾角系数，水平布置取C=1；

注：理论输送能力为此螺旋最大输送能力，即到达此能力后，即便再增加转速，会出现飞料现象，输送能力也不会增加。

通过以上公式可看出，不同叶片规格螺旋的输送能力与其直径比的2.5次方呈正比。经计算，使用DN175+DN150双螺旋其输送能力能达到DN250螺旋的70%，再辅以单独的变频调速系统，可替代原有的DN250单加料螺旋。

替换后，快加时，两条螺旋同时运转，满足快速下料的要求，慢加时，DN175螺旋停止转动，变频器单独控制DN150小螺旋转动，提高加料精度。同时，改为双螺旋后，螺旋自身高度可减小约200 mm左右，腾出了更多的空间给日储斗。并由于小螺旋的螺距更小，相同的距离内增加了有效封料螺距数量（指螺旋进口到出口的间的叶片螺距），可显著提高封料效果，减少由于流动性过好导致垮塌式下料以及解包时物料的冲击，提高称量精度。

综上，随着炼胶中心厂房的逐渐降低，车间高度对人工解包上辅机系统称量的稳定性影响逐渐加大，故在上辅机设计时，需充分考虑，确保上辅机系统称量的稳定。

（1） 张荣善.散料输送与贮存[M].北京；化学工业出版社，1994.

（2） 黄石茂.螺旋输送机输送机理及其主要参数的确定[J].广东造纸，1998(3).

(R-03)

TQ323.5

1009-797X(2016)16-0043-03

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.16.011

王绍华（1984-），男，河北保定人，北京橡胶工业研究设计院工程师，主要从事上辅机小粉料系统的设计工作通讯邮箱：

2016-07-15