自动称重在三氧化二锑产品吨包装系统中的应用

彭金辉

（锡矿山闪星锑业有限责任公司，湖南 娄底 417000）

随着称重、控制技术的进步与发展，自动称重包装系统在食品、化工、冶金等行业得到了广泛的应用。但在锑行业中自动称重包装技术还停滞在小袋包装线上，主要缘由是三氧化锑产品物料的理化指标的特殊性。锡矿山闪星锑业有限责任公司三氧化二锑每年的包装产量达22000吨左右，包装仍处于人工敲打排气、等待加料的现状，劳动强度大，环境扬尘大，不利于工人的身心健康；偶有金属异物留在产品中，产品质量得不到根本保证。

1 自动称重包装应用的基本情况

1.1 系统方案

（1）设计数据。包装净重：1000～1500kg/包；计量精度：±0.2%F.S；称重能力：10～15包 /小时。工作形式：人工套袋—悬挂吊带—气动夹袋—充气吹袋—充填及自动称重—料袋下落—松解袋口—吊带脱钩—链板输送机输送。

（2）物料特性。物料名称：三氧化二锑粉料；堆积比重：0.7t/m3；休止角：30°～32°；物料粒度：0.3～1.5 微米。

（3）工作环境。温度范围：-10～40℃；相对湿度：＜95%（无凝露）。

（4）公用工程要求（单台）。控制电源—电压：220V（+10%～-15%）；频率：50Hz功率：1kW；动力电源—电压：380V（+10%～-15%）；频率：50Hz功率：4kW；压缩空气—压力：0.4～0.6MPa；耗气量：30m3/小时。

（5）充填工艺完善：设有空袋充气、回风或除尘、螺旋抽气、袋振动等多道实用的充填工序，确保IBC集装袋最佳的填充效果。

（6）包装袋具有较好的适应性：能够适应容积为1000～1500L范围内的尺寸变化。

（7）操作简单方便：空袋上袋：可以手动悬挂吊带，利用气动方式来夹紧袋口。

（8）重袋落袋：完成称重充填以后可以自动进行袋口松解以及吊带脱钩工序。

（9）人机界面友好：6”触摸屏式的中文人机交互界面，可方便输入各种称重控制参数并伴有帮助菜单提示。同时具有动态称重状态显示及监控等多种功能。

（10）可靠性高：电气系统主要元件采用SIEMENS以及TE产品；气动系统主要元件采用CKD、SMC产品。物料接触部分采用耐磨性好的锰钢制作,所有气缸均加装防尘套。

（11）对袋进行振动夯实方式，力求排出空气。

（12）在出料口增加金属检测仪，对金属异物报警。

（13）包装袋数据。材料：外层PP编织袋，内层PE薄膜。包装袋尺寸（如图1、表1）。

图1 包装袋尺寸图

表1 包装袋尺寸表 mm

1.2 吨包装自动称重系统目前的技术水平

梅特勒－托利多作为称重行业的龙头老大，在吨包装自动称重系统中，同时应用了他们自主专利产品－金属自动检测仪。为企业客户的应用提供了产品质量保证。该吨包装系统在超细炭黑行业中抽气与金属异物检测应用成功，已达到了国际先进水平。为锑行业三氧化二锑吨包装系统的应用与研制提供了技术路线。

2 技术路线创新

2.1 包装系统创新及技术路线

包装秤采用真空脱气、自动包装称重计量方式，集装袋悬挂在称重平台上，其中专为三氧化二锑物料设计的垂直下料螺旋及花盘组合而成的给料装置，可对集装袋进行快速、精确的物料充填。包装系统示意图如图2。

图2 包装系统示意图

（1）缓冲料仓。上部进料口跟储料仓下的溜管法兰直接连接，下部出料口跟给料装置法兰直接连接。缓冲料仓上设置除尘口、均压口以及纳米真空室，在物料进入包装袋之前，将空气有效排除。同时将用户储料仓中的物料均匀分配给DCS-1000G型电子包装秤的给料装置，发挥着缓冲料流的功能。出料口配置有调节流量的手动插板阀门。

（2）给料装置。采用专为三氧化二锑物料设计的垂直下料螺旋及花盘的给料结构，依靠螺旋输送进行给料。通过对电机的三段变频调速（粗、中、细），易于控制并可独立进行调整。除此之外，再加上适当修改预置点参数，可以有效保证粗、中、细加料量的比例，确保系统在保证高精度的重要前提下有效提升包装效率。花盘可以有效避免残余物料跌落而降低系统包装精度以及对环境产生污染。

（3）称重平台。称重平台选用精度高、稳定性好以及耐冲击的SB型称重传感器，同时利用专用传力连接机构对其辅助配合，使其具有过载、限位等多种功能。

（4）升降机构。升降机构被固定于称重平台之上。具体包括二只气动升/降机构、四只导向机构等。根据现实的充填情况，可以将称量中的料袋上下升降数次，以确保填充效果。

（5）挂-脱袋/夹袋装置。挂-脱袋/夹袋装置固定在升降机构的气缸底部并施力于称重平台上。具有手动悬挂吊带、气动夹紧袋口，落袋自动松解袋口、吊带自动脱钩等多种功能。

（6）充气/回风装置、除尘接口。充气/回风装置、除尘接口汇集空袋充气与回风除尘等多种功能于一体，装置中包括空气放大器、充气/回风除尘管路、气动蝶阀等构件。

（7）钢结构框架。采用碳钢结构，具有足够的强度及刚度，用以固定整个包装秤的称重平台。

（8）称重控制柜。控制整个包装系统的工作。具体包括SIEMENS S7-300系列可编程控制器、EM277通讯扩展模块、TP170B触摸显示屏、24V开关电源、OMRON继电器、控制柜体等。其中矩阵式触摸显示屏，一方面可实时显示DCS-1000G的工作状态，另一方面可按操作权限对DCS-1000G的参数进行设置，并有帮助菜单进行提示，人机对话功能强，操作界面灵活。

2.2 系统主要特点

（1）自动或手动进行切换、自锁。手动操作主要用于检修、调试或者应急处理，正常情况下均为自动操作。

（2）给料速度双速可调。

（3）实时显示重量以及检测误差，误差过大时会立即报警。

（4）利用TraxDSPTM抗振动技术有效排除生产振动的影响，确保称量精度。

（5）称重控制参数采用具有中文人机操作界面的触摸屏输入模式，附带帮助提示菜单。

（6）称重控制系统与金属检测仪进行联锁报警。

（7）故障自诊断。称重控制终端具有故障自诊断功能（代码显示）。TP170B触摸屏对故障信息进行分类显示。

（8）自动回零，每次循环都会检测零位，并纠正偏差，回零范围可以利用仪表键盘进行设定。

（9）提前量修正功能可以较好的克服物料压力以及料性变化的直接影响，进而有效保证包装精度。

3 结语

项目研制成功投入运行后，大力改善工作环境，减轻劳动强度，提高工作效率。在锑行业中节能降耗、环境保护有着广泛的社会意义。金属检测仪检测金属异物，对提升产品的质量有重要作用。