基于预填充功能的电子皮带秤及辅联设备的研发及应用

李文好

基于预填充功能的电子皮带秤及辅联设备的研发及应用

李文好

（广西中烟工业有限责任公司柳州卷烟厂，广西 柳州 545006）

文章是在电子皮带秤及附属计量设备的基础上进行发明改进，并将发明成果应用于生产实际。电子皮带秤是卷烟工业生产线在线式对物料进行连续计量的设备，对物料进行即时计量、监控，达到稳定物料流量的目的。在使用过程中发现流量不够稳定的问题。针对这个问题，文章从技术改造角度提出了改进思路，按照优中选优的原则，从备选方案中选择设计预填充程序、匀料装置作为技术方案并投入使用，上述技术方案无需大投资、采购改造项目，以小成本的柔性结构改造提升了流量的稳定性。改进后，物料头部流量平稳，流量标准偏差控制在0.2以内，消除“合格中的波动”，达到了连续、均匀、稳定的控制状态。

预填充；流量；匀料装置；电子皮带秤

引言

电子皮带秤是一种广泛用于计算物料流量、重量的计量设备[1]，在卷烟工艺领域被广泛用于精准测量烟叶、烟丝、梗丝等物料流量、重量参数，特别是在烟丝（梗丝）膨胀、干燥、加香加料等特殊工序、关键工序中发挥关键作用，流量的连续、均匀、稳定直接影响物料的加工精度、准度[2-4]。

1 存在的问题

目前，卷烟厂工厂使用电子皮带秤以计量型、控制型为主，以广西中烟工业有限责任公司柳州卷烟厂为例，以控制型居多，该类设备主要用于精准控制物料流量，确保流量误差在标准范围内。以某卷烟牌号为例，物料流量标准为1900 kg/h，正负差控制在50 kg/h内，在使用过程中，特别是正式生产开始后、结束前的15分钟内，出现短时间断料，如图1、图2所示。

图1 生产开始后15分钟内流量曲线图

图2 生产结束前15分钟内流量曲线图

2 解决方案

影响电子皮带秤流量因素有很多，一方面是设备本体部件的完好和技术参数的精确性，另一方面物料的连续、均匀、稳定是重要的影响因素之一，而物料的连续、均匀、稳定由电子皮带秤前端物流和仓储设备提供。

2.1 设备本体分析

一般来说，电子皮带秤分为操作面板和设备本体两个部分，如图3所示。操作面板用于参数设定及日常操作，不涉及电子皮带秤核心技术，因此，把重点放到设备本体上。

图3 电子皮带秤外观图

接着把电子皮带秤本体进行放大、解剖，如图4所示。简要来说，电子皮带秤本体由落料区、称重区、出料区三个区域组成，核心区域是称重区，该区域通过多个传感器、称重器及对应PLC控制程序对物料流量、重量进行测量。

图4 电子皮带秤主体剖视图

含钛高炉渣100 g，初始盐酸浓度18%，浸出温度140℃，浸出时间6 h，搅拌转速400 r/min的条件下，考察了不同液固比对CaO、MgO、Fe、Al2O3脱除率及TiO2损失率的影响，结果见图2。

目前，胰腺癌诊断十分困难，且进展快、预后差，中位生存期仅4～6个月，到2030年其发病率预计将增长1倍左右[5-7]。胰腺癌发病机制尚不清楚，炎症、肥胖、乙醇、吸烟、氧化应激等因素可导致免疫代谢紊乱和微环境改变，激活肿瘤信号通路，参与胰腺癌发病，目前尚无有效的诊治手段。因此，探寻新的解决方法迫在眉睫。

这个表格中上面说闪族语系，下文又说是巴比伦文、希伯来文，其实语言和文字，虽然属于同一个语种，但实际上语言与文字是有差异的。语言是最活跃的，不断发展，文字是语言的一种固化，特别是当它是一种历史记录的时候。因此从文字的记录我们就可以知道当时语言的具体情况。按照这个表格制作的示意图如图1：

图5 电子皮带秤低速运行流量曲线图

2.2 物料分析

物料在进入电子皮带秤前，流经多个设备，如图6所示。物料从储柜出来，经一级振槽、二级振槽松散，通过皮带输送至电子皮带秤。进一步，对物料流转路径每个环节进行分析，以便界定哪个环节物料不足。由于工序涉及的工艺流转环节比较简单，部分工艺环节只需要通过感官来判断，不需要通过复杂的数理统计分析和仿真分析。

1.储柜 2.一级振槽 3.二级振槽 4.皮带 5.电子秤

调整前设备采用寻堆铺料，此种方式方便存储的同时带来了物料铺料高度差异性，为此，将寻堆铺料调整为前后铺料，该技术手段只需调整PLC程序即可，不发生其他技术改造成本，属于柔性化技术改造。

2.2.3 皮带分析

通过上述分析得知，问题根源在于储柜及出料过程，为了达到均匀、稳定的物料状态，必须通过技术手段进行改造，初步拟定整改计划。

17例咨询者酶联免疫法检测结果为阳性，占1.60%，1047例咨询者酶联免疫法检测结果为阴性，占98.40%，18例咨询者胶体金法检测结果为阳性，占1.70%，1046例咨询者胶体金法检测结果为阴性，占98.31%，两种检测方式检测结果符合率为99.90%，两种检测方式检测结果比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。

振槽的作用是在固定频率下把物料进行松散，确保不凝结、接团，有利物料在下个工序中加工，对物料流量并未实质性影响，可暂时排除。

为了验证称重区精度，在落料区前段放置100 kg物料，将电子皮带秤速度设定为100 kg/h，调取流量曲线（图5），发现实际流量趋势就是一条直线，流量极大值和极小值差值在1 kg/h内，符合控制进度标准要求。

储柜是物料起始端，物料在储柜1贮存额定工艺时间后进行出料，现场查看出料状态，物料起始端铺料高度较低，随着储柜底层皮带机转动，物料高度逐渐升高，持续一段时间后基本保持不变。然后对物料在储柜中的物料形态进行分析，物料在在储柜的同一横截面上高度不一，有些地方甚至存在很大的高度差，这样的情况会导致某个时间段内或出现断料或出现堵料，不利于形成均匀、稳定的物料状态。

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护理垂直管理下的“1+N”护理单元运行模式及效果…………………………………王瑞丽，巢 娜，蔡德芳（83）

皮带是最基本的辅料传送设备，即来多少走多少，对物料流量并未造成实质性影响，可暂时排除。

2.3 整改计划及实施

2.2.2 振槽分析

2.3.1 增加匀料装置

在储柜出料口增设匀料装置，确保物料出柜时同一横截面大致相同。具体实施方案为，设计一定半径的圆柱型耙钉，用电机带动以固定频率旋转，该技术手段简易可行，实施成本较低，不占用生产时间，可行。

同时，为了确保进入电子皮带秤的物料分布更加均匀，选择在二级输送振槽增加导料板解决传送分布不均匀难题。导料板的设计原则是保证物料均匀输送，同时不易发生挤料和堵料，根据输送振槽的振幅、频率值确定导料板的抽象模型，借用大型分析软件ANSYS进行动力学仿真，通过现场试验不断优化导料板的位置和高度，确定导料板与振槽有准确的接触位置和恰当的接触面积，保证进入电子皮带秤的物料左中右分布均匀。

2.3.2 调整铺料方式

2.2.1 储柜分析

2.3.3 增加物料储存装置

在电子皮带秤前增加喂料仓，与电子皮带秤配合使用，通过喂料仓来对供料的流量进行控制，避免供料不足或瞬时流量过大的问题，但是增加了喂料仓，整个工段工序布局将发生变更，喂料仓上游、下游设备衔接设备也要同步考虑，生产工序变得更加繁琐，考虑到技术改造经济型、紧迫性，并且要兼顾生产任务，该技术手段实施针对性不强。

2.3.4 改进电子皮带秤进料方式

增加预填充程序，该程序的功能是在设备启动后，物料通过振槽和皮带传送到电子皮带秤进料端，计量管布置在电子皮带秤进料端上方，计量管上配置有用于检测计量管中的物料高度的料位指示元件。具体为从上到下布列低料位、中料位、高料位三个高度的光电管，三个料位光电管与电子皮带秤进行联动，使得电子皮带秤在计量管中的物料高度到达预定高度时才在进料方向上运行，当物料在计量管上的高度达到中料位光电管时，电子皮带秤以低速度（比如100 kg/h）运行，如果物料高度不满足条件电子皮带秤不运行，直到物料高度达到中料位光电管，电子秤皮带以步进的方式前进，依次循环，直至物料全部铺满皮带，通过现场测试，物料全部铺满皮带重量约为12 kg，一旦电子皮带秤检测到物料重量达到该重量时，系统将反馈过料信号。需要补充说明的是，上述参数设置是基于当前物料生产条件确定的，在具体执行过程中可根据不同牌号、不同工艺加工要求的自适应性进行适当手动和自动调节。

通过预填充程序，把进入电子皮带秤的物料均匀的铺满在振槽、皮带等辅联设备上，保证整个生产过程物料连续稳定。需要注意的是，通过生产制造系统反馈的数据来看，物料流量的不稳定性基本集中在当班生产的第一批，因此，预填充程序只适用于第一批物料生产，对后续批次的物料生产影响有限，为了不影响生产效率，必须对系统进行识别，关键看物料是否处于刚进料状态，现场实验发现，物料从前端出料达到电子皮带秤的时间约12秒，因此设定电子秤处于准备/无占用状态时间为20秒，并把这个作为程序执行与否的条件，在此基础上确定流程图（图7），编译PLC程序图（图8）。达到了连续、均匀、稳定的控制状态（如图9所示）。

关于《广艺舟双楫》，曾宪就[22]认为，该书是清代最重要的书法理论专著，其重要意义在于它总结了碑学的理论和实践，使碑学成为一个流派，从而影响了整一代书风，在中国书法史上留下了璀璨的一页。

图7 预填充流程图

图9 改进后流量图

3 结束语

一种具有预填充功能的电子皮带秤及辅联设备自研发投入以来，物料头部流量平稳，流量标准偏差控制在0.2以内，消除“合格中的波动”，物料达到正常水分值的平均时间由7分20秒缩短至5分钟，在提升工艺质量稳定的同时有效兼顾效率。

一种具有预填充功能的电子皮带秤及辅联设备基于精益管理理念，要效率、要效益，立足现有资源，对设备设施进行柔性改造，不搞大投资、采购改造项目，在原电子皮带秤及附属计量设备的基础上进行柔性改造，创新思维，建立了一种解决问题的机制，并且在实际应用中不断完善。

[1]杭州四五0九机电设备有限公司. CP111G2电子皮带秤使用说明书[Z]. 杭州: 杭州四五0九机电设备有限公司，2007.

[2]国家烟草专卖局. 卷烟工艺规范[M]. 北京: 中央文献出版社，2003.

[3]奚立峰，杜世昌. 多工序制造过程的误差分析方法和应用[J]. 中国质量，2009(10): 35-38.

[4]陈景华. 浅谈如何提高制丝加工水平[J]. 广西烟草，2009(1): 42-43.

Development and Application of Electronic Belt Scale and Auxiliary Equipment Based on Pre-Filling Function

This paper is an invention and improvement based on the electronic belt scale and auxiliary measuring equipment, and applies the invention results to production practice. Electronic belt weigher is an Online continuous measuring equipment for materials in cigarette industrial production line. It measures and monitors materials in real time to achieve the purpose of stabilizing material flow. It is found that the flow is not stable enough in the process of use. In view of this problem, this paper puts forward improvement ideas from the perspective of technical transformation. According to the principle of selecting the best from the best, the design of pre filling program and homogenizing device are selected from the alternative schemes and put into use. The above technical schemes do not need large investment and procurement transformation projects, and the flow stability is improved by low-cost flexible structure transformation. After the improvement, the flow of the material head is stable, the standard deviation of the flow is controlled within 0.2, the "fluctuation in conformity" is eliminated, and the continuous, uniform and stable control state is achieved.

pre-filling; flow; homogenizing device; electronic belt scale

TH715

A

1008-1151(2022)05-0062-03

2022-03-17

李文好，男，广西中烟工业有限责任公司柳州卷烟厂安全工程师，经济师，研究方向为安全生产管理。