冷 陽(yáng)，李 清，楊建國(guó)

（中國(guó)五環(huán)工程有限公司，湖北武漢 430223）

設(shè)計(jì)技術(shù)

化肥噸袋包裝機(jī)包裝能力的探討

冷 陽(yáng)，李 清，楊建國(guó)

（中國(guó)五環(huán)工程有限公司，湖北武漢 430223）

針對(duì)影響化肥噸袋包裝機(jī)包裝能力的因素進(jìn)行了探討，并以化肥行業(yè)中較常用的凈重式噸袋包裝機(jī)為實(shí)例，從其結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)、工作過(guò)程、工作時(shí)間對(duì)其包裝能力的影響進(jìn)行了分析，提出了提高噸袋包裝機(jī)包裝能力的建議。

噸袋包裝機(jī)；包裝能力；影響因素；凈重式

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2016.04.003

隨著當(dāng)前經(jīng)濟(jì)國(guó)際化、集約化的發(fā)展，越來(lái)越多的化肥產(chǎn)品采用噸袋包裝機(jī)來(lái)進(jìn)行包裝，如尿素、磷銨、硝酸銨、復(fù)合肥等。噸袋包裝以其方便、快捷、低成本和便于集裝化運(yùn)輸?shù)膬?yōu)勢(shì)逐漸成為當(dāng)今化肥包裝的發(fā)展趨勢(shì)。在國(guó)外，采用噸袋包裝機(jī)對(duì)化肥產(chǎn)品進(jìn)行包裝已經(jīng)相當(dāng)普遍；近年來(lái)，隨著化肥出口貿(mào)易的快速增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的大型化肥企業(yè)逐步開(kāi)始使用噸袋包裝機(jī)，以滿(mǎn)足國(guó)外用戶(hù)的大袋包裝和集裝運(yùn)輸要求，噸袋包裝機(jī)在國(guó)內(nèi)化肥行業(yè)中的應(yīng)用也日趨廣泛。因此，各化肥企業(yè)為提高生產(chǎn)效益，對(duì)噸袋包裝機(jī)的包裝能力提出了更高的要求。基于此，筆者對(duì)影響化肥噸袋包裝機(jī)包裝能力的因素進(jìn)行了詳細(xì)分析，提出了增大噸袋包裝機(jī)包裝能力的建議。

1　影響包裝能力的因素

噸袋包裝機(jī)也稱(chēng)大袋包裝機(jī)，是一種對(duì)500～3 000 kg的集裝袋進(jìn)行定量充填的包裝設(shè)備，其包裝能力主要取決于包裝精度和包裝速度，而一般在對(duì)包裝精度要求一定的情況下，包裝能力就取決于包裝速度。噸袋包裝機(jī)的包裝速度主要和物料特性、噸包袋的類(lèi)型、吊帶型式、人工操作的熟練程度、噸袋包裝機(jī)的型式有關(guān)。

1.1物料特性

在化肥行業(yè)中，常見(jiàn)的物料形狀有塊狀、小顆粒狀與粉末狀，不同的化肥產(chǎn)品其物性迥然不同，而影響包裝能力的主要因素是化肥產(chǎn)品的物理特性與物料的流動(dòng)性。流動(dòng)性直接取決于物料粒度、形狀、密度、摩擦特性、附著力和儲(chǔ)存時(shí)間等物性［1］，是衡量稱(chēng)重貯斗中物料是否產(chǎn)生閉塞或傾瀉等干擾物料移動(dòng)的重要指標(biāo)，也是確定噸袋包裝機(jī)包裝能力的依據(jù)。

以大顆粒尿素為例，尿素產(chǎn)品主要由不同粒度的圓形顆粒組成，粒徑一般在2～4mm，但由于造粒工藝與設(shè)備的區(qū)別，尿素產(chǎn)品中往往混有粉料和大塊尿素，粉粒尿素之間的相互黏連，大塊尿素產(chǎn)生的堵塞都極大地影響了尿素產(chǎn)品的流動(dòng)性。因此，在尿素產(chǎn)品進(jìn)入稱(chēng)重貯斗之前建議增加篩分作業(yè)，以去除粉料和大塊尿素，保證尿素顆粒的均勻性，從而提高尿素產(chǎn)品的流動(dòng)性。

1.2噸包袋的類(lèi)型

噸包袋也稱(chēng)集裝袋，一般由薄膜、編織纖維、紡織品及其他柔性材料縫制而成，必要時(shí)可以加內(nèi)襯或內(nèi)涂層以及輔助設(shè)備及裝卸裝置構(gòu)成的一種柔性中型散裝容器，其結(jié)構(gòu)一般包括進(jìn)料口、吊帶、袋身、卸料口［2］。由于用戶(hù)對(duì)化肥的包裝要求不同，噸包袋的類(lèi)型也各式各樣。集裝袋標(biāo)準(zhǔn) GB/T 10454—2000對(duì)噸包袋進(jìn)行了分類(lèi)，見(jiàn)表1。

表1　噸包袋的分類(lèi)

表中不同形狀、結(jié)構(gòu)的袋型，化肥噸包袋的套袋方式不同，包裝時(shí)人工套袋所需的時(shí)間也有所差異。噸包袋的類(lèi)型越簡(jiǎn)單，人工套袋操作越方便，耗時(shí)越短，噸袋包裝機(jī)的包裝能力相對(duì)也就越大。

1.3吊帶型式

吊帶是噸包袋的重要組成部分，型式多種多樣，其抗拉強(qiáng)度的大小及伸長(zhǎng)率的高低直接影響噸包袋的整體性能［3］。目前化肥噸包袋較常用的主要有二吊環(huán)、三吊環(huán)和四吊環(huán)的吊帶，吊帶型式見(jiàn)圖1。

圖1　吊帶型式

噸包袋掛帶時(shí)，操作工需將噸包袋的吊帶掛到噸袋包裝機(jī)的掛鉤上。吊帶型式的不同決定了人工掛帶所需的時(shí)間不同，并且隨著吊環(huán)數(shù)量的增多，可能需要多名工人協(xié)同操作才能完成掛帶作業(yè)。因此，吊帶型式越簡(jiǎn)單，人工掛帶所需時(shí)間越短，噸袋包裝機(jī)的包裝速度相對(duì)也就越快。

1.4人工操作的熟練程度

化肥噸袋包裝機(jī)是一種半自動(dòng)化設(shè)備，其工作過(guò)程部分依賴(lài)于人工操作。包裝前，操作工需將空托盤(pán)放到稱(chēng)重平臺(tái)下的包裝位置；套袋時(shí)，操作工需把噸包袋的吊帶掛到包裝機(jī)的掛鉤上，再把噸包袋的進(jìn)料口套到包裝機(jī)的夾袋管上，然后按下啟動(dòng)按鈕，夾袋裝置自動(dòng)夾袋，把包裝袋的灌裝口夾住，使其處于完全密封狀態(tài)；當(dāng)裝滿(mǎn)料的噸包袋落到托盤(pán)上時(shí)，操作工需人工系袋，并按下輸送按鈕啟動(dòng)鏈板輸送機(jī)將噸包袋輸送出包裝位置。因此，提高工人的操作熟練程度，縮短人工操作時(shí)間，就可提高噸袋包裝機(jī)的包裝能力。

1.5噸袋包裝機(jī)的類(lèi)型

根據(jù)稱(chēng)量方式的不同，噸袋包裝機(jī)一般分為毛重式和凈重式。連同包裝袋一起進(jìn)行稱(chēng)重的方式稱(chēng)為毛重式，采用稱(chēng)量斗對(duì)物料進(jìn)行稱(chēng)重后再充填到包裝袋的方式為凈重式。毛重式噸袋包裝機(jī)是“邊充填邊稱(chēng)量”，在充填物料的同時(shí)對(duì)袋內(nèi)物料進(jìn)行稱(chēng)量；而凈重式噸袋包裝機(jī)是“預(yù)先稱(chēng)量”，先由稱(chēng)量斗對(duì)物料進(jìn)行稱(chēng)量，然后再將物料充填到包裝袋內(nèi)，充填物料完畢后即可進(jìn)行下一次稱(chēng)量，稱(chēng)重計(jì)量時(shí)，人工輔助操作可同時(shí)進(jìn)行。相同條件下，凈重式噸袋包裝機(jī)的包裝速度快，生產(chǎn)能力較大，但設(shè)備和土建投資相對(duì)也較大［4］。因此，在對(duì)包裝能力有特別要求的情況下，采用凈重式噸袋包裝機(jī)是較佳的選擇。

2　噸袋包裝機(jī)包裝能力分析

以化肥行業(yè)中較常用的凈重式噸袋包裝機(jī)為例，從其結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)、工作過(guò)程和工作時(shí)間對(duì)影響包裝能力的因素進(jìn)行詳細(xì)分析。

2.1結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)

凈重式噸袋包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)組成見(jiàn)圖2。它主要由料倉(cāng)、給料控制裝置、稱(chēng)重貯斗、夾袋裝置、掛帶脫鉤裝置、除塵及輸送裝置組成。

圖2　凈重式噸袋包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)組成

凈重式噸袋包裝機(jī)一般采用重力式自流給料結(jié)構(gòu)，給料裝置配置粗細(xì)二級(jí)給料控制以保證稱(chēng)重速度和稱(chēng)量精度；稱(chēng)重貯斗處配置3個(gè)高精度傳感器，將重量信號(hào)實(shí)時(shí)地傳送給稱(chēng)重計(jì)量系統(tǒng)，以保證物料重量達(dá)到設(shè)定值；下料口為雙層管壁結(jié)構(gòu)，內(nèi)層卸料，外層排塵通向除塵接口，與除塵系統(tǒng)連接；包裝機(jī)采用凈重法稱(chēng)重貯斗式計(jì)量結(jié)構(gòu)，物料在稱(chēng)重貯斗中計(jì)量完畢，通過(guò)放料閥門(mén)，一次性灌裝進(jìn)包裝袋，灌裝完畢后即可進(jìn)行下一次稱(chēng)重計(jì)量。

2.2工作過(guò)程

凈重式噸袋包裝機(jī)的工作過(guò)程見(jiàn)圖3。

圖3　凈重式噸袋包裝機(jī)的工作過(guò)程

人工將空袋掛帶，套袋后，撥動(dòng)夾袋開(kāi)關(guān)，將空袋固定在落料管上。當(dāng)落料口處光電管檢測(cè)到空袋就位后，充氣裝置自動(dòng)開(kāi)啟，同時(shí)可在包裝袋底部放置空托盤(pán)?？沾錃馔戤吅螅帕祥y自動(dòng)開(kāi)啟，物料落入噸包袋中，同時(shí)除塵系統(tǒng)開(kāi)啟排塵，當(dāng)稱(chēng)重貯斗中無(wú)料后自動(dòng)進(jìn)行下一稱(chēng)重計(jì)量循環(huán)。噸包袋灌裝完畢后，夾袋裝置自動(dòng)脫鉤、卸袋，滿(mǎn)袋落到托盤(pán)上。人工系袋后，開(kāi)啟輸送裝置，經(jīng)鏈板輸送機(jī)送出。

其中當(dāng)放料閥關(guān)閉后，稱(chēng)重貯斗開(kāi)始自動(dòng)進(jìn)入下一次計(jì)量循環(huán)，循環(huán)過(guò)程主要包括以下幾個(gè)步驟。

（1）儲(chǔ)料倉(cāng)供料，料倉(cāng)儲(chǔ)存物料閥門(mén)開(kāi)啟，給定稱(chēng)重信號(hào)。

（2）給料控制裝置開(kāi)啟，粗給料控制機(jī)構(gòu)先開(kāi)啟，快速下料。

（3）稱(chēng)重系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)量，稱(chēng)重貯斗進(jìn)行物料稱(chēng)重，達(dá)到設(shè)定值后粗給料控制閥關(guān)閉，開(kāi)啟細(xì)給料控制閥，進(jìn)行精度控制，以達(dá)到設(shè)定值。

（4）精度控制閥關(guān)閉，落差修正，稱(chēng)重計(jì)量停止。

2.3工作時(shí)間

以包裝1噸大顆粒尿素，采用典型四吊環(huán)的方形噸包袋為例，凈重式噸袋包裝機(jī)的工作時(shí)間表見(jiàn)表2。

表2　凈重式噸袋包裝機(jī)工作時(shí)間表（典型）

從上表中可以看出，凈重式噸袋包裝機(jī)工作過(guò)程主要分6個(gè)步驟。其中步驟②充氣吹袋可和步驟④放置空托盤(pán)同時(shí)進(jìn)行；步驟①人工掛帶、套袋耗時(shí)約25 s，其與噸包袋的袋型和人工操作熟練程度有關(guān)，若噸包袋袋型越簡(jiǎn)單、人工操作越熟練，人工掛帶、套袋的時(shí)間將會(huì)進(jìn)一步縮短；步驟③放料灌裝，尿素顆粒充填到噸包袋中耗時(shí)約30 s，其充填時(shí)間與尿素特性密切相關(guān)，尿素粒度分布越均勻，圓形顆粒狀越多，其流動(dòng)性就越好，充填時(shí)間也就會(huì)越短。凈重式噸袋包裝機(jī)的稱(chēng)重計(jì)量循環(huán)自充填物料完畢后即可進(jìn)行下一次稱(chēng)量循環(huán)，稱(chēng)重計(jì)量與人工系袋、滿(mǎn)袋輸出、人工掛帶、套袋和充氣吹袋等同時(shí)進(jìn)行，互不干擾，提高了包裝速度。因此在此條件下，凈重式噸袋包裝機(jī)完成一個(gè)工作周期所需時(shí)間約為T(mén)=25+6+30+12+7=80 s，其包裝能力可達(dá)到Q=3 600/80=45袋/h。

3　結(jié)語(yǔ)

化肥噸袋包裝機(jī)的包裝能力與化肥產(chǎn)品特性、噸包袋的類(lèi)型、吊帶型式、人工操作的熟練程度、噸袋包裝機(jī)的型式有關(guān)。結(jié)合化肥行業(yè)中較常用的凈重式噸袋包裝機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作流程及其工作時(shí)間表可知，提高噸袋包裝機(jī)包裝能力的關(guān)鍵是在保證包裝精度的前提下，縮短包裝工作周期時(shí)間。一是提高化肥產(chǎn)品的流動(dòng)性，即在化肥產(chǎn)品進(jìn)入噸袋包裝機(jī)的稱(chēng)重貯斗之前增加篩分作業(yè)，以去除粉粒和大塊，保證物料的均勻性，從而提高化肥產(chǎn)品的流動(dòng)性，縮短放料灌裝和稱(chēng)重計(jì)量時(shí)間；二是在滿(mǎn)足化肥包裝要求的前提下，選用袋型、吊帶型式簡(jiǎn)單的噸包袋，簡(jiǎn)化人工操作；三是加大對(duì)噸袋包裝機(jī)操作人員的上崗培訓(xùn)力度，提高人員操作熟練程度，縮短人工操作時(shí)間；四是在設(shè)備和土建投資允許的條件下，盡量采用凈重式噸袋包裝機(jī)以加快包裝速度；五是提高噸袋包裝機(jī)的自動(dòng)化程度，如開(kāi)發(fā)自動(dòng)掛帶、套袋、系袋裝置，盡量減少人工輔助時(shí)間。

［1］張國(guó)全，等.固狀食品物料特性對(duì)包裝機(jī)充填方式的影響［J］.中國(guó)包裝，2007（1）：64-65.

［2］高翔.大宗散貨包裝-集裝袋的安全性評(píng)估［J］.包裝工程，2011，32（21）：123-125.

［3］李明，等.雙層集裝袋吊帶抗拉強(qiáng)度的性能分析［J］.中國(guó)包裝工業(yè)，2007（2）：52-53.

［4］郭宇.集裝袋定量包裝機(jī)基本結(jié)構(gòu)形式［J］.起重運(yùn)輸機(jī)械，2001（7）：29-30.

修改稿日期：2016-05-13

Discussion on the Packaging Capacity of the Big-Bag Packing M achine of Fertilizer

LENG Yang，LIQing，YANG Jian-guo
（Wuhuan Engineering Co.，Ltd.，Wuhan Hubei430223 China）

This paper discusses the factors that affect the packaging capacity of the big-bag packing machine of fertilizer.With the net-weight big-bag packagingmachine commonly used in the fertilizer industry as an example，the influences on the packaging capacity are analyzed in terms of themachine’s structure and characteristics，working process and working time.Suggestions are also provided to improve the packaging capacity.

big-bag packagingmachine；packaging capacity；influencing factors；netweight type

10.3969/j.issn.1004-8901.2016.04.003

TQ440.79

A

1004-8901（2016）04-0008-04

冷陽(yáng)（1983年-），男，湖北隨州人，2008年畢業(yè)于武漢理工大學(xué)礦物加工工程專(zhuān)業(yè)，碩士研究生，工程師，現(xiàn)主要從事化肥成品包裝貯運(yùn)設(shè)計(jì)工作。