[发明专利]粉料包装线快速精确加料称重方法及装置

说明书

技术领域

本发明属工业自动化领域，涉及粉末状物料的加料称重方法及装置。

背景技术

把能实现粉料自动加料、称重、包装、输送等功能的生产线简称为“包装线”；把“包装线”上能实现自动加料、称重功能的系统称为“加料称重系统”；把装卡及悬挂包装料袋的装置称为“包装料袋固定装置”。

目前，已被广泛应用的粉料自动加料称重系统仅适用于颗粒较大、流动性较好、粉料价值较低、对称重精度要求不高的粉料；在国内、除了采用进口的、基于成本较高的阀口袋的加料称重系统外，对价值较高的细微及夹气严重的粉料的称重包装大都还采用人工方式。

正在研发的或已经安装并在试运行之中的加料称重系统的各项技术指标尚不能满足应用需求。分析表明，这些正在研发或试运行之中的加料称重系统所基于的加料称重原理存在固有缺陷，这是导致主要技术指标不能满足要求的根本原因。

以下是关于传统“加料称重系统”的结构及工作原理：

图1是背景技术采用的加料称重系统的原理框图。图1的下方有一段连接称重料斗出口和包装料袋入口的过渡料斗，过渡料斗的下方有一个包装料袋固定装置；在过渡料斗的上方有两个并排放置的、作用和功能完全相同的称重料斗（或称“称重装置”）；每个称重料斗的下方各有一个可经程序控制开闭的出口阀门；两个称重料斗共用一个过渡料斗，称重料斗的出口阀门打开后，完成称重的粉料可经过渡料斗落入下方的包装料袋中；在每个称重料斗的上方各有一组可以控制向称重料斗内加料流量的装置（下称“加料装置”）。视适用对象的不同，“加料装置”可由可控开启度的阀门构成，通过实时控制阀门的开启度来控制加料流量；也可由在出口处带有开闭阀门的螺旋加料器构成，通过实时控制螺旋加料器的转速来调节注入称重料斗内的粉料的流量，进而控制加料称重的精度。

为改善对氢钙之类的细微夹气粉料的加料称重控制精度，业内有人在针对氢钙称重包装而研制的加料装置中，采用一大一小两个螺旋加料器，并分别通过对这两个螺旋加料器开闭时序及转速的控制来实现大加、中加和精加三级加料控制，以期获得较高的动态称重控制精度。这种方法虽然有效地提高了加料控制精度，但由于这里的三级加料均是对称重料斗进行的，无法解决在将粉料由称重料斗向包装料袋转移的过程中引入的附加误差，且螺旋加料器的加料精度极大地依赖于粉料的温度、湿度、夹气程度等物理参数，因此、在实验时段内得到的加料称重控制精度与实际生产中可以长期保证的加料称重控制精度之间有很大的差别。

以下是关于现有“加料称重系统”的固有缺陷。

现有的“加料称重系统”存在的缺陷包括：

1．在动态加料称重控制过程中，处于加料器出口之后与已进入被称重的粉料容器内的粉料表面之间的、正在下落而尚未被计重的粉料被称为“飞料”。由于“飞料”不能被实时计重，动态称重控制系统必须通过对即将到达的“飞料”重量的预测来决定提前关闭加料器的时间，以此来控制最终加料精度。动态称重控制方式的控制精度极大地依赖于加料过程中粉料流量相对于时间的稳定性。当加料器的控制参数固定后，粉料流量与粉料的温度、湿度、夹气程度及结晶度相关，这些参数的波动将极大地限制动态称重控制系统的控制精度。

2．加料称重控制是针对称重料斗进行的，受温度、湿度、夹气程度及其它物理参数的影响，粉料会在称重料斗的侧壁上形成粘接。一方面、形成粘接的现象具有很大的不确定性、无法预测何时会出现粘接，也无法预测粘接到料斗侧壁上粉料的重量，因此、为保证本次称重控制的精度，在开始加料计重前、称重控制系统会对称重料斗进行去皮操作。如果在去皮操作后的本次加料过程中，新粘接到侧壁上的粉料未转移到包装料袋中，包装后的粉料重量就会出现负误差；另一方面、粘接在料斗侧壁上的粉料具有不稳定性，如果上次加料过程中粘接到侧壁上的粉料在向包装料袋转移的过程中没有落下，因去皮操作，它在本次加料过程中将不被计重，如果这些未被计重的粉料在本次向包装料袋转移的过程中落入包装料袋，包装后的粉料就会出现附加的正误差。由粘接导致的误差的量值可能会很大且具有不可预测性，在这种情况下、即便称重料斗有很高的称重控制精度，也不能保证装袋后的实际粉料重量能满足规定的精度要求，甚至于在缝包时也并不知道被缝包的对象是否合格，只有在复称时发现其超差后将其剔除。

3．超细微夹气粉料具有很大的“安息角”，在加料装置的出口处会产生“搭桥”现象，搭桥的粉料不会顺畅地落入包装料袋中，特别是用小流量实现精确称重控制时“搭桥”现象显得更加严重。

4. 除称重控制精度问题外，现有的包装线完全不适用于细微夹气粉料进行自动称重包装，下面以氢钙为例来加以说明。