一、 前言

1987年以前，我国纯碱包装处于落后的手工操作，称量不准确、作业条件差、劳动强度大。自1984年起，天津和青岛碱厂先后从西德进口“3NWEDSO”型（三秤）纯碱包装机（即小袋包装机，以下简称包装机），并于1987年在天津碱厂首先投入使用，至此，我国纯碱生产开始采用自动定量包装机。1987年我公司碱广的氨碱系统为凉碱改造工程配套，也相继从西德引进“VELOX型（二秤）包装机。1986年在化工部的主持下，由无锡化机厂和南京第一化工仪表厂等单位联合，以天津碱厂逬口的包装机为样机，开始设计生产“3TW”型（三秤）包装机，作为新建三大碱厂的配套设备。90年代初，无锡县包装机厂在借鉴国内外同类设备的基础上，又自行设计和研制”BFT—3B”型（二秤）包装机。

二、 包装机的选型和开发

纵观国内外各种型式的包装机，其结构和原理基本是一样的，包装系统由主机、辅机、封口、电控等部份组成。为了提高包装线工作效力、满足生产需要，一般在一条包装线上安装多秤条统，即二秤或三秤。从实际生产疏力看以秤优于三秤，双秤的实际能力达到600包/h.Hij三秤的实际能力不足800包/L另外三秤的结构不合理，其落料斗上端开口大，加大了落料距离，落料时间相应加长，影响包装机的能力为了弥补这一缺陷，在落料斗与秤斗之间又増设一个中间仓，中间仓的底阀与秤斗的底阀受物料冲击的作用是不一样的。秤斗内的料是双螺旋逐步加入的，冲击作用较缓.而中间仓的料是瞬间从秤斗中落下来的.这样的冲击作用显然要激烈得多。那么，中间仓的底阀要长期频繁的受集中力量的冲击,其密封的可靠性就难于保证，其结果必然要影响整机为称量精度并増加包装口的粉尘。而且，就能耗、土建投资、设备投资的节余与生产能力的増加相比较结果还是二秤的型式优于三秤。

引进国外包装机的几家纯賊厂在投产之前，都投入了大量的人力和物力，经历了较长时间的反复调试和改造过程.还都不尽理想。某些功能和装置不适合纯碱包装的需要.操作维修不易掌握，况且价格昂贵，零配件难以保证屁年仍需花费大量的外汇。即便是国内自行开发的“3TW”型包装机的电气元器件大部份仍然依靠进口。而我们选型的原则是在确保精度，满足设计能力的基础上，力求整机结构简单，稳定可靠，造价低，而且国产化也是至关重要的。为此，我们与江苏省无锡县包装机厂共同合作研制开发了“BFT—3B”型国产高效自动定量纯碱包装机。

包装机的工作速度取决于以下几个因素：整料速度、进料事式、电子秤的机械反应速度和也子数据处理函度等方面。一般来说目前水平的电子秤传感器的反应能力已经足够快-，而对于包装机称量来说，主要是解决动态冲击的不确定性，而这主要是给料速度问题。经大量实验数据可总结以下的经验公式；

平均动态测量误差△="(给料速度V)〃20式中：△单位为kg；V单位为kg/s。根据这个公式推算，如果为了保证动态测重误差左Vle(e=0.05kg)，那么最后的小给料速度VbVlkg/s

一般设计的给料速度分二段，即大给料与小给料，为了保证小给料最后测重的正确，小给料时间tN3s,作为40kg包装的大给料速度为多少合适呢？我们不妨分析下面的总计量时间周期公式：

总周期T=大给料时间Ta+小给料时间

其中:Ta=(40—3V_b—Aa)/Va,VV_b=l

.'.Ta=(40—3—Aa)/Va=(37-Va²/20)/Va

Tb=(△a+3)/Vi,

=Va²/20+3

所以：T=Ta+T»

=(37-Va720)/Va+Va²/20+3=37/Va-Va/20+Va²/20+3

选取Va(优化)=7kg/s时,T=10.38秒。且最小，加上称筒去皮重，排料时间，平均每一秤时间为11秒(指单秤)，每小时能力最多为327次。这样的计算结果表明，提高进料速度较难提高包装机速度，必须开辟新的设计思路o

无锡县包装机厂研制的“BFT—3B”型包装机是根据国内外同类机的设计特点'大螺旋进给料到粗给料值时，电脑控制停止大螺旋工作.并同时关闭大阀门；小螺旋继续工作到细给料值时，停止小螺旋工作，同时关闭小阀门。在这样的运行中，大螺旋的工作时间大概只占周期的一半左右，其余时间处于等待状态。为了充分利用这段等待时间，我们大胆革新，创造一种预加料法，即在二次给料的基础上再增加一次给料。图1所示为这一方法的实现原理.其工作过程改为:大螺旋工作到粗给料值时.只关闭大阀门，而大螺旋继续工作一段时间.这段时间的出料储存在大阀门的上面，见图示中带“※”的容积斗内，而不落到称量筒内，等下一包工作时，打开太阀门，这部份料即一下子落入称景筒内。这部份数:量的多少取决于大螺旋继续运转的时间，由电脑定时设定。可以人工设置促据实际情况可多可少。这样的设计机械上只要増设一个存预加料的存料仓。电脑里只占用了一个定时器，设置一个定时程序，非常简单方便。上述设计充分利用了给料控制器的空间和时间，使进料过程中的每一秒钟都得到发挥尚属首创。经实践考核大大提高了称量速.度。另外.还有一个潜在的优点：大螺旋如果速度合适运行时间可以占一个包装运行周期，一包包之间恰到好处，达到连续运转，那么电机就不用频繁开停，带来的好处就会更多。

图1

“BFT—3B"型包装机的计量称重是以微机控制，采用80年代最新计算机芯片：INTEL公司的MCS8031单片机，并引用了国际上推广的STD标准总线结构.所有输入输岀均采用

了光电隔离和无触点电子开关.符合先进性和使用的可靠性，并具有称重显示、产量统计、超差报警、自诊断、自恢复、自动退皮、断电保护及显示故障原因等功能。为保证计量精度和调整包装速度，设计了预加料量0〜40kg无级可调，大大提高T整机的性能。

“BFT—3B”型包装机的称量精度和包装速度二者之间的配合达到最佳水平，所有元器件国内配套，实现了国产化，造价仅为进口机的五分之一，是国产同类机的二分之一。达到了我们选择理想机型并共同合作开发的预期目的。

三、BFT—3B型包装机简介

1. 主要技术指标和使用条件

包装能力：700—750包/h

称量精度：单袋为±0.4%；10袋平均为工0.2%

称量范围：20〜50kg/包

使用环境：温度。〜40C；空气相对湿度W90%

电源：电压380V±10%；频率50Hz：功率13.35kW；

气    源：干燥、洁净、压力平稳的压缩空

气.P=0.4〜0.6MPa；耗气量0.6m7min：除尘耗气量3600m7h

重量：3000kg

2. 结构简述

1. 上料斗：系不锈钢制作，上接贮料仓下联插板阀。贮料仓内配有二个分别检测“高、低”料位的电容料位计。
2. 插板阀：每个电子秤配一个矩形插板阀，装在上料斗的岀口，包装机工作时全开，停图2

止工作或检修时全闭。

3. 双螺旋给料器：每个电子秤配一组双蝶旋给料器，它包括大、小螺旋运输机及其下料控制阀门.且大阀门的上面设有一个预加料的有料仓。根据不同的物料可调节粗、细给料比.以

达到合理的称量速度和称量精度。

（4）       秤体：每个电子秤的秤体由一个斗框、一个传感器、一个秤筒组成。传感器直接感受物料的重量并转换成相应的电信号送到电脑系统内。秤筒底部有双门翻板阀。

（5）      包装口：是物料进入空袋的咽喉，装有前后一对防尘式的袋夹和由气缸控制的传递套袋操作信息的限位开关。套袋口做成夹套式，起到抽气吸尘作用。

以上各部份凡是接触物料的部件均采用不锈钢材料制成。

（6）       皮带输送机：输送机仿造我公司从西德进口的“VEL0X"机型的结构，它具有调速和适应不同额定袋重的升降机构，同时采用涂胶转鼓的传动装置，以及表面光滑、抗噪音、无接缝的薄型胶带，皮带机的两侧有光滑的挡袋板。

（7）      封口部件：包括卷边机和缝包机。缝包机采用国产GK35—2型，并辅以人工卷边支架。缝包机的工作速度与输送机的速度同步。

（8）       电控设备：包括现场操作箱和微机控制柜。后者安装在环境清洁的控制室内，柜内集电脑与动力驱动部件于一体。

还有，除尘装置：纯碱包装时粉尘飞扬，为保持良好的工作环境，保障包装机能正常连续地工作，必须配置除尘装置。它由滤尘器、排风机、热风机等组成。

3-控制系统流程（见图3）

4.工作程序

当物料进入料仓，料位计给微机传送讯号，微机就发出运行指令，将大、小进料阀门打开，大、小螺旋同时工作分别向秤筒内喂料。当达到粗给料设定值时，自动关闭大阀门，大、小螺旋继续加料，只不过大螺旋的出料储存在预加料斗内，小螺旋仍向秤筒内喂料。当达到细给料多定值时，微机发出关小阀门、停止小螺耍的角令，定量称重结束。微机将显示秤区内物如的实际重量，并发岀允许卸料的指令，£时人工即可向包装口上套包装袋，同时触动相应开关，秤筒门自动打开，物料排岀。当秤筒门关上，微机自动放袋落到输送带上，经卷边缝包，包装过程完成。与此同时，微机判断各种条件符合又发出再次运行指令。当打开大阀门时，提前预加的物料将一下子进入秤筒内，再次称重又重复进行。

图3

四、BFT—3B型包装机的使用情况

由于我公司联碱30万吨重灰改造工程正处在土建施工阶段，因此，无锡县包装机厂研制的第一台“BFT—3B”型包装机只能在敏碱系统爐烧车间凉碱工段的“大改小”包装线上进行轻质纯碱包装的负荷试车。并且于1993年7月20日至7月23日组织有关专家进行测试在定，其查定结要如下。

1.称量精度测试

（1）电子秤电脑显示检测

表1                                                                         按净重考核

（2）      单包重量查定（注：皮重为0.2kg）

经现场随机抽查113包.单包重量最低为39.4kg（毛重），最高为40.50kg（毛重），单包重量合格率为96%。全数平均单包为40.17kg,合格率为100%。缝包机运行良好，缝口针迹均匀，无跳针跳线的现象，缝口质量合格率为100%.

（3）      连续10包重量查定

现场共抽查八组，均在合格范围之内，详见表2。

表2连壌1Q包童量查定

2-包装速度测试

（1）      单包称量速度测试（扣除人工套袋时间）

经现场测试平均单包落包速度为3.659秒，折合能力为983包/h。   、

（2）       连续包装速度查定

配合缝包的包装速度达700—750包/h。7月21日该机1"秤巧遇被硬碱块堵塞.包装机处于单秤（2"秤）作业，经当时现场实测其単秤速度为7包/min,即单秤工作能力达420包/h,超过原设计单秤350〜400包/h的能力。事实证明该机独特的预加料设计发挥了明显的作用。

3. 现场粉尘及噪音测试

距包装口lm处测得空气中的平均含尘戢为4.91mg/m3；设备噪音为76dB。均符合国家环保规定的标准。

五、BFT—3B型包装机与同类机的对比及其优点

1.包装机的比较