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1、染料行業(yè)自動包裝系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀反思 [摘要]染料行業(yè)自動包裝系統(tǒng)沒有國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，而在借鑒其他行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的時(shí)候需要了解染料粉塵自身的特性并有針對性地進(jìn)行設(shè)計(jì)；除此之外，還需要平衡生產(chǎn)速度、稱量精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性這三個方面要求。目前在實(shí)際應(yīng)用中所暴露出的問題需要設(shè)備供貨單位和使用單位攜手來解決，經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，部分問題已經(jīng)成功得到了解決，但是如何保證100%的一次稱量合格率和完全杜絕粉塵逃逸問題仍舊是自動包裝系統(tǒng)發(fā)展中亟待解決的問題。 [關(guān)鍵詞]染料；粉體；自動包裝；應(yīng)用 中國染料行業(yè)經(jīng)過近百年的發(fā)展，尤其是近二三十年的發(fā)展，我國染料行業(yè)年產(chǎn)量100萬噸左右，占

2、全球總產(chǎn)量的70%以上[1~2]。國內(nèi)生產(chǎn)染料的企業(yè)約有450家，但是主要有浙江龍盛、浙江閏土、浙江吉化、江蘇亞邦、湖北華麗(楚源)等[3]。染料成品目前仍舊以粉體為主，目前國內(nèi)人員薪酬水平不斷上漲，加上環(huán)保方面的壓力，染料成品包裝系統(tǒng)逐漸采用機(jī)器換人，利用全自動包裝系統(tǒng)進(jìn)行包裝碼垛。該過程大大降低工人勞動強(qiáng)度，提高了工作效率，在安全、環(huán)保方面也具有重要的意義，同時(shí)也便于實(shí)現(xiàn)自動化控制，符合現(xiàn)代化工企業(yè)的要求[4~5]。美國在染料行業(yè)沒有布局，歐洲的染料行業(yè)都在逐漸向東南亞遷移，因此在染料自動包裝系統(tǒng)方面沒有國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，只能借鑒其他行業(yè)的包裝技術(shù)。在技術(shù)遷移過程中難免出現(xiàn)一些問題，本

3、文首先分析染料的特點(diǎn)，介紹目前自動包裝系統(tǒng)相對成熟的工藝流程，總結(jié)染料自動包裝系統(tǒng)總的要求，闡述目前應(yīng)用中所暴露出的問題。在設(shè)備供貨單位和設(shè)備使用單位共同努力下，部分問題已經(jīng)得到了較好的解決，但是仍有問題亟待解決。 1粉體染料的特點(diǎn) 經(jīng)過一系列化工反應(yīng)后的染料主要為漿料，后經(jīng)過干燥裝置變成粉體物料，其特點(diǎn)主要如下：(1)比重輕，堆積密度小。(2)在下料包裝過程中不可避免會造成粉塵飛揚(yáng)，污染環(huán)境的同時(shí)損害一線工人身心健康。(3)染料品種多種多樣，國內(nèi)生產(chǎn)的染料基本有1200多種，經(jīng)常生產(chǎn)的品種有600多個[3]，對于一個企業(yè)而言，干燥裝置數(shù)量不可能根據(jù)染料品種來設(shè)置，這就

4、造成了一臺干燥設(shè)備往往需要生產(chǎn)很多產(chǎn)品，從而造成了一臺自動包裝系統(tǒng)要對多種染料品種進(jìn)行包裝。而不同品種的染料堆積密度、粒徑分布、含濕量、流動性等粉體特征往往不同。(4)因?yàn)閲鴥?nèi)外客戶的要求不同，往往造成包裝紙箱的規(guī)格也不盡相同。 2目前染料行業(yè)自動包裝系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀 經(jīng)過近十年來的應(yīng)用和發(fā)展，染料行業(yè)自動包裝系統(tǒng)比較成熟的系統(tǒng)見圖1。由圖1可以看出，染料行業(yè)自動包裝系統(tǒng)是由多個裝置和子系統(tǒng)構(gòu)成的一個龐大的系統(tǒng)。其中主要裝置包含開箱機(jī)、套袋機(jī)、稱量裝置、復(fù)稱裝置、剔除裝置、理袋熱合裝置、貼標(biāo)機(jī)、封箱裝置、識別系統(tǒng)、碼垛系統(tǒng)等。 3粉體染料自動包裝系統(tǒng)的總體要求

5、 3.1生產(chǎn)速度要求 目前，國內(nèi)的染料生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)過市場競爭，企業(yè)合并重組較多，染料生產(chǎn)向著大型化、連續(xù)化、自動化等方面進(jìn)行。單個設(shè)備的產(chǎn)能也逐漸擴(kuò)大，這就對單臺自動包裝系統(tǒng)的產(chǎn)能提出了更高的要求。自動包裝系統(tǒng)作為產(chǎn)品生產(chǎn)的最后一關(guān)，其生產(chǎn)速度直接制約著實(shí)際產(chǎn)量，因此其生產(chǎn)速度應(yīng)該盡可能的快，避免產(chǎn)生瓶頸效應(yīng)。 3.2稱量精度要求 粉粒染料因?yàn)閱蝺r(jià)較高，客戶對精度的要求非常高。 3.3系統(tǒng)穩(wěn)定性要求 在圖1所示的染料自動包裝系統(tǒng)中，其所有裝置為流水線作業(yè)，任何一個系統(tǒng)或裝置出現(xiàn)故障，都會最少造成一條生產(chǎn)線停產(chǎn)，對日常生產(chǎn)影響極

6、大。因此，其系統(tǒng)穩(wěn)定性至關(guān)重要。 4染料自動包裝系統(tǒng)在使用中的問題探討 4.1開箱機(jī) 自動開箱機(jī)是自動將折疊成紙板的箱板打開，并完成下部分膠帶粘貼后輸送給套袋機(jī)的專用設(shè)備[6]。經(jīng)過多年的發(fā)展，自動開箱機(jī)技術(shù)相對成熟，針對單一一種規(guī)格的紙箱，能夠順利完成開箱工作，而面對多種類的紙箱規(guī)格時(shí)，往往需要人工調(diào)整參數(shù)才能正常運(yùn)行，并且為了保證開箱機(jī)對多種規(guī)格尺寸的紙箱兼容性，其運(yùn)動機(jī)構(gòu)更多，故障率更高，容易出現(xiàn)問題。 4.2套袋機(jī) 套袋機(jī)需要完成取袋、底部熱合、開袋、套袋并將袋子裝入紙箱，同時(shí)還要易于理袋熱合裝置的扎口和熱合[7]。套袋機(jī)的主

7、要問題是當(dāng)面對多種紙箱規(guī)格時(shí)，套袋機(jī)也需要設(shè)計(jì)多種運(yùn)動機(jī)構(gòu)以適應(yīng)不同的紙箱規(guī)格，這在無形中也提高了故障率。 4.3稱量裝置 稱量裝置是針對染料的去皮稱量過程。目前主要存在如下兩方面問題：(1)因?yàn)樯a(chǎn)速度要求非常高，目前的稱量一次合格率仍舊不能達(dá)到100%，往往需要人工進(jìn)行微調(diào)。(2)一條自動包裝系統(tǒng)往往需要應(yīng)對多種產(chǎn)品的生產(chǎn)，也就意味著一臺計(jì)量稱需要對具備不同的堆積密度、含濕量、流動性等粉體特征的染料進(jìn)行稱量并保證產(chǎn)量和稱量精度，這就對稱量裝置的兼容性和自動化控制水平提出了更高的要求。一套稱量裝置在面對某一品種的染料時(shí)，使用效果良好，但是當(dāng)染料品種和特性發(fā)生較大改變時(shí)

8、，其使用效果就會大打折扣。 4.4理袋熱合裝置 在染料裝箱經(jīng)過復(fù)稱合格后就需要對內(nèi)襯袋進(jìn)行整理并熱合，這中間需要將包裝內(nèi)的空氣抽出，在這個過程中往往出現(xiàn)因熱合部位的污染而出現(xiàn)熱合質(zhì)量問題。 4.5封箱裝置 封箱裝置的使用也比較成熟。但是當(dāng)面對多種紙箱規(guī)格時(shí)，封箱機(jī)構(gòu)同樣需要設(shè)置更多的運(yùn)動機(jī)構(gòu)以保證其兼容性，在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中，往往因運(yùn)動機(jī)構(gòu)過多而造成封箱質(zhì)量問題。 4.6識別系統(tǒng) 由圖1可知，三條生產(chǎn)線最終整合為一個識別系統(tǒng)和碼垛系統(tǒng)，碼垛系統(tǒng)必須經(jīng)過識別系統(tǒng)識別產(chǎn)品后將不同種類的產(chǎn)品擺放于不同的工位上，這就需要識別系統(tǒng)絕對

9、不能出現(xiàn)任何問題，任何一箱染料的誤擺放都會導(dǎo)致下游企業(yè)在使用過程中的出現(xiàn)色差等質(zhì)量問題，而這對染料生產(chǎn)企業(yè)來說會帶來極大的負(fù)面影響并需要支付巨額的賠償。因此，識別系統(tǒng)的準(zhǔn)確率一定要無限接近100%，這也是擺在眼下的工程技術(shù)問題。 4.7環(huán)保問題 在稱量裝置之后、理袋熱合裝置之前，箱子都是開口操作，或多或少在箱子轉(zhuǎn)移的過程中都會出現(xiàn)粉塵飛揚(yáng)的問題。 5實(shí)際應(yīng)用中的改進(jìn)措施及建議 針對上述經(jīng)常出現(xiàn)的問題，應(yīng)該從供貨單位和使用單位兩方面合作入手進(jìn)行改進(jìn)：(1)從使用單位的角度改進(jìn)方向主要有：使用單位應(yīng)同國內(nèi)外客戶單位進(jìn)行協(xié)商和溝通，盡可能統(tǒng)一紙箱規(guī)格，

10、這樣就減少了開箱機(jī)、套袋機(jī)和封箱裝置出現(xiàn)問題的幾率，對其系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性來說是一個提升。某公司進(jìn)行此項(xiàng)整改后，開箱機(jī)、套袋機(jī)和封箱裝置的問題已經(jīng)基本解決，運(yùn)行半年多以來使用正常。(2)從供貨單位來看，部分位置可以采用冗余設(shè)計(jì)。例如理袋熱合裝置由一層熱合改為兩層熱合，這就大大降低了理袋熱合裝置的不合格率；識別系統(tǒng)由單次識別改為兩次識別交叉對比，這就基本杜絕了誤識別的可能性。某公司進(jìn)行此項(xiàng)改進(jìn)后，理袋熱合裝置和識別系統(tǒng)運(yùn)行半年來沒有出現(xiàn)過任何問題。(3)當(dāng)前自動包裝系統(tǒng)中，稱量裝置仍舊難以達(dá)到100%合格。面對數(shù)量眾多、特性差異明顯的粉塵，其生產(chǎn)速度、稱量精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性是一個矛盾又統(tǒng)一的整體，如何

11、兼顧和平衡這三個方面是當(dāng)前稱量裝置必須解決的問題。隨著設(shè)備大型化的發(fā)展趨勢，在不喪失稱量精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下，對生產(chǎn)速度的要求必定會越來越高。國內(nèi)外針對粉狀物料稱量裝置也進(jìn)行了較多的研究[8~11]，雖然其并非針對染料粉體，但是其研究成果值得借鑒。稱量一次合格率低成為目前自動包裝系統(tǒng)的瓶頸，也是目前亟待解決的最迫切問題。(4)近年來的自動包裝系統(tǒng)中已經(jīng)整合了廢氣處理裝置，已經(jīng)能夠滿足眼下的環(huán)保要求。在可以想象的未來，環(huán)保要求必然會越來越嚴(yán)，自動包裝系統(tǒng)仍舊需要不斷改進(jìn)從而徹底杜絕粉塵飛揚(yáng)問題，這對于潔凈生產(chǎn)具有非常重要的意義。 6結(jié)論 (1)粉體染料自動包裝系統(tǒng)需要

12、克服染料行業(yè)自身的特點(diǎn)：①比重??；②粉塵飛揚(yáng)問題；③種類繁多；④紙箱規(guī)格不一致。(2)針對自動包裝系統(tǒng)的總體要求主要體現(xiàn)在生產(chǎn)速度、稱量精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性三方面，這三方面是一個矛盾而又統(tǒng)一的整體。(3)解決自動包裝系統(tǒng)的問題需要供貨單位和使用單位攜手來解決。供貨單位需要加大研發(fā)投入力度，克服實(shí)際的工程難題。而使用單位應(yīng)該盡可能的改變思路，所提出的系統(tǒng)要求應(yīng)該盡可能的標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化，盡可能的降低工程難度，這樣有利于供貨單位進(jìn)行更有針對性的設(shè)計(jì)從而滿足使用單位的需要。(4)目前自動包裝系統(tǒng)中亟待解決的問題是在保證稱量精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下如何實(shí)現(xiàn)稱量一次合格率100%的問題。(5)隨著環(huán)保要求越來越高，如何繼續(xù)減少粉塵飛揚(yáng)甚至達(dá)到完全杜絕粉塵逃逸問題是未來研究的一個方向。