染料行業(yè)自動包裝系統(tǒng)應用現(xiàn)狀反思

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1、染料行業(yè)自動包裝系統(tǒng)應用現(xiàn)狀反思 [摘要]染料行業(yè)自動包裝系統(tǒng)沒有國外先進經(jīng)驗可以借鑒，而在借鑒其他行業(yè)經(jīng)驗的時候需要了解染料粉塵自身的特性并有針對性地進行設計；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。目前在實際應用中所暴露出的問題需要設備供貨單位和使用單位攜手來解決，經(jīng)過實踐檢驗，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)逐漸采用機器換人，利用全自動包裝系統(tǒng)進行包裝碼垛。該過程大大降低工人勞動強度，提高了工作效率，在安全、環(huán)保方面也具有重要的意義，同時也便于實現(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)方面沒有國外先進經(jīng)驗可以借鑒，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，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，闡述目前應用中所暴露出的問題。在設備供貨單位和設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 經(jīng)過一系列化工反應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，污染環(huán)境的同時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)染料品種來設置，這就

4、造成了一臺干燥設備往往需要生產(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)因為國內(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)應用現(xiàn)狀 經(jīng)過近十年來的應用和發(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、套袋機、稱量裝置、復稱裝置、剔除裝置、理袋熱合裝置、貼標機、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、自動化等方面進行。單個設備的產(chǎn)能也逐漸擴大，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)速度直接制約著實際產(chǎn)量，因此其生產(chǎn)速度應該盡可能的快，避免產(chǎn)生瓶頸效應。 3.2稱量精度要求 粉粒染料因為單價較高，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 自動開箱機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的專用設備[6]。經(jīng)過多年的發(fā)展，自動開箱機技術(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，往往需要人工調(diào)整參數(shù)才能正常運行，并且為了保證開箱機對多種規(guī)格尺寸的紙箱兼容性，其運動機構(gòu)更多，故障率更高，容易出現(xiàn)問題。 4.2套袋機 套袋機需要完成取袋、底部熱合、開袋、套袋并將袋子裝入紙箱，同時還要易于理袋熱合裝置的扎口和熱合[7]。套袋機的主

7、要問題是當面對多種紙箱規(guī)格時，套袋機也需要設計多種運動機構(gòu)以適應不同的紙箱規(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)因為生產(chǎn)速度要求非常高，目前的稱量一次合格率仍舊不能達到100%，往往需要人工進行微調(diào)。(2)一條自動包裝系統(tǒng)往往需要應對多種產(chǎn)品的生產(chǎn)，也就意味著一臺計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，使用效果良好，但是當染料品種和特性發(fā)生較大改變時

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)過復稱合格后就需要對內(nèi)襯袋進行整理并熱合，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。但是當面對多種紙箱規(guī)格時，封箱機構(gòu)同樣需要設置更多的運動機構(gòu)以保證其兼容性，在實際生產(chǎn)實踐中，往往因運動機構(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面影響并需要支付巨額的賠償。因此，識別系統(tǒng)的準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)粉塵飛揚的問題。 5實際應用中的改進措施及建議 針對上述經(jīng)常出現(xiàn)的問題，應該從供貨單位和使用單位兩方面合作入手進行改進：(1)從使用單位的角度改進方向主要有：使用單位應同國內(nèi)外客戶單位進行協(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、套袋機和封箱裝置出現(xiàn)問題的幾率，對其系統(tǒng)運行穩(wěn)定性來說是一個提升。某公司進行此項整改后，開箱機、套袋機和封箱裝置的問題已經(jīng)基本解決，運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計。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。某公司進行此項改進后，理袋熱合裝置和識別系統(tǒng)運行半年來沒有出現(xiàn)過任何問題。(3)當前自動包裝系統(tǒng)中，稱量裝置仍舊難以達到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前稱量裝置必須解決的問題。隨著設備大型化的發(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，自動包裝系統(tǒng)仍舊需要不斷改進從而徹底杜絕粉塵飛揚問題，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：①比重??；②粉塵飛揚問題；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，克服實際的工程難題。而使用單位應該盡可能的改變思路，所提出的系統(tǒng)要求應該盡可能的標準化、統(tǒng)一化，盡可能的降低工程難度，這樣有利于供貨單位進行更有針對性的設計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)減少粉塵飛揚甚至達到完全杜絕粉塵逃逸問題是未來研究的一個方向。