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  • 飼料生產中自動配料系統配料精度誤差分析

    2019-03-13 23:57:23

          在飼料自動配料生產過程中,配料精度是一項非常重要的控制指標,會直接影響產品質量,還會對企業的經濟效益造成深遠影響。飼料企業要控制好配料精度,首先要對配料精度的概念、影響配料精度的因素有一個深刻的了解,在此基礎上,通過對配方設計、原料使用、生產排序、設備維護、配料次序、控制精度等各個環節的系統把握,將配料精度控制并穩定在標準之內,促進企業的發展。

        關鍵詞:飼料生產;配料精度;誤差分析;自動配料;申克自動配料;申克;

          在飼料的自動生產制程中,配料工序是一個關鍵環節。所謂配料,是采用特定的配料設備與生產工具,按照飼料配方的要求,對多種不同品種的飼料原料進行準確稱量及混合的過程。配料工序一般包括兩個部分:一是大宗原料的配制,二是預混料等添加量較小的原料配制。目前,許多飼料企業為了實現生產自動化,追求配料精度、避免人為配料事故,已基本放棄人工配制大宗原料的作業方式,而小料添加由于品種多、添加量小、原料腐蝕性大、機械配料精度低、原料易結塊、易粘倉、易發生化學反應等原因,仍然采用手工配料方式。在原料的配制過程中,配料精度是最重要的控制指標,它不僅會直接影響產品質量,還會對企業的經濟效益造成深遠影響,因此,如何有效保證并持續提升配料精度始終是飼料機械制造廠家與飼料企業要面對的課題。本文重點討論在現存的各種配料工藝及設備狀況下影響配料精度的原因,以及在生產工藝與設備固定的情況下,如何有效提升生產現場的配料精度。

    1 配料精度的概念

          配料精度就是要將配料誤差控制在一定范圍之內。配料精度分為靜態精度與動態精度。靜態精度是指在靜止狀態下(即配料完成后),實際配料量與設計配料量之間的誤差值。動態精度是指在動態狀態下(即配料過程中),實際配料量與設計配料量之間的誤差值。在現階段,國家標準為靜態0.1% FS,動態0.3% FS(FS = Full Scale,滿量程)。

    2 控制配料精度的意義

          2.1 配料誤差對成本造成的批次效應

          某配方由18種原料組成,其中大豆粕(CP43%)的含量為58.67%。在生產過程中,如果其配料精度是0.1%FS,那么就會造成2.22946元/t的成本誤差,這種隱性誤差基本會因為生產習慣而隨著產量的提升成正比擴大。在實際生產過程中,配料誤差要遠遠大于0.1%FS,尤其是對于人工配料、手動機械配料或管理不完善的企業來說,因配料誤差不能控制在標準范圍之內而給企業帶來的隱性成本差異是無法估量的,對于規?;暳掀髽I來說,控制配料誤差更是具有深遠的意義。

          2.2 配料誤差對單批產品質量的影響

          按配方可得出,該配方粗蛋白質設計含量是38.5%。如果各種蛋白質原料的配料精度都能夠達到0.1%FS,那么其粗蛋白質差異就會在38.5×0.001=0.0385,這是一種理想狀態。在實際生產過程中,由于各種原因導致的配料誤差,常常會造成產品粗蛋白質含量呈不規則變化,給產品質量造成隱患。

    3 影響配料精度的因素分析

          從產品研發到生產制造,有許多環節影響并制約著配料精度。一般來說,以下因素對配料誤差的產生起著決定性作用。

          3.1 配方設計與原料使用

          在配方設計中,需要在配料秤上添加的原料品種一共有8個,除大豆粕外,其他原料都會因添加量過少而達不到配料精度;而且需要人工配料與添加的原料品種達10個之多,大大影響了生產速度。其中,蛋氨酸鈣(DL-Met)的添加比例為0.101%。如果使用1 000kg的混合機生產,那么其批次添加量為1.01kg,這就要求所使用的配料秤精度必須在10g以下,而且在進入混合機之前必須經過預混合。顯然,這樣的配方設計不僅增加了配料精度超出允許值的機率,而且降低了生產效率。因此,在進行配方設計時,必須要依據生產工藝與設備狀況來考慮各種原料的添加量是否便于生產的實際操作、是否符合本廠的生產方式。

          3.2 工藝與設備選型

          在現代化的規模飼料廠中,一般都采用了集控制、管理于一體的智能型電腦配料系統,這種配料系統以工業計算機作為配料主機,與操作臺、模擬屏、出倉機、秤體等組合成完善的全套控制系統。在配料系統中,影響配料精度的主要因素有配料絞龍的精度、配料秤的精度、稱量儀表的精度、傳感器的分辨率、程序運行速度、信號反饋速度、出倉機型號、變頻器調控參數等。其中,配料秤的精度一般由以下因素決定:

          3.2.1 秤斗形狀設計:圓形代替方形是為了減少秤內殘留

          3.2.2 秤斗和傳感器的安裝:要求均衡和對稱

          3.2.3 傳感器的安裝和調整:受力均衡

          3.2.4 傳感器質量

          3.2.5 傳感器防止受干擾

          3.2.6 原料進秤口的設計

    這些設備的選用與參數的確定決定于產品結構、配方組成與原料使用。例如在選用出倉機(設備)時,要充分考慮原料特性(密度、體積、流動性能等)與添加量等因素;在設定配料主機的各項參數時,也要充分考慮原料的各項特性與添加量,在動態的調整過程中,保持配料精度。

    此外,工藝設計與設備運行狀態也是影響配料精度的因素?;旌蠙C上安裝的回流風管會大大降低配料過程中空氣波動對電子秤的影響,保持電子秤上疏風孔的通透性會降低配料過程中電子秤內的空氣負壓,有利于精確反應實際配料重量。

          3.3 料倉分布與配料次序

          在規模飼料廠中,常常采用多秤配料系統。受上料線路的影響,適合每個配料倉的原料種類都是固定的,這就要求在原料選用與配方設計時要充分考慮生產工藝能否滿足多品種原料配方的要求,避免因漲秤、配料量過少、配料時間過長等現象對配料精度產生影響。

          在實際配料過程中,除了要采用先大后小、先輕后重的配料次序外,還要依據原料流動性與黏稠度來靈活調節配料次序。例如:如果先添加一些酶解羽毛粉、魚粉、肉骨粉之類的原料,再添加其他的原料,在放料時會出現秤斗上料放不盡的現象。

          3.4 配料方式與控制精度

          以上3個方面的因素決定了配料方式與能夠達到的配料精度。在目前存在的3種配料方式中,人工配料是精度最難保證的一種。

          3.4.1 人工配料

          在生產規模較小的飼料廠(低于500kg混合機)或原料流動性能非常差的特種飼料廠中,常采用人工方式完成配料作業。這時,人員的經驗與責任心成為決定配料精度的重要因素。尤其是對于一些飼料企業為了追求配料速度,常常采用配料容器進行經驗式配料,由于每批原料間都會存在差異、每個人的操作都會存在差異,這樣的配料誤差是無法控制的。

          3.4.2 手動配料

          是指人工操作出倉機(配料絞籠)完成配料作業的模式,操作人員的經驗、責任心與配料秤、出倉機的精度決定著配料精度。在這樣的配料方式下,配料誤差是無法控制的,產品質量的波動也是沒有規律的。

          3.4.3 自動配料

          是指由配料計算機指揮出倉機完成配料作業的模式。在這種模式下,完全實現了自動化配料,人為出錯率降至最低,對以工業計算機系統為核心的硬件設備保持正常運行提出了很高的要求。

    4 配料精度的現場管理與預防措施

          在實際生產過程中,盡管工藝設備、產品結構、配方與原料使用、配料方式等都已經確定,但還需要對影響配料精度的程控工段與小料添加工段實施精細化的動態管理才能達到工藝設計的配料精度。

          4.1 程控工段

          4.1.1 原料比重不同,下料速度不同,在配料時必須設置適當的提前量,才可以有效提高配料精度。在正常生產時,玉米、石粉、磷鈣、石粒等比重大的原料常常會多加,而細麩、粗麩等比重小的原料常常會少加。

          4.1.2 原料在不同配方中的配比不同,就要采用不同的配料方式。例如:石粉添加量在20kg以下時,最好在小料工段人工添加,采用出倉機配料很難控制精度,常常會造成飼料中鈣的含量超出設定標準。

          4.1.3 在生產工藝確定與設備選型時,都要依據原料特性與使用量來確定每個配料倉的出倉機型號。因此生產人員必須依據出倉機的下料速度和精度,合理使用料倉,以確保配料精度。

          4.1.4 生產過程中,原料空倉或供應不上(即邊上料邊粉碎狀態)時,自動配料系統常會因添加量不夠而停止喂料,使添加量減少,影響配料精度。因此,要保證配料精度,配料之前,料倉內必須備有充足的原料供配料使用。

          4.1.5 在自動配料狀態下,配料秤快加料、慢加料的時間設置要因原料品種及用量差異而有所不同。尤其是慢加料的時間設定對配料精度有很大影響。

          4.1.6 手動配料時,要避免配方計算錯誤、提前量估計不足、按錯倉位等失誤的發生。

          4.1.7 配料秤放料后,配料秤有時出現負值。必須在配料秤穩定后歸零,否則影響配料精度。

          4.2 影響小料添加工段配料精度的主要因素是計量精度與添加準確性

          生產人員在配料前必須要進行校秤,以保證電子秤的精確性;在添加時,避免多加、少加、錯加、漏加等失誤的發生;在自動配料系統中,小料秤常常設有配料最大量,以檢驗小料計量與添加的準確性。

          小結:綜上所述,有效調控自動配料精度是一個系統工程,從配方設計到原料使用、從工藝確定到設備選型,從配料次序到控制精度,哪一環工作的缺失都會造成系統配料精度的不足,因此,對于生產工藝與配料設備已經固定的企業來說,不斷強化生產現場的配料管理,有針對性地設計配方與使用原料,才可能最大限度地保證配料精度。


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