饲料生产中自动配料系统配料精度误差分析

2019-03-13 23:57:23 chinaschenck 263

      在饲料自动配料生产过程中,配料精度是一项非常重要的控制指标,会直接影响产品质量,还会对企业的经济效益造成深远影响。饲料企业要控制好配料精度,首先要对配料精度的概念、影响配料精度的因素有一个深刻的了解,在此基础上,通过对配方设计、原料使用、生产排序、设备维护、配料次序、控制精度等各个环节的系统把握,将配料精度控制并稳定在标准之内,促进企业的发展。

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      在饲料的自动生产制程中,配料工序是一个关键环节。所谓配料,是采用特定的配料设备与生产工具,按照饲料配方的要求,对多种不同品种的饲料原料进行准确称量及混合的过程。配料工序一般包括两个部分:一是大宗原料的配制,二是预混料等添加量较小的原料配制。目前,许多饲料企业为了实现生产自动化,追求配料精度、避免人为配料事故,已基本放弃人工配制大宗原料的作业方式,而小料添加由于品种多、添加量小、原料腐蚀性大、机械配料精度低、原料易结块、易粘仓、易发生化学反应等原因,仍然采用手工配料方式。在原料的配制过程中,配料精度是最重要的控制指标,它不仅会直接影响产品质量,还会对企业的经济效益造成深远影响,因此,如何有效保证并持续提升配料精度始终是饲料机械制造厂家与饲料企业要面对的课题。本文重点讨论在现存的各种配料工艺及设备状况下影响配料精度的原因,以及在生产工艺与设备固定的情况下,如何有效提升生产现场的配料精度。

1 配料精度的概念

      配料精度就是要将配料误差控制在一定范围之内。配料精度分为静态精度与动态精度。静态精度是指在静止状态下(即配料完成后),实际配料量与设计配料量之间的误差值。动态精度是指在动态状态下(即配料过程中),实际配料量与设计配料量之间的误差值。在现阶段,国家标准为静态0.1% FS,动态0.3% FS(FS = Full Scale,满量程)。

2 控制配料精度的意义

      2.1 配料误差对成本造成的批次效应

      某配方由18种原料组成,其中大豆粕(CP43%)的含量为58.67%。在生产过程中,如果其配料精度是0.1%FS,那么就会造成2.22946元/t的成本误差,这种隐性误差基本会因为生产习惯而随着产量的提升成正比扩大。在实际生产过程中,配料误差要远远大于0.1%FS,尤其是对于人工配料、手动机械配料或管理不完善的企业来说,因配料误差不能控制在标准范围之内而给企业带来的隐性成本差异是无法估量的,对于规模化饲料企业来说,控制配料误差更是具有深远的意义。

      2.2 配料误差对单批产品质量的影响

      按配方可得出,该配方粗蛋白质设计含量是38.5%。如果各种蛋白质原料的配料精度都能够达到0.1%FS,那么其粗蛋白质差异就会在38.5×0.001=0.0385,这是一种理想状态。在实际生产过程中,由于各种原因导致的配料误差,常常会造成产品粗蛋白质含量呈不规则变化,给产品质量造成隐患。

3 影响配料精度的因素分析

      从产品研发到生产制造,有许多环节影响并制约着配料精度。一般来说,以下因素对配料误差的产生起着决定性作用。

      3.1 配方设计与原料使用

      在配方设计中,需要在配料秤上添加的原料品种一共有8个,除大豆粕外,其他原料都会因添加量过少而达不到配料精度;而且需要人工配料与添加的原料品种达10个之多,大大影响了生产速度。其中,蛋氨酸钙(DL-Met)的添加比例为0.101%。如果使用1 000kg的混合机生产,那么其批次添加量为1.01kg,这就要求所使用的配料秤精度必须在10g以下,而且在进入混合机之前必须经过预混合。显然,这样的配方设计不仅增加了配料精度超出允许值的机率,而且降低了生产效率。因此,在进行配方设计时,必须要依据生产工艺与设备状况来考虑各种原料的添加量是否便于生产的实际操作、是否符合本厂的生产方式。

      3.2 工艺与设备选型

      在现代化的规模饲料厂中,一般都采用了集控制、管理于一体的智能型电脑配料系统,这种配料系统以工业计算机作为配料主机,与操作台、模拟屏、出仓机、秤体等组合成完善的全套控制系统。在配料系统中,影响配料精度的主要因素有配料绞龙的精度、配料秤的精度、称量仪表的精度、传感器的分辨率、程序运行速度、信号反馈速度、出仓机型号、变频器调控参数等。其中,配料秤的精度一般由以下因素决定:

      3.2.1 秤斗形状设计:圆形代替方形是为了减少秤内残留

      3.2.2 秤斗和传感器的安装:要求均衡和对称

      3.2.3 传感器的安装和调整:受力均衡

      3.2.4 传感器质量

      3.2.5 传感器防止受干扰

      3.2.6 原料进秤口的设计

这些设备的选用与参数的确定决定于产品结构、配方组成与原料使用。例如在选用出仓机(设备)时,要充分考虑原料特性(密度、体积、流动性能等)与添加量等因素;在设定配料主机的各项参数时,也要充分考虑原料的各项特性与添加量,在动态的调整过程中,保持配料精度。

此外,工艺设计与设备运行状态也是影响配料精度的因素。混合机上安装的回流风管会大大降低配料过程中空气波动对电子秤的影响,保持电子秤上疏风孔的通透性会降低配料过程中电子秤内的空气负压,有利于精确反应实际配料重量。

      3.3 料仓分布与配料次序

      在规模饲料厂中,常常采用多秤配料系统。受上料线路的影响,适合每个配料仓的原料种类都是固定的,这就要求在原料选用与配方设计时要充分考虑生产工艺能否满足多品种原料配方的要求,避免因涨秤、配料量过少、配料时间过长等现象对配料精度产生影响。

      在实际配料过程中,除了要采用先大后小、先轻后重的配料次序外,还要依据原料流动性与黏稠度来灵活调节配料次序。例如:如果先添加一些酶解羽毛粉、鱼粉、肉骨粉之类的原料,再添加其他的原料,在放料时会出现秤斗上料放不尽的现象。

      3.4 配料方式与控制精度

      以上3个方面的因素决定了配料方式与能够达到的配料精度。在目前存在的3种配料方式中,人工配料是精度最难保证的一种。

      3.4.1 人工配料

      在生产规模较小的饲料厂(低于500kg混合机)或原料流动性能非常差的特种饲料厂中,常采用人工方式完成配料作业。这时,人员的经验与责任心成为决定配料精度的重要因素。尤其是对于一些饲料企业为了追求配料速度,常常采用配料容器进行经验式配料,由于每批原料间都会存在差异、每个人的操作都会存在差异,这样的配料误差是无法控制的。

      3.4.2 手动配料

      是指人工操作出仓机(配料绞笼)完成配料作业的模式,操作人员的经验、责任心与配料秤、出仓机的精度决定着配料精度。在这样的配料方式下,配料误差是无法控制的,产品质量的波动也是没有规律的。

      3.4.3 自动配料

      是指由配料计算机指挥出仓机完成配料作业的模式。在这种模式下,完全实现了自动化配料,人为出错率降至最低,对以工业计算机系统为核心的硬件设备保持正常运行提出了很高的要求。

4 配料精度的现场管理与预防措施

      在实际生产过程中,尽管工艺设备、产品结构、配方与原料使用、配料方式等都已经确定,但还需要对影响配料精度的程控工段与小料添加工段实施精细化的动态管理才能达到工艺设计的配料精度。

      4.1 程控工段

      4.1.1 原料比重不同,下料速度不同,在配料时必须设置适当的提前量,才可以有效提高配料精度。在正常生产时,玉米、石粉、磷钙、石粒等比重大的原料常常会多加,而细麸、粗麸等比重小的原料常常会少加。

      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以下时,最好在小料工段人工添加,采用出仓机配料很难控制精度,常常会造成饲料中钙的含量超出设定标准。

      4.1.3 在生产工艺确定与设备选型时,都要依据原料特性与使用量来确定每个配料仓的出仓机型号。因此生产人员必须依据出仓机的下料速度和精度,合理使用料仓,以确保配料精度。

      4.1.4 生产过程中,原料空仓或供应不上(即边上料边粉碎状态)时,自动配料系统常会因添加量不够而停止喂料,使添加量减少,影响配料精度。因此,要保证配料精度,配料之前,料仓内必须备有充足的原料供配料使用。

      4.1.5 在自动配料状态下,配料秤快加料、慢加料的时间设置要因原料品种及用量差异而有所不同。尤其是慢加料的时间设定对配料精度有很大影响。

      4.1.6 手动配料时,要避免配方计算错误、提前量估计不足、按错仓位等失误的发生。

      4.1.7 配料秤放料后,配料秤有时出现负值。必须在配料秤稳定后归零,否则影响配料精度。

      4.2 影响小料添加工段配料精度的主要因素是计量精度与添加准确性

      生产人员在配料前必须要进行校秤,以保证电子秤的精确性;在添加时,避免多加、少加、错加、漏加等失误的发生;在自动配料系统中,小料秤常常设有配料最大量,以检验小料计量与添加的准确性。

      小结:综上所述,有效调控自动配料精度是一个系统工程,从配方设计到原料使用、从工艺确定到设备选型,从配料次序到控制精度,哪一环工作的缺失都会造成系统配料精度的不足,因此,对于生产工艺与配料设备已经固定的企业来说,不断强化生产现场的配料管理,有针对性地设计配方与使用原料,才可能最大限度地保证配料精度。