潤滑油活塞式半自動灌裝機(jī)灌裝誤差分析

張偉

摘要：本文主要對潤滑油行業(yè)活塞式灌裝機(jī)灌裝誤差的影響因素進(jìn)行分析，并提出了解決措施。

主題詞：潤滑油；活塞式灌裝機(jī) ；誤差

Abstract: This paper analyzed the lubricant industry piston filling machine filling error factors, and proposed solutions.Key words: lubricants; piston filling machine; error

中圖分類號：TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號：2095-2104（2012）

1前言

活塞式半自動灌裝機(jī)因其設(shè)備結(jié)構(gòu)相對簡單，罐型適應(yīng)性強(qiáng)，調(diào)整方便，廣泛應(yīng)用于4L及以下潤滑油產(chǎn)品灌裝。提高活塞式灌裝機(jī)的灌裝精度，對潤滑油生產(chǎn)廠家有著重要的經(jīng)濟(jì)意義。

2活塞式灌裝機(jī)精度影響因素分析

活塞式半自動灌裝機(jī)油路通常由油槽進(jìn)油控制閥、進(jìn)油槽、計量罐進(jìn)油控制閥閥組、油缸組（活塞式）、灌裝進(jìn)油控制閥閥組、灌裝槍組等組成。灌裝過程中，油品輸送泵將潤滑油從成品存儲罐中通過管道輸送至灌裝機(jī)進(jìn)油槽，然后通過油缸進(jìn)油控制閥、油缸、灌裝進(jìn)油控制閥、灌裝槍進(jìn)入4L桶中。潤滑油產(chǎn)品通常以重量計量。以灌裝凈含量3560±40g小包裝4L產(chǎn)品為例，用活塞式灌裝機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品包裝，首先需要將目標(biāo)重量轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的體積，使灌裝機(jī)按體積灌裝。在實際生產(chǎn)中許多因素使得按設(shè)定體積灌裝出來的產(chǎn)品，靜含量變化范圍比較大，甚至超出允許范圍。

2.1油品中氣泡的影響

灌裝過程中，油品輸送泵源源不斷的將潤滑油成品輸送至灌裝機(jī)進(jìn)油槽進(jìn)油控制閥前。當(dāng)進(jìn)油槽的油位達(dá)到設(shè)定的低位時，油槽進(jìn)油控制閥自動打開，潤滑油在約0.6MPa泵壓下以較大流速進(jìn)入進(jìn)油槽，并產(chǎn)生大量的沖擊氣泡。與此同時，如果灌裝機(jī)正好處于油缸吸油過程，少量氣泡不可避免被吸入油缸，從而導(dǎo)致灌裝誤差。

2.2油缸密封滲漏影響

灌裝過程中，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)油缸密封出現(xiàn)滲漏。油缸的材質(zhì)、密封的材質(zhì)、密封的形式、加工精密度、裝配質(zhì)量等都是直接影響因素。常用的潤滑油灌裝機(jī)油缸缸體材質(zhì)有碳鋼（20#）、不銹鋼（12Cr18Ni）和有機(jī)玻璃等。常用的灌裝機(jī)油缸活塞密封有丁腈橡膠和氟硅橡膠。有機(jī)玻璃作為潤滑油計量缸體材料，擁有表面光滑、強(qiáng)度較高、耐腐蝕、易于加工等優(yōu)良特性，但因其表面強(qiáng)度低，表面容易劃傷，在密封材料及形式的選擇需謹(jǐn)慎。

2.3灌裝速度影響

油缸活塞拉升從進(jìn)油槽中吸油及油缸活塞壓縮向4L桶中灌裝的過程約占一次有效灌裝的時間的80%。提高灌裝速度，往往要縮短活塞拉升及壓縮的時間。但這個操作極易造成灌裝量不穩(wěn)定。

過快的活塞拉升會使油品來不及緊隨活塞注入油缸，造成缸內(nèi)形成短暫真空，一方面會使進(jìn)入油缸中的油品中溶解的空氣在瞬間析出，形成均勻、細(xì)小的氣泡。另一方面增大了密封的差壓，使得密封泄露，造成外部空氣進(jìn)入油缸。形成了油缸中的空氣，從而導(dǎo)致灌裝量誤差。

過快的活塞壓縮又會導(dǎo)致向4L桶注油速度過快，桶內(nèi)的空氣來不及被擠出，形成噴油或飛濺，也將影響到裝量計量，同時還會造成桶身被污濁。

2.4溫度變化的影響

潤滑油灌裝過程中，油品的溫度不是恒定的。溫度的變化會導(dǎo)致潤滑油密度的變化。要保證灌裝產(chǎn)品的重量穩(wěn)定，必須考慮溫度的影響因素。

潤滑油品溫度的影響因素主要有兩種。一是在油品調(diào)合或輸送過程中的加溫及油品儲存中的自然冷卻；二是潤滑油儲罐通常是在露天環(huán)境下，環(huán)境溫差將直接影響潤滑油品的溫度。

溫度越高，潤滑油品的密度越低，按照目標(biāo)灌裝體積灌裝出的產(chǎn)品重量越少。當(dāng)油品在調(diào)合后還未來得及冷卻至環(huán)境溫度即開始灌裝時或灌裝過程中環(huán)境溫差驟變時，油溫將會變化明顯，會使灌裝量波動變大。

3改進(jìn)措施

3.1進(jìn)油閥及進(jìn)油槽改進(jìn)

3.1.1部分灌裝機(jī)油槽置于灌裝機(jī)側(cè)位，需改置于灌裝機(jī)頂部，灌裝過程中充分利用油品的自重自流，減少油缸抽空。

3.1.2在進(jìn)油槽中設(shè)置一個槽中槽，槽中槽的寬度、高度分別為進(jìn)油槽的尺寸的2/3和1/2，長度略小于進(jìn)油槽長度以保證進(jìn)油槽內(nèi)液位檢測原件及溫度檢測原件的安裝。槽中槽頂部為開放式，四周及底部密閉，固定于距進(jìn)油槽底部約200mm（可適當(dāng)調(diào)整，同時要考慮槽中槽上沿低于進(jìn)油槽100mm以上），進(jìn)油槽原進(jìn)油管直接連通至槽中槽。當(dāng)進(jìn)油槽進(jìn)油控制閥打開時，潤滑油直接進(jìn)入槽中槽，注滿后溢出至進(jìn)油槽中，可有效防止灌裝過程中進(jìn)油槽進(jìn)油時的沖擊氣泡直接通過位于進(jìn)油槽底部的管路進(jìn)入油缸。

3.1.3進(jìn)油控制閥由氣動開關(guān)閥改為氣動調(diào)節(jié)閥。控制方式由閥門全開全關(guān)式控制改為閥門開度調(diào)節(jié)控制。檢測到進(jìn)油槽液位在高位和中位之間時，進(jìn)油調(diào)節(jié)閥以用戶在控制器上設(shè)定的開度1打開，檢測到進(jìn)油槽油位在中位和低位之間時，進(jìn)油調(diào)節(jié)閥以用戶在控制器上設(shè)定的開度2打開，檢測到進(jìn)油槽油位在低位以下時，進(jìn)油調(diào)節(jié)閥以用戶在控制器上設(shè)定的開度3打開，檢測到進(jìn)油槽高液位時調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。開度1較小，以持續(xù)開啟基本滿足正常灌裝量需求為準(zhǔn)調(diào)節(jié)，并記錄不同油品的經(jīng)驗值，通常開度在10-20%。開度2略大于開度1，開度約為30-40%。開度3可視需要設(shè)定，通常為50-100%。

3.2油缸及活塞密封材料及裝配把關(guān)

適當(dāng)?shù)倪x材，合適的組合，優(yōu)良的加工，清潔精確的裝配是油缸密封配合有效的保證。油缸及活塞密封材料應(yīng)選擇具備相關(guān)資質(zhì)、質(zhì)量管理體系的企業(yè)的產(chǎn)品。對于油缸筒體，要進(jìn)行管材的壁厚公差、橢圓度、內(nèi)壁表面粗糙度、擦傷情況及端口平整度、垂直度等檢查?；钊芊馊σ獙ο嚓P(guān)材料的彈性、硬度、密封面等進(jìn)行檢查?；钊芊庋b配過程應(yīng)特別注意密封的清潔。碳鋼及不銹鋼材質(zhì)的油缸推薦Y型丁腈橡膠密活塞密封，有機(jī)玻璃油缸建議搭配L型氟硅橡膠活塞密封。

3.2.1合理的控制活塞驅(qū)動速度

在灌裝機(jī)操作規(guī)程中明確規(guī)定灌裝機(jī)允許的活塞運動頻次范圍。

3.3增加油溫補(bǔ)償控制

潤滑油溫度與密度的對應(yīng)關(guān)系可以查《石油計量表-潤滑油部分》表。根據(jù)潤滑油溫度及密度的對應(yīng)關(guān)系及PLC的計算能力，選取線性函數(shù)進(jìn)行近似修正。油溫補(bǔ)償適用于步進(jìn)電機(jī)控制油缸自動調(diào)量的灌裝機(jī)。將溫度變化值按線性關(guān)系近似轉(zhuǎn)化為體積變化量，從而轉(zhuǎn)化為脈沖變化量來通過步進(jìn)電機(jī)控制油缸活塞行程。從而使溫度變化轉(zhuǎn)化為油缸的體積變化，達(dá)到溫度補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

3.4合理安排生產(chǎn)，降低油溫變化的影響

溫度補(bǔ)償控制因PLC計算能力限制，只能選取簡單的線性函數(shù)進(jìn)行近似修正，誤差比較大。解決油溫變化對灌裝精度的影響，最好是通過合理排產(chǎn)來解決。將油溫作為灌裝排產(chǎn)的重要指標(biāo)來考慮，避免灌裝過程中油溫出現(xiàn)較大幅度的波動。

4、小結(jié)

通過對活塞式灌裝機(jī)灌裝誤差影響因素的分析和進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，使容積式灌裝機(jī)的灌裝誤差從0.5%提升到0.2%。提升容積式灌裝機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益。