褚慎強(qiáng)

摘? 要：在飼料生產(chǎn)的整個(gè)加工鏈中，配料系統(tǒng)作為產(chǎn)品配方實(shí)現(xiàn)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)技術(shù)配方的量產(chǎn)有著至關(guān)重要的作用。量產(chǎn)產(chǎn)品的配比能否再現(xiàn)技術(shù)配方的理念，配料系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要前提，該過(guò)程的重要性對(duì)于一些添加量小的組分尤為突出。添加量越小的組分，其體現(xiàn)在配方中的撬棒效應(yīng)越大，配制過(guò)程中的偏差所造成的后果就越嚴(yán)重。如何將配方精確地還原，是配料工藝一直以來(lái)的進(jìn)步方向。本文從配料系統(tǒng)的選擇、配料秤的校準(zhǔn)、配料系統(tǒng)中的氣流平衡控制、配料秤的軟連接管理、飼料加工過(guò)程中配料次序?qū)ε淞暇鹊挠绊憥讉€(gè)方面，分享了飼料廠配料系統(tǒng)中的配料秤在選擇、使用、維護(hù)等過(guò)程中可能面臨的一些問(wèn)題及注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：配料秤；配料精度；配料工藝

中圖分類號(hào)：S817.12 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1001-0769（2024）01-0073-07

飼料廠生產(chǎn)不同配方的產(chǎn)品，需要對(duì)不同品種的原料進(jìn)行不同比例的配比、加工。隨著加工業(yè)的不斷發(fā)展，人工配料逐漸被機(jī)械化、自動(dòng)化配料所替代。自動(dòng)化配料設(shè)備通常以電腦（俗稱“微機(jī)”）作為其控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可以按照預(yù)設(shè)的比例和順序，將各種原料自動(dòng)混合，以滿足飼料產(chǎn)品的生產(chǎn)需求。本文從配料系統(tǒng)的選擇、配料秤的校準(zhǔn)、配料系統(tǒng)中的氣流平衡控制、配料秤的軟連接管理、飼料加工過(guò)程中配料次序?qū)ε淞暇鹊挠绊憥讉€(gè)方面，分享了飼料廠配料系統(tǒng)中的配料秤在選擇、使用、維護(hù)等過(guò)程中可能面臨的一些問(wèn)題及注意事項(xiàng)。

1? 飼料廠配料系統(tǒng)的選擇

飼料的配料計(jì)量是指按照預(yù)先設(shè)計(jì)的飼料配方的配比要求，采用相應(yīng)的計(jì)量系統(tǒng)，對(duì)不同品種的物料進(jìn)行稱量的工藝過(guò)程。人們平時(shí)說(shuō)的飼料配料計(jì)量系統(tǒng)，是指以配料秤為核心，通過(guò)料倉(cāng)、配料秤、喂料器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)物料的供給、稱量及排料的系統(tǒng)。目前，電子配料系統(tǒng)在配料速度、精度、多功能以及易用性方面具有優(yōu)勢(shì)，已成為現(xiàn)代飼料廠中典型的配料計(jì)量裝備。電子配料系統(tǒng)質(zhì)量的好壞會(huì)直接影響到飼料產(chǎn)品的品質(zhì)、生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率。

預(yù)混料加工企業(yè)的配料工序一般由兩部分組成：一是大宗原料的配制，二是添加量較小原料的配制。目前，許多飼料廠為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，提高配料的精度，已基本放棄人工配制大宗原料的作業(yè)方式。而添加量較小的原料由于品種多、添加量小、原料易結(jié)塊、易黏倉(cāng)、易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等原因，仍然較多地采用手工配料方式。

飼料廠使用的電子配料系統(tǒng)應(yīng)滿足下列要求：

（1）具有足夠的稱量準(zhǔn)確度和配料準(zhǔn)確度。

（2）具有良好的穩(wěn)定性與不變性，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、持續(xù)、準(zhǔn)確的配料計(jì)量。

（3）具有良好的適應(yīng)性、優(yōu)良的抗干擾性能。

（4）便于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和生產(chǎn)管理的自動(dòng)化。

（5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低，耐用，故障少且維護(hù)方便。

在選擇配料秤時(shí)，配料精度作為人們最關(guān)注的技術(shù)指標(biāo)，與配方所使用的原料、工廠所在地的氣候等因素均密切相關(guān)，所以在選擇前需要充分考慮這些因素的影響。

影響配料系統(tǒng)精度的常見(jiàn)因素如下：

（1）喂料器的口徑和轉(zhuǎn)速。自動(dòng)配料系統(tǒng)的配料速度取決于物料特點(diǎn)、配料量、工藝要求等因素，在確定配料速度前，應(yīng)充分考慮這些因素。為滿足配料速度快的要求，通常會(huì)配備較大口徑的喂料器和較快的喂料速度。雖然大口徑的喂料器相應(yīng)加快了喂料速度，但也會(huì)制約配料精度。因此，可以考慮多個(gè)喂料器并行，或使用變頻器。

（2）稱量精度控制。影響自動(dòng)配料系統(tǒng)稱量精度的因素包括稱量?jī)x表、稱量方式、粉體粒度、粉體特性等。因此，在設(shè)計(jì)自動(dòng)配料系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)綜合考慮這些因素。

（3）溫度和濕度的影響。由于重量傳感器對(duì)溫度、濕度有一定的敏感性，提供相對(duì)較為適宜、恒定的環(huán)境有利于提高配料精度。

（4）環(huán)境干擾。強(qiáng)信號(hào)干擾會(huì)導(dǎo)致重量傳感器輸出不穩(wěn)定，造成配料系統(tǒng)的精度失常；震動(dòng)傳遞會(huì)導(dǎo)致配料系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采樣不準(zhǔn)確。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮這些因素。

2? 飼料廠配料系統(tǒng)中配料秤的校準(zhǔn)

在飼料生產(chǎn)管理過(guò)程中，作為衡器管理的要求，生產(chǎn)企業(yè)都會(huì)制定相應(yīng)的衡器的校準(zhǔn)或標(biāo)定的操作規(guī)范。配料設(shè)備屬于工藝衡器的范疇，一般情況下由企業(yè)自行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)所使用的標(biāo)準(zhǔn)法碼則需要定期送有資質(zhì)的第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定。

2.1 手工配料秤的校準(zhǔn)

按五點(diǎn)法校準(zhǔn)，將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)法碼依次放置在配料秤臺(tái)的四個(gè)角和中間，其靜態(tài)讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)法碼的理論重量的差異不應(yīng)大于配料秤標(biāo)示的精度誤差。由于方法相對(duì)簡(jiǎn)單，企業(yè)一般會(huì)要求操作人員每天校準(zhǔn)一次，并做好記錄。如果校準(zhǔn)失敗，則需要由專業(yè)人員進(jìn)行校正，并確認(rèn)有效后方可繼續(xù)使用。

2.2 自動(dòng)配料秤的校準(zhǔn)

自動(dòng)配料秤的精度分為靜態(tài)精度與動(dòng)態(tài)精度。靜態(tài)精度是指在靜止?fàn)顟B(tài)下（即配料完成后），實(shí)際配料量與設(shè)計(jì)配料量之間的誤差值；動(dòng)態(tài)精度是指在動(dòng)態(tài)狀態(tài)下（即配料過(guò)程中），實(shí)際配料量與設(shè)計(jì)配料量之間的誤差值。自動(dòng)配料秤的校準(zhǔn)通常需要超過(guò)滿量程一半以上的標(biāo)準(zhǔn)法碼，最好是相等于滿量程的砝碼。

自動(dòng)配料秤校秤需要校準(zhǔn)三個(gè)重要指標(biāo)：點(diǎn)位平衡、量程和線性。點(diǎn)位平衡是要將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)法碼依次放置在配料秤的傳感器位（一般情況下，每臺(tái)配料秤會(huì)安裝3個(gè)重量傳感器），分別記錄顯示的重量，各個(gè)傳感器之間的點(diǎn)誤差不得超過(guò)配料秤的靜態(tài)精度所允許的誤差。

量程是指將全部標(biāo)準(zhǔn)砝碼放置在配料秤上后記錄總量，并與理論值比較，兩者的差值不得超過(guò)配料秤的靜態(tài)精度所允許的誤差。砝碼全部取下后，配料秤的顯示值應(yīng)回歸零點(diǎn)。

線性是指從零點(diǎn)位開(kāi)始，在配料秤上逐個(gè)增加標(biāo)準(zhǔn)砝碼，并記錄配料秤顯示的重量，將砝碼個(gè)數(shù)作為X坐標(biāo)，顯示重量作為Y坐標(biāo)，將相應(yīng)的記錄輸入坐標(biāo)系內(nèi)，最終將記錄點(diǎn)用線連在一起形成一條線段，線段越接近于直線（R²≥0.999），配料秤的線性越高，配料精度越好，如圖1所示。

3? 飼料廠配料系統(tǒng)中的氣流平衡控制

在飼料加工過(guò)程中，氣流平衡對(duì)配料精度的影響是一個(gè)比較重要的問(wèn)題，因?yàn)樗床灰?jiàn)、摸不著，而且沒(méi)有規(guī)律可循，往往是牽一發(fā)而動(dòng)全身。目前，在飼料加工過(guò)程中幾乎每一個(gè)工段都存在氣流平衡的問(wèn)題，有些問(wèn)題造成的嚴(yán)重程度可能超過(guò)了人們的一貫認(rèn)知。

氣流具有由高壓區(qū)向低壓區(qū)快速流動(dòng)的特性，在流動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，影響配料精度，加工過(guò)程中需要采取措施，使各模塊的氣流達(dá)成穩(wěn)定平衡狀態(tài)。例如，當(dāng)喂料器向配料秤中加料時(shí)，秤體內(nèi)部的氣壓會(huì)大于常壓，氣流要從秤體內(nèi)逸出，形成氣流波動(dòng)。氣流平衡產(chǎn)生的波動(dòng)會(huì)影響加工過(guò)程中的衡器。下文用一個(gè)案例來(lái)解釋這種情況帶來(lái)的影響。

某企業(yè)生產(chǎn)出的產(chǎn)品會(huì)隨機(jī)出現(xiàn)添加的成份含量有偏差的現(xiàn)象，有時(shí)候A號(hào)成分的檢測(cè)含量比預(yù)設(shè)值高了很多，B號(hào)成分的檢測(cè)含量又低了很多，而且這類問(wèn)題的出現(xiàn)無(wú)規(guī)律可循。工廠的質(zhì)量保證（quality assurance，QA）人員通過(guò)先進(jìn)的制造執(zhí)行系統(tǒng)（manufacturing execution system，MES）調(diào)出并檢查了此產(chǎn)品的生產(chǎn)批記錄，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，所有有問(wèn)題的產(chǎn)品在品種、批量、生產(chǎn)時(shí)間以及生產(chǎn)溫度和濕度等方面都沒(méi)有規(guī)律可循。而當(dāng)工廠的數(shù)據(jù)分析師在與QA人員核對(duì)所分析的數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)現(xiàn)象，即90％以上的不良產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中都出現(xiàn)了空倉(cāng)的現(xiàn)象，即在所有的配料筒倉(cāng)中有一個(gè)配料筒倉(cāng)被徹底地用空。經(jīng)過(guò)模擬測(cè)試確認(rèn)，原因是氣流平衡產(chǎn)生的波動(dòng)，導(dǎo)致產(chǎn)品成分的含量出現(xiàn)了偏差。

如圖2所示，在A、B、C三個(gè)料倉(cāng)中，假設(shè)C號(hào)料倉(cāng)中的物料被完全用空，一般邏輯下，會(huì)安排C號(hào)料倉(cāng)開(kāi)始投料，此時(shí)系統(tǒng)配料和C號(hào)料倉(cāng)投料同時(shí)作業(yè)。C號(hào)料倉(cāng)的投料系統(tǒng)斗提機(jī)、分配器、脈沖除塵器啟動(dòng)，由于C號(hào)料倉(cāng)處于空倉(cāng)狀態(tài)，當(dāng)啟動(dòng)脈沖除塵器后，風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓會(huì)經(jīng)過(guò)筒倉(cāng)、喂料器，一直到配料秤，并使設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓。

配料秤體是需要浮動(dòng)安裝的，一般情況下，秤臺(tái)（即喂料器的進(jìn)料口的部位）是固定面，而秤體則是通過(guò)軟連接與之連在一起，如圖3所示。? 喂料器、秤面是固定安裝的，秤體是安裝在傳感器上的。

當(dāng)整個(gè)配料秤的內(nèi)部產(chǎn)生真空后，秤體會(huì)在大氣壓力的作用下向上升起，向秤面靠攏。此時(shí)A料倉(cāng)物料配料時(shí)，配料秤所顯示的重量低于實(shí)際的重量。假設(shè)A、B料倉(cāng)中物料重量的目標(biāo)值均是100 kg，由于負(fù)壓的作用，A料倉(cāng)配料時(shí)120 kg的物料在配料秤上僅顯示為100 kg。隨后對(duì)B料倉(cāng)配料，此時(shí)C料倉(cāng)已經(jīng)完成部分物料的投料作業(yè)，筒倉(cāng)的下部被物料填充，負(fù)壓消失。之前由負(fù)壓所抵消的那部分重量（20 kg）又重新施加在傳感器上，這時(shí)B料倉(cāng)物料配料秤的顯示值中有20 kg是負(fù)壓消失后“返回”的，因此B料倉(cāng)物料配料顯示100 kg，而實(shí)際添加量?jī)H為80 kg，詳細(xì)內(nèi)容如表1所示：

在表1中，物料重量的目標(biāo)總值是200 kg，實(shí)際添加量的總值也是200 kg，并且由于真空的出現(xiàn)和消失是貫穿在整個(gè)配料過(guò)程中，配料記錄的是A料倉(cāng)100 kg，B料倉(cāng)100 kg，最后這批有問(wèn)題的產(chǎn)品無(wú)論從哪個(gè)記錄上來(lái)看都找不出問(wèn)題。為了解決該案例中的這個(gè)問(wèn)題，企業(yè)的生產(chǎn)管理人員提出了禁止空倉(cāng)配料，這要求中控員在某一料倉(cāng)用空物料后，如果要啟動(dòng)投料系統(tǒng)的脈沖除塵器，則必須暫停配料系統(tǒng)，直到該料倉(cāng)重新加入原料。從生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)角度來(lái)看，可以通過(guò)幾種方法解決這個(gè)問(wèn)題。

（1）在控制系統(tǒng)的可編程邏輯控制器（programmable logic controller，PLC）中增加邏輯連鎖，當(dāng)料倉(cāng)低位信號(hào)被觸發(fā)、投料脈沖啟動(dòng)時(shí)，配料系統(tǒng)自動(dòng)暫停直到低位信號(hào)消失。

（2）在配料秤上部安裝被動(dòng)式脈沖除塵器，當(dāng)配料秤內(nèi)部的氣壓有變化時(shí)，氣流可以通過(guò)被動(dòng)式脈沖除塵器上的過(guò)濾袋形成通路，從而降低氣流對(duì)配料秤的影響。

4? 飼料廠配料系統(tǒng)中的軟連接管理

在飼料自動(dòng)配料秤中，軟連接主要是指料倉(cāng)與秤架之間的連接部位。這種連接方式可以有效減小設(shè)備振動(dòng)對(duì)測(cè)量精度的影響。

4.1 軟連接的作用

在配料秤上下部分使用軟連接，除了可以使配料秤相對(duì)秤面以及地面呈現(xiàn)浮動(dòng)的狀態(tài)，最大限度地減少對(duì)重量傳感器的影響外，配料秤的軟連接，尤其是上部的軟連接，還起到平衡配料過(guò)程中秤體內(nèi)部、外部氣壓差的作用，從而提高配料精度，而這一點(diǎn)往往會(huì)被許多飼料廠忽視。

如圖4所示，假設(shè)圖中絞龍喂料器向配料秤中加料，大量的物料進(jìn)入配料秤，而配料秤中的空氣沒(méi)有及時(shí)排出，此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)正壓，由于配料秤面和喂料器、料倉(cāng)等設(shè)備是固定在一起的，產(chǎn)生的氣壓會(huì)使秤體往下壓。下壓的力作用在傳感器上，使傳感器讀取到一個(gè)比實(shí)際重量大的數(shù)值。隨著配料的數(shù)量越來(lái)越接近配料秤的上限，秤體中的空間越來(lái)越小，產(chǎn)生的瞬時(shí)壓差也會(huì)越來(lái)越大，如圖5所示。

所以，在配料秤的維護(hù)過(guò)程中，定期清理軟連接是一項(xiàng)非常重要的日常工作，尤其是配制易吸潮的原料時(shí)。軟連接的清理作為飼料廠定期清理的工藝作業(yè)之一，應(yīng)有定期的清理記錄和回顧。某些設(shè)計(jì)方案會(huì)在配料秤的上部增加一臺(tái)被動(dòng)脈沖除塵器，平衡配料產(chǎn)生的正氣壓，但是這種設(shè)計(jì)要考慮配料過(guò)程中的最大加料速度和被動(dòng)脈沖過(guò)濾器的過(guò)濾面積之間的關(guān)系。

4.2 軟連接設(shè)計(jì)應(yīng)遵循原則

飼料廠自動(dòng)配料秤中軟連接的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：

（1）高強(qiáng)度。軟連接應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，以承受配料過(guò)程中產(chǎn)生的壓力和振動(dòng)。同時(shí)，軟連接還應(yīng)具備一定的抗拉性能。

（2）耐腐蝕?？紤]到飼料生產(chǎn)可能會(huì)使用到化學(xué)物質(zhì)（如酸、堿等），軟連接應(yīng)具有良好的耐腐蝕性能。

（3）良好的密封性能。為了避免物料在連接部位泄露，軟連接應(yīng)具有良好的密封性能。對(duì)于需要防爆的場(chǎng)所，還需考慮防爆性能。

（4）良好的透氣性。軟連接應(yīng)有良好的透氣性，并且不易粘連物料。

（5）一定的緩沖性能。軟連接應(yīng)具有一定的緩沖性能，以減小設(shè)備振動(dòng)對(duì)測(cè)量精度的影響，從而提高配料精度。

5? 飼料加工過(guò)程中配料次序?qū)ε淞暇鹊挠绊?/p>

在生產(chǎn)過(guò)程中，配料精度不僅直接影響產(chǎn)品的品質(zhì)，而且也會(huì)顯著影響生產(chǎn)成本。為了保證配料精度，飼料廠會(huì)定時(shí)校準(zhǔn)配料秤，也會(huì)考慮氣流平衡的影響，但還會(huì)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)配料秤不準(zhǔn)，引發(fā)這種問(wèn)題的原因是什么？除了上述因素以外，配料秤參數(shù)和配料次序也是影響配料精度的重要因素。

5.1 物料的物理性狀

用于配制飼料的原料有不同的物理性狀，有的物料易于吸潮，且吸潮后流動(dòng)性變差；而有的物料相對(duì)穩(wěn)定，不易吸潮，流動(dòng)性也相對(duì)較好。如果在設(shè)定配料次序時(shí)，先配制不易吸潮的物料再配制易于吸潮的物料，那么在完成配制后，配料秤的放料至下一級(jí)時(shí)，配料秤內(nèi)部的物料快速卸走，秤體內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)真空，大量的空氣會(huì)通過(guò)秤體的軟連接進(jìn)入配料秤。隨后添加的位于配料秤上層的易吸潮的物料接觸到空氣，會(huì)快速吸潮，從而造成秤體內(nèi)部吸潮后的物料大量粘連在配料秤的軟連接、秤體內(nèi)壁上，這種現(xiàn)像在梅雨季節(jié)尤其嚴(yán)重。如圖6所示，配料秤中上層的物料是易吸潮的原料，如果最后加入配料秤中就比較容易粘連秤體內(nèi)壁，從而殘留在秤體中。如果易吸潮的原料先加入配料秤，最后加入不易吸潮的原料，以上情況就會(huì)得到一定程度的改善。

5.2 配料秤的秤體空間利用率

配料秤在設(shè)計(jì)時(shí)已考慮裝載系數(shù)。一般會(huì)考慮到物料的休止角，但是基本上是用平均數(shù)或經(jīng)驗(yàn)值來(lái)計(jì)算。所以，在使用配料秤的過(guò)程中，如果喂料器的喂料次序不合理，就會(huì)出現(xiàn)物料“頂上蓋”的現(xiàn)象（圖7），引發(fā)配料精度的問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起品質(zhì)或安全事故問(wèn)題。

5.3 配料秤的秤體偏轉(zhuǎn)

配料秤的秤體偏轉(zhuǎn)是一個(gè)被普遍忽略的問(wèn)題。正常情況下，配料秤的秤體應(yīng)處于浮動(dòng)狀態(tài)，而喂料器在配料秤上的分布一般呈平均分布狀態(tài)（圖8）。

當(dāng)選擇傳感器邊上的喂料器作為第一個(gè)加料的地方時(shí)，如圖8中的6號(hào)喂料器，這時(shí)秤體的內(nèi)部是空的。第一個(gè)加料的物料重量會(huì)更多地作用于就近的傳感器，由于秤體是相對(duì)浮動(dòng)的，會(huì)造成秤體以6號(hào)喂料器邊上的傳感器為圓心，左右晃動(dòng)，影響配料精度，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)p壞傳感器。

6? 小結(jié)

飼料廠在選擇配料系統(tǒng)時(shí)，需要綜合考慮一些關(guān)鍵因素，如配料精度、生產(chǎn)能力、操作維護(hù)等，同時(shí)根據(jù)實(shí)際需求，還可以考慮配料秤的易用性、易損件更換的便利性等因素。在使用的過(guò)程中，要充分考慮環(huán)境因素、人員因素和物料因素對(duì)配料秤的影響，讓飼料廠的配料秤發(fā)揮最佳配料精度和配料效率。