一种新型软水制备自动加盐装置的设计研究

1 概述

目前，很多制药厂在工业盐溶解过程中，仍需借助人力将工业盐投入到溶解罐中。在搬运过程中，工人的劳动强度大，不仅增加了人工成本，还会出现安全事故影响运输生产。针对此问题，对现有传统软水制备的加盐装置进行改造，利用真空管吊具实现了盐包的安全和省力搬运；设计了集中加盐平台，并借助气动隔膜泵及PLC 程序控制，实现了不同盐溶解罐所需盐的自动输送和添加。该装置投入使用后，较好地解决了上述问题，极大地降低了工人的数量和劳动强度，提高了工作的效率和安全性。

2 新型自动加盐装置

2.1 盐包搬运单元

本装置采用真空搬运系统，又称真空吊具。真空吊具主要是依靠真空源抽空吸盘内部的空气产生真空，实现对板材、玻璃等物料的无损搬运或上料。真空吊具与其它的搬运方式相比，有以下几个优点：

（1）操作速度快

真空能量存储在真空蓄能器里，在一秒钟之内它可以被传送到吸盘，瞬间吸取；在两秒钟之内吸盘里的真空可以返回到一个大气压，瞬间释放。

（2）安全吸附，对物料表面无损伤

真空吊具主要是依靠真空源在抽空吸盘内部的空气产生真空，一般吸盘的材质有硅胶、天然橡胶、丁腈胶等，可以完成对板材、玻璃等物料的无损伤搬运或上料。

（3）使用安全

吊具的真空通常来自蓄能器。在万一真空泵断电的情况下能量储备可以保持负载几个小时。真空度是可控的。传感器可以显示出系统万一泄漏的情况和负载被释放的情况。只要吸盘里有适当的真空存在负载就不会坠落。

（4）节时省力省成本

真空吊具的使用可以减少仓储区的雇员。吸取和释放仅用一个人就可以完成：设备操作员。无论如何，减少从事艰苦和危险工作的工人是可能的，也是必需的。由于真空装置搬运非常快，所以成本的节约存在于速度之中。

（5）操作简便

由于真空吊具的操作是在上面的，这样抓取、放下、释放就变得比较容易了。真空吊具的选型是根据需要搬运的物料大小、材质、重量来定的，不同的材质需要用不同材质的吸盘。比如物料表面比较粗糙的一般选用硅胶或者聚胺脂吸盘，另外加上海绵吸盘唇，确保吸盘能安全吸附。对于表面比较光滑的物料如玻璃一般选用天然橡胶或者丁腈胶吸盘。根据吊具的工作环境的温度，湿度以及物料温度等等都会影响吸盘材质的选择。

本装置选用的是德国施迈茨配有JumboErgo 操作单元的真空管吊具，该吊具依据德国事故预防法规（BGR/BGV500）设计，快速反应的单向阀和大面积真空吸盘可保证在电源或压缩空气中断的情况下不脱落，吸取负载最大达300Kg。

操作人员（1 名）将真空吸盘放置于盐包表面，通过控制手柄来实现真空打开吸取、起升、水平搬运、真空释放，将盐包搬运至集中加盐工作台的栅板上。

图1 真空管吊具结构图

图2 真空管吊具原理图

2.2 集中加盐平台

集中加盐平台的结构如图3 所示。操作人员将盐包用安全刀具划开，盐依靠重力落至锥形斗内。为了防止盐堵塞出盐口，在盐口位置设置分流隔栅。加水混合盐的过程中，在锥形斗底部及侧面设置多组压缩空气管。本装置共设计有4 个盐溶解罐，且位于不同车间，因此，将加盐工作平台设计成集中加盐工位，该工位的盐水混合物通过隔膜泵按程序指令输送至目标溶解罐。

图3 集中加盐平台结构简图

2.3 气动隔膜泵输送

气动隔膜泵是以压缩空气为动力，带动隔膜片来回鼓动改变工作室容积，从而吸入和排出物料的。隔膜泵的隔膜片可根据输送液体的性质和场合选择金属或非金属的材质，对于大颗粒、高粘度及腐蚀性的介质均适用。装置输送的介质为工业盐，加上环境的潮湿，对于金属材质有一定的腐蚀性。另外，由于集中加盐平台需要供应4 个盐溶解罐，短时间内盐难以实现溶解，所以输送的介质是属于盐颗粒与水的混合物，综上所述，选择气动隔膜泵是很好的选择。

本装置设计时选用了英格索兰ARO 工业级PRO 系列气动隔膜泵。该系列气动隔膜泵高效、安全，流量最高可达237GPM（897LPM），而且有广泛的泵体材质和尺寸可供选择，完全满足本装置介质的输送。

2.4 盐溶液分配控制系统

由于集中加盐平台需要供应4 个不同车间的盐溶解罐，因此本装置设计了自动分配的控制系统。图5 为盐溶液分配控制系统简图。

图4 气动隔膜泵结构原理图

图5 盐溶液分配控制系统简图

由图5 可知，操作人员只需要在操作面板上选择对应的目标罐编号，通过PLC 程序控制管路上对应气动阀的开关，当操作工加完需要数量的盐后，且目标罐内的溶液达到设定液位时，该目标罐的加盐工作完成。盐溶液分配控制系统的PLC 逻辑控制流程如图6 所示。

图6 PLC 逻辑控制简图

3 结束语

本装置采用真空管吊具，极大地降低了加盐工人的劳动强度，避免了人工操作产生的疏漏；同时采用气动隔膜泵，实现了4 个位于不同车间的盐溶解罐的集中加盐，降低了工人的劳动强度，提高了工作的安全性。改造完成后，运行稳定，达到预期效果。