压力储罐在日化灌装中的应用

李海军，章金宇，倪 丽，牛 鑫

（云南白药集团健康产品有限公司，云南昆明 650000）

0 引言

压力储罐作为常见的物料存储、转移设备，广泛应用于化工、能源、医药等各类行业，在日化行业也被广泛使用。本文就压力储罐应用于云南白药集团某生产现场，改进生产灌装方式，确保生产质量等方面进行阐述。

1 压力储罐简介

压力容器（Pressure Vessel）是指盛装气体或液体，承载一定压力的密闭设备。压力储罐即为压力容器，是承压容器的一种。完全按照GB 150—2011《压力容器》进行设计制造，企业也必须按照特种设备备案使用。主要结构包括筒体、封头；常用附件包括压力表、视镜、进出料口、流量计、液位计等，亦可根据实际工况进行选配。按照最新TSG 21—2016《固定式压力容器安全技术监察规程》中划分，先按介质划分为第一组介质和第二组介质，然后再按照压力和容积划分类别Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。并对每个类别的压力容器在设计、制造过程，以及检验项目、内容和方式做出不同的规定。

2 生产情况概述

云南白药集团某生产现场于2020 年11 月启用一台灌装速度为60 支/min，灌装精度为±2%的自动灌装机。该设备料体输送流程为：料体通过输送泵进入进入灌装机料仓，灌装机进行灌装（图1）。

图1 料体通过输送泵直接进入灌装机

3 灌装过程中存在的问题

生产现场按照设计之初的工艺进行操作，料体能实现灌装。但生产过程中发现：①料体灌装量无法稳定，需要频繁调试，且灌装过程中，料体内气泡多，虽然产品重量在合格范围内，但是单支重量不够稳定，给生产带来很大困扰；②料体需通过转子泵进入灌装机料仓，该过程只能人工观察控制，每隔15 min 需要手动开启输送泵进行送料。此时料仓内料体已经偏低，料体减少，灌装的精度难以保证。此外，当新的料体进入料仓时，料仓为敞口状态，导致灌装时带入气泡。企业内控标准要求平均净含量不得小于标识净含量，且单只净含量不得有两支以上超过允许的负偏差要求（表1）。

表1 净含量及允许负偏差

在生产过程中，企业内部质量控制要求较高，下偏差较大的情况下，每一支产品均需要人工称量挑选，耗费大量人力，生产效率极低，挑选出的不合格品处理困难。且生产过程中需要人员频繁关注料体输送情况，料仓液位过高或过低均会造成不良后果，人员操作频繁、责任心要求高、产品装量稳定性差。

产品标识标准重量45 g，灌装机设置标准重量45.5 g，最佳控制范围45.0～46.0 g，实际灌装量见表2。

表2 使用压力储罐前45 g 产品实际灌装量 g

产品标识标准重量90 g，灌装机设置标准重量90.5 g，最佳控制范围90.0～91.0 g，实际灌装量见表3。

表3 使用压力储罐前90 g 产品实际灌装量 g

产品标识标准重量100 g，灌装机设置标准重量100.5 g，最佳控制范围100.0～101.0 g，实际灌装量见表4。

表4 使用压力储罐前100 g 产品实际灌装量 g

4 改进方案设计

现场分析原因后，无法稳定供料和料仓进料方式是导致灌装量不稳和气泡量多的主要原因。持续稳定的供料是有效的改进办法。具体改进方案从以下3 个方面考虑：

（1）料仓问题。灌装机自带的料仓较小，能装的料体量有限，但灌装设备已无空间加大料仓，现场发现料仓底部与灌装机进料管仅为Φ35 mm 的快卡连接，可以直接取消料仓，管道直接连在转子泵出料后端，可减少料仓中空气的带入。

（2）料体稳定供给问题。现在使用的为敞口储罐，不带压，罐内料体仅通过转子泵转移，当储罐内料体较少时，转子泵无法输送，不仅造成料体浪费，还会吸入空气，导致转子泵空转。现场结合前期经验，考虑将敞口储罐更换为带压储罐，带压储罐为密闭式，进料口可直接连接前段进料管道。出料口在底部，通过洁净压缩空气稳定罐内压力，稳定料体输出。

（3）人工启停输送泵问题。目前的输送泵启停都是人工观察后操作，经验时间为15 min，人工操作存在较大不可控因素（操作时间准确性、及时性等）。考虑设计自控系统，通过安装在压力储罐上的液位计和灌装出料的量的对应关系，系统自动启停供料，提高稳定性。

5 现场改进实施

改进后的进料工艺如图2 所示。

图2 接入压力储罐后供料

（1）前段的供料管道直接进入压力储罐，并接入洁净压缩空气。

（2）压力储罐侧面安装压力变送器。该压力变送器为底侧式安装，即储罐底部安装一感应，储罐侧面安装一侧，通过上下压力变化控制料体进出。

（3）压力变送器设置上下限位，自控系统采集压力变送器的信号值，当压力变送器信号值低于下限值时，系统控制转子泵开启；当压力变送器信号值高于上限时，系统控制转子泵停止。

（4）通过转子泵的料体输送管直接安装在灌装机的进料管内，取消灌装机料仓，确保管内充满料体，不仅防止了空气的带入，还能稳定输送料体。

6 使用情况

改造后的进料工艺运行已经超过1 年，使用压力储罐后料体输送更加稳定。由系统根据压力变送器进行自动控制供料控制，无需再人工每隔15 min 进行观察，且能保证料体均匀输送。料体能均匀稳定进入灌装机，不会再带入空气，有效减少了灌装过程中气泡多的问题。灌装机灌装过程中装量稳定，装量超出最佳范围的产品大大减少（表5～表7）。减少人工干预操作，能保证设备稳定运行，提高生产效率，提高产品质量（图3～图5）。

图3 45 g 产品最佳灌装数对比

图4 90 g 产品最佳灌装数对比

图5 100 g 产品最佳灌装数对比

表5 使用压力储罐后45 g 产品实际灌装量

表6 使用压力储罐后90 g 产品实际灌装量

表7 使用压力储罐后100 g 产品实际灌装量

对比使用压力储罐前后，对应设定灌装量的产品最佳灌装数情况见表8，灌装稳定量明显增加，且最佳灌装合格数也明显增加。

表8 使用压力储罐前后最佳灌装范围数量对比

7 结语

压力储罐可用于各种流体物料的储存和运输。在日化生产企业中，增加灌装机自动加膏、灌膏自动稳压，以保证牙膏支重稳定将是生产过程的重中之重，采用压力储罐供料可以最大限度的节约人力、物力，提高生产效率，保证了生产运行的可靠性和稳定性。