EBM 기기에 적용되는 에너지 절감 기술은 단순한 마케팅 포인트에서 강력한 상업적 요구 사항으로 진화했습니다. 대부분의 블로우 몰딩 공장에서는 이제 전기 비용이 수지 비용 다음으로 두 번째로 큰 통제 가능한 비용이 되었습니다. 높은 관세 또는 탄소 보고 의무가 부과되는 지역에서는 가장 빠르게 증가하는 비용 항목입니다. HDPE 재활용 캔 생산을 위해 3차 당을 운영하는 단일 압출 블로우 몰딩 기계는 비교 가능한 면적의 전체 사무실 건물을 한 해 동안 사용하는 것보다 더 많은 전력을 소비할 수 있습니다. 그러나 동일한 기계를 올바르게 지정하면 실질적으로 적은 전력 소모로 동일한 결과를 얻을 수 있습니다.
상하이 근교 장자강에 기반을 둔 Wanplas 공장의 아폴로는 20년 넘게 자동 압출 블로우 몰딩 기계를 제작해 왔으며, 현재 90개 이상의 국가에서 4,000대가 가동 중입니다. 설치된 기기 전체를 살펴보면 일관된 패턴이 나타납니다. 효율적인 기계와 비효율적인 기계 사이의 차이는 드물게 개별 혁신적인 구성 요소로 인해 발생하지 않습니다. 각각이 각 하위 시스템에서 몇 퍼센트의 개선 효과를 내는 일련의 의도적인 엔지니어링 결정을 축적한 결과입니다.
이 글에서는 압출식 열 성형 기계에서 파워가 정확히 어디로 가는 지, 그리고 압출기 드라이브, 유압 전원 장치, 배럴 및 다이 헤드 가열, 압축 공기, 몰 냉각과 같은 각 하위 시스템에 대해 하나하나 설명합니다. 고정 출력 펌프와 부하 감지형 변환 펌프, 서보 유압 장치 및 완전 전기 작동 방식을 비교합니다. mica, ceramic, infrared halogen, induction heat를 같은 기준에 따라 비교합니다. 압축 공기 회수가 실제로 무엇을 반환하는가를 수치화합니다. 그리고 모든 공장의 기계에 적용 가능한 우선순위가 부여된 개선 계획에 대해 설명합니다. 이 계획에는 Apollo 사향판, Bekum, Kautex Maschinenbau, Uniloy 또는 그레이엄 엔지니어링의 제품명판이 달려 있는 기계뿐만 아니라 이미 공장에 들어선 기계를 대상으로 할 수 있습니다.
전반적으로 에너지 성능은 엔지니어가 표현해야 하는 방식으로 표현됩니다. 즉, 생산물당 kWh당 구체적인 에너지 소비량을 의미하며, 기계 경계를 기준으로 측정된 kWh당 천 개 단위입니다. 상대적인 비용과 투자 회수는 관세, 관세 및 지역 근로자 임금이 너무 큰 폭으로 변하기 때문에 절대적인 숫자보다 질적 인 범주와 기준 선을 통해 표현됩니다.
에너지 소비가 현재 EBM의 핵심 사양인 이유는 무엇입니까?
에너지 소비는 이제 압출 블로우 몰딩 분야에서 더 이상 보조적인 사양이 아니며 일 년에 백 주 이상 지속되는 수명 기간 동안 용기 생산 라인이 경쟁력을 유지하게 하는 직접적인 선택 기준입니다. 이 상황을 실현하기 위해 세 가지 힘들이 상성이 형성되었고 앞으로는 이 흐름을 되돌릴 가능성은 거의 없습니다.
첫 번째 요인은 관세의 변동성입니다. 많은 수출 지역에서의 전기 가격이 10년 전보다 훨씬 예측하기가 어려워졌습니다. 블로우 몰딩은 본질적으로 전기가 많이 들어가는 프로세스입니다. 보통 인덱스 계약을 통해 고객에게 전달할 수 있는 레진 비용과 달리 전기 비용은 일반적으로 변환기에서 전적으로 소모됩니다. 전용 가격과 처리량으로만 사양된 기계는 작동 기간 동안 자체 자본 가액의 몇 배의 전기 비용을 조용히 소모할 수 있습니다.
두 번째 강력한 힘은 규제 및 고객 중심의 탄소 회계입니다. 식품 및 음료, 일상 화학 및 의약품 포장 업체들의 브랜드 소유자들은 점점 더 많은 포장 공급업체로부터 범위 3 배출량 데이터를 요구하고 있습니다. 이러한 데이터를 생산하려면 각 기계별 에너지 측정치가 필요합니다. 특정 용기에 대한 천원당 kWh 결산을 할 수 없는 컨버터는 성분이 어떤 모습에서도 경쟁에서 뒤처지기 마련입니다.
세 번째 힘은 가능성 기술의 성숙이다. 서보-유압 파워 유닛, 영구 자석 동시기 동기모터 및 유도 배럴 난방은 15년 전에는 비싼 신기술이었지만, 오늘날에는 주류이며 충분한 지원을 받고 여러 부품 공급 업체에서 구매할 수 있어 가격 우위와 기술적 위험이 모두 축소되었다. 한때 실험적 옵션이었던 것이 이제는 방어 가능한 엔지니어링 기본으로 자리 잡았다.
특정 에너지 소비의 경제성
2 kWh/kg을 초과하는 경우가 많았습니다.
연평균 처리량에 따라 약
압출 블로우 몰딩의 에너지 성능은 하나의 구성 요소에서 얻을 수 있는 것이 아니라, 총 기계 부하에서 3~60%를 각각 기여하는 6개의 하위 시스템을 체계적으로 공격하고 그 결과를 측정해야만 달성할 수 있습니다.
실제 전원은 어디로 쓰일까요? EBM 기계의 에너지 분배 구조
5L HDPE 제르캔(조리용 제르캔)을 생산하는 일반적인 단일 생산 라인의 황금 몰드 기계에서는 인서터 드라이브가 총 전력 중 가장 큰 부분을 차지하며 일반적으로 45~60%를 이루며, 그다음으로 유압 동력 장치, 배럴 및 다이 헤드 난방, 압축 공기, 몰드 냉각기가 이어집니다. 이러한 분포를 이해하는 것은 합리적인 에너지 프로그램을 수립하기 위한 전제조건이므로, 부담 중 4%를 차지하는 하위 시스템을 최적화하는 노력은 부담 중 50%를 차지하는 하위 시스템을 개선하는 노력에 결코 뒤지지 않을 것입니다.
아래 표는 대표적인 구성에 대한 내용을 나타냅니다. 90mm 단일 스크류 압출기, L/D 25:1, 단층 혼합 모자로 구성된 연속 압출, 유압 잠금 장치, 기기 내 디플래싱 시스템이 적용된 단일 스테이션 설계입니다. 처리량은 HDPE의 경우 60~80kg/h이며, 용융 흐름 속도는 190°C에서 약 0.3g/10min이며, ASTM D1238 기준 2.16kg입니다. 용기 무게는 대략 180~220g입니다. 주변 온도는 25°C입니다.
표 1: 5L HDPE 제리 칸 EBM 기계의 에너지 분할 정보
| 하위 시스템 | 전체 기계 출력 중의 비율 | 패턴 적재 | 주요 절감 요인들 |
|---|---|---|---|
| 압출기 드라이브(모터, 기어박스, 나사) | 45–60% | 이러한 논의에서 가장 쓸모 있는 지표는 kWh 당 전체 제품의 무게로 표현되는 특수 에너지 소비량입니다. 이는 기계 크기, 컨테이너 형상 및 교대 패턴을 정규화함으로써 200ml 병 라인과 220L 드럼 라인을 동일한 축에서 비교할 수 있습니다. 올바르게 구성된 HDPE 압출 성형 기계의 기계 경계 특수 에너지 소비량은 일반적으로 | 4 kWh/kg의 차이가 드러지지는 않지만, |
| 유압 동력 장치(고정식, 캐리지, 블로우 핀, 방파닉) | 10–20% | 매우 간헐적이며, 긴 유휴 및 보류 단계가 있는 경우 | 서보 유압 펌프, 부하 감지 제어, 축신 크기, 전동 작동 |
| 배럴, 어댑터 및 다이 헤드 가열 | 8~15% | 시작 시에는 출력량이 높지만 정상 상태에서는 작동률이 낮음 | 절연 재킷, 인덕션 또는 자외선 난방, 자체 조정 가능한 PID, 영역 통합 |
| 압축 공기(풍량 공기 및 공압 시스템) | 8~15% | 4 kWh/kg로 불이익을 보는 400t의 HDPE를 연간 전환하는 기계에서는 추가적인 출력을 위해 연간 160,000 kWh의 추가 전력을 소모하게 됩니다. 최신적이고 효율적인 기계의 기준값을 100점의 지수로 설정하고, 빈약한 구성의 이전 기계는 동일한 생산 프로그램에 대해 약 140~165점의 지수로 측정됩니다. | 95 kWh/kg 사이로 나타납니다. 감속 변속비용 변속기, 단열 재킷, 폐쇄 루프 공기 시스템이 널리 채택되기 이전의 기계는 동일한 부품에 대해 |
| IE4/IE5 유형, 장벽 스크류, 나사 띠 피드 배럴, 융 해동 온도 관리 | 6~12% | 계절 변화와 함께 지속됨 | 높게 설정된 용수 온도, 무료 냉각, 플레이트 열교환기, 변속형 펌프 |
| 보조 장비(분쇄기, 컨베이어, 사다리차, 건조기) | 3–6% | 간헐적이며 대부분의 경우 모터가 계속 작동함 | 수요에 연계된 연동장치, 크러셔 블레이 선삭, 적절한 용량의 운반 장치 |
이 표에서 세 가지 실용적인 결론을 도출할 수 있습니다. 첫째, 압출기를 고려하지 않은 모든 에너지 프로그램은 문제의 절반만을 해결해줍니다. 둘째, 유압 발전 장비는 평균 수요와 최고 수요 사이의 차이가 가장 큰 하위시스템입니다. 이것이 바로 서보 제어에 매우 강하게 반응하는 이유입니다. 셋째, 압축 공기와 가열은 유압 시스템과 비슷한 비중을 차지하며, 둘 다 개선하기 위해서는 일반적으로 훨씬 싸게 마련입니다.
또한 이 분배가 의도적으로 제외하고 있는 것을 주목할 가치가 있습니다. 중앙 압축기실, 냉각탑 팬, 조명 및 HVAC와 같은 공장 레벨의 부하가 기계 경계 외부에 위치합니다. 다른 공급업체에서 제조된 기계를 비교하는 컨버터는 해당 소비 금액이 기계 단일에서 측정되는지, 또는 이러한 유틸리티의 일부를 포함하는지 여부를 확인해야 합니다. 왜냐하면 이러한 차이는 20% 이상을 초과하기 때문입니다. EUROMAP 60.1 및 60.2는 측정 경계와 참조 주기를 정의함으로써 이러한 불확실성을 제거하기 위해 특별히 존재합니다.
서보 유압 드라이브 기술과 펌프 효율성의 한계
1 그리고
산란된, 순간적으로 최대 출력을 필요로 하는 애플리케이션
정속적 인 동력 모터로 구동되는 고정 배기량 펌프는 모터가 작동 중인 매 1초마다 기계의 필요에 상관없이 동일한 흐름을 제공합니다. 클램핑 유닛이 닫혀 있고 단순히 고정되어 있거나 기계가 파라손이 길이가 될 때까지 대기 중일 때 해당 흐름은 쓸모 없는 곳으로 가야 합니다. 이 흐름은 릴리프 밸브를 통해 방출되며, 전체 유압 에너지는 기름에 있는 열로 전환됩니다. 이 열은 오일 냉각기로부터 제거되어야 하며, 이는 냉각수를 소비하고 펌프 에너지를 소모합니다. 따라서 공장은 지출을 두 번 하게 됩니다: 첫 번째는 낭비된 흐름을 생성하는 데, 두 번째는 생성되는 열을 제거하는 데 수반되는 비용입니다.
일반적인 EBM 사이클에서 유용한 유압 작업은 전체 사이클 시간의 일부만을 차지합니다. 나머지 부분은 유휴 상태, 지연 또는 정지 상태입니다. 이는 서보 기술이 제거하는 구조적 비효율성입니다.
부하 감지 변속 펌프
부하 감지 제어가 적용된 변위량 펌프는 구동하는 유량이 요구량과 일치하도록 스위스 플레이트 각도를 조절하여 시스템 압력이 부하량과 약간의 여유분을 따르도록 합니다. 이러한 방식은 릴리프 밸브에서 유출되는 유량을 대부분 제거하여 고정 변위량 방식보다 확실한 개선이 됩니다. 그러나 원동기는 여전히 완전히 가동되어 있으며, 따라서 풍력, 베어링 마찰, 펌프 내부 유출, 대기압 여백 등도 기계가 아무것도 하지 않을 때도 전력이 계속 소모됩니다. 부하 감지 시스템은 또한 급격한 유량 요구를 서보 시스템보다 더 느리게 대응하며, 이는 스위스 플레이트의 기계적 관성 때문이다.
서보 모터 + 기어 펌프
서보 유압 장치는 영구자석 서보 모터와 고정 주행량 기어 펌프를 결합하여 주행 자체를 통해 압력과 유량을 모니터링합니다. 기계가 유출을 필요로 할 때는 모터가 가속을 일으키고, 그렇지 않을 때는 모터가 전기 모터 역할을 해결하거나 완전히 꺼집니다. 유지(fun) 단계에서는 내부 유출을 상쇄하기 위해 소량의 유출만을 제공하므로, 유지(fun) 단계에서 측정되는 입력 전력은 전체 펌프 부하에 비해 적은 비율로 감소됩니다.
전 EBM 사이클 동안 결과적으로 발생하는 유압용 펌프 소비량이 고정 배기량 기준과 비교하여 보통 15%에서 40% 사이입니다. 기계가 그 범위에 속하는지 여부는 거의 완전히 듀티 사이클에 따라 결정됩니다. 짧은 주춤 기간이 있는 작은 용기용 기계에서 주기가 빠를수록 펌프가 대부분의 시간을 충실하게 사용하기 때문에 하위 경계 근처에 위치합니다. 200L 드럼을 생산하는 큰 압축기 헤드 기계는 클램핑 유닛이 각 사이클에서 연장된 냉각 기간 동안 유지되므로 상위 경계 근방에 위치합니다.
서보 유압 시스템은 전기 절감에서와 같은 정도로 중요한 세 가지 부가적인 이점을 제공합니다. 유압 온도는 눈에 띄게 낮은 수준으로 유지되어 밀봉과 호스의 수명을 연장하고 유압 냉각 회로에 있는 부하를 줄입니다. 기계에서 발생하는 소음은 현장 규정 준수에 영향을 미치는 만큼 크게 줄어듭니다. 또한 압력과 흐름의 반복 가능성은 파라임 프로그래밍과 벽 두께 분포를 안정화시킵니다.
완전 전기 방식 압출 블로우 몰딩
냉각기 및 금형 냉각 회로
적용 가능한 경계가 중요합니다. 완전 전기 작동은 주기가 짧고 빈도가 많은 경우, 연간 운행 시간이 많고 컨테이너 크기가 작고 중간 사이이며 청결 요구 사항이 엄격한 곳에서 가장 매력적입니다. 컨테이너 용량이 증가함에 따라 점차 실용성이 떨어집니다. 왜냐하면 큰 산업용 드럼에 필요한 견인력 및 스턱 길이로 볼 스크류와 투글의 크기가 수축, 견실성 및 경제성이 더욱 높은 유압 작동으로 넘어갑니다. Apollo의 20L ~ 1500L을 넘는 ABLD 시리즈의 경우, 서보-유압 장치가 권장되는 아키텍처로 남아 있습니다.
고정 배기량 펌프가 많은 에너지를 낭비하는 이유
| 구동 아키텍처 | 에너지 소비 등급 | 응답 속도 | 유지 보수 요구 사항 | 유체 냉각 부하 | 상대 자본 비용 |
|---|---|---|---|---|---|
| 고정 배기량 펌프와 일정한 속도의 모터 | 최대 소비량(기준값 100) | 중간 | 높은 수준 | 높은 수준 | 낮음 |
| 부하 감지 기능이 있는 변위 변환 펌프 | Moderate (index 78–88) | 중간 | 중 내지 높은 수준 (인덱스 60~85) | 중간 | 중간 |
| 고정 기어 펌프가 장착된 서보 모터(서보 유압식) | 낮은 수준 (IEC 60034-30-1에 따른 모터 효율 등급) | 고속 | 중간 | 낮음 | 높은 수준 |
| 독립적 인 파레이셔 및 클램프 회로를 갖춘 이중 서보 펌프 | 매우 낮은 (지수 55~75) | 매우 빠른 속도 | 중간 | 낮음 | 매우 높은 등급 |
| 완전히 전기화(서보 볼 스크류 및 토글) | 최저 수준(지수 50–70) | 매우 빠른 속도 | 낮음 | 없음 | 프리미엄 |
위의 지수 값은 대표적인 5L 게리 캔 사이클의 100 지점의 고정 배기량 기준에 근거한 유압 및 작동 에너지를 나타냅니다. 전체 기계의 수치를 절대적으로 해석해서는 안 됩니다. 유압 파워 유닛이 전체 기계 파워의 10~20%를 차지하므로, 고정 배기량에서 서보 유압으로의 전환은 일반적으로 전체 기계 소비량을 3~8% 감소시키는 효과를 가져오지만, 이는 비례적인 의미를 갖습니다.
압출기 에너지 효율성: 모터 클래스, 나사 형상 및 kWh/kg
압출기는 모든 연속 압출 블로우 몰딩 기계에서 가장 많은 에너지를 소비하는 부품이므로 여기에서 한 퍼센트까지 개선하는 것이 분쇄 회로에서 열한 퍼센트까지 개선하는 것보다 더 가치 있습니다. 압출기의 효율은 모터와 드라이브의 전기 효율성, 기어박스에서 기계적인 효율성, 그리고 절삭가 나 정온시에 나사의 축작업이 필요한 온도와 균일성에서 녹여내는 것을 환원하는 상응하는 열역학적인 효율성 구성요인 3가지가 상호작용하여 결정됩니다.
에 대해서는 변경 안 함
녹는 온도 경향성
가변 주파수 인버터로 구동된 표준 교류 유도기는 가장 일반적인 압출기 구동 장비이며, IE3 등급으로 지정되면 전혀 매력 없는 선택은 아닙니다. 중요한 점은, 유도 모터의 효율은 부분 적재 상태와 속도 감소가 발생할 경우 저하된다는 것입니다. 압출기들은 정격 속도의 50~75% 정도에서 작동하기 마련이며, 바로 이 영역은 모터 효율 곡선이 추락을 시작하는, 그리고 모터 파워 요소가 악화되는 영역입니다.
영구 자석 동기식 모터, 또는 PMSM은 다른 방식으로 동작합니다. 회전자 전장이 자기장에 의해 제공되므로, 회전자 손실은 대폭 낮아지며 속도 범위가 훨씬 넓을 때 효율 곡선이 평평해집니다. PMSM 압출기 드라이브는 일반적으로 IE4에 도달하고, 서보 제어를 통해 더욱 강력한 Osteopathe 응답이 가능할 뿐 아니라, 부품의 크기가 커질 수록 IE5에 도달할 수 있습니다. 또한 더 시원하게 작동하므로 모터 팬 손실이 감소하고 베어링과 절연 내구일이 연장되기도 합니다. 직접 드라이브 구성에서 PMSM는 때때로 기어 박스를 완전히 제거할 수도 있습니다. 이 경우 변속 손실이 2~4% 감소하게 됩니다.
스크류 지오메트리와 나선형 피드 배럴
스크류 디자인은 축 작업 중 얼마나 많은 몫이 유용한 용융 물질이 되고, 얼마나 많은 몫이 필요 이상의 전단 열로 인해 필요 없이 배럴 냉각 팬으로 제거되어야 하는지를 결정한다. 일반적인 단 한 경로로 가공을 하는 계량 스크류는 폴리머를 용융시키기 위해 저항 흐름과 전단을 이용한다. 장벽 스크류는 별도의 경로를 갖고 있어 고체 위에서 용융 풀과 물리적으로 분리되며, 낮은 전단률에서 더 균질하게 폴리머를 용융시킨다. HDPE 및 PP의 경우, 혼합 섹션을 갖춘 잘 설계된 장벽 스크류는 일반적으로 등급화 가능한 한도로 에너지 소비량을 감소시켜 주면서 동시에 용융 균일성을 개선하고 용융 온도를 몇 개의 디그리만큼 낮춘다.
홈이 파여진 먹이 반죽은 스크류 반대 끝에서 물리학적 특성을 변화시킵니다. 심하게 냉각된 먹이 영역에 상세하게 가공된 축 선삭은 고형물을 운반하는 효율성이 크게 향상되어 처리량이 헤드 압력에 매우 덜 민감해지며 스크류는 같은 출력량을 낮은 속도로 전달할 수 있습니다. 낮은 스크류 속도는 절삭 열 발생이 감소하고 용해 온도가 낮아지며 하류 냉각 요구 사항이 줄어들며 특정 에너지 소비도 줄어듭니다. 홈이 파여진 먹이는 주로 낮은 용해 흐름 속도와 높은 분자량의 HDPE를 사용하여 연료 탱크, 화학 드럼 및 줄리 통에 사용되는 재료 클래스를 운행할 때 특히 가치があります.
L/D 비율: 24:1 대비 30:1
길이와 지름 비율은 종종 더 길이가 자동적으로 더 좋다고 이야기됩니다. 에너지 측면에서 관계는 단선적이지 않습니다. 24:1 배럴은 더 짧으며, 열에 노출되는 표면 면적이 적어 전체 유동 저항도 적기 때문에 적정 처리 용량을 가지면 더욱 효율적인 선택이 될 수 있습니다. 30:1 배럴은 유효 주거 시간이 더 많으며 더 나은 용융 및 혼합 능력으로 인해 회전당 처리량이 높고 재비등과 마스터잔 재료를 더 잘 처리할 수 있습니다. 그러나 추가적인 길이는 표면 열 손실, 추가 토크 요구량 및 더 긴 열 경로를 야기합니다.
아폴로가 적용하는 실용적인 지침은 간단합니다. 저렴한 재료 재생 비율이 포함된 단일 재료의 HDPE 및 PP 용기는 가장 낮은 전력 소비 비를 제공합니다. 레시피에 중요한 재생재, 컬러 마스터배치 또는 다층 동형압출이 포함되는 경우에는 28:1 ~ 30:1이 적합합니다. 대체 방식으로 짧은 나사를 강하게 짜면 추가 배럴 길이의 비용보다 세이브 열이 더 많이 발생하므로 이러한 비율이 적용됩니다.
표 3: HDPE에서 이크스트루더 구성 및 특정 에너지 소비
| 압출기 구성 | 일반적인 특정 에너지 소비량 (kWh/㎏) | 낮음에서 중등도 | 가장 적합합니다. |
|---|---|---|---|
| 원형 피드 배럴, 일반 계량 나사, IE2 진동기 | 0.40–0.48 | 높은 전단 힘 | 이전 기종, 낮은 사용 빈도의 작업 |
| 부드러운 튜브 배럴, 배리어 스크류(혼합 영역 포함), IE3 인버터 드라이브 | 0.33–0.40 | 적당함 | 범용 HDPE 및 PP 용기 |
| 홈이 있는 공급 장, 장애 screw, IE3 인버터 드라이브 | 0.29–0.36 | 낮음에서 중간 수준 | 고 분자량 HDPE, 낮은 MFR 등급 |
| 홈을 가혹한 블랜, 장벽 스크류, PMSM: IE4/IE5 | 0.25–0.32 | 낮음 | 3교대 높은 용량 운영, 에너지 우선 프로젝트 |
| 직접 드라이브와 같이(변속기가 제거됨) | 0.24–0.30 | 낮음 | 토크와 회전 속도가 직접 일치하는 선정된 기계 크기 |
이러한 수치는 HDPE에서만 연소자별 에너지 소비량을 나타내며, 유압, 압축 공기 및 냉각을 제외한 항목입니다. 이들 숫자는 정지상태에서 연소자 속도가 정격 속도의 70~85%로 일정하게 유지되고, 용융 온도 프로필이 적절하게 조정되는 경우에 해당됩니다. 서로 다른 수지는 기본값을 크게 변화시킵니다. 일반적으로 PP는 HDPE보다 약간 아래에 위치하며, 경질 PVC에서는 낮은 련절과 세심한 열 관리 조치가 필요하며, PC와 PA는 높은 용해 온도가 필요하므로 더 많은 에너지가 필요하고, PETG는 폴리올레핀과 엔지니어링 수지 사이에 위치합니다.
흔히 간과되는 주요 요소는 용융 온도 제도입니다. 불필요한 용융 온도가 10°C 추가될 경우 먼저 모터 토크와 히터 출력으로 용융 온도를 생성하여야 하며, 이를 다시 금형 냉각으로 제거하여 공정의 사이클 시간이 길어집니다. 과도한 용융 온도는 실제로 3배로 처벌됩니다. Apollo의 시운전 엔지니어는 오래 전 무관한 작업에서 복사한 온도 프로필을 그대로 적용한 채 다시 수정하지 않은 결과, 기존 기계가 수지 사용 온도보다 15~25°C 높은 온도로 동작하는 사례를 종종 확인합니다.
배럴과 다이 헤드 난방: 히터 기술, 절연 및 존 제어
실린더 및 다이 헤드 가열은 전체 기계 전력의 8~15%를 차지하며, 전체 공장 내에서 가장 저렴한 에너지 절감 효과를 보일 수 있는 하위 시스템입니다. 정현상 작업 시 용융물 온도를 유지하는 열의 대부분은 실제로 스크류에서 발생하는 점적 shear에 의해 유발되며, 히터에 의해 생기는 것이 아닙니다. 히터의 실제 정현상 작업은 주변 환경에 방출되는 열을 대체하는 것이며 그 중 많은 부분은 방지할 수 있습니다.
히터 기술 비교
세라믹 밴드 히터
적외선 할로겐 히터는 에너지를 주로 단파에서 방사 형 방식으로 전달하며, 보다는 전도 방식을 사용하지 않습니다. 이들 히터는 작동 온도에 매우 빠르게 도달하고 제어 신호에 빠르게 반응하므로 과부화 현상이 발생하지 않고 시작 시간이 단축됩니다. 단점은 임계 표면의 방사능과 청결도에 따라 방사 형 전달이 달라지므로 배럴 표면의 산화에 따라 성능이 변화할 수 있다는 점입니다.
유도 가열 재킷은 근본적으로 다른 접근 방식을 취합니다. 외부 요소에 열을 공급하고 그 열을 내부 방향으로 전송하는 대신, 유도 코일은 강철 배럴 벽 내에서 직접 에디 커런트를 생성합니다. 배럴 자체가 열원으로 작용하기 때문에 요소와 배럴 사이의 인터페이스 손실이 발생하지 않습니다. 유도 재킷의 외부 표면은 상대적으로 냉각됩니다. 비절연된 미카 밴드 대비 가열 에너지의 감소는 매우 크며, 재킷은 동시에 절연기능도 제공합니다. 유도 가열은 인접 영역이 보완하는 동안 중간의 영역에서 미연속 된 밴드 히터가 고장나도록 하는 고전적인 실패 모드를 제거합니다.
표 4: 배럴 및 다이 헤드 가열 기술 비교
| 난방 방식 | 열전달 효율성 등급 | 가열 속도 | 절연이 적용되지 않은 표면 손실 | 서비스 수명 | 상대적인 비용 |
|---|---|---|---|---|---|
| 미카 밴딩 히터 | 낮음 | 중간 | 높은 수준 | Short to medium | 낮음 |
| 열용량: | 중간 | 중간 | 중간 | Long | 중간 |
| 냉각 통로가 포함된 주물용 알루미늄 히터 | 중 내지 높은 수준 (인덱스 60~85) | 중간 | 중간 | Long | 높은 수준 |
| 적외선 할로겐 히터 | 높은 수준 | 매우 빠른 속도 | 중간 | 중간 | 높은 수준 |
| 유도 가열 재킷 | 매우 높음 | 고속 | 낮음 (재킷은 설계로 인해 절연됨) | 매우 길음 | 매우 높은 등급 |
절연 재킷: 기계에서 최고의 성과를 내는 조치
배럴, 어댑터 및 다이 헤드의 밴드 히터 위에 탈착 가능한 절연재 재킷을 갖추면 방사 및 전도성 표면 손실이 대략 20~40% 감소합니다. 정확한 수치는 용융 온도, 기계 주변의 대기 속도, 그리고 표면 영역의 비율에 따라 달라집니다. 높은 용융 온도와 개방형 공장 배치는 절감 효과를 상향 방향으로 높입니다.
이 조치가 효과가 있는지 여부를 결정하는 세 가지 실질적인 요소가 있습니다. 첫째, 자켓이 제거 가능해야 하며, 써모커플, 힌터 단자 및 스크린 교환기에 유지보수 접근을 방해하지 않도록 적절하게 맞춰져야 합니다. 불편한 자켓은 제거하고 절대 다시 설치하지 않습니다. 둘째, 다이 헤드는 배럴과 달리 열전달을 받지 않으며, 큰 노출 표면을 가진 고온 상태에서 작동하므로 가장 가치 있는 감열 영역이 되기도 하므로 많은 의미가 있습니다. 셋째, 단열 시공으로 기계의 전기장비 부와 주변 공기에 도달하는 열 부하가 줄어들게 되고, 이러한 공기조절 시설에서는 두 번째 간접적인 비용 절감이 이루어집니다.
지역 제어, 열전대 배치 및 자체 튜닝된 PID
히터 하드웨어만큼이나 제어 품질이 중요합니다. 설정 지점에서 오갈 수 있는 잘못 설정된 PID 루프는 두 가지 방향으로 에너지를 낭비시킵니다. 히터가 초과 진동하면 원기관 냉각 팬이 작동해 온도를 다시 감소시키게 됩니다. 이 사이클에서 사용되는 모든 킬로와트-시간은 완전히 낭비됩니다. 최신 자기 조정형 PID 컨트롤러의 자동 튜닝 루틴은 각각의 구역의 열적 특성을 개별적으로 식별함으로써 이러한 비용의 대부분을 제거합니다.
열전대 placement matters more than most operators realise. A thermocouple in a shallow well responds to heater surface temperature rather than melt temperature, causing the controller to shut off heaters prematurely and then over-correct. Deep-well thermocouples positioned to sense the barrel wall close to the melt give a truer signal and produce smoother, lower-energy control. Apollo specifies zone-by-zone deep-well thermocouples with independent auto-tuning on all ABLB and ABLD Series machines.
마지막으로 시작 시 순서를 고려해야 합니다. 모든 영역을 동시에 설정 지점으로 가져오면 전체적으로 큰 수요 충격が発생되어 플랜트의 전기 요금에 따라 수요 요금이 부과될 수 있습니다. 공정 탱크 벽을 통해 열이 전달될 수 있도록 소킹 기간을 가지고 제어된 순서로 영역을 가열하는 단계별 소킹-적용 시작 루틴을 사용하면 수요 충격이 완화되고, 공정 탱크와 스크류에 대한 열 응력이 줄어듭니다.
압출 성형에서 가장 과소평가되는 에너지 비용은 무엇입니까?
압축공기는 모든 블로우 몰딩 공장 중 가장 비싼 공공요건이며, 가장 많은 비효율성이 발생할 수 있는 요소이기도 합니다. 압축기를 가동하는 과정에서 전기 에너지의 일부만 유용한 압축 공기로 변환되며, 나머지는 열로 손실됩니다. 그러므로 모든 누출, 불필요한 압력 및 대기 중 방출된 공기의 모든 크기는 전기 비용을 상쇄하게 만들 수 있는 요소입니다.
EBM 기계가 실제로 필요한 공기 양
압출 블로우 몰딩은 용기 형상, 벽 두께 및 수지 등에 따라 6~10bar 사이에서 작동되는 압축 공기를 두 가지 다른 목적으로 사용한다. 제어 공기는 밸브, 블로우 핀 액츄에이터, 이젝터 및 컨베이저를 구동하며, 일반적으로 6bar 미만으로 충분하다.
흔히 자주 저지르는 실수는 모든 기계를, 그리고 종종 전체 공장을, 단일 소비자가 요구하는 가장 높은 압력으로 실행한다는 것이다. 압축기의 용량은 배출 압력과 증가하므로 불필요한 바 임계점마다 모든 생산된 공기에 영구적인 부담을 가한다. 고압 팽창 공기 회로를 일반용 제어 공기 회로와 별도로, 전용 부스터 또는 적절히 구역화된 배전망을 통해 분리하는 것은 이용 가능한 가장 효과적인 압축 공기 조치 중 하나이다.
두 단계 용출: 사전 용출과 주 용출
두 단계의 블로우는 팩싱을 저압의 사전 블로우로 나누어 말레이션을 부드럽게 확장하고 동굴에 위치시킴으로써 초기 단계가 완료되며, 이후 고압의 주요 블로우로 완제품이 만들어지고 제품이 몰드 표면에 밀착하여 디테일을 정의하고 냉각 접촉이 형성됩니다. 에너지 장점은 분명합니다. 컨테이너의 대부분 부피는 저압에서 채워지며, 최종 조립 단계를 위해서는 모든 압력을 사용해야 합니다. 두 단계의 블로우는 벽 두께 분포를 개선하고 얇은 부분에 말레이션 유출이 발생할 위험을 줄여 주므로 품질 개선 및 에너지 개선과 같은 두 가지 이점이 모두 동일합니다.
공기를 흡입하는 회수 시스템
블로우 단계가 끝나갈 무렵 완성된 용기 내의 공기는 여전히 완전한 블로우 압력 수준에 있거나 그 근처입니다. 기존 기계에서는 배기 밸브가 이 공기를 대기 중으로 모두 내보내어 압축 에너지 전체를 버리며 그 과정에서 큰 소음 펄스를 발생시킵니다. 대신 블로우 공기 회수 시스템은 배출된 공기를 체크 밸브를 통해 저압 수신기로 리디렉션하여 이전에 블로우를 한 공기, 기계 공기와 컴프레서의 중간 단계로 다시 공급하도록 합니다.
Realistic recovery rates fall between 25 and 50 percent of the blow air volume. Where a specific installation lands depends on several factors. Larger container volumes recover more absolute air per cycle. Higher blow pressures leave more recoverable energy. Short cycles mean more recovery events per hour. Conversely, very small containers, long cycles and low blow pressures reduce the attractiveness of recovery because the fixed cost of the receiver, valves and piping is amortised over a smaller recovered volume. Recovery systems also deliver a welcome secondary benefit: noise at the machine drops significantly when high-pressure air is no longer vented directly to atmosphere.
누설 감지 및 배치 설계
누출은 압축 공기에 대한 묵시적인 세금입니다. 체계적인 검출 프로그램을 실행하지 않은 공장에 누출은 전체 압축 공기 생산의 상당 부분으로 나타납니다. 누출은 주말과 가동 중단 기간을 포함하여 하루 24시간 지속되기 때문에 생산이 전혀 없는 경우에도 에너지를 소비합니다. 초음파 누출 검출 장비는 특유한 고주파 시그널을 통해 누출을 식별함으로써 기술자가 정상 작동 중에 전체 공장을 조사할 수 있습니다. 한 달에 한 번 초음파 검사 실시와 수리 위주의 태그 등록은 투입 대비 최고의 에너지 절감 효과를 볼 수 있는 방법 중 하나입니다.
배전 설계도 거의 중요하다. 용량이 부족한 파이프웨이는 압력 저하를 초래하며, 운영자는 이를 보통 컴프레서 배출 압력을 올리는 방법으로 해결하지만 이렇게 해서 시스템 전체가 손해를 입는다. 적절하게 크기의 링 메인과 기계 근처에 충분한 로컬 수집 용량(스펀지 방식의 압출주에 대한 완충 역할을 함), 그리고 짧게만든 풍부한 크기의 마지막 연결은 모두 컴프레서를 최단 가용 설정치로 작동하게 해준다. 로컬 수집장들은 스펀지 방식의 압출주에서 특히 중요하며, 그 이유는 수요 프로파일이 심하게 펑크들이 있기 때문이다. 완충이 없으면 컴프레서는 반복적으로 압력 저하를 보이고 필요 없이 사이클을 거른다.
표 5: BBM 기기용 압축공기 측정 값
| 측정 | 압축 공기 에너지에 대한 영향 | 부수적인 이익 | 상대 투자 |
|---|---|---|---|
| 분기별 초음파 누출 감지 및 수리 | 크게 감소하고 반복된다 | 시스템 압력을 안정화합니다. | 낮음 |
| 공기 흐름을 분리하여 공기 압력 수준을 제어합니다 | 적절한 정도의 감소 | 더 긴 밸브 및 씰 수명 | 낮음 ~ 중 |
| 2단계 예취 후 주 가열 순서 | 적당한 감소 | 더 나은 벽 두께 분포 | 낮음 |
| 환기 공기 회수 시스템 (25~50% 회수) | 큰 절감 효과 | 상당한 소음 감소 | 중 내지 높은 수준 (인덱스 60~85) |
| 펄스 방식으로 블로우 요구에 맞게 크기가 조정된 로컬 수신 장치 | 적당한 감소 | 컴프레서의 부담 처리 및 제거 주기가 줄어든다 | 낮음 |
| 압축기 열을 공장용 온수에 재활용합니다. | 에어 에너지에 변화가 없으며, 난방 연료를 상쇄합니다 | 보일러 부하를 줄인다 | 중간 |
금형 냉각 및 냉각기 효율성
금형 냉각은 기계 관련 전력의 6~12%를 소모하며 사이클 시간을 동시에 제어하므로, 에너지 최적화와 생산성 최적화가 충돌할 수 있는 유일한 하위 시스템입니다. 더 차가운 물은 냉각 시간을 단축하고 출력을 높여주지만 더 차가운 물을 생성하는 데에는 비례적으로 더 많은 냉각기 에너지가 필요합니다. 정답은 가능한 최저 온도의 물이 아니라, 요구되는 사이클 시간과 치수 안정성을 달성하면서도 물의 온도가 가장 높은 상태가 됩니다.
물 온도와 냉각기 효율
냉각기의 효율은 제거된 열과 소모된 전기 에너지의 비율인 성능계수에 의해 설명됩니다. 냉각 회로가 극복해야 하는 온도 상승이 줄어들수록 성능계수는 크게 높아집니다. 산업용 냉동 분야에서 널리 사용되는 기본 규칙에 따르면 증발기 온도를 하나씩 높일 때마다 냉각기의 효율은 몇 퍼센트씩 향상됩니다.
HDPE 및 PP를 사용하는 대부분의 압출 분쇄 성형용 어플리케이션에서 형 냉각수는 8~15°C 사이에서 가동됩니다. 많은 공장에서는 습관적으로 그 범위의 하단에 기본 설정을 사용합니다. 실제로는 용기 형상을, 벽 두께와 수지 결정 성에 따라 필요한 조건이 결정됩니다. 두꺼운 벽의 산업용 용기는 더욱 추운 물로 유리하게 작용합니다. 얇은 벽의 병은 12~15°C 범위에서 적절하게 냉각되기도 합니다. 8°C와 14°C 간의 정저프로 전달력 차이는 1년에 걸쳐 매우 큽니다. 너무 낮은 온도로 가동할 위험은 단순히 에너지만으로 한정된 것이 아니며, 지역 강하점 이하의 기온에서는 형 면적과 냉각 라인에 결로가 발생해 용기 표면에 결점이 나타나고 형의 부식도 발생합니다.
무료 냉각 및 플레이트 열 교환기
자유 냉각이라고도 불리는 경제형 운영에서는 압축기를 작동하지 않고 주변 환경의 조건을 이용하여 공정 열을 방출합니다. 야외 습도계 온도가 충분히 낮을 때, 냉각탑 또는 건식 냉각기에서 판 열교환기(LHE)를 통해 프로세스를 직접 냉각할 수 있을 만큼의 낮은 온도의 물을 생성할 수 있습니다. 온화한 기후 조건에서는 연간 냉각 시간 중 상당 부분을 자유 냉각이 담당할 수 있으며, 추운 기후에서는 대부분의 겨울에 자유 냉각이 적용됩니다.
냉각탑 회로와 폐쇄된 공정 회로 사이에 건식 열교환기가 필요한 이유가 여기에 있습니다. 이 건식 열교환기는 오염되지 않은 폐쇄 회로에 공급되는 몰드로부터 오염된 냉각탑 수(해동된 산소, 생물학적 부식물 및 부유물질이 함유됨)를 분리합니다. 이 걸림처가 없으면 몰드 냉각 채널에 부유물이 빠르게 쌓이게 되고, 열 전달이 저하되고, 사이클 소요 시간이 늘어납니다. 폐쇄 회로에서 분리되지 않으면 냉각으로 얻은 이득보다 훨씬 더 많은 비용이 발생하게 됩니다.
파스텔 냉각 채널 및 금형 열 설계
금형 내부의 냉각 채널 설계는 물이 실제로 열을 얼마나 효과적으로 제거하는지 결정합니다. 기존의 직선 드릴 채널은 드릴 기하학에 의해 제한되며, 종종 핸들, 목 부분 끝, 핀치 오프 영역 및 기저 모서리 부분에 뜨거움이 남는 경우가 많습니다. 특성형 냉각 채널은 적층 생산 또는 결합된 레이어로 금형을 제작함으로써 동일 간격으로 입체 공간의 윤곽을 따라갑니다. 그 결과 더 균일하게 열이 제거되고, 뜨거운 부분이 줄어들고, 냉각 시간이 단축되며, 곡률이 감소합니다.
고정성 냉각 비용은 금형 도구에 비해 상대적으로 높아 모든 작업에 활용할 수 있는 건 아니며, 연중 작업 시간이 단 몇 분이라도 단축되어 의미 있는 생산량 증가를 가져오거나, 변형이나 수축 편차가 과거에 결함으로 인한 리젝의 원인이라면 경제성이 있습니다. 단기 또는 자주 변경되는 금형의 경우, 난기류 흐름 속도에 주의를 기울인 전통적인 채널이 낮은 비용으로 큰 이점을 제공합니다.
펌프 및 유량 제어
냉각수 펌프는 종종 무시되는 부하가 됩니다. 최악의 경우를 고려하여 크기를 조정한 고정 속도 펌프는 몇 개의 스테이션이 활성 상태인지 또는 어떤 금형의 설치 여부에 관계없이 전체 용량으로 작동합니다. 차압 제어 기능을 갖춘 가변 속도 드라이브를 장착하면 펌프의 전력 소비가 실제 수요에 맞춰 조정되므로, 흐름의 제곱제곱과 비례하여 흐름 자체가 적게 증가할지라도 전력 소비는 크게 줄게 됩니다. 마찬가지로 각 회로에서 유속이 층류가 아닌 난류가 유지되는지 확인하는 것이 중요합니다. 난류는 열을 약 2.5배 더 잘 전달하므로, 올바른 회로에서 흐름은 약간 상승하여 모든 회로에 일괄 적용되는 훨씬 높은 흐름보다 냉각 시간을 훨씬 더 단축시킬 수 있습니다.
55에서
유압 파워 유닛은 설치된 출력과 유용한 작업의 차이점이 가장 큰 서브시스템입니다. 이는 엔지니어링 노력의 단위당 최대 레버리지를 제공합니다. 압출식 블로우 몰링에서, 클램핑 유닛, 캐리어 이동, 블로우 핀 운동 및 데프레이싱 실린더는 모두 짧은 시간에 높은 출력을 요구하고, 그 다음 더 오랜 시간 동안 거의 제로로 하락합니다. 전통적인 고정 배압식 펌프는 이러한 상태를 구별할 수 없습니다.
기계별 계량 및 적합한 지시자
기계의 주 차단 부품에 설치된 삼상 에너지 미터는 짧은 간격으로 유효 파워, 유효전력, 조화 요인, 누적 에너지를 기록하여 에너지를 추상적인 공장 수준의 항목에서 운영적인 매개변수로 전환합니다. 이러한 데이터가 존재한다면, 두 가지 지표가 대부분의 진부한 작업을 수행합니다.
킬로그램당 특정 에너지 소비량은 부품 무게를 기준으로 표준화된 것이며, 기계 효율, 나사 구성을 비교하는 데 적합한 지표입니다. 1,000개당 킬로와트시로 표시된 에너지 값은 고객이 킬로그램 대신 컨테이너를 구매하기 때문에 상업용 견적 제시 및 고객의 탄소 배출 보고에 적합한 지표입니다. 주요 시스템은 이 두 가지를 모두 추적해야 합니다. kWh/kg를 개선하면서도 1,000개당 kWh을 저하시키는 변화는 일반적으로 부품 무게가 상향 편차를 유발해 재료 비용 문제를 에너지 측정치 속에 숨기고 있습니다.
OEE와 에너지 연결
에너지 데이터는 전체 장비 효율성에 더해질 때 더욱 강력한 의미를 갖습니다. 이유는 간단합니다. 가열되고 압축된 상태에서 엑스 트루더를 가동하고 있지만 판매 가능한 컨테이너를 생산하지 못하는 기계는 아무것도 생산하지 않은 채 전체 생산 전력의 상당 부분을 소비합니다. 가동 및 비생산 상태는 일반적으로 가동 전력의 상당 부분을 소비합니다. 이는 히터, 유압 장비, 냉장 장치 등이 계속 활성 상태이기 때문입니다.
이는 즉, 가용성 손실에 따른 에너지 손실이 기존의 OEE 계산에서 결코 나타나지 않는다는 것을 의미합니다. 생산된 좋은 부품과 매 시간 동안 소비된 킬로와트를 차트화하면 어떤 교대, 어떤 교체 및 어떤 결함 모드가 가장 비싼지 정확히 파악할 수 있습니다. 많은 공장에서는 이 분석에서 단일 가장 큰 에너지 절감 기회가 전혀 기술 업그레이드가 아니라 공정 변경 및 품질 검수 동안 지정된 대기 상태를 없애는 것이었음을 확인하였습니다.
표준 프레임워크
ISO 50001은 에너지 관련 정책, 기준선, 에너지 성능 지표, 행동 계획 및 관리 리뷰를 위한 관리 시스템의 틀을 제공합니다. ISO 50006은 대부분의 공장들이 어려움을 겪는 기준선 및 지표 설정에 대한 실제 지침을 제공합니다. 혜택을 누리기 위해 인증은 필요하지 않습니다. 단기간에는 기준선과 지표 지침 적용만으로도 대부분의 가치를 얻을 수 있습니다.
기계 측에서는 EUROMAP 60.1 및 60.2에서 플라스틱 기계의 에너지 성능에 대한 표준화된 측정 절차 및 참조 조건을 정의하고 있습니다. 이러한 표준화된 절차 없이는 다른 공급업체의 소비량이 비교될 수 없습니다. IEC 60034-30-1은 모터 효율 등급화를 규제하며, 구매자는 공급업체의 표준 구성에 따라 따르는 EE 등급을 구매 사양에 명시해야 하며, 공급업체의 규정 준수 여부를 동의해서는 안 됩니다. 기계령 하의 CE 적합성(EN 422는 특히 블로우 몰딩 기계의 안전성을 규제함)은 별도의 요구 사항이며, 에너지 성능과 혼동되어서는 안 될 사항입니다.
방어 가능한 기본 모형을 구축하기
전체 기계 구조 변경
아폴로 에너지 절감 개선 로드맵
적절한 구현 순서는 자체 조치만큼이나 중요한 가치를 가지는데, 초기 저비용의 성과는 이후 고비용의 업그레이드를 가능하게 하고, 미터링 작업은 투자를 반드시 전제로 합니다. 아래의 로드맵은 아폴로 엔지니어가 기존의 압출 동공 성형기를 운영 중인 고객에게 추천하는 순서이며, 이러한 기기가 아폴로에서 비롯된 경우든 다른 공급업체의 제품이든 관계없이 적용됩니다.
표 6: 에너지 절감 조치의 우선순위
| 측정 | 영향을 받는 하위 시스템에서의 절감 | 기계 전체 전원 효율 향상 | 구현의 어려움 | 상대 투자 | 투자 회수 등급 |
|---|---|---|---|---|---|
| 압축공기 누출 탐지 및 수리 프로그램 | 10~30% | 1~4% | 쉬움 | 낮음 | 짧게 |
| 배럴 및 다이 헤드 절연 재킷 | 1~2% | 2–5% | 쉬움 | 낮음 | 짧게 |
| 기계별 에너지 계량 및 대시보드 | 실행 가능한 조치 | 행동 변화 방식을 통해 3–8% | 쉬움 | 낮음 | 짧게 |
| 용해 온도 프로필 검토 및 PID 자동 조정 | 5~15% | 2–6% | 쉬움 | 낮음 | 짧게 |
| 공정 상한 내에서 냉각수 설정 점수가 높아짐 | 8~20% | 1–3% | 쉬움 | 낮음 | 짧게 |
| 보조 장비 연동 장치(분쇄기, 컨베이어, 하역기) | 1~2% | 1~2% | 쉬움 | 낮음 | 짧게 |
| 두 단계의 사전 인발 및 주 인발 시퀀싱 | 10~25% 탄소 감소 | 1–3% | 적당함 | 낮음 ~ 중 | 짧게 |
| 냉각수 펌프에 사용하는 변속 속도 드라이브 | 25–45% | 1–3% | 적당함 | 중간 | 중간 |
| 환기 공기 회수 시스템 | 25~50% | 2–6% | 적당함 | 중 내지 높은 수준 (인덱스 60~85) | 중간 |
| 서보 유압 파워 유닛 개조 | 15~40% | 3~8% | 어려워 | 높은 수준 | 중간 |
| 판형 열교환기로 냉각 | 1–2% | 연간 2-6% | 어려워 | 높은 수준 | 중간 |
| 배럴과 디 하드에서 인덕션 가열 재킷 | 30~60% | 3–7% | 어려워 | 매우 높은 등급 | 중장기 |
| Wanplas 브랜드 전체를 통틀어 공유되는 약속에는 금형 및 전압에 대한 기계 맞춤 설정, 엔지니어에 의한 현장 설치, 사용 상태 추적, 출하 전 공장 검수, 매년 무료로 제공되는 예비 부품 지급, 수송 보장, 생산 능력 보장 및 품질 표준 보장으로 구성됩니다. Bekum, Kautex Maschinenbau, Uniloy, 그레이엄 엔지니어링 및 Automa 등의 경쟁 업체들은 각각의 에너지 패키지를 제공하며, 구매자는 헤드라인 클레임이 아닌 공통 메트릭 기준에 따라 이들 패키지를 비교해야 합니다. EUROMAP | 8~18% | 4~10% | 어려워 | 매우 높은 등급 | 중장기 |
| 장벽형 나사 및 홈이 있는 수확통 교환 | 10~25% 탄소 감소 | 5–14% | 어려워 | 매우 높은 등급 | 중간 |
| 전기식 기계로 교체 | 30–70% 계절적 | 15–30% | 프로젝트 | 프리미엄 | Long |
로드맵을 읽는 방법
두 번째와 세 번째 열에 있는 비율이 누적되지 않는다는 점을 유의하십시오. 절연재 재킷을 설치함으로써 동축 가열 손실이 감소하면 이후 감속 가열 개선이 그 표의 독립된 수치에서 나타내듯 다른 추가 혜택을 제공하지 못합니다. 동일한 원리는 압축 공기에도 적용됩니다. 누유 방지 수리와 압력 조정 후, 공기 회수 시스템은 더 작은 기준으로 작동합니다. 따라서 순서가 중요한 실질적인 금전적 영향을 낳습니다. 값싼 조치는 항상 먼저 시행되어야 하며, 그 이유는 값비싼 조치를 자금 조달하기 위해서이고, 값비싼 조치의 정당성을 입증하기 위한 기준선을 영위하기 때문입니다.
또, 표 1을 통해 가장 큰 전체 기계 영향을 나타내는 조치, 스크류와 배럴 전환, 그리고 PMSM 모터 업그레이드의 경우, 압출기에 대한 조치가 취해진다는 사실을 확인할 수 있습니다. 이것은 바로 표 1을 기반으로 합니다. 한 공장이 모든 쉬운 조치를 완료한 후 여전히 한 단계의 제동을 필요로 한다면, 정확하게 그곳으로 갈 필요가 있습니다.
애폴론 엔지니어들은 자사 시리즈의 전력 소비량을 어떻게 줄였나요?
Wanplas 공장의 아폴로는 에너지 성능을 옵션 액세서리의 목록으로 취급하는 대신 사양 단계에서 기계에 직접 반영합니다. 개조 비용은 모든 경우에도 직접 구성하는 비용보다 더 비쌉니다. 200ml부터 1500L까지의 용량을 아우르는 열다섯 종류 및 80개 이상의 모델을 보유하고 있는 아폴로는 각 응용 분야에 따라 특정 구성이 다르지만, 근본적인 엔지니어링 철학은 모든 범위에 걸쳐 일관적입니다.
ABLB 시리즈, 200ml ~ 20L
ABLB 시리즈는 식품 및 음료, 일상용 화학제품 및 의약품 포장에 사용되는 용기 크기를 아우르는 8개의 기계 유형을 포함합니다. 이러한 기계는 높은 연간 시간을 소모하며, 사이클 수에 따라 확장되는 조치에 우선권을 부여합니다: 클램핑 및 하네스 회로용 서보 유압 파워 유닛, 표준으로 제공되는 두 단계 전공압 및 주간공압 순서화, 절연된 용기 헤드, 독립 영역 자동 튜닝이 가능한 깊은 우물 열공.
ABLD 시리즈, 20L부터 1500L
ABLD 시리즈는 대용량 컨테이너, 산업용 드럼, 화학 중간 양 포장 용기 및 대형 기술 부품을 처리합니다. 이러한 기계들의 에너지 특성은 근본적으로 다르며, 사이클은 길고, 클램핑 힘은 높으며, 냉각 중 보존 단계가 사이클의 대부분을 차지합니다. 이러한 특성은 서보-유압 기술이 상대적인 이점으로 가장 많이 발휘되는 부분입니다. 매달린 재량 밸브로 흐르는 유량을 제어해야 하는 대부분의 사이클에서 고정 배출량 펌프는 아무런 이득이 없습니다. 축적기 사이즈는 에너지 결정뿐 아니라 공정 결정에도 해당하므로 적절하게 사이즈가 맞은 축적기는 더 작은 펌프로도 더 큰 최대 수요를 충족할 수 있습니다.
전기식 시리즈, 200ml에서 20L까지
2는 플라스틱 기계의 에너지 성능을 표준화된 측정 절차와 참조 조건으로 정의합니다. 이것은 공급업체 간 비교가 의미 있는 이유입니다. 공통된 측정 기준과 정의된 참조 주기가 없는 경우, 여러 공급업체의 제시된 소비량은 비교할 수 없습니다. IEC 60034-30-1은 모터 효율 등급을 지정하며, 구매자는 구매 사양서에 IE 등급을 명시해야 하며, 공급업체의 표준 구성에 포함된 것을 수용해서는 안됩니다. 기계 지침에 따른 CE 적합성은 별도의 요건이며, 에너지 성능과 혼동해서는 안됩니다.
물품 취급 및 광범위한 Wanplas 생태계
에너지 성능은 기계에만 국한되지는 않습니다. 아폴로 기계는 PE, PP, PVC, PA, PC, ABS, PS, EVA, TPU 및 PETG를 처리하며, 각 재료는 자체적인 에너지 프로필을 가지고 있습니다. 낮은 녹는 유속을 나타내는 고분자 중량 HDPE는 더 많은 토크를 요구하며, 주름진 피드 배럴에서 가장 많은 이점을 얻습니다. PVC는 저분쇄 및 엄격한 열 관리와 함께 필요하며, 이는 원료 히터 용량보다 가열 제어 품질이 더 중요하다는 것을 의미합니다. PC와 PA는 철저한 건조가 필요하며, 건조기 자체가 중요한 에너지 소비자가 됩니다. 그렇기 때문에 수분 온도를 제어하는 데모이해 건조기와 수요 기반 재생이 결합된 건조기는 명시하게 될 가치가 있습니다.
컨버터에서 상당한 재분쇄가 이루어지는 경우, 분쇄기 및 운송 시스템은 에너지 그림의 일부가 되고, 치괘의 일관성은 압출기의 특정 에너지 소비에 직접적으로 영향을 미칩니다. 완전 폐쇄 루프 재활용으로 규모를 키우는 시설에서는 Wanplas의 Polyretec 공장은 세척 및 펠렛화 라인을 공급하고, Wanplas Kerke 공장은 복구된 자재를 일관된 저변동성 원료로 합성 및 펠렛화하기 위해 동조 병렬 트윈 스크류 압출기를 공급합니다. 일관된 원료 자체는 에너지 측정 항목이 되며, 안정적인 부피 밀도와 용융 유량으로 인해 압출기에서는 지속적으로 보정하지 않고도 안정적인 최적화된 작업 조건에서 운영할 수 있습니다.
시운전, 검증 및 지원
아폴로는 선적 전에 장지요강 8,000㎡ 규모 공장에서 기계를 테스트하며, 현장 설치 및 가동에 필요한 엔지니어를 제공합니다. 가동 중에 보증된 에너지 검증을 수행하는 것은 간단하며 인증 프로토콜의 일부로 요청되어야 합니다: 계약된 처리량에서 정의된 생산 런 동안 기계 경계 에너지를 기록하고, kWh/kg 및 kWh/1,000개 체의 값을 계산하여 이 값을 100개의 기준 지점으로 하여 기계의 기준치로 기록하게 됩니다. 이 기준치는 그 이후 기계 전체 수명 동안 참조해야 하며, 향후 성능 악화가 즉시 나타납니다.
1과
자주 묻는 질문
표준 압출 블로우 몰딩 기계는 제품 1kg당 얼마의 전기를 사용합니까?
잘 구성된 단일 스테이션 HDPE 기계는 일반적으로 5L 저리 캔을 생산할 때 기계 경계를 기준으로 측정할 때, 압출기 구동, 유압 장치, 배럴 가열 및 기계에 장착된 공기산출 장치를 포함하여 0.55~0.95 kWh/kg의 생산량을 보여준다. 다만, 압출기만으로 이 총 생산량 중 0.25~0.45 kWh/kg을 차지한다. 고정 배기량 펌프, 미카 밴드 히터, 그리고 단열재 재킷이 없는 오래된 기계들은 동일한 용품에 1.2 kWh/kg이 넘는 생산량을 보인다. 공급업자의 나열된 수치가 압축실과 냉각기 같은 공장 설비들을 포함하는지 여부를 항상 확인해야 한다. 왜냐하면 그 자체로만 수치를 20% 이상 바꾸기도 한다.
서보 유압 EBM 기계가 실제로 에너지 절약 효과에서 15~40%를 달성하는 것일까?
이 범위는 전체 기계에 적용되는 것이 아니라 유압 전원 장비에만 해당됩니다. 압출 블로우 몰딩에서 전체 기계 전력 중 약 10~20%를 차지하는 유압 전원 장비에서는 일반적으로 총 기계 사용량을 3~8% 감소시킵니다. 긴 홀딩 단계, 큰 축적기 헤드 또는 느린 사이클을 갖는 기계들은 기존 펌프가 사이클의 대부분에 걸쳐 흐름만 유출시키기 때문에 상단 범위에 해당됩니다. 빠른 사이클링이 가능한 소형 용기 기계는 하단 범위에 속합니다.
완전 전기 EBM 머신이 서보 유압 기보다 더 합리적인 때가 언제입니까?
아래 표는 순수 전기 엑스트루전 블로우 몰딩의 사용 범위를 제시합니다. 200ml에서 20L가량의 용량, 높은 주기 수, 클린룸 또는 제약 산업 환경 및 높은 전기 요금과 연간 긴 가동 시간의 공장에서는 최적입니다. 30L 이상의 용량 또는 대형 산업용 통을 생산하는 어큐머터 헤드 기계의 경우, 매우 높은 피크 클램핑 힘과 긴 스트로크 길이 때문에 유압 또는 서보 유압 작동 방식이 더 실용적입니다. 순수 전기 사용 시 상대적인 자본 비용은 우수하여 연간 가동 시간에 크게 의존합니다.
배럴 절연재 재킷을 사용하면 난방 에너지를 얼마나 줄일 수 있습니까?
밴드 히터에 장착된 단열 재킷은 용기와 금형 머신의 방열과 냉각 표면 손실을 일반적으로 용융 온도, 주변 공기 흐름 및 적용 범위 등에 따라 20~40% 감소시킵니다. 용기 및 금형 머신의 가열은 총 기계 전력의 약 8~15%를 차지하므로, 이는 단기 이익 기간과 낮은 상대 투자비용으로 총 소비량을 2~5% 줄일 수 있음을 의미합니다. 금형 머신은 뜨겁게 작동되고 큰 표면적을 가지며 나사에서 발생하는 세륨 열을 전혀 받지 않기 때문에 효율적인 단열처리가 가능한 가장 중요한 부품입니다.
풍압 공기 회복 시스템이란 무엇이며 실제로 얼마나 많은 공기를 회복하는가?
블로링 단계가 끝날 때 컨테이너에서 방출되는 고압 공기를 흡수하는 블로 공기 회수 시스템은 이 공기를 체크 밸브를 통해 더 낮은 압력의 버퍼 수피머에 전달합니다. 대형 컨테이너를 짧은 사이클 동안 높은 블로링 압력으로 생산하는 기계에서는 블로 공기량의 25~50%의 회수율을 실현할 수 있습니다. 이 시스템은 또한 고압 공기가 더 이상 대기 중으로 직접 방출되지 않기 때문에 기계 소음을 크게 줄여줍니다.
오래된 EBM 모 프에서 먼저 구축해야 하는 에너지 절감 개선 작업은 무엇입니까?
먼저 압축공기 누출 탐지와 압력 적정화를 실시한 다음 배럴과 디헤드 단열 재킷, 그리고 기계별 에너지 계측기를 설치합니다. 이 세 가지 공정을 통해 상대적으로 낮은 투자, 간편한 구현 및 짧은 투자 회수 기간을 달성할 수 있습니다. 직접적인 절감을 얻을지 모르더라도 계측기는 모든 추후 조치를 의도된 결과를 확인한 수치로 전환하므로 조기에 설치해야 합니다. 이 기반이 마련된 이후에 서보유압 유닛, PMSM 방식으로 설계된 펌프 모터 또는 인덕터 열처리 장치를 평가하는 것이 의미가 있습니다.
재분쇄 공정이 EBM 머신의 에너지 소비를 변화시키나요?
예, 재용해는 신품 구조층에 비해 부피 밀도가 작고 입자의 형상이 불규칙해, 피드존에서 고형물 운반 효율이 떨어지고 같은 처리량에서 에너지 소비가 3~10% 상승할 수 있습니다. 크러셔 자체는 부속적인 부하를 더해줍니다. 주름무늬 피드 배럴, 일관된 울림 크기 및 관리된 재용해 비율은 이런 불이익의 대부분을 회복시켜줍니다. 재용해 품질이 광범위하게 차이가 나는 경우, 얻을 수 있는 재료를 한데 섞어서 동일한 피드stock으로 페렛화하는 것이, Wanplas의 Kerke 공장에서 사용 중인 트윈 스크류 장비로, 압출기 작동 지점을 안정화하고 종종 추가적인 운영 비용을 줄이는 데 사용됩니다.
블로우 몰딩 기계의 에너지 소비 측정에는 어떤 기준이 적용되나요?
EUROMAP 60.1 및 60.2는 플라스틱 기계의 에너지 성능을 동일한 기준으로 비교하기 위한 측정 절차 및 참조 조건을 정의합니다. IEC 60034-30-1은 모터 효율성을 IE1부터 IE5 반대로 분류하며, 구매자는 구매 규격에 필요한 등급을 명시해야 합니다. ISO 50001은 에너지 관리 시스템 프레임을 제공하며, ISO 50006은 기준 및 에너지 성능 지표를 다루고 있습니다. 기계 안전을 별도로 감독하며, CE 체계 하에서 블로우 몰딩 기계에 대해서는 EN 422가 적용되고, 수지 녹는 속도는 ASTM D1238이나 ISO 1133 기준에 따라 측정됩니다.
냉각수 온도를 높이는 것이 정말로 의미 있는 에너지를 절약할 수 있을까요?
매트, 낮은 광택 표면용
결론
EBM 기계에 적용되는 에너지 절감 기술은 주문서에 체크할 수 있는 단일 기능이 아닙니다. 이는 전원이 어디로 사용되는지 알기 시작한 여러 계층의 엔지니어링 분야이며, 각 하위 시스템의 점유율 비율로 부분 부분 개선을 하는 방식이며, 절감 효과가 실제이며 지속적일지 확인하기 위해 측정과 전적으로 연동됩니다.
우러의 설치 기반 전반에서 확인할 수 있는 고정된 계층이 있습니다. 압출기 드라이브는 전체 기계 파워의 45~60%에 해당하며, IE4와 IE5 모터 클래스, 장벽 스크류 지오메트리, 홈 가 grooves (홈이 매쉬 되어 있는 공급 배럴), 적절한 용융 온도 관리를 통해 최대 절감점이 달성됩니다. 유압 전원 장치는 10~20%에 해당하며, 이러한 하위 시스템에서는 정확한 무급 제어에 매우 긍정적인 반응을 보입니다. 배럴 가열과 압축 공기가 합쳐진 비율은 비슷한 편이며, 해결하기가 매우 저렴하기 때문에, 단열 재킷은 표면 손실을 20~40% 줄일 수 있고, 압축 공기 회수도 압축 공기 부피의 25~50%를 반환할 수 있습니다. 몰 냉각은 이러한 순환을 완성하고, 높은 수위 설정과 무압식 냉각은 매우 저렴한 비용으로 이행할 수 있는 절감점을 제공합니다.
실용적인 권고는 기계 브랜드나 나이와 상관없이 변하지 않습니다. 먼저 기계별 에너지 계량기를 설치합니다. 압축 공기 이물 유출을 수정하고 배럴과 다이 헤드를 단열하십시오. 이는 초기 투자 비용이 적고 구현이 용이하며 빠른 투자 환급 기간을 제공합니다. 100점 기준을 바탕으로 kWh/kg 및 1,000대당 kWh를 추적 지표로 설정하고 이를 OEE 데이터와 연관시켜 불필요한 가동 중지 시간을 파악하게 한 후 비전과 방열 시스템을 개선하기 위한 고비용 업그레이드에 관여하십시오.
20년 이상의 압출 블로우 몰딩 경험을 갖고 90개 이상의 국가에 4,000여 대의 기계를 공급하고 있는 Wanplas의 Apollo 공장은 ABLB 시리즈, ABLD 시리즈 및 완전 전동식 시리즈에 이러한 조치를 내놓았습니다. 새로운 용량을 평가하는 구매자들은 EUROMAP 기준 조건하에 측정된 기계 경계를 넘는 에너지 수치를 요청해야 하며 IE 모터 등급을 명시적으로 지정해야 하며 승인 프로토콜에 에너지 검증 계산을 포함해야 합니다. 그러한 조건에 따라 선택된 기계는 구매 가격만으로 선택된 기계보다 훨씬 이후에도 수익을 거둘 수 있습니다.
