การคำนวณการใช้พลังงานและแนวทางประหยัดพลังงานสำหรับเครื่องบุใบพ่น

คำอธิบายทางสรุป

ทุกวันนี้เทคโนโลยีสีเขียวและการประหยัดพลังงานได้กลายเป็นหลักประกันในอุตสาหกรรมพลาสติก ดังนั้น อัตราการใช้อากาศของเครื่องบิดพลาสติกจึงกลายเป็นส่วนสำคัญของค่าใช้จ่ายการผลิต สถิติแสดงให้เห็นว่า ค่าใช้จ่ายพลังงานประมาณ 10% - 20% ของค่าใช้จ่ายทั้งหมดในการผลิตสินค้าพลาสติก เพื่อลดค่าใช้จ่ายในการทำงาน ช่วยลดการใช้เครื่อง และเพิ่มความแข็งแกร่งด้านการแข่งขันในอุตสาหกรรม แนวคิดในบทความนี้ได้ชี้แจงวิธีการคำนวณอัตราการใช้พลังงานของเครื่องบิดพลาสติก, อธิบายการจัดแยกพลังงานของระบบปัญญาประดิษฐ์หลัก และเผยแพร่แนวคิดการปรับตัวรวมถึงการออกแบบอุปกรณ์, ค่าผสมการเครื่อง, และระบบควบคุมอัจฉริยะ แนวคิดเหล่านี้ช่วยในการออกแบบ และปรับปรุงเครื่องบิดพลาสติกเพื่อประหยัดพลังงาน

1. การแนะนำ

การบิดและการสกัดเป็นหนึ่งในกระบวนการผลิตที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์พลาสติกลึก ๆ ซึ่งรวมถึงขวดน้ำ, กระป๋อง, กระเป๋าเติมน้ำมันรถยนต์, แท่งพลาสติกสำหรับอุตสาหกรรม, และองค์ประกอบทางเทคนิค โดยระหว่างกระบวนการผลิต จะมีการใช้พลังงานจากหลายระบบขั้นพื้นฐาน รวมถึงเครื่องฉีด, ระบบความร้อน, ระบบไฮโดรลิคส์, ระบบอากาศย้อนกลับ และระบบความเย็น จากที่ระบบเหล่านี้มีความคล่องตัวที่แตกต่างกัน การเข้าใจการใช้พลังงานของแต่ละระบบจึงเป็นอะไรที่จำเป็นสำหรับการค้นหาโอกาสสำหรับการประหยัดพลังงาน

การวิจัยและวิเคราะห์การใช้พลังงานอย่างมีระบบ ไม่เพียงลดค่าใช้จ่ายในการใช้ไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังเพิ่มความมั่นคงของกระบวนการผลิต ขั้นตอนพื้นฐานให้มีคุณภาพ และเพิ่มความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ด้วย

2. การแบ่งปันการบริโภคพลังงานของเครื่องบล็อก

ก่อนเริ่มการผลิตในแต่ละวัน ผู้ประกอบการต้องตรวจสอบทุกส่วนที่เกี่ยวข้องกับการแปลงสูงอุณหภูมิอย่างครบถ้วน ช่องน้ำในระบบท่อส่งลมปะทะอุณหภูมิน้ำแข็ง และแผ่นดิสก์สำหรับการปิดสนิท; ตรวจสอบเซนเซอร์ในบริเวณการทำความร้อนของเครื่องบดและบริเวณการส่งและรับน้ำเย็น เพื่อตรวจสอบสภาพเส้นน้ำเท่านั้น; ตรวจสอบระดับน้ำมันในระบบหุ่นยนต์และความดันของน้ำมัน; ทดสอบการควบคุมความหนาของคล้ายตัวชาร์จและสภาวะการป้องกันการกระทบขณะทำงานของ PLC

• เครื่องขับการฉีด system
• ระบบความร้อนสำหรับหลอดและตัวเชื่อม
• ระบบไฮโดรลิค
• ระบบอากาศยืดหยุ่น
• ระบบทำความเย็น

แม้ว่าระบบการเผื่อมาจะขึ้นอยู่กับรุ่นเครื่อง, แบบสร้างผลิตภัณฑ์, และเงื่อนไขการผลิต แต่อัตราการใช้พลังงานที่สำคัญดังนี้:

ระบบชุมชน	หน่วยในส่วนของพลังงานแบบประมาณ
เครื่องขับการฉีด	30%–40%
ระบบทำความร้อน	20%–30%
ระบบไฮโดรลิค	15%–30%
ระบบอากาศยืดหยุ่น	10%–25%
ระบบทำความเย็น	5%–15%

ในกลุ่มนี้, เครื่องขับอัด, ระบบการเก็บความร้อน, และระบบไฮดรอลิก ประกอบด้วยส่วนที่ใช้พลังงานมากที่สุด และจึงเป็นเป้าหมายหลักในการปรับปรุงความคุ้มค่าในการใช้พลังงาน

3. วิธีคำนวณการใช้พลังงาน

3.1 ระดับการใช้พลังงานทั้งหมด

วิธีที่เรียบง่ายและถูกนำไปใช้มากที่สุดคือแนวทางพลังงานเฉลี่ย:

E = P × T

ที่:

• E= กำลังการใช้พลังงานทั้งหมด (kWh)
• P = สูตรปฏิบัติการโดยเฉลี่ย (กิโลวัตต์)
• T= เวลาในการทำงาน (ชั่วโมง)

ใช้รูปแบบดังนี้อย่างถูกต้อง: "1. " ต่อเส้นทางเดียวกัน โดยไม่ใช่อะไรอื่นใด

ปริมาณพลังงานในการใช้งานเฉลี่ยคือ:

138 × 60% = 82.8 กิโลวัตต์

หากเครื่องทำงานได้ตลอดเวลา 20 ชั่วโมงต่อวัน กระแสไฟใช้งานต่อวันก็คือ

หน่วยไฟ: เครื่องอัดอากาศ

วิธีนี้เหมาะสำหรับการวางแผนการผลิต, การคำนวณงบประมาณพลังงาน, และการประเมินทางเศรษฐศาสตร์

3.2 การวิเคราะห์พลังงานที่ใช้ระบบช่วยเหลือ

สำหรับการประเมินที่มีความแม่นยำมากขึ้น ควรแบ่งจำนวนพลังงานที่ใช้ทั้งหมดออกเป็นระบบชำระส่วนต่าง ๆ

ระบบการฉีด

ระบบอัดขึ้นส่วนใหญ่ประกอบด้วยเครื่องยนต์ขับเคลื่อนหลัก, อุปกรณ์ถอยหลัง, และตัวมอเตอร์แกน

สำหรับเครื่องยนต์ 55 กิโลวัตต์ที่ทำงานในอัตรา 80% ค่าใช้พลังงานเฉลี่ยประมาณ 44 กิโลวัตต์

ระบบความร้อน

ระบบความร้อนประกอบด้วยอุปกรณ์ให้ความร้อนแบบแท่งและอุปกรณ์ให้ความร้อนแบบดวงพ่นที่ควบคุมด้วยการปรับอุณหภูมิแบบ PID

เนื่องจากเครื่องอุ่นทำงานเป็นช่วง ๆ ร่วมกับการทำงานเต็มกำลัง ดังนั้น อัตราการใช้พลังงานเฉลี่ยจะมักอยู่ระหว่าง 30% ถึง 60% ของกำลังอุ่นที่ระบุ

เช่น ถ้าเครื่องระบายน้ำมีกำลังความร้อน 40 กิโลวัตต์ ก็อาจใช้ไฟประมาณ 18 กิโลวัตต์เฉลี่ย

ระบบไฮโดรลิก

ระบบไฮดรอลิกแบบเดิมใช้เครื่องสูบที่มีระยะเคลื่อนที่คงที่และทำงานอย่างต่อเนื่องแม้ในช่วงการเย็นหรือการรอ มีผลให้เกิดการสูญเสียพลังงานอย่างมาก

ระบบ Servo-hydraulic จะปรับความเร็วของมอเตอร์ในการทำงานตามความดันและความไหลที่จำเป็น เพื่อลดการใช้พลังงานเฉลี่ยจากประมาณ 18–20 kW ไปเป็น 7–10 kW

ระบบอากาศดูด

การใช้แก๊สคอมเพรสซ์เป็นสิ่งจำเป็นในขั้นตอนการบีบและเป็นหนึ่งในผู้บริโภคพลังงานมากที่สุด โดยเฉพาะในการผลิตขวดด่ายความดันสูง

เช่น การใช้เครื่องปรับอากาศขนาด 15 กิโลวัตต์ที่ทำงานอยู่ 20 ชั่วโมงจะใช้พลังงานประมาณ 300 KWh ต่อวัน

ระบบทำความเย็น

ระบบการเย็นรวมถึงเครื่องปรับอากาศ, เครื่องปั่นสะท้อนความร้อน, และตึกเย็น

ความประสิทธิภาพในการผลิต ประมาณ 50%–70%

เนื่องจากนั้น อัตราการบริโภคพลังงานทั้งหมดของเครื่องอาจแสดงออกเป็น:

ลักษณะ: เครื่องจักร

การการแยกย่อยนี้ช่วยให้นักวิศวกรรมสามารถค้นพบระบบช่วงเครื่องอำนวยความสะดวกที่ใช้พลังงานมากที่สุดและวางความสำคัญของการปรับปรุงเพื่อประหยัดพลังงาน

4. อัตราการใช้อุปทานพลังงานเฉพาะ

เมื่อเทียบกับการใช้ไฟฟ้ารวมของทั้งหมด การบริโภคพลังงานส่วนใหญ่เป็นตัวชี้วัดที่มีความสำคัญมากกว่านี้ และแสดงถึงความมีประสิทธิภาพในการผลิต

บ่งชี้ประสิทธิภาพทั่วไป ได้แก่

• kWh/กิโลกรัมของพลาสติกที่ถูกกระบวนการผลิต
• กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อผลิตภัณฑ์
• KWh ต่อ 1,000 ผลิตภัณฑ์

เช่น ถ้าเครื่องใช้พลังงาน 1,600 kWh ในการผลิตสินค้าโพลีเมอร์ 4,000 กก. ในวันเดียว ค่าใช้พลังงานเฉพาะก็คือ:

1600 ÷ 4000 =

หากมีการผลิต 16,000 ขวดในช่วงเวลาดังกล่าว ค่าใช้จ่ายพลังงานต่อขวดเป็นจำนวนนี้

1600 ÷ 16000 = 0.10 kWh ต่อขวด

ความเคร่งครัดในการใช้พลังงานเป็นที่นิยมในการกำหนดมาตรฐานเครื่องและคำนวณประสิทธิภาพพลังงาน

5. วิธีการปรับปรุงให้ประหยัดพลังงาน

อาจประมวลผลได้ต่อหน่วยความจำ:

ระบบไฮดรอลิกมีศักยภาพในการประหยัดพลังงานมากที่สุดในเครื่องผลิตชิ้นบรรจุภัณฑ์แบบตะกั่วแบบเดิม

ขณะที่เครื่องสูบน้ำมีอัตราสูบที่คงที่ เครื่องยนต์เซอร์โวจะปรับความเร็วตามความต้องการแรงดันและปริมาณไอของตลอดเวลา

ประสิทธิภาพประหยัดพลังงานทั่วไปเริ่มจาก 20% ถึง 50% พร้อมกับลดอุณหภูมิของน้ำมัน, เสียงของระบบ, และความจำเป็นในการดำเนินการบำรุงรักษา

7 การปรับค่าระบบการทำงาน

การประหยัดพลังงานโดยเฉลี่ยอยู่ในช่วง 20% ถึง 50%, และในขณะเดียวกันช่วยลดอุณหภูมิของน้ำมัน, เสียงระบบ, และความต้องการการดูแลเฉพาะหน้า

ความต่ำสุดปกติของการประหยัดพลังงานคือ5% ถึง 15%พร้อมกับการควบคุมความเร็วที่ดีขึ้นและความเสถียรภาพของกระบวนการที่เพิ่มขึ้น

5.3 การปรับปรุงระบบความร้อน

เครื่องอุ่นมากาสแบบดั้งเดิมมีปัญหาเกี่ยวกับการสูญเสียความร้อนอย่างมาก

เปลี่ยนอุปกรณ์เหล่านั้นเป็นเครื่องจ่ายความร้อนแบบเซรามิก, ถุงบรรจุป้องกันความร้อน, และระบบควบคุมอุณหภูมิแบบ PID ที่ปรับแต่งให้เหมาะสมสามารถลดการใช้พลังงานในการระงับอุณหภูมิได้อย่างมีนัยสำคัญ

ประหยัดพลังงานที่สมจริงคือ10%–30%.

5.4 การปรับเพิ่มประสิทธิภาพใบมีดและช่องเจาะ

ล็อกกรองและล็อกผสมที่มีประสิทธิภาพสูงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการละลายและผสมพลาสติก ตลอดจนลดแรงหมุนของเครื่องฉีดพลาสติก

การแทนที่ด้วยเครื่องระงับความร้อน, ตะเกียบเพื่อการอินซูล, และการควบคุมอุณหภูมิ PID ที่ได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสม สามารถลดการใช้พลังงานในการอุ่นได้อย่างมาก

ความต่ำสุดปกติของการประหยัดพลังงานคือ5% ถึง 15%.

2 ระบบเครื่องยนต์และการขับเคลื่อนที่มีประสิทธิภาพสูง

ระบบเครื่องดมอากาศมักถูกละเลยแม้ว่าจะมีการใช้พลังงานจำนวนมาก

การประหยัดพลังงานประกอบด้วย:

• ลดการรั่วไหลของอากาศ
• ปรับค่าแรงผลักดันที่เหมาะสม
• ควบคุมการบ๊อกหลายขั้นตอน
• การฟื้นฟูอากาศความกดต่ำ
• การปรับปรุงการออกแบบพัดลม

นโยบายเหล่านี้สามารถลดการใช้พลังงานของอากาศที่บีบใส่ได้10%–30%.

5.6 การปรับปรุงระบบความเย็น

การติดตั้งเครื่องขับเคลื่อนความถี่เปลี่ยนได้บนเครื่องเพลิดลมหรืออุปกรณ์เย็นรอบคูปรองให้ความสามารถในการทำความเย็นตรงกับความต้องการการผลิตจริง

ระบบอากาศสกปรกจำนวนมากมักถูกละเลยถึงความสูญเสียพลังงานที่สำคัญ

น้ำหนักเฉลี่ยในการใช้กำลังโดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 50% ถึง 70% ของกำลังการติดตั้ง

การปรับปรุงเวลาเย็นยังทำให้ช่วงเวลาการผลิตสั้นลง อาทิแสดงผลการประหยัดพลังงาน

เช่น การลดวงจรการผลิตจาก 20 วินาที เป็น 18 วินาที จะลดการใช้พลังงานต่อผลิตภัณฑ์ประมาณ 30%10%ในขณะที่จำนวนคอ

5.8 การจัดการพลังงานด้วยเทคโนโลยีระดับสูง

ระบบการบริหารพลังงานปัจจุบันรวมการติดตั้งเครื่องวัดแสงอัจฉริยะ, การรวบรวมข้อมูล PLC และระบบบังคับการผลิต (MES) เพื่อการตรวจสอบการบริโภคพลังงานของระบบชุดเด่นต่าง ๆ ในเวลาเรียลไทม์

โดยวิเคราะห์ความหนาแน่นของเครื่อง, ค่าใช้จ่ายพลังงานเฉพาะ, และประสิทธิภาพของระบบประกอบ สามารถทำการปรับปรุงกระบวนการอย่างต่อเนื่องเพื่อให้ประหยัดพลังงานได้ถึง5%–10%การลดการใช้พลังงาน

6. บริการการจัดตั้งลดการใช้พลังงานที่แนะนำ

การปรับปรุงอุณหภูมิของแท่ง, ความเร็วของเส้น, ความเร็วการปล่อย, ความดันการเติมอากาศ, และเวลาเย็นช่วยลดการสูญเสียพลังงานที่ไม่จำเป็นโดยไม่ทำลายคุณภาพผลิตภัณฑ์

ตามระดับการลงทุน สามารถจัดกลุ่มนโยบายการประหยัดพลังงานเป็นสามหมวดหมู่

ระบบการลงทุนปานกลางได้แก่ ระบบไฮโดรลิคเซโรโว, เครื่องปรับอากาศแบบความถี่แปรผัน, มอเตอร์เครื่องกำเนิดแม่เหล็กถาวร, และแพลตฟอร์มการตรวจสอบพลังงาน เปลี่ยนแปลงดังกล่าวมีอัตราการประหยัดพลังงานรวมทั่วไปประมาณ 15% ถึง 30%

แนวทางการลงทุนสูงรวมถึงการออกแบบแขนขยายที่มีประสิทธิภาพสูง, เครื่องตัดที่มีการสูญเสียแรงดันต่ำ, ระบบควบคุมที่รอบคอบ, และการอัพเกรดเครื่องมืออย่างครบครัน นอกจากนี้ รูปแบบเหล่านี้เหมาะสำหรับการพัฒนาเครื่องใหม่ หรือการปรับคุณภาพชุดผลิตภัณฑ์ทั้งหมด แม้จะมีค่าใช้จ่ายสูงก็ตาม ซึ่งสามารถประหยัดพลังงานเกิน 30%

7. ความคิดเห็น

อัตราการใช้พลังงานของเครื่องบีบพลาสติกจะถูกกำหนดโดยคุณสมบัติร่วมของหลายระบบที่เชื่อมโยงกันอย่างแท้จริงมากกว่าเป็นผลกระทบจากหน่วยความจำเดียว หากสามารถปรับปรุงจัดการระบบเครื่องยนต์ ระบบไฮโดรลิก ระบบระบายความร้อน ระบบอากาศที่มีการบีบและระบบทำความเย็น รวมถึงปัจจัยการผลิตให้มีความคุ้มค่าทางวิทยาศาสตร์อย่างเป็นระบบ ก็จะสามารถลดการใช้พลังงานได้อย่างมีนัยสำคัญ

โดยสร้างรูปแบบการใช้พลังงานที่เป็นวิทยาศาสตร์ สำรวจการใช้พลังงานของระบบส่วนต่าง ๆ และประเมินการใช้พลังงานอย่างเป็นรายตัว นับเป็นวิธีที่ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถระบุผู้บริโภคพลังงานหลักได้อย่างแม่นยำ และนำไปใช้ยุทธศาสตร์การปรับแต่งที่ตรงเป้าหมาย

การจัดการตามระดับความเสี่ยงต่ำ ทั้งการประยุกต์ใช้ตะเกียบเพื่อการอินซูล, การควบคุมอุณหภูมิ PID โดยปรับแต่ง, และการป้องกันการรั่วไหลของอากาศ ใช้งบประมาณน้อยแต่ขยายการประหยัดพลังงานสู่ 5% ถึง 15%