Електрика є найзначною постійною складовою витрати в установі для екструзійного ви식рування, яка уже оптимізувала придбання смол, і, в відмінності від смол, майже повністю піддається технічному керуванню. Лінія виникрування, що перетворює один кілограм HDPE на готову пляшку, витрачаючи 0,85 кВт·год, і лінія, яка робить одну й ту ж роботу, витрачаючи 0,42 кВт·год, виготовляють однакові деталі з одного і того ж сировини – різниця повністю лежить у конструкції приводу, термінологічній оболонці, циклі розподілу стисненого повітря та в тому, як машина в межах секунди веде себе, коли вона фактично не рухає ніяких деталей. У цій статті викладено фізику, що лежить в основі цих відмінностей, а потім побудовано повторюваний арифметичний метод, з допомогою якого інженер установки може розрахувати щорічне зменшення кіловат-годин, що досягається переведенням з гідравлічного до повністю електромонтажного екструзійного виникрування, не інвестуючи у жодні додаткові засоби, за винятком щорічного пропускання в кілограмах та вимірюваної конкретної витрати енергії.
На протязі цього керівника всі економії виражаються у кіловат-годинах, відсотках, індексних одиницях або відносних межах. Тарифні структури значно відрізняються між регіонами, типами контрактів, віконками часу використання та режимами оплати за вимоги, тому будь-яка спроба зазначити загальну грошову економію була б помилковою. Перетворіть цифри кіловат-годин у грошову одиницю самостійно, використовуючи тарифну структуру свого договору на постачання – основна складність полягає в перевірці правильності цифр кіловат-годин, і саме це і розглядатиметься нижче. Компанія «Аполлона», завод Wanplas в Чанджіацзянган, яка має за плечима більше двадцяти років виробництва машин для екструзивної грануляції і яку використовують понад 4000 установок у понад 90 країнах, створила свою повністю електричну серію, з використанням запрограмованих основних алгоритмів, зазначених нижче, а тут використовуються цифри, що відображають те, що сервопривідно-електрична архітектура здатна реально досягти у 2026 році, а не максимально можливе.
Чому архітектура приводу є найбільшою регульованою змінною енергії в ЕБМ
У процесі екструзійного литва форми машина велику частину кожного циклу робить нічого не вимагаючи механічної сили. Екструдер постійно обертається і виробляє прилиж, але дія затискувача, вагон, який переносить форму, активація затискувального пір’їнку і рух відпалювання — це всі короткі, оберти з високими силами, розділені значними проміжками, коли нічого не робиться. Типовий цикл випуску пляшки з HDPE 2 л на двовісному пристрої може тривати від 14 до 22 секунд, з яких дії затискання і передачі форми займають приблизно 2—4 секунди всього. Все інше — це екструзія, охолодження та вилучення деталі.
Цей характерний профіль витрат є причиною, чому архітектура приводу домінує в енергетиці. Гі-drодинальна гідравлічна помпа повинна обертатися на повну швидкість протягом усього циклу, незалежно від того, чи вимагається течія від деякого пристрою. Коли не вимагається течії, масло викидається через знятій клапан, а енергія перетворюється у тепло, яке повинно бути вилучено олійним охолоджувачем – другий шар енергетичних витрат, покладений поверх першого. Серво-гідравлічна система зменшує це завдяки змінній швидкості помпи залежно від потреби, але в той же час зберігає мінімальний фоновій потік і досі страждає від обмежуючих втрат і пошкоджень через клапани та прокладки. Полі електрична машина практично не витрачає енергії з приводів кріплення і транспортування, коли вони стоять на місці, оскільки сервоприводи при нульовому навантаженні і нульовій швидкості використовують лише свій електронний контролюючий пристрій та утримувальний струм.
Друга причина, чому архітектура дроселювання має значення, полягає в термічному факторі. Гідравлічна рідина, що проходить через знімаючий зворотний клапан, перетворюється на тепло, яке звільняється в обciй окислювальний циркуляційний контур. Кошти, що охолоджують його (холодильник або випарник), споживають електроенергію. Мотор насоса, який проводить 60% кожного циклу в обхід, вводить приблизно 18 кВт термічного навантаження в масло, що при типових коефіцієнтах теплопередачі 2,8 – 3,5 коштує додатково 5 - 6,5 кВт потужності компресора для його видалення. Цей каскадний штраф з помилкою регулярно не враховується в одноточкових вимірах двигуна і є найстіснішою причиною, чому заощадження, виміряне на рівні підприємства, перевищує заощадження, прогнозоване виключно з порівнянням заводських номіналів двигунів.
Третім фактором є якість керування, яка, хоча й не безпосередньо, але суттєво впливає на енергетичні потреби. Серво-електричні осі забезпечують значно кращу повторюваність положення і профілів швидкості, ніж пропорційні гідравлічні клапани, особливо під час перепадів температури протягом багатьох циклів виробництва. Краща повторюваність означає більш точною регуляцію товщини стінок деталей, що означає меншу кількість матеріалу на одну деталь, а значить, менше ваги виструганого та нагрітого обладнання на тисячу контейнерів. Енергія на кілограм та кілограми на деталь - це окремі фактори, та повністю електронна архітектура сприяє покращенню обох в однаковій мірі.
Як три архітектури EBM насправді споживають енергію
Три архітектури приводів домінують за експлуатованою базою екструзійної штампування в 2026 році: стаціонарно-диспропорційна гідравлічна, змінного диспропорційна або сервогідравлічна та повністю електрична. Пояснення окремих принципів перетворення енергії є вихідним пунктом для будь-якого реалістичного розрахунку енергії, тому що кожен тип роботи поєднується на різних етапах роботи.
Гідравліка з фіксованим об’ємом: постійний потік, постійні втрати
The classic EBM hydraulic circuit uses one or more fixed-displacement vane or gear pumps driven by a constant-speed induction motor, typically a four-pole machine running near 1,450 rpm. The pump delivers a fixed volume of oil per revolution regardless of demand. System pressure is set by a relief valve, and excess flow returns to tank across that valve.
Вплив на ємність повністю випливає з описаної ситуації. Під час притискання – кілька секунд, протягом яких прес закривається, і виникає тиск затиску, – насос виконує справжню корисну роботу, а двигун приблизно працює на номінальній потужності. У залишні 70–85% циклу насос обертається далі, споживаючи валикову потужність для подачі масла через лінійний клапан, і продовжує перетворювати цю валикову потужність у підвищення температури масла. Закривавлене споживання енергії на такій схемі зазвичай становить 25–40% номінальної потужності двигуна насоса, а старі агрегати з поношеними насосами, зношеними ущільненнями і опрісненими настройками лінійного клапана можуть перевищувати 45%.
Втрати в режимі "стоячи" є гіршими, ніж втрати в режимі "під чесним варіантом". Багато заводів залишають гідравлічні двигуни в роботі під час зміни форм, кольорів, планових короткочасних простоїв та передачі зміни, тому що повторне запуск і відновлення тепла в маслі займає час. Машина, яка справді працює 6200 годин на рік, може мати гідравлічний двигун в роботі протягом 7000 годин. Ці 800 непродуктивних годин споживають справді кВт-год і не продукують ніяких кілограмів, що призводить до збільшення показника утилізації енергії без явного відображення в журналі процесу.
Перетворювач змінного очима та сервовим гідравлічним приводом: краще, але все ще вживаний
Сервогазовий пристрій поєднує сервомотор з постійним магнітом і насосом з фіксованим або регульованим об'ємом і контролює струм шляхом змінення швидкості мотора, а не регулюванням. Коли жодний привод не вимагає потоку, мотор уповільнюється до низької швидкості резерву або повністю зупиняється. При критичному режим запрацювання силу споживання традиційно знижується до 5–12 % від потужності мотора насоса заданого об'єму. Це суттєве поліпшення порівняно з працюючою на постійному обсязі моделями.
Залишкові втрати залишаються на чотирьох місцях. Обсягові упущення через внутрішні деталі насоса та поршні клапанів продовжуються, коли в циркуляцію знаходиться тиск. Низький тиск через керування напрямком та пропорційні клапани призводить до трансформації частини кожного руху в тепло, навіть коли цей рух слугує своїм справжньому призначенню. Віскозиметр масла змінюється залежно від температури, тому максимальна ефективність обґрунтована в досить вузькому діапазоні, як правило, від 40 до 55 °С для мінерального гідравлічного масла від європейської сертифікації ISO VG 46. А аккумулятори, якщо вони вмонтовані, значно погіршують співвідношення ефективності і витрат.
Загуби в акумуляторі заслуговують особливої уваги, оскільки вони часто не враховуються. Машини з системами допомоги акумулятора, які часто використовуються на великому обладнанні класу ABLD для роботи з контейнерами об'ємом від 20 л до 1500 л, де необхідно швидко виконати великий стік, зберігають гідравлічну енергію в балоні, наповненому газом, або циліндрі і відпускають її під час періоду підвищеного навантаження. Ефективність такого акумулятора при сприятливих умовах, як правило, становить від 85 до 92 відсотків, але знижується, коли тиск попереднього заряджання відхиляється, коли газ проникає через балон протягом місяців експлуатації або коли викид регулюється для контролю швидкості. 10-відсотковий втрата енергії в обороті для акумулятора, який задіює значну частину максимального потужності машини, не є незначним, а втрати не видно без спеціального інструментарію.
Абсолютно електричний — момент приводу створюється лише тоді, коли він потрібен.
Цілком електричний екструзійно-формувальний агрегат повністю замінює гідравлічний привід. Тримач діафрагми приводиться в рух через повзунковий привід або механізм із кульковим черв'яком та переміщувальним валом. Екструдерний гвинт приводиться в рух через сервопривід або високоефективний асинхронний двигун через безкінечний або з низьким передаточним відношенням редуктор. Рух каретки, встановлення внутрішніх валків, відокремлення листа і передача виробу виконуються додатковими сервоприводами чи компактними електродвигунами.
Визначна енергетична характеристика полягає в тому, що нерухома сервовиська споживає лише струм тримання плюс втрати електроніки приводу. На машині, де механічно блок конструкції фіксується в закритому положенні завдяки вигнутої геометрії, навіть струм тримання примикає до нуля, оскільки вигин несує силу притискання механічно, а не двигун — електрично. Оцінена витрата за часом незавантаженої роботи сторіною руху повністю електричної машини EBM становить зазвичай не більше 2 відсотків потужності, що споживається під час руху, проти 25-40% для силового подібного аналога.
Друга, менш обговорена перевага – регенеративне гальмування. Коли привод з сервоприводом уповільнює рухающуся масу в кінці ходу, двигун, що працює як генератор. На системах приводу з загальним напівпровідниковим блоком, відновлена енергія доступна для інших осей на тому ж блоку, а не витрачається в гальмівному резисторі. На машині з кількома координованими осями і добре налаштованим блоком до 3 до 8 % рухомої енергії може бути рециркульовано всередині. Це невеликі цифри окремо, але вони множаться за рік на мільйони циклів.
У повністю електричній архітектурі не змінюється навантаження на опалення. Термостати, нагрівачі головки дільниці та коловоротні нагрівачі не витрачають активної потужності, незалежно від виду приводу. Так само не змінюється запит на стислий повітря, запит на охолодну рідину або запит на допоміжне обладнання. Пояснення цієї границі є необхідним для формування реальних очікувань, і тому розбиття на процент в наступному розділі має значення більшою мірою, ніж будь-які заявки на головну мету.
Table 1: Drive Architecture Energy Характеристикаs Compared
| Характеристика | Гідравлічна з постійним робочим обсягом | Перемінний / сервогвинтовий гідравлічний | Повністю електрична |
|---|---|---|---|
| Загальна потужність в порівнянні з номінальною робочою потужністю | 25–40 % (поткнуте обладнання до 45 %) | 5–12% | Менеше 2% |
| Без втрат у режимі економного енергоспоживання при зупинках і змінувальних манер. | Високий режим (зовнішній привід, як правило, залишається включеним) | Середній — двигун працює на холостому ході або засинає. | Очень низкая — привода без масла, лише нагрівальні пристрої |
| Втрати акумулятора при зарядженні (якщо потрібно) | 8–15% накопиченої енергії (кВт · год / кг) | 8–15 %, з погіршенням внаслідок зміни положення попередньої навантаження | Не застосовується — немає гідравлічного магазина |
| Зменшення пропускної здатності клапана і втрати через утечку | Маркування проводу в стіні | Medium | Немає |
| Потужний тепло відкидається в циркуляційну систему охолодження | Високий — вимагається спеціальний масляний охолоджувач | Середня конфігурація пристрою для охолодження масла — менша. | Низький режим (вентиляція шафи, в якій розташований двигун) |
| Повернення енергії при зменшенні швидкості. | Немає | Limited | 3–8 % енергії руху через спільну систему DC-бусів |
| Надсечова зона (кВт/год/кг) | 0,65–0,90 | 0,50–0,70 | 0,35–0,55 % |
| Повторюваність руху кріплення і візка | Середнє значення, змінення з температурою масла | Добрий | Ідеально, залежно від температури |
| У рівень дії машини великі шуми. | Маркування проводу в стіні | Medium | Низький |
| Належність до чистій зони та фармацевтичному сектору | Низкий — ризик утворення масляної пари і витоку масла. | Medium | Висока — немає гідравлічної рідини |
| Обтяжливість догляду (хімічна речовина, фільтри, ущільнювальні елементи) | Маркування проводу в стіні | Medium | Низький |
| Дані про відносну вартість капітальних вкладень | Низький | Medium | Від середньої до преміум |
Де йдуть кіловат-години: розподіл енергії за процентами
Перед вирахуванням будь-яких економій необхідно розкласти початкову точку. Ячейка екструзійного формування під формою не є єдиним навантаженням; вона представляє собою кластер навантажень з дуже різним поведінковим зразком, і електроустаткування безпосередньо атакує лише одне з них. Нижче представлені відсотки, що відображають типове розподіл, виміряне в середніх ячейках ЕБМ, що виробляють ємності з ПЕ, і вони повинні використовуватися як стартова шаблонна модель, яку необхідно замінити своїми подетальними даними, як тільки такі дані з'явиться.
Нагрівання екструзії та пластифікація — від 35 % до 45 %
Це найбільша однакова секція і, в основному, незалежна від архітектури. Вона включає елементи нагріву барабана, нагрівачі голови пресу, нагрівачі адаптера і змінних екранів, а також механічну роботу, що виконується гвинтом екструдера при різанні і транспортуванні шихти. На відмінно налаштованому екструдері з однім гвинтом з коефіцієнтом L/D від 25 до 30:1 при переробці HDPE значну частину ентальпії, необхідної для підведення смоли від навколишнього середовища до температури плавлення в діапазоні від 175 до 210 ºС, забезпечує саме змочування, а не решта ліній нагріву. Після того, як барабан досягає стабільного стану, періоди ведення гарячих ліній на середній і передній зонах часто знижуються нижче 20 відсотків, а на гвинтах з високим змочуванням передні зони можуть вимагати охолодження, а не нагріву.
Теоретична ентальпія, необхідна для нагріву і плавлення HDPE від 25 °C до 200°С, становить приблизно 0,19–0,22 кВт•г на кілограм, що приймається до уваги у випадку теплоємності приблизно 2,3 кДж/кг·К у твердому стані, теплоти плавлення близько 200–230 кДж/кг і теплоємності стану розплавленого матеріалу. Тому будь-яка заміряна енергія екструзії, що перевищує приблизно 0,25 кВт•г/кг, означає неефективність: випромінювання від босих поверхонь барабана, теплообмін з рамою, перевищення розмірів нагрівних смуг, яка працює без активного охолодження, або геометрія винта, яка генерує значно більше пошкоджуючого тертя, ніж потрібно для процесу, і потім вимагає охолодження барабана для її видалення.
Затискання та рух форми: від 15 до 25%
Цей блок — це саме те, на що електропостачання впливає безпосередньо. Він включає відкривання і закривання форм, підтримання сили затиску під час пневмотонування та охолодження, рух валиків на передметальних машинах та спрацювання плунжера пневматичного нагнітання або плунжера для калібрування. На гідравлічній машині постійного переміщення цей блок збільшується через скиди в бустері, що описані вище; на повністю електричній машині він суттєво скорочується, оскільки енергія використовується тільки в період дійсного руху. На практиці перехід від гідравлічної машини постійного переміщення до повністю електричної знижує цей блок на 55–75%.
Постійна готовність гідравлічного блока: 10-20% сеансу
На повністю електричній машині цей блок, в основному, дорівнює нулю. На гідравлічній машині з фіксованим робочим об'ємом це є одним з найбільших втрат, які можна уникнути в цілому на підприємстві, і оператори не можуть цього помітити, оскільки насос видає той же собачий мов, якщо він виконує роботу, або не виконує. На сервогазових машинах цей блок, як правило, становить від 3 до 7%. Тому що цей блок повністю зникає при електрифікації, а не просто скорочується, він є основним фактором, що обумовлює значне зменшення показника.
Компресований повітря для прокачування: від 10 до 20%
Побойковий повітря, попередній побойковий повітря, викид та пневматичне приведення в дію разом складають блок, на який повністю не впливає електричне приведення в дію. Енергія витрачається в дому компресора, а не в машині, тому тому вимірювання на терміналі машини недооцінюють фактичну площу клітині. Частина вісьма докладно розглядає цей блок.
Cooling Water System: 8 to 15 Percent
Охолодження форми, охолодження масла на гідравлічних машинах, охолодження кратера екструдера та охолодження барабана всіх досягають завдяки циркуляції охолодженої води і барабанної води. Мощність компресора холодильника, потужність насоса та потужність вентилятора охолоджуючого циркуляторного барабана входять в цей блок. Електрифікація зменшує цей блок непрямим шляхом шляхом зменшення навантаження на охолодження масла, зазвичай на 15-30 відсотків блоку.
Допоміжне обладнання: від 5 до 10%
Пристрої транспортування матеріалу і вакуумні транспортувачі, осушувальні сушильники, де оброблюються гігроскопічні матеріали, такі як PA, PC або PETG, централізоване завантаження, гранулятори, повторна обробка пліг, конвеєри для вивантаження матеріалу, пристрої для виявлення течій і зупинувальні станції в потоці продукції. Ця блокова структура не є незалежною від архітектури, але часто перевищує розміри. Зокрема, гранулятори для розпушування часто залишаються включеними постійно, коли їм потрібно працювати тільки періодично.
Таблиця 2: Розподіл енергії в ячейці EBM за архітектурою приводу
| Блок енергії. | Типовий діапазон частки | Постійний гідравлічний принцип (індекс, початкова точка 100) | Гідравлічна система сервопроводів (індекс). | Повністю електрична (індекс) |
|---|---|---|---|---|
| Нагрівання екструзії and plasticising | 35–45 % | 40 | 40 | 38 |
| Затримання і рух форматування | 15–25% | 20 | 13 | 7 |
| Статус пристрою гідравлічного регулювання потужності та обхід | 10–20% | 15 | 15 хв. на тиждень; 450 хв. на рік | 38 |
| Компресований повітря для розпилювання та заведення в роботу | 10–20% | 14 | 14 | 14 |
| Система охолодження води (форма, масло, барабан) | 8–15% | 11 | 9 | 8 |
| Допоміжне обладнання (сушіння, транспортування, гранулювання) | 5–10% | 7 | 7 | 7 |
| Сумарний індекс ячейки | 100% | 107 (базова установка встановлена на 100 після нормалізації) | 88 | 74 |
Якщо нормалізувати потік газу з постійним середнім діаметром на показник 100, то серво-гідравлічний показник становитиме приблизно 82, а повністю електричний показник — приблизно 69, що відповідає зменшенню на 18% і 31% відповідно для границі цілого судинного об'єму. Варто зазначити, що ці показники границі цілого судинного об'єму більш консервативні, ніж показники самої машини, які часто іноді вказуються, оскільки вони включають стиснене повітря і генераторно-автоматичні установки, на які величина електрифікації не впливає. Коли порівнюють пропозиції постачальників, завжди потрібно встановити, до якої границі належить заявлена економія.
При конкретному споживанні енергії — метрична величина, що застосовується в корпораціях.
Коефіцієнт споживання енергії, скорочено як КСЕ та виражено у кіловатгодинах на один кілограм хорошої продукції, є єдиним показником енергетичних витрат, який зберігається при зміні розмірів машини, різноманітності продукції, розкладу робочого дня або країни розташування. Вплив потужності в кіловатах на звичайний приписування неможливо. Кіловатгодини на рік нічого не говорять без показника виходу. КСЕ нормалізує обидва і дозволяє порівняти лінію з флаконами на 200 мл з лінією розливних амбарів на 20 л на обґрунтованій основі.
Точне визначення метрики
КЕР обчислюється як загальна електроенергія, спожита протягом визначеного періоду, поділена на масу продукту, який є в продажу, виробленого в цей самий період. Потрібно чітко уточнити і потім утримати постійними три визначні рішення:
- Межа вимірюванняЛише пристрій терминалу машини, машина та спеціальні допоміжні пристрої або повна комора, включаючи пропорційне розподіл стисненого повітря та охолодженої води. Кожен з цих варіантів легальний; їх комбінування не допустимо.
- За масоюКілограми вилитої смоли або кілограми готової продукції, що продається після видалення остатків і виключення неякісної продукції. Друга опора — чесна, оскільки жиру, який переробляється і подається знову, уже витратив енергію на плавлення. На стандартних контейнерах з пристроєм для просочення та молоть, жири можуть становити від 15 до 40% вилитої маси, тому обидві опори можуть відрізнятися більше ніж у чотири рази.
- Вікно часуОдиночні стабільні години роботи, робочий час безпосередньо перед обробкою або продуктів несумісних із чистими комбінаціями; числові показники корелюють саме з щомісячними обмеженнями запуску, заміни форм або з часом простою. Ці показники дають більш точний результат, аналогічний метрічному показнику.
Конвенція, що використовується у цій статті, має такий зміст: границя цілого судинного об'єму, виключаючи виробництво стисненого повітря, масова оцінка продавної готової продукції, обчислення з врахуванням пікового періоду виготовлення. Така конвенція є найбільш корисною для складання річного бюджету, оскільки її можна просто множити на кількість тон продавної готової продукції.
Нормативні діапазони для ПЕ-контейнерів
У загальній установці для екструзійно-нагартованого лиття різниця значень показників комплексного енергетичного споживання гумового наповнювача для контейнерів HDPE і LDPE об'ємом від 200 мл до 20 л залишається досить стабільною. Намагають навантажувати устаткування старої генерації з фіксованим обсягом без ізоляції барабана, що, як правило, дає показники у межах 0,65–0,90 кВт·год/кг. Вихідна напруга гідравлічного агрегата нової генерації, що має насос з регульованою потужністю і барабан ізоляції, зазвичай розраховується на 0,50–0,70 кВт·год/кг. При правильно розрахований модельного кординаційі вентиляційних зазорах в якісному повітряному каналі, порівняно здоровий рівень навантаження повноцінному повністю електродвигуновому устаткуванням дає показники у межах 0,35–0,55 кВт·год/кг.
Матеріал має значення, так само як і машина. ПП вимагає трохи вищу температуру розплавлення, ніж НДПЕ, і має більш високий ступінь плавки, завдяки чому КСЕ зростає приблизно на 5−10%. Жорсткий ПВХ перебуває в процесі при нижчій температурі розплавлення, яка зазвичай становить від 165 до 185 °С, але вимагає дуже твердого управління розмелюванням і часто нижчих швидкостей вала, чого достатньо для збільшення КСЕ у тому чи іншому напрямку. Розумні пластики, такі як ПК і ПА, додають обертовий навантаження, яке може становити 0,05−0,12 кВт/кг самостійно, а ПК також вимагає температури розплавлення понад 250 °С. Тому будь-яка норма КСЕ має зазначати матеріал.
Ядерна арифметика
Розрахунок щорічного споживання електрики зводиться до одного виразу:
Рівноважне щорічне споживання електроенергії (кВт·г) = конкретне споживання енергії (кВт·г) × щорічний продавний об'єм (кг)
Економія від зміни архітектури складає
Заощаджені кВт•г за рік = (базова ЕХЕ − повністю електрична ЕХЕ) × щорічна продавлива продуктивність (кг)
Елегантність цієї формули полягає в тому, що не потрібні будь-які спроби узагальнення щодо тривалості циклу, кількості машин, режиму зміни змін чи використання. Все це вже закладено в заміряному коефіцієнті ефективності використання та досягнутому випуску тоннажі протягом року. Основний інженерне завдання полягає у чесному обчисленні початкового коефіцієнта ефективності використання та встановленні обґрунтованої мети щодо коефіцієнта ефективності використання для нового обладнання, а не в самій арифметиці.
Річний час експлуатації та показник навантаження: створення моделі роботи
Хоча метод SEC не вимагає моделі часу для вирахування економії, модель часу необхідна для двох інших цілей: розмірювання електроенергетичної інфраструктури та розуміння, чому дві установки з ідентичним обладнанням повідомляють різні значення SEC.
Три стандартні режими зміни
Обслуговування з двох змін, що працює п’ять днів на тиждень з законними святами, зазвичай досягає 3800–4200 запланованих годин на рік, із яких близько 3300–3700 є продуктивними після зміни гвинтової форми, зміни кольору та технічного обслуговування. Обслуговування із трьох змін, що працює п’ять або шість днів на тиждень, досягає 6000–7000 запланованих годин, з яких 5300–6300 є продуктивними. Безперервне обслуговування, що працює сім днів з запланованими вікнами технічного обслуговування, досягає приблизно 8000 запланованих годин, з яких 7200–7600 є продуктивними.
Відношення продуктивних до графікованих годин саме туди і полягає в тому, звідки різко відрізняються гідравлічні й електричні архітектури. За 400−600 невитратних годин у рік робоча гідравлічна установка постійного обсягу, яку залишили підключеною, продовжує навантажувати 25−40% своєї номінальної потужності, що не робить нічого. Повністю електрична машина у такому ж стані навантажує лише обігрівач резервів, який сам може бути зменшений на 30−50% за допомогою відкладання температури резерву у 40−60 °С нижче температури процесу. Саме в цьому механізмі, завдяки чому електрифікація покращує КСЕ на понад 60% за рахунок чистої арифметики безпосереднього впливу.
Коефіцієнт навантаження і його наслідки
Коефіцієнт навантаження означає співвідношення середнього дійсного навантаження до навантаження машини. Робочі клітини EBM працюють з коефіцієнтом навантаження 0,55−0,85. Машина, розрахована заздалегідь для майбутніх контейнерів великого розміру, але зараз працює з контейнерами маліх розмірів, буде стоїти у лоуенді. Машина, що працює при номінальному витягленні з повною установкою пресу, буде стояти у хайенді.
Фактор навантаження впливає на гідравлічні і електричні машини неоднаково. Гідравлічний насос при низькому значенні фактора навантаження все ще обертається на повну швидкість, тому його втрати через відхилення залишаються постійними у відносних одиницях, а корисна витрата падає – ККД посилюється швидко, коли падає значення фактора навантаження. Сервово-електричний привід при низькому значенні фактора навантаження просто переборює менший струм, тому його ККД знижується лише незначно. У дійсності, при факторі навантаження 0,55 перевага ККД повністю електричного шляху перед початковим гідравлічним розширюється c 45 до 55%, а при факторі навантаження 0,85 звужується до 25–32%. Заводи, що мають мінливу замовлення і часті зміни продукції, тому виграють непропорційно від енергетизації.
Таблиця 3: Часи роботи та коефіцієнт навантаження за моделлю
| Швидкість зміни | Планований час використання в році | Виробничі години | Непродуктивні час роботи на енергосиловому устаткуванні | Типовий коефіцієнт навантаження | Відносний штраф ЕСК на гідравлічній супорті |
|---|---|---|---|---|---|
| Дві зміни, п’ять днів | 3,800–4,200 | 3 300–3 700 | 400–600 | 5. 0,55–0,70. | Високий (часті повторні старти, тривале нерухоме зберігання). |
| Три зміни, п'ять-шість днів | 6000–7000 | 5300–6300 | 500–800 | 0,65–0,80 | Medium |
| Продовжене, сім днів | 7800–8200 | 7,200–7,600 | 300–600 | 0.75–0.85 | Низка (але абсолютний кВт-фут найбільший). |
Зроблена розрахунок: зниження витрати електроенергії на 500, 1500 та 3000 тонн на рік
Прикладене розрахунку застосовує метод SOC до трьох розмірів установки, які охоплюють більшу частину незалежних операцій формування. Усі цифри — у кВт·год та відсотках. Жодних грошових значень не надається, оскільки структури тарифів змінюються залежно від регіону, контракту, заряду за споживану енергію і періодів використання — для отримання фінансового результату, який відповідає вашому договору на постачання енергії, застосовуйте до цих цифр у кВт·год свою структуру тарифів.
Означення сценарію
Три пари початкової та мети оцінюються на кожному рівні результату, що символізують реальний діапазон результатів:
- Консервативний варіант:початкове значення 0,60 кВт·ч / кг (розумно підтримуваний серво-гидравлічний агрегат), що покращується до 0,50 кВт·ч / кг. Покращення становить 0,10 кВт·ч / кг, або 16,7%.
- Типовий випадок:відправна точка 0,70 кВт / кг (мішаний парк гідравлічних машин різного віку), що покращується до 0,45 кВт / кг. Покращення становить 0,25 кВт / кг, або 35,7 відсотка.
- Найкращий сценарій: базовий КСЕ 0,90 кВт/кг (стара флешка з гідравлічного обсягу при низькому коефіцієнті навантаження з неізольованими баками), який покращується до 0,35 кВт/кг. Покращення 0,55 кВт/кг, або 61,1%.
Таблиця 4: щорічне зменшення кВт·год при трьох рівнях продуктивності
| Annual Output | Приклад. | Базова система енергетичного контролювання (кВт⋅год/кг). | Електрична енергоефективність (кВт·г/кг) | Базова щорічна кількість кВт·год/годину | Електричний рік кВт•г | Щорічні економити кВт·год | Зменшення | ІндЕкс (відправна точка = 100) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 500 т/рік (500 000 кг) | Консервативний | 0,60 | 0.50 | 300 000 | 250 000 | 50 000 | 16,7% | 83,3 |
| 500 т / рік | Типовий | 0,70 | 0,45 | 350,000 | 225 000 | 125,000 | 35,7%. | 64,3 |
| 500 т / рік | Найгірший варіант | 0,90 | 0,35 | 450 000 | 175 000 | 275 000 | 61,1% | 38.9 |
| 1 500 т/рік (1 500 000 кг) | Консервативний | 0,60 | 0.50 | 900,000 | 4. 750 | 150 000 | 16,7% | 83,3 |
| 1500 т/рік | Типовий | 0,70 | 0,45 | 1 050 000 | 675 000 | 375 000 | 35,7%. | 64,3 |
| 1500 т/рік | Найгірший варіант | 0,90 | 0,35 | 1 350 000 | 525 000 | 825 000 | 61,1% | 38.9 |
| 3,000 t/a (3,000,000 kg) | Консервативний | 0,60 | 0.50 | 1 800 000 | 1,500,000 | 300 000 | 16,7% | 83,3 |
| 3000 тонн на рік. | Типовий | 0,70 | 0,45 | 2 100 000 | 1 350 000 | 4. 750 | 35,7%. | 64,3 |
| 3000 тонн на рік. | Найгірший варіант | 0,90 | 0,35 | 2 700 000 | 1 050 000 | 1 650 000 | 61,1% | 38.9 |
Правильне вивчення таблиці
З цієї таблиці випливає три обставини. По-перше, відсоток зниження не залежить від масштабу - він залежить тільки від пари SEC, а не від тоннажу. З 500- тонний заводу і 3 000- тонний завод отримують однаковий відсоток; відмінність лише в абсолютних кіловат-годинах. По-друге, абсолютна економія пропорційна до тоннажу, що означає, що логіка окупності рішення чітко сприяє установкам з високою експлуатацією. По-третє, різниця між консервативним і найкращим сценарієм становить чинник 5,5, через що початкове вимірювання значно важливіше, ніж завдання. Установка, яка вважає початкове значення 0,70 кВт·ч / кг, коли істинне значення становить 0,85 кВт·ч / кг, переоцінюватиме свою економію більш ніж на половину.
Помічним показником є кількість машин. Один середній EBM-апарат, який виробляє 2 Л контейнерів HDPE з швидкістю 45 кг в годину і працює 6 000 продуктивних годин на рік, дає близько 270 тонн екструдованого масиву. Після відрахування тонни продуктів, що утворилися, залишається прореліпаторний продукт, який, певно, має таку умовну продуктивність 78 %, а продажна продукція - близько 210 тонн. У типовому випадку така машина дає приблизно 52 500 кВт·год щорічної економії. Завод з семи таких машин приблизно дістає обсяг 1500 т/рік, який наданий у Таблиці
Process Variables That Move Specific Потужність
Купівля повністю електричного обладнання встановлює новий рівень, але параметри процесу визначають, в якій області завод фактично працює. На ЕСК найбільший помітний вплив мають наступні параметри, які зазвичай можна адаптувати без затрат капіталу.
Температура плавлення та графік температури
Для ПЕ-контейнерів, температурний вік розплавлення від 175 до 210 °С покладає спочатку над консервативними комерційними обробками. Робота при 205 °С, якщо 185 °С забезпечить прийнятний парізон, витрачає енергію дворазово: спочатку в теплообмінниках і затратах зусилля на обробку, необхідних для досягнення вищої температури, а потім в холодильному циклі, який повинен видалити додаткову енталпію, перш ніж виріб можна буде викинути. На кожні 10 °С зайвої температури розплавлення додається приблизно 0,005−0,008 кВт/кг на опалювальних сторонах і продовжує час охолодження на 3−6%, що знижує вихід та відповідно підвищує КСЕ.
Підвищення температури циліндра — при завантаженні холодніше, з підвищенням відстані до отвору для витягування —, загалом, споживає менше енергії, ніж стабільне значення температури, тому що дозволяє тертя перетворювати пресовану нижню частину на розплавлений метал, а не стикати з труднощами, пов'язаними з передачею тепла від стінок циліндра. Температуру переходу в порожнину подачі рекомендується встановлювати на рівні, достатньому для запобігання утворенню порожніх плит — на 30–35°С для ПП – при цьому не варто охолоджувати перехід до широкої зони подавання.
Screw Speed, L/D Ratio and Compression Ratio
Геометрія шнека встановлює баланс між теплом розтягу і теплом пропускання. Екструдер з одним шнеком з коефіцієнтом L/D рівним 25-30:1 і коефіцієнтом стискання від 2,5 до 3,5:1 є стандартною компоновкою для пневматичного зварювання вибивного пресування ПЕ, і в межах цього обєму шнек з перемішуванням у вигляді бар'єрного шнека як правило обертає 8-15% менший вміст залишкового тепла (SEC) порівняно з конвенційним трьохзонним шнеком з того ж виходу, тому що він досягає гомогенності розплаву при нижчій температурі.
Загвинчування необхідно налаштувати для досягнення потрібного часу падіння тиску при найменшій можливій швидкості. Робіт з високою швидкістю завзяття та, потім, згасання завзяття за допомогою насоса зрошувального матеріалу або стримуючої заслінки приводить до перетворення енергії вала на тепло, яке потім вилучається протитечійним охолодженням. Це чиста втрата. Якщо встановлено насос зрошувального матеріалу або мускульний насос, їх краще використовувати для стабілізації вихідного тиску, а не для компенсації швидкісного перегрівання заслінки.
Шарини з ізоляцією
Зчеплені внутрішні стінки циліндра при температурі від 190 до 210 °C безперервно виділяють та конвективно обігрівають камеру машини. Застосування знімних ізоляційних манжет на циліндрі та формі зменшує енергетичні затрати на нагрів вдвічі (при значних технічних складнощах), причому більша цифра відноситься до машин у прохолодних або охолоджених залах. Другою цінністю є постійне стабільне температурне поле зони нагрівки, швидше повторне нагрівання від холодного стану, нижча температура навколишнього середовища в приміщенні машини і значне зниження ризику опіків для операторів. Легкість здійснення заходів стійка, і цей засіб може застосовуватися сумісно для гідравлічних та повністю електрифікованих машин.
Температура охолоджувальної води для лиття пластмас
Стандартне охолодження води для контейнерів HDPE — в діапазоні від 8 до 15 °C. На кожен ступінь зниження температури довше триває період охолодження, але теплові навантаження компресора холодильної установки зростають щонайменше на 2–3%. Найоптимальніше — не найнижча, а найвища температура, котра подає таку ж кількість циклів, не провокуючи кристалізації або овалності. Деякі підприємства роблять охолоджувану воду на 7 °C просто з примхи, коли температура 12 °C давала б той самий результат, знижуючи енергоспоживання холодильної установки на 10–15%.
Потік має таке ж значення, як і температура. Турбулентний потік в охолоджувальних каналах, який характеризується числом Рейнольдса, що дорівнює 4000 або більше, передає кисень кілька разів ефективніше, ніж ламінарний потік. Малі або частково заблоковані канали змушують охолоджувач компенсувати низькою температурою газопостачання. Річна десалація охолоджувальних контурів форм – це заходи середнього рівня важливості, які зазвичай відкладають на потім.
Структурована подача повітря та відновлення Вентури
Повітря нагнітається часто одноразово під високим тиском 8-10 барів, коли процес потребує тільки цього тиску під час першого нагнітання. Коригування режиму подачі (короткий імпульс високого тиску для формування тарілки проти поверхні штампу, за ним — нижчий підтримувальний тиск 4-6 барів під час охолодження) дозволяє знизити масу повітря, споживаного на кожну деталь, на 20-35%. Якщо автоматика машини дозволяє управляти незалежними тисками переднього та основного нагнітання, то це сприймається як зміна налаштувань, а не як модифікація устаткування.
Повернення повітря йде далі. Система відбору на основі Вентури або приймальника відбирає вихлоп із кожного циклу обдування та повертає його у приймальний пристрій середнього тиску, який забезпечує потреби в пневматиці із низьким тиском, таких як циліндри, конвеєри та викидачі деталей. Частка відбору, що становить від 20 до 40% обсягу повітря для обдування, можлива на машинах з великим обсягом контейнерів. Бо виробництво стисненого повітря є одним з найменш ефективних перетворень енергії у будь-якій установці — зазвичай лише 10–15% енергії, наданих компресором, перетворюється на корисну пневматичну роботу — кожен кубометр, не вироблений, вартий кілька разів її очевидної вартості.
Контроль товщини стіни та матеріалу на одну деталь
Контроль товщини стінки протилежної заготовки, будь то пневматичний або сервоприводний механізм регулювання відстаней між штампами, наосліп забезпечує регулювання, що прямо впливає на кількість грамів, які потрапляють у кожен контейнер. Перехід від програми товщини стінки з 20 пунктів до програми з 100 пунктів, зазвичай зменшує вагу деталі на 3–8% споживання пневматичної енергії, не втрачаючи при цьому якості покриття верхньої частини контейнера та результатів тестів при падінні деталей. Бо ВСЕ виражається у кілограмах, дедалогічна вага деталей не знижує ВСЕ — але сумарний обсяг процесування зменшується, і, відповідно, зменшується і загальний щорічний обсяг кіловат-годин. 5-процентне полегшення на заводі, що виготовляє 1,5 тисячі тонн / рік, усуває 75 тонн обсягу процесування та, при 0,45 кВт / кг, приблизно 33750 кВт / година, незалежно від питання про архітектуру приводу.
Стислий повітря: Тихий другий половина відбитка енергії EBM
Будь-яка програма енергоощадження, яка закінчується тактом при закінченні розширення на термінальному блоці, захопить лише частину доступного зниження. Компресована повітря створюється централізовано, метриться централізовано і тому рідко припускається на машинах, що її споживають, що саме тому ця нерегульована навантаження існують в заводах з пневматичного зварювання.
Пеня за переведення
Виробництво стисненого повітря тиском 7 бар бере приблизно 6-7 кВт обертової потужності на один нормальний кубометр вільного повітря, що транспортується, на добре обслуговуваному роторному компресорі, підвищуючись до 8 кВт на старі тягових компресорах або там, де фільтри впуску забруднені. З цієї потужності лише незначна частка відновлюється як механічна робота в точці застосування; все інше перетворюється на тепло в компресорі і падіння тиску в розподільній мережі. Тому один кубометр стисненого повітря, що втрачений на станці, коштує значно більше, ніж одна що еквівалентна енергія, втрачена на електричному двигуні.
Протікання технологічного рідин
Розрив утилізаційного повітря у некерованій установці з виробництва пластмас найчастіше становить 20–35% від загального обсягу. На заводах для лиття прес-формою розрив є ще більш серйозним частково через велику кількість швидкоз'ємних розводок, роторних з'єднань на вагових сполучних штифтах та пневматичних циліндрів, які проходять постійному циклі. Розрив однорідної діафрагми (0,3 дюйма) при тиску 7 бар може становити приблизно 0,5 нормо-кубічних метрів на хвилину, що при 6,5 кВт/кубний метр на хвилину становить близько 3,2 кВт протягом постійної роботи – приблизно 25 600 кВт-годин на рік при 8 000 годин робочого часу. Аналіз розривів методам ультразвуку, який проводиться двічі на рік з використанням програми ремонту, є одним з найбільш дешевих і простих способів.
Управління діапазоном тиску
Кожне зменшення на 1 бар тиску в системі призводить до втрати потужності компресора на 6-8%. Деякі установки EBM працюють зі сплеском у системі стисненого повітря на рівні 8-9 бар, оскільки для однієї машини потрібно високий тиск, тоді як спеціальний підсилювач, який обслуговує одну машину, дозволяє скоротити загальний вагу до 6 бар. Розділення мережі на низко- і високонапірні сегменти для запуску і транспортування і високого тиску для розпорошення — засіб середнього рівня складності з досить значними і постійними зобов'язуючими результатами.
Відновлення тепла від будинку компресора
У діапазоні від 70 до 90% вхідної енергії компресора можна відновлювати у вигляді малогабаритного тепла в потоку охолоджувального повітря або охолоджувальної води. У кліматах з опалювальним сезоном або на об'єктах з попитом на гарячу воду для прання або попереднього висушування смоли цей тепло витісняє інше споживання енергії. Це не впливає на показник електроенергетичного лічильника для стисненого повітря, але знижує загальне споживання енергії на об'єкті, що є важливим фактором при представленні даних щодо викидів вуглекислого газу.
Заходи по модернізації і модернізації розраховані за економією та складністю
На кожному заводі неможливо замінювати весь парк машин. Нижче наведений список практичних заходів, доступних для діючої установки для екструзійного формування під тиском, залежно від типових порогів ефективності та ступеня складності реалізації. Складність оцінюється за рівнем від 1 (легкий) до 3 (складний) залежно від необхідного простою, технічної складності та потреби у послугах зовнішніх підрядників. Критична складність виражається у відносному діапазоні, а не у цифровому виразі.
Таблиця 5: заходи з енергозбереження, діапазони заощаджень та складність виконання
| Measure | Енергетична атака блоку | Типовий економічний результат | Складність впровадження | Ширина динамічного спектра залишкової вартості капіталу |
|---|---|---|---|---|
| Огляд ушкоджень утилізації стисненого повітря методом ультразвуку та ремонт | Стиснене повітря | 10–25% енергії повітря | Низький | Низький |
| Обігрівальні комбіновані куртки бака та головки прес-форми | Нагрівання екструзії | 15–25% енергії нагрівачі | Низький | Низький |
| Динаміка резервної температури під час зупинок | Нагрівання екструзії | 30–50% енергії резервного нагрівального приладу | Низький | Низький |
| Оптимізація температурного режиму охолоджувальної води (8°С, коли дозволяє режим роботи) | Охолоджуюча вода | 8–15% енергії охолодження | Низький | Низький |
| Підготовка тиску завихреного повітря (розподіл перед завзяттям та тримання) | Стиснене повітря | 20-35% обсягу повітря струму | Від низького до середнього | Низький |
| Програма зневоднення каналу охолодження прес-форми | Охолоджуюча вода | 5–12% енергії охолоджувача | Від низького до середнього | Низький |
| Діагностика за допомогою підметрики та окремих контролерів на рівні зміни | Всі блоки (включення) | 3– 8 % поведінкового чинника | Medium | Від низького до середнього |
| Впровадження бар'єрного шпинделя з розділом для змішування | Екструзія / пластикування | 8–15% енергії витяжка | Medium | Medium |
| Стиснене повітря network pressure split (low / high headers) | Стиснене повітря | Зниження від 6 до 8% за бар | Medium | Medium |
| Повернення завихреного повітря у проміжний ресивер | Стиснене повітря | 20-40% обсягу повітря струму, що відновлюється | Від середнього до високого | Medium |
| Переобладнання сервопомпи на існуючому приводі від гідравлічного агрегату | Гідравлічне резервне засіб і зчеплення | 15–30% енергії машини | Від середнього до високого | Від середнього до високого |
| Привід з регульованою швидкістю на охолоджувачах та охолоджувальних насосах | Охолоджуюча вода | 15– 30 % енергії насоса | Medium | Medium |
| Оновлення контролера товщини стінки парія за принципом множинного поточного контролю | Обсяг оброблених кілограмів | 3–8% енергії на матеріал і його підстройку | Від середнього до високого | Від середнього до високого |
| Повна заміна повністю електричною машиною EBM | Рух, режим очікування, масляне охолодження | 25-45% енергії камери (до 60% у порівнянні з даними старого свічкового обладнання) | Маркування проводу в стіні | Від середньої до преміум |
| Рекуперація теплоти компресора для виробництва гарячої води | Сумарна енергія на об’єкті | 70–90% нагрівальної енергії компресора можна виробити знову | Маркування проводу в стіні | Від середнього до високого |
Розумне правило послідовності полягає в завершенні кожного етапу з низьким ступенем складності перед перейманням на важкий етап. Існує два причини. По-перше, етапи з низьким ступенем складності зазвичай забезпечують суму зниження на рівні 10–18 %, мінімізуючи руйнівне вплив. По-друге, найбільш важливо, що він поліпшує базову точку. Заміна машини у той час, коли мережа стисненого повітря втрачає 30 % і бочки не ізольовані, робить неможливим правильно визначити причини подальшого покращення, що знижує необхідність наступних інвестицій.
Перетворення кіловат-годин на вуглекислий газ: арифметика коефіцієнта мережі.
Все частіше заводи по виливковій формовці повинні повідомляти про викиди в рамках сфери 2 покупцям, що володіють торговельною маркою, а в деяких юрисдикціях — регулюючим органам. Конвертація з кіловатт-годин в еквівалент діоксиду вуглецю проста, як тільки вибрано коефіцієнт викидів у мережі, а отриманий обсяг часто є більш переконливим в рамках компанії, ніж сам показник енергії.
Вибір коефіцієнта викидів мережі
Статистичні фактори викидів у електричній мережі сильно варіюються за країнами і роками внаслідок зміни складових генерації. Робочий діапазон від 0,55 до 0,85 кг CO2e за кВт·год поєднує більшу частину промислових систем електропостачання з значною часткою теплоелектростанцій. Системи, у яких домінують водно-теплова, ядерна чи відновлювана генерація, знаходяться значно нижче цього діапазону; системи, у яких домінують вугільні станції, розташовуються у верхній частині цього діапазону. Використовуйте опубліковані національні або регіональні фактори, які відповідають року звітності, і вказуйте джерело в інформації. Якщо на об'єкті діє угоду про купівлю енергії з відновлювальних джерел, поряд з фактором за місцем розташування можна використовувати ринковий, як передбачено Протоколом про парникові гази.
Таблиця 6: Еквивалентне зменшення викидів вуглецю за типою продукції
При застосуванні діапазону до типових показників заощаджень, наведених у таблиці 4, ми отримуємо наступні показники щорічної зниження викидів вуглекислого газу. Всі цифри – в метричних тоннах вуглекислого газу, еквівалентному його кількості, в рік.
| Annual Output | Приклад. | Щорічні економити кВт·год | При 0,55 кг CO2e / кВт / ч | 0,70 кг CO2e / кВт·годин | При 0,85 кг CO2e/кВт∙год |
|---|---|---|---|---|---|
| 500 т / рік | Типовий | 125,000 | 68,8 т | 87,5 т | 106,3 т |
| 500 т / рік | Найгірший варіант | 275 000 | 151,3 т | 192,5 т. | 233,8 т |
| 1500 т/рік | Типовий | 375 000 | 206,3 т | 262.5 t | 318,8 т |
| 1500 т/рік | Найгірший варіант | 825 000 | 453.8 t | 577,5 т | 701,3 т |
| 3000 тонн на рік. | Типовий | 4. 750 | 412,5 т | 525,0 т | 637,5 т |
| 3000 тонн на рік. | Найгірший варіант | 1 650 000 | 907,5 т | 1 155,0 т. | 1 402,5 т |
Виражений на один кілограм продукту, типовий випадок дозволяє економити 0,25 кВт∙год на кілограм, що при 0,70 кг CO2e/кВт∙год відповідає 0,175 кг CO2e на один кілограм виробленого контейнера. Для власника маркування, який проводить оцінку життєвого циклу пакувальних форматів, це пряме використовуване число, яке надавати перевагу все частіше запитують у перетворювачів. Здатність надавати виміряну СЕК та відповідну інтенсивність розряду 2 на кілограм стає комерційною характеристикою у тендерах на пакування продуктів харчування, безалкогольних напоїв, тоталізаторів, а також лікарських препаратів.
Змірювання та перевірка: доведення економії на власному підлозі.
Вичислена економія енергії — це гіпотеза, що потребує запровадження протоколу вимірів, що витримає аудит, а протокол повинен бути введений перед зміною машини, а не після.
Інструментування
Мінімально вадний склад – трифазовий прилад для механіки «системи якості» на вході в кожну машину, що записує активну енергію в кіловат-годинах через один хвилину або менше, яка співпадає з чином ізрахування нормальної продукції. Точність класу 1 достатня для управління енергією; класу 0,5S краще, коли ці дані підтверджують гарантії постачальника. Трансформатори струму необхідно розміщувати відповідно до фактичного навантаження, а не до потужності кабелів, оскільки сильно перезаглиблений трансформатор струму, який вимірює слабонесправний агрегат, втрачає точність у нижній частині діапазону.
Додаткові засоби контролю, які окупають своє сплачування: прилад для вимірювання потоку і температури на холодильному контурі з форм для визначення витраченого тепла, прилад для вимірювання потоку стисненого повітря в гілці машини та барабан із пружними мідними стаканами для розрахунку точного числа завантажених кілограмів.
Базовий період
Базова лінія повинна охоплювати щонайменше чотири постійні тижні репрезентативного виробництва, включати звичайний асортимент продукції, щонайменше два зміни форм та обидва типові режими роботи в будні та в вихідні, якщо завод експлуатує їх усі. Зафіксуйте обсяг випуску, вимірюваний у кілограмах готової продукції, енергію, виміряну в кВт∙год, а також умови роботи, що можуть завдати шкоди порівнянню: середню температуру, базування смол і швидкість перетікання пластики, асортимент готової продукції за вагою та будь-які відомі несправності обладнання.
Нормування та регулювання
З часом після монтажу необхідно нормалізувати будь-які зміни, що відбулися незалежно від машини. Найпоширенішими факторами, які впливають на екструзійне формоутворення, є температура навколишнього середовища, яка змінює навантаження холодильника влітку та взимку на 10–25%, зміна асортименту, що викликає змінювання співвідношення кількість продуктів в циклі, та зміна показників смоли, оскільки на потужності рідини вище розплавлювального температурного режиму впливають більш вигідні графічні показники роботи. Стандартний підхід передбачає регресію енергоспоживання за показниками виробництва та градусних днів у період вимірювання, після чого, використовуючи цю регресію, прогнозують, скільки машин плану обійшовся б в період ведення звітності у цілком належних умовах.
Подання звітності
Установки енергоспоживання слід повідомляти на рівні зміни для операторів, що відбувається на тижневій основі для управління виробництвом, а на місячній — для правління. Очевидність на рівні зміни дає можливість досягти зменшення витрат на 3−8 відсотків: коли оператор може бачити, що залишення гранулятора в роботі через зміну форми приносить помітне кількість кіловатт-годин протягом зміни, форма поведінки змінюється без необхідності розробляти політику. Заводи, які встановлюють метеоризатори, але переглядають їх тільки раз на чотири місяці, одержують тільки незначну частину потенційних переваг, пов'язаних з поведінковими змінами.
Електрична система ЕБМ в пpактиці компанії «Аполлс».
Фабрика Wanplas у місті Чанджіанґан поблизу Шанхаю, виготовляє десять серій та більш ніж 80 моделей автоматичних екструзійних формованих машин, які експлуатуються у більш ніж 90 країнах світу. Вся гама включає серію ABLB для ємностей діаметром від 200 мл до 20 л, серію ABLD для великих ємностей від 20 л до 1500 л та повністю електричну серію, що застосовується для ємностей діаметром від 200 мл до 20 л, зовнішніх елементів та допоміжного обладнання в тому числі для застосувань, де визначальними вимогами є ефективність використання енергії, чистота та повторюваність.
Що змінило повністю електричний серійний виробничий процес
В повністю електричній серії повністю виключене гідравлічне силовий агрегат. Затиск, переміщення каретки, початок роботи пінової рамки та привод екструдера — все це регулюється синхронно-механічною системою. У енергетичному вимірі це означає, що гідравлічний блоку резервної роботи в таблиці 2 присвоюється нульова величина, блоку затиску та початкового руху монтажного обладнання знижено приблизно на два третини, небувалі завантаження на систему охолодження масла з циркуляційної системи холодної води. У функціональному вимірі це означає відсутність гідравлічної рідини на майданчику, відсутність необхідності зміну масляного фільтра, плану заміни прокладок та ризику забруднення масла контактуючими з продуктами харчування чи фармацевтичними складовими контейнерами — значне перевага конверторів, що замовляють у компанії "Аполлон", які фокусуються на таких галузях, як харчові та напівпродукти, щоденні продукти дезінфекції та гігієни, хімічна промисловість, будівельні матеріали, автомобільна промисловість, транспорт та культурні та спортивні товари.
Машини обробляють повний спектр сировинних і технічних смол, застосовуваних в технології екструзійного обратного формування: ПЕ, ПП, ПВХ, ПА, ПК, АБС, ПС, ЕВА, ТПУ і ПЕТГ. Тому, що сервоприводи підтримують профілі швидкості і положення незалежно від температури масла, скол після холодного запуску, як правило, нижчий, ніж при роботи на гідравлічному аналога, де перші тридцять-шістдесят хвилин виробництва залежать від нагрівання масла і пов'язаних з цим зміни реагування клапанів.
Вибір з архітектур
Повністю електронна архітектура не обов'язково є правильним рішенням для кожного застосування. Дуже великі резервуари у валовому діапазоні від 20 л до 1500 л вимагають високих чинових сил і великих зігнутих ударів з асистуванням акумуляторів, коли гідравлічна або гібридна архітектура часто залишається більш практичним інженерним рішенням, а в тому випадку, коли частотний режим роботи є досить високим і втрати гідравлічного режиму в режимі очікування складають незначну частину загального обсягу. Найсильніше обґрунтування для повної електроніки стосується сегменту високочастотних, невеликих до середніх резервуарів — бутлів індивідуального догляду обсягом 200 мл ~ 5 л, бутлів з крутили, бутлів з агрохімікатами та фармацевтичними бутлями, у яких цикли короткі, події переміщення часті, чинові фактори коливаються разом з розпорядок, а вимоги до чистоти відповідно високі.
Компанії Apollo, Bekum і Kautex Maschinenbau пропонують повністю електричні або гібридні платформи ЕБМ в цьому сегменті, і будь-які серйозні оцінки слід проводити шляхом порівняння вимірюваного конкретного споживання енергії за визначеною і однорідної протокольною процедурою, а не порівняння показника потужності в момент підключення. Показник потужності в момент підключення свідчить лише про те, яке об'єм електричної інфраструктури потрібно підтримувати, але він не дає інформації про те, що буде показувати лічильник.
Точки специфікації, які впливають на вимірювану величину SEC
Під час вибору повністю електричного екструзійного формовочного комплексу наступні параметри впливають безпосередньо і кваліфікувано на коефіцієнт енергетичної економії, який буде вимірюватися в подальшому:
- Ізооляція барабана і роторної головки як заводське оснащеннязамість пізнішого модернізаційного обслуговування, що дозволяє досягти 15–25 % економії енергії вже з першого дня.
- Спільна система постійного струму по всіх сервокласах.Включення зворотного перетворення енергії при згасанні вісок передач, яку можна повторити, а не спалювати в протирізах гальмування.
- Незалежний контроль тиску перед дуратором та основного дуратора, enabling pressure staging without additional hardware.
- Інтегроване обліку енергії з виходом даних. to the plant historian, so SEC is available at shift level without a separate metering project.
- Логіка перехідного режиму очікування.При визначених умовах простою автоматично знижується робочий режим нагрівника і встановлюється знов згідно з запланованим часу.
- Програмування товщини стіни в багатоколонному форматіДостатній розмір, який забезпечує точну геометрію бака, дозволяє зменшити вагу кожної деталі.
- Правильний розмір машиндля фактичного обсягу продукції. Перевантажена машина з утримуванням невеликих контейнерів втрачає енергію в кожному блоці одночасно, і це є найпоширенішою помилкою в специфікації.
Сервіс кастомизації машин «Аполло» включає наладку прес-форм та адаптацію напруги живлення, інженери здійснюють монтаж і введення в експлуатацію на місці, а машини перевіряються та тестуються на заводі перед відправленням. Загальні зобовʼязання групи Wanplas — включно з річним правом на безкоштовне замовлення запасних деталей, гарантією перевезення, гарантією продуктивності та гарантією якості — діють у всіх заводах групі, а відкрита політика заводу дозволяє потенційним покупцям спостерігати за роботою машини з їх власним пластиком та пресами, перш ніж приймати рішення. Для конвертаторів, у яких розрахунок енергоспоживання залежить від досягнення певного значення коефіцієнта ефективності, свідчатьший заводський прийомно-технічний контроль з пристроєм для обліку енергоспоживання, вбудованим у протокол, є найпрямшим способом переведення прогнозу у договірне зобовʼязання.
Найчастіші запитання
Яке споживання енергії на епізод має досягти повністю електричний автомат ЕБМ, коли експлуатується ПЕВНуHD?
Для контейнерів із HDPE універсального призначення об'ємом від 200 мілілітрів до 5 літрів потрібна повністю електрохвильова машина для екструдійного та литогенного формування, розмір якої повинен становити від 0,35 до 0,55 кВт·год на кілограм здатної до реалізації продукції у ящику кінцевого пристрою, при встановленій ізоляції кузова та коефіцієнті навантаження вище 0,65. Цифри у нижній частині цих показників вимагають точного контролю товщини стінок, температури розплаву у нижній частині вікна від 175 до 210 °C та мінімальної кількості годин роботи з енергією після завантаження. Якщо ваші показники перевищують 0,60 кВт·год на повністю електропривідній машині, перевірте ізоляцію кузова, режим очікування, точка, яку задає конденсатор, і розмір машини, перш ніж починати сумніватись у архітектурі приводу.
Як я можу обчислити свій власний щорічний економію кВт∙год, не купуючи машину спочатку?
Установити трифазний прилад обліку енергії на одному представницькому існуючому обладнанні та щоденно записувати енергію та продавані кілограми протягом чотирьох незмінних тижнів, розділити ці дани для отримання базисного рівня специфічного споживання енергії. У множити різницю між цим базисним показником та метою в 0,45 кВт∙год/кг на загальний щорічний обсяг продаваного обладнання у кілограмах. Наприклад, при базисному показнику 0,72 кВт∙год/кг на заводі, який виробляє 1200 тонн продукції на рік, економія становитиме (0,72 − 0,45) × 1200000, що дорівнює 324000 кВт∙год на рік. На підставі цього результату застосуйте власну тарифну структуру; результатом енергетичного проектування є показник у кВт∙год.
Чи є модернізація сервопомпи розумною альтернативою купівлі повністю електричної машини?
Це передбачає суттєву частину економії при середньому і високому рівні складності впровадження та середньому і високому рівні інтенсивності витрат капіталу. Переоснащення сервопомпи на добре налагодженій гідравлічній силовій установці, як правило, забезпечує зниження енергетичних витрат від 15 до 30 % за рахунок зменшення режимів очікування та відгалуження, які є найбільшими можливими гідравлічними втратами. Воно не зменшує доливи клапанів, обсягові пориви, навантаження охолодження масла чи гідравлічне технічне обслуговування. Як правило, переоснащення краще обрати на машинах з значним залишком механічного ресурсу та стабільним асортиментом продукції; заміну краще зробити, коли машина наближається до кінця ресурсу, коли важливим є чистота, або коли вибір продукції спричиняє значні коливання коефіцієнта навантаження.
Чи повністю електричний привод не призводить до зменшення споживання стисненого повітря?
Не. Віддув повітря, попередній віддув, викид аерозолю та пневматичне приведення у дію не залежать від архітектури приводу затискувальних і екструзійних систем, і стиснене повітря становить 10-20% від витрат енергії кліток. Стиснуте повітря потрібно контролювати за допомогою власних заходів: вимірювання утечей, регулювання тиску між попереднім віддувом і фазою тривального режиму, розділення тиску в мережі та рекуперація віддутого аерозолю в проміжний збірник. Внаслідок того, що генерація стисненого повітря неефективна, ці заходи часто приносять коефіцієнт відшкодування, рівний тому, що отримується завдяки електрифікації приводу, але при значно нижчому капітальному навантаженні.
До якої міри ізоляція бочки насправді допомагає заощадити на екструзійній формовочній машині?
Виносні ізоляційні накидки над трубою і головкою преса дозволяють зменшити енергоспоживання нагріву на 15–25 %, причому більший показник відповідає машин, розташованих в приміщеннях з сиршим повітрям чи обладнаних кондиціонером, коли різниця температур із середньою найвища. Так як нагрів екструзії та пластифікації становить 35–45 % від загальної енергоспоживання ячейки, це означає приблизно 5–11 % загального показника. Трудність реалізації — низька, накидки можна встановлювати у запланованому вікні технічного обслуговування, а додаткові переваги стабільніших температур в зонах та швидшого нагріву з холодного стану варто мати незалежно від енергетичного результату.
Чому два однакові агрегати в одній точці експлуатації демонструють різну умовну енергоємність?
Найпоширенішими причинами у порядку частоти є: відмінні показники навантаження, оскільки одна машина працює з більш важким виробом; різну кількість невиробничих енергетично активних годин, оскільки одна машина перебуває в режимі очікування між замовленнями, незважаючи на те, що вона залишається включеною. відмінний стан кола охолоджуючиої води, коли в одному матриці набрались шлаки у вихровальних каналах, що змушує збільшувати час циклу; відмінний стан валка або насадки, коли зношений вал генерує надлишкову розщеплювальну теплоту, яку потрібно забирати з циліндра для охолодження; та ін. Заклопування показників обох машин і порівняння одного і того ж чотиритижневого періоду зазвичай дозволяє виявити причину в одному звітному циклі.
Чи зменшує вживання міцних ємностей споживання енергії на епізод?
Не прямо, оскільки SEC вимірюється за кілограм і біліші частини означають менше кілограм. Так легкість суттєво знижує загальну кількість кіловат-годин на рік, пропорційно масі, що була видалена. 5-процентне зменшення ваги частини на заводі, який виробляє 1500 тонн на рік, виключає 75 тонн пропущеної маси, що при 0,45 кВт/кг означає приблизно 33750 кВт-годин щорічно разом із відповідним розчином. Тому обтяження вагою та електрифікація є взаємопов’язаними, а не конкуруючими заходами, і модулювання по багатьом точкам шарів стіни, необхідне для першої, зазвичай доступне на машинах, специфічних для другого.
Який фактор емісії електромережі найкраще використовувати для складання звітів про область 2?
Застосовуйте опублікований фактор, який базується на локації для вашої національної або регіональної електрогенерації у році звітності, та зазначте джерело в повідомленні. Робочий діапазон від 0,55 до 0,85 кг CO2e на кВт/год охоплює більшість промислових електромереж з значною тепловою генерацією, але електромережі з високою часткою гідро-, ядерної або відновлювальної генерації є значно нижчими. Якщо установка має угоду щодо покупки відновлюваної енергії, опублікований фактор обгону насправді повинен відображатись поруч з фактором, який базується на локації, у відповідності з керівництвом щодо частки 2 Схеми «Грохоутворителі парникових газів». У випадку оцінки упаковки, націленої на клієнтів, вирахуйте результат як кілограми рівноцінних парникових газів на кілограм контейнера, а не у вигляді загального загального показника, оскільки саме цю одиницю вимагають власникам торговельних марок.
Як довго має тривати підготовка базової точки для виміру і перевірки перед перехідом на роботу з іншою машиною?
Чотири послідовні тижні є практичним мінімумом, а вісім тижнів є оптимальним варіантом, коли асортимент продуктів ротаційно обертається кожного місяця. Базова лінія має включати, як мінімум, два зміни форм, включаючи запуск від холодного стану та повторний запуск в теплій установці, а також нормований розподіл розмірів контейнерів. Записуйте температуру навколишнього середовища разом з енергією та виробництвом, щоб після інсталяції зробити порівняння при нормалізації за сезонної навантаження холодильного обладнання, яка звичайно змінюється на 10–25 відсотків між літом і зимою та інакше може заглушити вимірюваний ефект.
Висновок
Годинне скорочення споживання електроенергії, досяжне при переходу від гідравлічного до повністю електронного лиття під тиском, – це не питання суб'єктивного враження; це арифметика, що випливає з двох вимірюваних даних. Заміряйте поточний конкретний споживання енергії в кіловат-годинах на 1 кілограм продаваного продукту за представниве три-чотиритижневе вікно, встановіть обгрунтовану мету в діапазоні 0,35-0,55 кВт·год/кг для повністю електронної роботи з ПЕ, помножте різницю на ваш щорічний продаваний тоннаж у кілограмах, і ви отримаєте відповідь. При 500 тоннах на рік типовий випадок знижує енерговитрати на 125 000 кВт·год щорічно, при 1500 тоннах – на 375 000 кВт·год; при 3000 тоннах – на 750 000 кВт·год. Виражено в індексах проти бази 100, повністю електронна установка працює приблизно на 64 індексних одиницях, а проти старого парку з фіксовою потужністю при низькому факторі навантажень може перебувати нижче 40.
Механізм, який лежить в основі цих цифр, є конкретним і фізичним: усунення втрат через обхідний Потік внаслідок насосів, яке спрямовується на 70–85 % від кожного циклу; усунення витрат на гарячу резервну роботу під час від 400 до 800 невиробничих, але зарядених годин за рік; усунення навантаження на охолодження масла з кола з охолодженої води; і відновлення частини енергії уповільнення за допомогою загального DC-баса. Енергоефективність не може знизити навантаження на опалення, стиснене повітря, охолодження форм або допоміжні навантаження, котрі разом становлять понад половину обсягу обладнання, – і саме тому фазальна програма у таблиці 5 має настільки важливе значення. Поєднуйте перші кроки, що не виходять за рамки звичайних заходів, щоб очистити базовий рівень, а тоді приймайте бюджетне рішення на підставі достовірних даних.
Фабрика "Аполлон", яка належить Wanplas та має більше двадцяти років досвіду в технології екструзійного обпалювання, а також завод з площею 8000 квадратних метрів в Чжанджаянгані, розробила серію повністю електромеханічних машин, яка зокрема призначена саме для сегмента з виробництвом флаконів об'ємом від 200 мл до 20 л, де ці механізми витрат найбільш помітні, а теза на сприяння енергоефективності найбільш аргументована. Привозимо свій гвинтокрил, форму та власне цільове значення SEC на фабричні приймальні випробування під наглядом, наполягаючи, щоби засіб обліку енергії входив до протоколу випробувань, і перетворювавши прогнозовані економії в перевірені, до моменту, поки машина не відправиться в експлуатацію. Саме у цьому і полягає різниця між калькуляцією енергоспоживання та реальними економіями.
