Технологія економії енергії для машин EBM перестала бути просто маркетинговим елементом і стала стримною комерційною вимогою. Для багатьох заводів з направленим лиття електрична енергія зараз є другим найбільш контрольованим витратником після смоли, а в регіонах з високими тарифами або з обов'язками щодо подання звітів про викид у той самий час, це одна з найбільш зростаючих статей витрат. Одний екструзійний прес для направленого лиття, який працює три зміни на банки з поліетилену високої щільності, може за рік споживати більше електроенергії, ніж весь офісний будинок однакової площі. Але така ж машина, докуплена правильно, може давати ідентичний результат завдяки значно нижчим енерговитратам.
Компанія "Авенплас", завод якої знаходиться в Чжанджаіганг поблизу Шанхая, проводить більше двадцяти років будівництва автоматичних екструзійних машинах для формування пивних таков, в яких функціонує понад 4000 установок більше ніж в 90 країнах. На цій базі виробництва закономірність полягає в наступному: різниця між ефективною машиною та неефективною росте рідко від одного видаткового компонента. Це нагромадження дванадцяти зрошених замислених дизайнерських рішень, кожне з яких позначає декілька відсоткових пунктів в різних підсистемах.
Цей матеріал деталізує розподіл споживання електроенергії в машині для формування розливними методами, потім вивчає кожну підсистему по черзі: привод екструдера, гідравлічну енергетичну установку, нагрівання цапфи і розташування, стиснене повітря і охолодження формової лінії. Він пояснює вимірювану різницю між насосами постійного об'єму, насосами з регулюванням завантаження, серво-гідравлічними встановленнями та повністю електричним керуванням. Він порівнює нагрівання на світлодіодах, кераміці, інфрачервоному галіу суміші та індукційному нагріванні на основі подібності. Він кваліфікує те, яке повернення стійкого повітря відновлюється насправді. І він закриває переліком приорітетних заходів модернізації, які будь-який завод може застосувати до уже діючих машин, незалежно від того, чи носить назву марку «Аполлон» чи «Бекум», «Кутекс Машиненбау» або «Грейхам Інженеринг».
В цілому, енергоефективність виражається так, як мають це виражати інженери: як споживання енергії на кілограм продукту, а також кілограм на тисячу вироблених одиниць, замірюване на межі машини. Відносні витрати та окупність виражаються в якісних діапазах і показниках базової вартості, а не у абсолютних цифрах, оскільки тарифи, мита та місцеві ставки заробітної плати змінюються занадто широко, щоб будь-яка одна цифра була корисна.
Чому споживання енергії зараз є ключовим параметром специфікації EBM.
Енергоспоживання вже не є другорядною специфікацією в екструзії та ливни; це первинний критерій вибору, який безпосередньо визначає, чи залишається лінія виготовлення контейнерів конкурентною протягом десятирічного терміну експлуатації. Три сили зійшлися, щоб зробити це правдою, і жодна з них не здатна цьому перешкодити.
Перша сила – нестійкість тарифів. Ціни на електроенергію в багатьох експортних регіонах стали значно менш прогнозованими, ніж було десятиліття тому. А формовка під високим тиском і температурами – процес наповнений електрикою за природою. Відмінність від витрат на смолу, які часто передаються покупцю за допомогою протоколів, полягає в тому, що коментувати електрику звичайно не можна. Машина, вивірена лише за умовами цін і пропускної спроможності, може щиро витратити декілька тисяч своїх вартостей протягом терміну експлуатації.
Другий фактор – це регулятивне та клієнтське обліку вуглецю. Власники торгових марок у сферах харчування та напоїв, щоденної хімії та фармацевтики все більше потребують даних щодо викидів з області 3 від своїх постачальників упаковки. Ці дані не можуть бути отримані без вимірювання енергії на кожному пристрої. Розробник, який не може надати даних щодо кВт/х в. на тисячу виробів для вказаного контейнера, відчуває конкурентне недогляд, незалежно від того, наскільки привабливими виглядають деталі.
Третя сила - це зрізання самої технології. Серво-гидравлічні двигунові установки, синхронні електродвигуни з постійними магнітами та нагрівання барабану за методом індукції свого часу були дорогими нововведеннями. Сьогодні вони стали основою, підтримуються та доступні від багатьох постачальників компонентів, що зменшило як премію за ціну, так і технічні ризики. Тенденція, яка колись була експериментальна, сьогодні є обгрунтованою інженерною нормою.
Економіка конкретного споживання енергії
Найкориснішою величиною в цій дискусії є специфічне споживання енергії, виражене в кВт·год за 1 кг готової продукції. Воно нормалізує розміри машин, геометрію контейнерів та моделі смен розвантажувальної машини, тому допускає порівняння лінії 200 мл пляшки з лінією 220 л бака загалом на одній вісі. Для добре налаштованої машини для екструзійного вдувального лиття HDPE загальнобічне специфічне споживання енергії звичайно знаходиться у межах від 0,55 до 0,95 кВт·год/кг. Машини, спроектовані ще до масової прийняття екструдерів з регульованою частотою, теплоізоляційних рукавів і систем закритого циклу подавання повітря, часто перевищують 1,2 кВт·год/кг для одних і тих же деталей.
Такий розрив у проміжку близько 0,4 кВт∙год/кг невисокий, поки він не множиться на щорічну пропускну спроможність. Машина, яка перетворює 400 тонн HDPE на рік, працюючи в недоліку 0,4 кВт∙год/кг, за жорсткими умовами витрачає 160 000 додаткових кіловат-годин на рік без додаткового виходу продукції. Виразавши це в індексі з ефективною сучасною машиною, встановленої як 100 базових балів, старіста машина, неправильно налаштована, без дефекту, працює приблизно на 140-165 балів за програмою виробництва.
Енергетична ефективність у технології екструзійного відливання не гарантується жодним з компонентів. Її можна досягти завдяки систематичному зменшенню навантажень у шести підсистемах, кожна з яких відповідає за 3–60 % загального навантаження машини, та покращенню результатів замість того, щоб просто вибирати найбільш перспективне рішення.
Де йде енергія взагалі: розбивка енергії машини EBM.
У типових одиничних екструзійно-зливових машинах для виготовлення 5-лєтрових кани з ПВХ споживання енергії на приводі екструдера складає найбільшу частку від загальної енергії і, як правило, становить від 45 до 60%, після цього йдуть насосна гідравлічна установка, нагрів труби та втулки, стиснений повітря та охолодження форм. Розуміння цього розподілу є необхідною умовою для будь-якої раціональної програми з енергозбереження, тому що зусиль, витрачені на оптимізацію підсистеми, що займає 4%, не можуть ніколи конкурувати з незначною підвищеними характеристиками підсистеми, що займає 50%.
Нижче наведено поділ, що відображає представницьку конфігурацію: монодінна машина з 90 мм одношнековою екструдером, L/D 25:1, безперервною екструзією при використанні осередкової матриці, гідравлічним кріпленням та екструдером, встановленим на машині. Продуктивність становить приблизно 60-80 кг/год HDPE із швидкістю витікання пластичного шару близько 0,3 г на 10 хвилин при температурі 190 °С та 2,16 кг, замірено за методом ASTM D1238. Вага контейнера становить приблизно 180-220 г. Температура навколишнього середовища передбачається при 25 °С.
Стол 1: розподіл енергії в пристрої для отримання каналізаторного бака з 5 л з поліетилену високої щільності EBM.
| Підсистема | Доля загальної потужності машини | Паттерн навантаження | Основні механізми економії |
|---|---|---|---|
| Привід екструдера (мотор, коробка передач, інструмент) | 45–60% | Постійне, майже постійне | Класифікація двигуна IE4/IE5, бар'єрний гвинт, зрізана камера подачі, температуру крапель дисциплінувати |
| Гідравлічний блок керування (затиск, рухомий візок, ударний стержень, очистка від корозії). | 10–20% | Дуже періодичне, тривалі паузи в роботі і блокади | Серво-гидравличний насос, керування з вимірюванням навантаження, розміщення акумуляторів, повністю електропривода |
| Нагрівання циліндра, адаптера і голови преса | 8–15 % | Високий на початок роботи, низький циклова завантаженість у стаціонарному режимі | Покриття із ізоляцією, індукційне чи інфрачервоне опалення, самотунінг ПІД, об'єднання зон |
| Стислий повітря (піддувний стислий повітря та пневматика) | 8–15 % | Стробоскопічне, високий момент споживання | Відновлення спрямованого повітря, виявлення утечек, двоповерховий попередній удув і головний удув, оптимізація тиску |
| Холодильна система машини та охолодження форм | 6–12 % | Неперервне із сезонними коливаннями | Підвищений рівень температури води, безповітряна терморегуляція, теплообмінник на пластинах, насоси з регульованою швидкістю |
| Допоміжні засоби (дробарка, конвеєр, навантажувач, сушильна машина) | 3–6% | Вихідні режими, часто залишаються включеними | 1 і |
З цих даних випливають три практичні висновки. По-перше, будь-яка енергетична програма, яка не враховує екструдер, вирішує менше половини проблеми. По-друге, основна електрична установка є підсистемою з найбільшим валом між середнім і максимальним навантаженням, саме тому вона реагує на сервокерування настільки сильно. По-третє, компресований повітря і опалення разом становить частку, що порівнянна з гідравлічною системою, і обидва випливають значно дешевше для покращення.
Також варто відзначити, що ця роздільна таблиця умисно виключає. Завантаження на рівні установки, такі як камера центрального компресора, вентилятори робочого барабана, освітлення та система вентиляції, обігріву та кондиціонування повітря знаходяться поза межами обчислювальної машини. Конвертер, що порівнює машини від різних постачальників, повинен підтвердити, чи вимірюються цифри споживання на терміналі машини або включають в себе частину цих комунальних послуг, оскільки різниця може перевищувати 20%. EUROMAP
Технологія серво-гідравлічного приводу та межі ефективності насоса.
Гідравлічна енергетична одиниця є підсистемою, в якій розрив між встановленою потужністю та корисною роботою є найбільшим, що робить її найбільш ефективною точкою для досягнення результатів за одиницю інженерних зусиль. При виливному формуванні екструзією пристосування для затискання, траверс візка, рух дроту для випускання та циліндри дефлаштування всі вони вимагають швидкі циклічні перемикання високих потоків, з подовженими періодами мінімального попиту. Конвенціональна насосна установка з постійним витратою не може виокремити ці стану.
Чому гидродвигун з постійним ходам так багатовитратний
Станція постійної потужності, яка працює за допомогою постійнообертального індукційного електродвигуна, забезпечує постійний потік за час роботи двигуна, незалежно від того, скільки потрібно устаткуванню. Коли агрегат знаходиться у нерухомому положенні або чекає, поки контейнер не придбає належну довжину, цей потік лише відводиться через циркуляційну вентиль і навколо нього весь гідравлічний енергетичний потенціал перетворюється на тепло в масле. Ця теплота повинна бути відведена пристроєм для охолодження масла, який сам потребує енергії, поглинається водою і відігріває масла. Тому підприємство платить двічі: перше — за генерацію марного потоку, а потім — за відведення утвореного ними тепла.
У типових циклах ЕБМ корисна гідравлічна робота займає лише частину загального часу цикла. Інша частина займає простої стан, утримування або тимчасове виконання завдання. Це структурна неефективність, яку усуває сервоконтроль.
Насоси з регульованою витратою залежно від навантаження
Насос з регульованою витратою з керуванням з вимірюванням навантаження регулює кут виступу диска так, щоб вивантажувається об’єм менше споживаного, а тиск у системі відповідав навантаженню плюс невеликий запас. Таким чином, зменшується більша частина висипання через реле розвантаження і це справді великий прогрес порівняно із стаціонарною витратою, однак основний привід продовжує працювати постійно на повну швидкість, тому віхальні сили, тертя у підшипниках, внутрішні упущення насоса та резервний тиск постійно споживають енергію, навіть коли машина нічого не робить. Системи керування з вимірюванням навантаження також реагують повільніше на справжній вимоги обсягів, ніж добре налаштована сервопривідна система, оскільки диски виступу мають механічним опором.
Сервопривод плюс гвинтовий насос
Серво-газотурбінна установка поєднує постійний магнітний сервомотор із насосом з постійною витратою і забезпечує замкнутий цикл регулювання тиску та потоку через саму привідну установку. Коли на машині потрібна витрата, двигун з'являється в дію; коли він відключений, двигун уповільнюється до "хропіння" або повністю зупиняється. Під час режимів утримання сервопривідна установка забезпечує тільки незначну витрату потоку, необхідну для компенсації внутрішнього зносу, тому заміряна вхідна потужність під час утримання скорочується до невеликої частини значення при роботі, і не залишається на повному навантаженні насоса.
Під час повного циклу EBM зменшення споживання гідравлічного двигуна зазвичай становить від 15 до 40 відсотків у порівнянні з базовим показником з фіксованим об'ємом. Розташування машини в цій області залежить майже виключно від циклу роботи. Машина з невеликою ємністю, що працює швидко і має короткі періоди очікування, знаходиться біля нижнього розміру, оскільки помпа фактично працює більшу частину часу. Велика машина з кеглем, де кріплення триває протягом тривалого періоду охолодження кожного циклу, знаходиться біля верхнього розміру.
Серво-гидравлічні системи дають три додаткові вигоди, які часто стоїть стільки ж, скільки і економія електроенергії. Температура масла у них значно нижча, що збільшує термін експлуатації ущільнень і шлангів та зменшує навантаження на цикл охолодження масла. Шум на станку суттєво зменшується, що важливо для дотримання норм безпеки та охорони праці. Крім того, повторюваність тиску та потужності поліпшується, що стабілізує програмування консистенції та розподіл товщини стінки.
Повністю електрично віджимання лиття під тиском
2 створені спеціально для виключення цієї неясності шляхом визначення меж вимірювання та референтного циклу.
Прикладні межі. Повна електрична активація є найбільш правдоподібною, коли циклі навантаження короткі та часто повторювані, щорічний час роботи високий, розміри контейнерів невеликі або середні, а вимоги до чистоти – жорсткі. Зростає поступово її недоцільність, коли обсяг контейнерів збільшується, оскільки опорна сила та довжина руху, необхідні для затискання великих промислових бочок, виводять роликовий гвинт і тягнучую задівку у область, де серво-гидравліка залишається більш компактною, надійнішою і економічною. У серії ABLD Аполлона, що охоплює від 20 л до 1500 л, серво-гидравліка залишається рекомендованою архітектурою.
Table 2: Hydraulic and Drive Architecture Comparison for EBM Machines
| Архітектура привода; | Клас споживання енергії | Швидкість реагування | Потрібність в обслуговуванні | Завантаження охолодження масла | Відночні витрати на капітал. |
|---|---|---|---|---|---|
| Помпa з фіксованим об'ємом, двигун постійної швидкості. | Найвищий рівень споживання (за базовим показником 100) | Medium | Маркування проводу в стіні | Маркування проводу в стіні | Низький |
| Насос з змінним кутовим розміром з сенсором навантаження | Moderate (index 78–88) | Medium | Середній до високий | Medium | Medium |
| Сервопривід з фіксовою гвинтовою насосом (серво-гидравліка). | Низкий (індекс 60–85) | Висока швидкість роботи; | Medium | Низький | Маркування проводу в стіні |
| Дуальна сервонасосна установка з незалежними паралельними та крізьв’язковими колами | Дуже низька (індекс 55–75) | Дуже швидка робота | Medium | Низький | Very High |
| Завод, який завершив виконання всіх простих заходів, і все-таки потребує помітного зростання, повинен повинний дійти до екструдера. | Найнижче (індекс 50–70). | Дуже швидка робота | Низький | Ні. | Преміум |
Значення індексу вище вказують тільки на гідравлічну енергію та енергію управління, які порівнюються з базовим показником обсягу фіксації-100, або 5 л для прослідковуваного циліндра горняка. Зазначені показники не можна розглядати як показники для всього устаткування. Тому що гідравлічна енергоустановка становить 10-20% від загальної потужності машини, перехід від обсягу з фіксованим виходом до сервогідравлічної системи зазвичай призводить до 3-8% зменшення загального споживання енергії машиною, що є значущим, але повинен розглядатися відповідно.
Енергоефективність екструдера: клас двигуна, геометрія шнека та кВт год/кг.
Екструдер є домінуючим споживачем енергії в будь-якому багаторазовому формувальному пресі для екструзії, тому поліпшення на один відсоток тут дорожче, ніж десяткове підвищення ефективності пристрою для подрібнення. Ефективність екструдера визначається трьома взаємодіючими факторами: електричною ефективністю електромотора і привода, механічною ефективністю редуктора та термодинамічною ефективністю, за якою гвинт перетворює обертову роботу вала в плавлений метал при необхідній температурі та однорідності.
Класифікація енергоефективності двигунів за стандартом IEC 60034-30-1
Стандарт IEC 60034-30-1 визначає класи ефективності IE1 — IE5 для линіво-завантажених двигунів змінного струму, і ця класифікація є єдиною найяснішою за якою їх конкретно можна визначити залежно від вказаних характеристик. Різниця між двигуном IE2 й двигуном IE4 чи IE5 одного та і того ж розміру оберти становить кілька відсотків ефективності, але ці відсотки діють постійно при максимальній навантаженні агрегату, двадцять чотири години на добу.
Стандартний однофазний індукційний двигун, який працює за допомогою інвертора змінної частоти, залишається найбільш поширеним приводом для екструдерів і, якщо він призначений для класу IE3, є цілком прийнятним вибором. Важливою деталлю є те, що ефективність індукційних двигунів зменшується при частковій завантаженні і зменшеному розмірі. Екструдери дуже часто працюють при 50–75% номінального обертів, в саме тому регіоні, де починає падати ефективність індукційних двигунів, а також коли коефіцієнт потужності двигуна погіршується.
Синхронний двигун з постійним магнітом, або PMSM, поводиться набагато інакше. Бо роторний магнітний полі потік отримується за допомогою магнітів, а не за рахунок індукованого струму, наздогання ротора значно нижче, а крива ефективності залишається незмінною протягом значно більш широкого діапазону швидкості. Двигуни екструдерів PMSM часто досягають класу IE4 і, у випадку більш великих комплектів, класу IE5. Вони також працюють з меншим нагрівом, що дозволяє знизити втрати витяжного вентилятора та підрізувати термін експлуатації підшипників та ізоляційних матеріалів. Для прямого приводу, PMSM іноді може повністю відмовитися від редуктора, знищивши два-чотири процента втрат передачі.
Геометрія гвинтів і канавковані бункери
Виконання гвинтової конструкції впливає на те, скільки робочого заряду статора перетворюється на корисну розплавлену масу, а скільки – на необхідний нагрів дочекування, що пізніше видаляється вентиляторами. У традиційному односекаційному розподільному гвинті робота на привіді здійснюється за рахунок потоку і обертального в’язку, що дозволяє розплавлювати пластик. Гвинт з перегородкою фізично розділяє тверде покриття від басейну розплавленої маси за допомогою додаткового ярма, внаслідок чого розплавлюється пластик більш рівномірно при нижчих значеннях обертального в’язку. У разі поліетилену високої густини (HDPE) і поліпропілену правильно спроектований гвинт з перегородкою з секцією перемішування, як правило, дозволяє зменшити вміст споживаної енергії на помітну величину, водночас покращуючи однорідність розплаву і знижуючи його температуру на кілька градусів.
Борозни на містку труби змінюють фізику на іншому кінці шнека. Закріплені в гигромасловому режимі нагрівання витончено спочатку охолоджуються зона подачі сил, що рази збільшують ефективність транспортування твердих частин, тому продуктивність стає значно менш чутливою до тиску в головці та шнек може отримувати той же результат при меншому режимі обертання. Більш низький режим обертання шнека означає менше теплової енергії, меншу температуру пластичного шару, меншу вимогу на охолодження далі та менший розрахунковий ранг споживання енергії. Використання борозен на труби зобов'язує особливо, при роботи на високомолекулярному HDPE з невеликим витіканням пластмаси, яке використовується для тентів для бензину, балонів з хімічними речовинами та контейнерів для води.
Коеффициент L/D: 24:1 проти 30:1
Відношення довжини до діаметра часто обговорюється, як якщо довше буде автоматично краще. З енергетичної точки зору відносини не є монотніними. Борис діаметром 24 дюйми коротший, має меншу площу поверхні, яку потрібно нагріти, а також менший загальний витрата пружних сил, тому при середньому пропусканні він може бути більш ефективним рішенням. Борис діаметром 30 дюймів забезпечує більший термін витримки і кращі можливості плавлення та змішування, що дозволяє підвищувати пропускну спроможність при обертанні і краще використовувати перероблений матеріал і основний наповнювач. Однак додаткова довжина також збільшує теплові втрати на поверхні, необхідність додаткового моменту і довшу теплову трасу.
Практичні рекомендації компанії Apollo прості: для тазів з однією пластиковою масою (HDPE і PP) з незначним вмістом вторинної сировини кожен 24:1-25:1 забезпечує найнижчий рівень споживання енергії. Якщо рецептура включає значну кількість вторинної сировини, колірних добавок або застосовується мультиплівкове екструдування, співвідношення 28:1-30:1 є обґрунтованим, оскільки альтернативний варіант – примушування короткого штока до більшої сили, – виділяє більше тертя, ніж додаткова довжина бури.
Таблиця 3: Конфігурація екструдера та специфічне споживання енергії на ВППК
| Конфігурація екструдера | Типовий споживання конкретної енергії (кВт/кг) | Тенденція температури плавлення | Найкраще підходить для |
|---|---|---|---|
| Прямолійна циліндрична камера, звичайний дозувальний патрубок, електродвигун класу IE2; | 0,40–0,48 | Висока обрізна енергія | Стародавні машини, низькодохідні операції |
| Циліндр з гладкою нарізкою, стріловий гвинт з розділом для змішування, двигун з інвертором IE3 | 0,33–0,40. | Середній | Контейнери з ВППК широкого призначення та ППС |
| Порожня бура подачі, бар'єрний гвинт, привод з інвертором IE3 | 0.29–0.36 | Низька до середньої | Низкомолекулярного ПВХ, низьких показників швидкості текучості |
| Зубчастий бункер живлення, бар'єрний гвинт, двигун z-профілю PMSM класу IE4/IE5. | 0,25–0,32 | Низький | Трисменний режим роботи інтенсивного експлуатаційного режиму, проекти з пріоритетним використанням енергії |
| Як вище, з безпосереднім приводом (відсутність редуктора) | 0,24–0,30 | Низький | Вибираються розміри агрегатів, де крутний момент і швидкість співпадають. |
Ці числа відображають специфічні витрати енергії екструдера тільки на основі HDPE, не враховуючи гідравліки, стиснутий повітря і охолодження. Вони поширюються на режим роботи постійного стану при 70-85% номінальної швидкості валика з правильно підібраними профілями температури плавлення. Розрізняються інструменти, завдяки яким материнський рівень принципово змінюється: ПП загалом знаходиться трохи нижче HDPE, жорсткий ПВХ вимагає низького опорного моменту і обережного управління теплом, ПВХ та ПА вимагають вищих температур плавлення і, відповідно, більшого введення енергії, а ПЕТГ знаходиться між поліолефінами та інженерними інструментами.
Одним з часто ігноруваних факторів є дисципліна температури плавлення. Кожен додатковий 10 °C невідповідної температури плавлення спочатку генерується за допомогою крутного моменту двигуна і потужності нагрівача, а потім знову видаляється за рахунок охолодження прес-форми, що продовжує цикл. Добродіївість зайвої температури плавлення, отже, карається тричі. Професійні техніки на постійній основі виявляють, що усталені машини працюють на 15–25 °C гарячіше, ніж це необхідно для смоли, виключно тому, що профіль температури був скопіюваний з непов'язаного завдання, проведженого кілька років тому, і ніколи не переглядався.
Обігрів барабана та головки преси: технологія нагрівання, ізоляція і контролювання зон.
Нагрівання барабана та головки преса зазвичай становить від 8 до 15 % від загального потужності машини, і це підсистема, де найчастіше можна знайти найбільші економії енергії в цілому заводі. При стаціонарних умовах основна частина тепла, призначеного для підтримання температури розплавленого металу, насправді виникає внаслідок в'яжучих зносин від гвинтів, а не від нагрівачів. Реальна робота нагрівачів в стаціонарному режимі полягає в заміні тепла, який втрачається впливом навколишнього середовища, і багато в цьому втраті можна запобігти.
Сравнение технологій нагрівача
Микробанні нагрівники є традиційним вибором: електричний провід, обмотаний на мікроволокній ізоляції всередині сталевої оболонки. Вони доступні за ціною і повсюдно поширені, але їх контакт з барабаном не досконалий, вони вільно випромінюють тепло з зовнішньої поверхні, а їх максимальна навантаження на поверхню обмежена. Керамічні дротяні нагрівники розміщують електричну обмотку всередині керамічних блоків, в яких ззаду знаходиться ізоляційний шар, що спрямовує більше тепла всередину, і дозволяє працювати при більш високих температурах з більшою тривалістю служби. Заливні алюмінієві і заливальні бронзові нагрівники отримують чудовий тепловий контакт завдяки тому, що залиті навколо елементу, і вони можуть містити охолоджувальні канали, що робить їх привабливими для зон, які вимагають і нагріву, і швидкого охолодження.
Інфрачервоні галогенні нагрівачі передають енергію головним чином за радіаційним законом при коротких хвилях, а не за законом конвекції. Вони швидко досягають робочої температури і швидко реагують на сигнали керування, що зменшує перевищення та скорочує старт. Їх обмеження полягає в тому, що радіаційний перенос залежить від емісійної здатності та чистоти поверхні металу, тому результати можуть змінитися в процесі окислення оброблюваного смуги.
Нагрівальні циркуляційні рукави застосовують принципіально інший підхід. Замість нагріву зовнішнього елемента і направлення тепла всередину, індукційна котушка генерує завихрені струми прямо в стінці сталевої циліндричної камери. І оскільки сама камера стає джерелом тепла, відсутнє втрата через взаємодію елемента з стінкою, а зовнішня поверхня індукційної рукава залишається досить холодною. Зазначаються значні зменшення енергоспоживання в порівнянні з незаізольованими дерев'яними рукавами, а ковпак також служить ізоляцією. Індукційне нагрівання також усуває традиційний спосіб втрати енергії – завдяки тому, що розігріта частка рукава не виявляється і сусідні зони компенсують дану втрату.
Таблиця 4: порівняння технологій нагрівання бункера і головки шліфувальної дробарки
| Метод нагріву | Клас ефективності передачі тепла | Швидкість нагріву | Збитки поверхні без ізоляції. | Тривалість служби техніки | Означена вартість |
|---|---|---|---|---|---|
| нагрівач з металевого стрічкового шлаку. | Низький | Medium | Маркування проводу в стіні | Short to medium | Низький |
| Керамічний дротяний нагрівник | Medium | Medium | Medium | Long | Medium |
| Алюмінієвий нагрівач з охолоджувальними каналами. | Середній до високий | Medium | Medium | Long | Маркування проводу в стіні |
| Інфрачервоний галоидна нагрівач | Маркування проводу в стіні | Дуже швидка робота | Medium | Medium | Маркування проводу в стіні |
| Жакет для індукційного нагрівання | Дуже високий | Висока швидкість роботи; | Низький (кропак ізольований за конструкцією) | Дуже довга. | Very High |
Системи ізоляції: найефективніша засіб на машині
З'єднання знімних шторок ізоляції на заготовці, адаптері і головці преса дозволяє зменшити витрати при опорі та конвекції на 20-40 відсотків. Точний показник залежить від температури розплавленого металу, співвідношення швидкості повітря навколо машини і площі поверхні, яка може бути покрита. Вище температура розплавленого металу і вимушена конвекція змушують знизити витрати до верхньої межі.
Три практичні пункти дозволяють оцінити ефективність застосованого рішення. Перш за все, куртки повинні бути знімними та правильно пошитими, щоб не заважати технічному обслуговуванню термоелементів, терміналів нагріву і зміни екрану. Куртки, що заважають обслуговуванню, відбираються і ніколи не встановлюються знову. Другий пункт полягає в тому, що голову матролю часто є найцікавішою областю для ізоляції, оскільки вона працює при високій температурі з великою відкритою поверхнею, а також не отримує теплового навантаження під час обертання. Третій пункт – ізоляція зменшує теплову навантаження на електрощитову частину машини і навколишній повітря, що дає додаткову, опосередковану економію коштів.
Керування зоною, розміщення термоелектродів та самотонування PID
Якість управління є такою ж важливою, як таке ж важливе програмне забезпечення водонагрівача. При поганому налаштуванні лічильника PID, який коливається навколо заданої точки, енергія змінюється у двох напрямах: нагрівальні елементи перевищують задану температуру, а потім, щоб знизити температуру, включаються конвектори. Кожна кіловат-година, витрачена в цьому циклі, витрачена напрацюванням. Сучасні саморегуляторні контроллери PID з автоматичними алгоритмами налаштування дозволяють мінімізувати його через виявлення теплового характеру кожного простору стану окремого.
Розміщення термопари має набагато більший вплив, ніж розуміє більшість операторів. Термопара в глибокому колодязі реагує на температуру поверхні нагрівача, а не на температуру розплаву, що викликає припинення робочого процесу нагрівачів раніше, а потім перекручення параметрів. Термопари глибокого колодязя, розташовані так, щоб реагувати на стінку барабана поблизу розплаву, передають більш правдиві сигнали і дають гладку, низькоенергетичну систему керування. Компанія Apollo використовує зони глибоких колодять для термопар на всіх машинах серій ABLB і ABLD.
Нарешті, розгляньмо послідовність запуску. Введення всіх зон у задану точку одночасно створює великий одноразовий піковий споживання, що може призвести до нарахування збитків за споживання електроенергії в зростаючій ціні. Кроковий спосіб запуску нагрівання, за яким зони нагріваються в контрольованому порядку з періодом перебування в черзі, щоб дозволити тепловому потоку пройти крізь стінку барабана, знижує піковий прийом і зменшує ризик термічного навантаження на барабан та гвинт.
Компресована повітря: найменш оцінена енергетична витрата у процесу формування продуктів при високому тиску.
Компресовані повітря є найдорожчими комунальними послугами за одиницю прогнаної енергії в будь-якому заводі з технології формування під тиском, а також найбільш вірогідним джерелом утворення втрат. Виробництво компресорного повітря від народження по своїй суті нераціональне: тільки частина електричної енергії, що надходить у компресор, витрачається на корисну пневматичну роботу, а решта проводиться у вигляді тепла. Тому кожна течія, кожен зайвий бар тиску, а також кожен кубометр повітря, що видувається в атмосферу, дорого коштує з погляду витраченої електроенергії.
Скільки повітря дійсно потрібно машині EBM
Для екструзійного лиття під тиском стиснене повітря використовується для двох різних цілей з дуже відмінними вимогами. Стиснене повітря роздуває парос проти каналу прес-форми і, залежно від геометрії посудини, товщини стінок та смоли, найчастіше працює при тиску 6–10 бар. Контрольне повітря приводить в дію крани, приводи пристрійов для закачування повітря, витискування та транспортування, і рідко потрібно більше 6 бар.
Частою і дорогою помилкою є експлуатація всього устаткування або навіть цілої установки при максимальному тиску, що вимагається конкретним споживачем. Потужність компресора збільшується разом з тиском видування, тому вся зайва бар помилково накладає суворий штраф на весь продукований повітря. Отримання повітря високого тиску від окремої відмовочної системи, що сполучається з акумулятивною системою керування повітрям, за допомогою додаткового насосу чи спеціальної дистрибуційної мережі, є одним з найбільш дієвих заходів, які дозволяють зменшити витрати на використовуване повітря.
Двофазна розпилювання: попереднє розпилювання і основне розпилювання.
Двоступеневий процес пнули розбиває інфлацію на низького тиску попередньо-пнутий, що щадить розширює парізон і позиціонує його у порожнині, а потім на високому тиску основний пнутий, що завершує формування та притискає матеріал до поверхні гільзи для визначення деталей та контакту з процесом охолодження. Користь утворюється безпосередньо: більшу частину об'єму контейнера заповнюють при низькому тиску, і лише на останньому етапі формування потрібний повний тиск. Двоступеневий процес пнули також покращує розподіл товщини стіни і зменшує ризик розриву парізона на тонких ділянках, тому аргумент якості і аргумент економії енергії належать до одного і того ж напрямку.
Системи регенерації повітря.
На завершення фази викидання, повітря всередині отриманого контейнера залишається на тисковій величині або майже стоїть на цій самій раніше. У традиційній машині, викидний клапан просто відводить його в атмосферу, кидаючи на вітрі всю енергію компресії та за цей час виробляючи гучний шумистий міх. Компонент з відновлення повітря на турбіній замість цього веде викидне повітря через датчик до приймача з нижчим тиском, який за це потім забезпечує попереднє повітря для обігріву, для компресорних установок або відводить до проміжної стадії компресора.
Реалістичні норми відбору варіюються від 25 до 50% об'єму стиснутого повітря. Точне місце застосування залежить від декількох факторів. Великі об'єми контейнерів відбирають більше абсолютного повітря за один цикл. Вищі тиски стиснутого повітря залишають більше енергії, яку можна відібрати. Короткі цикли означають більше подій відбору енергії за годину. З іншого боку, дуже маленькі контейнери, довгі цикли та низький тиск стиснутого повітря зменшують привабливість відбору енергії, тому що фіксовані витрати на ресивер, клапани та труби амортизуються за менший відібраний об'єм. Системи відбору також доставляють приємну додаткову перевагу: шум на станці виміру різко знижується, коли високий тиск стиснутого повітря не виводиться безпосередньо у атмосферу.
Система виявлення і розподілення ушкоджень.
Постачання повітря є беззвучним податком на стиснене повітря. У підприємствах, які ніколи не проводили систематичні програми виявлення витоків, поточні втрати оцінюють на суттєву частку загального обсягу виробництва стиснутого повітря, і адже витікання існують цілодобово, включаючи вихідні та дні припинення роботи. Ультразвукове обладнання для виявлення витоків визначує пошкодження по характерному високочастотному сигналу, що дає можливість техніку обстежувати увесь об'єкт під час нормального роботи без відключення будь-якого обладнання. Квінтальна ультразвукова перевірка з зазначенням дефектів та виправими – одна із найбільш дешевих за вартістю і найбільш продуктивних методів зменшення витрат на енергетику, доступних для будь-якого переробного заводу.
Питання проектування розподільної системи майже не менш важливі. Недопрацьована трубопровідна система призводить до падіння тиску, яке оператор зазвичай компенсує, підвищуючи вихідний тиск компресора, що викликає шкоду для всього системи. Правильно розміщений основний трубопровід, відповідні місцеві резервуари достатнього обсягу у близькості від машини для компенсації пульсуючих потокових витрат та короткі магістральні трубопроводи помірного діаметра дозволяють компресорам працювати за найнижчою припустимою робочою температурою. Місцеві резервуари особливо важливі в технології формування прес-формою, оскільки детермінант потокового попиту є гострою пульсацією; без подуву, компресори постійно стикаються з падінням тиску та необґрунтовано запускаються/вимикаються.
Таблиця 5: заходи з повітряного нагнітання для машин з технологією EBM
| Межа температури екструзії | Допомога на енергію стисненого повітря | Друге корисне явище. | Відносна інвестиція. |
|---|---|---|---|
| Квартальне виявлення ультразвукових утечек і ремонт | Значне зменшення числа циклів навантаження і зняття компресора. | Стабілізує тиск в системі. | Низький |
| Розділ значень тиску стиснутого повітря для зон вдувального та керування подання повітря | У середньому до великого зменшення. | Довший термін служби клапана та ущільнень | Низький до середньої |
| Двостадійний попередній продування плюс послідовність основного продування | Узгоджене зменшення | Кращий розподіл товщини стінок | Низький |
| Система одержання вторинного повітря (25–50% ефективності відбору) | Значне зменшення витрат. | Значне зменшення шуму. | Середній до високий |
| Локальний приймач об'ємом, відповідним вимогам пнуться потоку | Узгоджене зменшення | Менше циклів навантаження і зняття компресора. | Низький |
| Використовування зворотнього відновлення тепла від компресора для нагрівання гарячої води у відвідній системі. | Учасник переробки не втрачає енергії, компенсує витрати на паливо для нагрівання | Зниження навантаження котла. | Medium |
Ефективність охолодження форм та холодильного обладнання
Охолодження форми вимагає від 6 до 12% електроенергії, необхідної для роботи машини, та одночасно визначає тривалість циклу, що призводить до конфлікту між оптимізацією енергії та продуктивністю. Холодніша вода скорочує час охолодження і збільшує виробництво, але вироблення більш холодної води вимагає надзвичайно великих витрат енергії на охолодження. Правильне рішення – не найхолодніша можлива вода; це та температура води, яка забезпечує необхідну тривалість циклу та стабільні розміри виробу.
Температура води і коефіцієнт ефективності холодильника
Ефективність холодильної установки описується її коефіцієнтом перетворення, що є співвідношенням тепла, що вилучається, до споживаної електричної енергії. Коефіцієнт перетворення значно зростає, коли зміщується встановлена температура охолоджуваної води, оскільки у холодильному циклі менше необхідно підняти температуру. За загальним правилом, широко застосовуваним у промисловому охолодженні, кожен градус Цельсія підвищення температури на випарнику підвищує ефективність холодильного обладнання на кілька відсотків.
У більшості застосувань екструзійної форми лиття з HDPE і PP вода для охолодження прес-форми тримається в діапазоні від 8 do 15 °C. Мільйони заводів при цьому зазвичай встановлюють нижню межу цього діапазону з позначки "стандарт". На практиці ж геометрія, товщина стінок і кристалічність смоли визначають об’єктивну необхідність такого параметра. Товсті стінки промислових ємкостей дійсно корисно заохочувати прохолодною водою. Тонкі стінки пляшок часто достатньо охолоджуються, коли температура становить від 12 до 15 °C, і в межах року різниця в потужності холодильників, досягаючи мінус 14 °C до плюс 8 °C, досить значна. Ризик розмокання не тільки енергетичний: нижче місцевого точки роси на поверхні форм і охолоджувальних каналів виникає конденсат, що призводить до утворення дефектів на поверхні та корозії на формі.
Вільна охолодження та пластинчасті теплообмінники
Надійна електрична технологія (сервошнек та талрелі)
Для цієї конструкції важливим є пластинчастий теплообмінник між контуром резервуара для охолодження та закритим технологічним контуром. Він дозволяє утримувати відкриту воду в резервуарі, що містить розчинений кисень, біологічний навантаження та залипші речовини, відокремлено від чистої замкненої системи, що забезпечує охолодження прес-форм. Без такого відділення канали охолодження прес-форм швидко негайно забруднюються, передача тепла знижується, тривалість циклу зростає, і завод втрачає значно більше, ніж колись заощадив завдяки вільному охолодженню.
Форма передачі тепла і теплова конструкція гільзи
Конструкція каналів охолодження всередині преси визначає, наскільки ефективно вода насправді виводить тепло. Класичні свердловинні канали обмежені геометрією свердління та часто залишають гарячі точки на ручках, фарбуванням шийки, зонах, де потовщені стінки, та в кутах основи. Конформні канали охолодження, вироблені за допомогою аддитивного виробництва або виготовлення прес з шарів, які з'єднані між собою, слідують контуру порожнини з постійним відступом. В результаті досягається більш рівномірний виведення тепла, менше гарячих точок, скорочення часу охолодження та зменшення рифлення.
Конформне охолодження зумовлює високу відносну вартість обладнання для кокілю і не обґрунтоване для кожного проекту. Воно рентабельно у виробництвах, що працюють на великому обсязі та триваючих виробах, де скорочення циклу виробництва навіть на частину секунди призводить до суттєвого збільшення щорічного виробництва, а також де кривизна або вариації зменшення розмірів в минулому призводять до відмови виробу. Для невеликих серій або молдов, які часто змінюються, повсюдні канали з пильним дотриманням швидкості турбулентного потоку забезпечують більшість переваг за недостатньою вартістю.
Помпи та систему керування потіків
Насоси для охолоджувальної води часто є забутою навантаженням. Насос постійної швидкості, розрахований на найгірші умови роботи форм, працює на повну потужність незалежно від того, скільки станцій активних і яку форму встановлено. Установка варіатора швидкості з управління різницею тиску дозволяє потужності насоса регулювати відповідно до фактичної потреби, а оскільки потужність насоса змінюється приблизно з кубу швидкості, навіть незначне зниження швидкості дає значну зниження потужності. Не менш важливо забезпечити, щоб потік в кожному контурі залишався турбулентним, а не ламінарним; турбулентний потік передає тепло на декілька разів ефективніше, тому незначне збільшення швидкості в потрібному контурі може значно скоротити час охолодження.
Вимірювання того, що ви заощадили: моніторинг енергії, кВт·год/кг і стандарт ISO 50001
Жодна заміна, яка не може бути перевірена, не повинна становити основу будь-якого резонного програму енергетичного оптимізації, тим більше що незміряні економії мають звичка зникнути. Пряме електромоніторинг роботи кожної машини – це основа будь-якої резонної програми енергетичного управління, а, крім того, це дешеві затрати порівняно з багатьма іншими замінами, розглянутими в даному матеріалі.
Розподіл енергії на кожній машині та правильні показники
Трифазовий лічильник енергії, встановлений на головному відключальному пристрої машини, здійснює реєстрацію активної потужності, реактивної потужності, коефіцієнта потужності та суми витраченої енергії за короткими інтервалами, і перетворює абстрактну суму витраченої за заводом енергії в операційний параметр, на основі якого менеджер зміни може приймати рішення. Коли такий набір даних існує, два показники обробляють більшу частину корисної роботи.
Відносна витрата енергії в кВт·год на кілограм нормалізується за вагою деталі і є правильним показником для порівняння ефективності машини, конфігурацій вієрок та змін смоли. Енергія на тисячу штук, виражена в кВт·год на 1 000 шт, є правильним показником для комерційного оформлення замовлення та для звітування клієнтів про емісію СО2, оскільки клієнти купують контайнер, а не кілограми. Фабриці потрібно спостерігати за обома показниками. Зміна, що покращує рівень кВт·год/кг, але погіршує показник кВт·год на 1 000 штук, як правило, означає, що вага деталі зросла, що є проблемою у витратах на смолу, захованою під показником енергії.
Зв’язок енергії з OEE
Дані про енергоспоживання стають значно більш корисними, коли співставляються з загальним ефективним ресурсом обладнання. Причина проста: машина, що нагрівається, підвищується тиску і працює екструдером, але не виробляє продавних контейнерів, споживає значну частину повної потужності, але не виробляє нічого. Неспоріднені і неефективні режими роботи часто споживають значну частину потужності, оскільки нагрівачі, гідравліка та холодильна установка залишаються активними.
Це означає, що втрати доступності несуть енергетичну санкцію, яка ніколи не враховується у звичайних розрахунках показників готовності до експлуатації. Графічна візуалізація спожитої кВт·год у відношенні випущених якісних виробів за кожен час показує, які змінні, які переходи та які види відхилення є найдорожчими. У багатьох заводах цей аналіз показує, що єдине найбільш значне можливе зменшення споживаної енергії – це не модернізація технології зовсім, а усунення тривалої непрацездатності під час переходу на наступний режим роботи і при розвантаженні продукції від покупців.
Стандартні рамки
ISO 50001 становить раму систем управління енергією: політику, базові показники, показники енергоефективності, плани дій і аналіз управління. ISO 50006 дає практичні рекомендації щодо встановлення базових показників і індикаторів, де більшість підприємств стикаються з труднощами. Сертифікація не є необхідною, щоб отримати вигоду; лише прийняття дисципліни щодо встановлення базових показників і індикаторів дає більшість вигод.
На стороні машин є стандартизовані процедури вимірювань та відомі умови для оцінювання енергоефективності пластмасових машин, що дозволяє порівнювати пропозиції європейських постачальників. Без загального правопорадно для вимірювань та визначеного відомого циклу різні пропозиції постачальників не можна порівнювати. IEC 60034-30-1 регулює класифікацію ефективності електродвигунів, і покупці повинні чітко вказувати необхідну клас ефективності у технічному описі замовлення, а не приймати те, що входить в стандартну комплектацію постачальника. Згідно з директивою про машини, згода зі стандартом CE, у тому числі для безпеки машин для лиття методом екструзії за стандартом EN 422, є окремою вимогою, яку не можна поєднувати з оцінкою енергоефективності.
Будова захищеного базового стану
Базова лінія є корисною тільки в тому випадку, якщо вона враховує змінні фактори, що залежать від споживання енергії. До таких факторів належать структура продукції, клас смоли та швидкість переливання, співвідношення регрудингу, температура навколишнього середовища та годинні потужності. Базова лінія, створена на основі однієї тижня літньої продукції, зробить кожний зимовий місяць здаватися як покращення. Компанія Apollo рекомендує встановлювати базові лінії на протязі не менше одного повного циклу виробництва, який охоплює нормальний склад продукції заводу, вираховується у вигляді індексу, основний період якого відносять до 100 одиниць, а потім відслідковують місячні відхилення з нормалізацією складу продукції.
Дорожня карта модернізації з енергозбереженням в проекті «Аполлон»
Правильна послідовність впровадження заміни має значення настільки, наскільки значення мають самі заміни, тому що до впровадження високозатратних модернізацій first вливання грошей дає можливість придбати модернізації second, а перед проведенням інвестицій необхідно виконати електромоніторинг. Нижче представлена силова схема, яку інженери Aпполо рекомендують для операторів стареньких машин ТБМ, незалежно від того, що ці станки вироблені компанією Апполо, або іншою компанією.
Таблиця 6: заходи ощадливого використання енергії, подані у порядку пріоритетності
| Межа температури екструзії | Економи з модернізації постраждалого підсистеми | Заощадження на загальній потужності машини | Труднощі впровадження | Відносна інвестиція. | Клас окупності |
|---|---|---|---|---|---|
| Програма виявлення і ремонту течій стисненого повітря | 10–30% | 1–4% | Легкий | Низький | Короткі проби |
| Покриття ізоляції барабана та голови затискача | 20–40% | 2–5% | Легкий | Низький | Короткі проби |
| Розрахунок енергії на кожній машині та проміжний моніторинг | Застосування заходів | 3–8% за рахунок змін у поведінці | Легкий | Низький | Короткі проби |
| Перегляд профілю температури плавлення та автоматичне налаштування PID-контролера | 5–15% | 2–6% | Легкий | Низький | Короткі проби |
| Пункт регулювання замороженої води підвищений у межах процесорних обмежень | 8–20% | 1–3% | Легкий | Низький | Короткі проби |
| Зв'язки допоміжного обладнання (дробарка, транспортер, навантажувач) | 20–40% | 1–2% | Легкий | Низький | Короткі проби |
| Двофазна синхронізація попереднього дроблення та основного дроблення | 10–25% | 1–3% | Середній | Низький до середньої | Короткі проби |
| Приводи з регулятором швидкості обертання на насосах охолоджуючої води | 25–45% | 1–3% | Середній | Medium | Medium |
| Система одержання вторинного повітря | 25–50% | 2–6% | Середній | Середній до високий | Medium |
| Переробка сервогідравлічного агрегату | 15–40% | 3–8% | Складні проби | Маркування проводу в стіні | Medium |
| Вільна система охолодження за допомогою теплопередавача з пластинами | 30–70% сезонний | 2–6% щорічні | Складні проби | Маркування проводу в стіні | Medium |
| Нагрівальні комбінації на циліндрі і голові матриці. | 30–60% | 3–7% | Складні проби | Very High | Середній до довготривалий період |
| Вільне охолодження, іноді зване експоненційним режимом роботи, використовує умови навколишнього середовища для відпуску процесового тепла, не запускаючи компресора. Коли зовнішня температура вологих молекул достатньо низька, водоохолоджувач чи сухий охолоджувач можуть виробляти воду достатньо холодну, щоб використовувати її безпосередньо через пластиновий теплообмінник, де механічний охолоджувач працює на дрібних об'ємах або виключений. У помірних кліматичних умовах це може охоплювати значну частину варіантів охолодження за рік, а в холодному - більшу частину зимового періоду. | 8–18% | 4–10% | Складні проби | Very High | Середній до довготривалий період |
| Конвертація гвинтової плити бар'єру та рифленої бункера для завантаження | 10–25% | 5–14% | Складні проби | Very High | Medium |
| Заміна на повністю електричну машину | Зміна архітектури машини | 15–30% | Проект. | Преміум | Long |
Як читати інфографіку
Варто зауважити, що відсотки в другій та третьій стовпцях не сумуються. Як тільки теплоізоляційні накидки зменшують втрати теплоти, подальші модернізації електропраці для індукційного нагріву приносять менший приріст вигоди, ніж сумується в самому кінці таблиці. Це також стосується стисненого повітря: після ремонту дефектів і оптимізації тиску пневматична система рекуперації повітря працює на меншому базовому рівні. Тому на практиці послідовність дій має реальні матеріальні наслідки, а найдешевші заходи завжди варто почати виконувати першими, оскільки вони фінансують інші, а також тому, що вони встановлюють зменшений базовий показник, за яким необхідно обґрунтовувати і дорогиші проекти.
До речі, заходи, які мають найбільший вплив на всю машину, змінюють екструдер та набір для пом'якшення дренажної судини, потребують тепер же включення додаткових розробок, а не лише підвищення скорочень. Це безпосередньо відображається у Таблиці
Як інженери Apollo зменшують споживання енергії у всіх серіях.
Фабрика «Аполло» (Wanplas) проектує енергоефективність в машину вже на стадії розробки завдань, а не обробляє це як список додаткових аксесуарів, оскільки модернізація ефективності завжди виявляється дорожчою, ніж її встановлення зараз. З десятьма серіями та більше ніж вісьмадесятью моделями, охоплюючими контейнери від 200 мл до 1500 л, конкретна конфігурація відрізняється залежно від застосування, проте основна принцип техніки однакова для всіх моделей.
У рамках маркети Wanplas спільна обіцянка включає індивідуальне адаптування машин для штампів та напруги, монтаж інженерів на місці, моніторинг використання, заводський огляд перед відправкою, щорічне безкоштовне кількісне надання запасних частин, гарантію на транспортування, гарантію на виробничу потужність та гарантію стандартів якості. Конкуруючі постачальники, включаючи Bekum, Kautex Maschinenbau, Uniloy, Грейям Інженеринг та Automa, пропонують свої пакети енергії, і покупці повинні їх порівнювати на замовлений показник, а не на замахнірих заявках. Зразкові умови, визначені в EUROMAP
2, існують саме для цього.
Серія ABLD, від 20 до 1500 л
Серія ABLD охоплює великооб'ємні контейнери, промислові баки, проміжні великооб'ємні контейнери для хімії та великі технічні деталі. Ці машини мають принципово відрізняючіся енергетичні характеристики: цикли тривають довго, зусилля з фіксації великі, а фаза утримання під час охолодження домінує в цикл. Саме в цьому аспекті сервогазова техніка дає найбільший відночний засіб, оскільки насос з фіксованим обсягом витрачав потік через відстійну арматуру в основному за час кожного циклу. Розмір акумулятора приймається як рішення з точки зору енергії, а також в контексті процесу, оскільки правильно розрахований акумулятор дозволяє використовувати більший максимальний споживчий тиск за рахунок зниження потужності насоса.
Повністю електрична Series, 200ML to 20L
Серія повністю електричних машин знецінює необхідність використання гідравлічного агрегату. Для клієнтів, що виробляють фармацевтичні контейнери, медичні упаковки або флакони для щоденного застосування високої чистоти, відсутність гідравлічного масла усуває шлях може викликати зараження, якого неможливо повністю уникнути за допомогою найсуворішого технічного контролю. Енергетичний аргумент також дуже переконливий для підприємств, які працюють за високим тарифом на електроенергію та проміжку робочих змін, коли майже нульове споживання електроенергії в стані готовності складо-розкладається на тисячі щорічних годин роботи. Apollo позиціонує серію повністю електричних машин як рекомендований варіант для тих підприємств, де вимоги до об’єму контейнерів, частоти циклів і чистоти матеріалу спрямовують на одне і те ж рішення.
Обслуговування матеріалів та ширша екосистема Wanplas
Енергетичні показники не обмежуються самою машиною. Машини "Аполлон" здатні переробляти ПЕ, ПП, ПВХ, ПА, ПК, АБС, PS, EVA, TPU та PETG, і кожен матеріал має свій енергетичний профіль. HDPE зі значною величиною молекул та низьким швидкістю розплавлення вимагає більшого ковпачка і найкраще поєднується з циліндрами з чохлами. ПВХ вимагає низького процесу схрещування та точного терморегулювання, щоб уникнути зменшення якості, тому якість регулювання нагрівання має значення, ніж потужність власного нагрівача. PC та PA вимагають ретельного висушування, а самі сушарники стають важливим споживачем енергії, тому особливого значення варто надавати сушарникам з контролем точки роси та вимагаючим регенерацію залежно від потреби.
У разі, коли пресувач генерує значний обсяг зерна, дробарка та транспортна система стають частиною енергетичного обладнання, а консистентність пластин впливає на конкретні енерговитрати пресувального агрегату. Для установок, що переформатуються на повністю замкнуту систему циклічного одержання вторинної сировини, завод Wanplas Polyretec поставляє лінії змиву та гранулювання, а завод Wanplas Kerke — паралельні двошвидкісні пресувальні агрегати для змішування і гранулювання відновленої сировини, що дає стабільну однорідну сировину з низькою варіабельністю. Стабільна сировина сама по собі є засіб енергоефективності, оскільки стабільна об'ємна густина та швидкість течії пластику дозволяють пресувальному агрегату працювати на постійній оптимальній точці, а не постійно її виправляти.
Введення в експлуатацію, перевірка та підтримка
Компанія «Аполлон» тестує машини у своєму заводі площею 8 000 квадратних метрів в місті Цаньжіяганг перед відправленням, а також забезпечує доступ інженерів для монтажу та запуску на місці. Перевірка енергоспоживання під час запуску простою і повинна виконуватися відповідно до протоколу приймання: обчислюється енергоспоживання, пов’язане з межами машини, по визначеному циклу виробництва з контрактованою продуктивністю, визначається кВт·год/кг і кВт·год на 1000 одиниць продукції, і ці показники записуються як початкове значення для машини при 100 балах. Ці початкові показники тут стають базою для усього обслуговування машини, за допомогою чого завжди можна побачити майбутню деградацію.
Модернізація електродвигунів екструдера PMSM до IE4 / IE5
Найчастіше задавані запитання
Скільки електроенергії споживає типова машина для екструзійного формування за кг продукту?
Сіра серія, 200 ML до 20 л
Чи дійсно серво-гідравлічна машина EBM економить від 15 до 40% енергії?
Цей діапазон застосовується до гідравлічного двигуна конкретного пристрою, а не до всього машини. Тому як гідравлічний двигун становить приблизно 10-20% загальної потужності машини при екструзійному дуговому литті, серво-гірвотермічна модифікація, як правило, зменшує загальний споживання енергії на 3-8%. Машини з довгими стаціонарними фазами, великими циліндрами акумулятора або повільним циклум ось за верхньою межею, тому що звичайна помпа в протилежному випадку викидала б весь поток протягом більшої частини цикла. Машини з короткими циклами і малими контейнерами знаходяться нижче, у крайньому нижньому краю.
Коли повністю електрична машина EBM вигідніше від сервогідравлічної?
В основному повністю електричне екструзійне формовування краще підходить для контейнерів від 200 мл до близько 20 л, високих кількостей циклів, чистих приміщень або фармацевтичного середовища, а також заводів, що працюють з високими тарифами на електроенергію і великою годиною роботи. Більше ніж при обсягах близько 30 л, а особливо для машин з накопичувальним валом, що виробляють великі промислові баки, гідравлічне або серво-гідравлічне приведення залишається більш практичним через надзвичайно великого максимального притискного моменту і довгих рухових переміщень. Відносна вартість капітальних інвестицій у повністю електричне обладнання перевищує преміальну, тому економічна ефективність залежить від години роботи за рік.
Наскільки покриття ізоляції барабана може зменшити споживання енергії для опалення?
Застосування теплоізоляційних накидок на латунні нагрівачі способи значно зменшити випромінювання теплої поверхні і конвективні втрати від барабана та основи преса на 20-40%, в залежності від температури розплавленого металу, дії повітря в місці роботи і покриття. Якщо нагрівання барабана і основи преса потрібно близько 8-15% від загальної потужності машини, то це означає 2-5% зниження загального вмісту при незначному інвестуванні з коротким періодом окупності. Основа преса часто є найбільш важливим обладнанням для теплоізоляції, оскільки вона сильно нагрівається, має велику відкриту поверхню і не отримує жодного внеску теплоти плавлення від гвинта.
Що таке система відновлення повітря після удару та скільки повітря вона насправді відновлює?
Система відновлення повітря при вибуху уловлює ще під тиском повітря, що виходить з контейнера наприкінці фази вибуху, і направляє його через запобіжний клапан в накопичувальний віддільник нижнього тиску, який живить рідинну наносну систему, пневматику машини чи проміжну стадію компресора. Темпи відновлення від 25 до 50% об'єму повітря при вибуху є реалістичними на машинах, які виробляють великі контейнери за короткими циклами з високим тиском при вибуху. Система також суттєво зменшує шум машини, оскільки високо тисне повітря більше не виводиться безпосередньо в атмосферу.
Яка модернізація з економії енергії першочергово слід провести на старій машині ЕБМ?
Починайте із виявлення місць виникнення утечек стиснутого повітря та корегування тиску, потім із теплозбереження барабана та дровотворця, і нарешті — із вимірювання енергії за машиною. Усередині кожного з цих етапів знаходяться способи з невеликими затратами, які є простими у впровадженні та швидко окуплюються. Рекомендується встановлювати вимірювальне обладнання з самого початку, навіть якщо це не дає жодного безпосереднього результату, оскільки воно перетворює кожен наступний етап процесу з вимоги у перевірений результат. Лише після закріплення цих фундаментальних заходів має сенс оцінювати роботу сервомоторного приводу, двигуна екструдера на базі ПМСМ або метод безпосереднього нагріву.
Чи якісно змінює запуск подрібнення споживання енергії машини EBM?
Так, регринд має нижчий об'ємний рух і нерівномірну геометрію частинок у порівнянні з первинними гранулами, що знижує ефективність транспортування твердих відходів в зоні подачі і може підвищити витрати потужності на 3–10% при одному й тому ж пропусканні. Сам прес додає паразитне навантаження. Грудові бункери для подачі, чітка розмірна градація пластів і контрольована пропорція регріну відновлюють більшу частину цього негативного ефекту. Куди якість регріну різко відрізняється, то, змішавши і гранулируючи відновлений матеріал у спосіб, що забезпечує стабільне сировину, за допомогою двопоточного обладнання заводу Wanplas Kerke, можна стабілізувати робочий режим екструдера і часто сам процес окупається завдяки зменшенню нестабільності.
Які стандарти застосовуються для вимірювання споживання енергії в машинах для інжекційного виливання?
1 та
Чи справді можливо заощадити значні ресурси, підвищивши температуру змоченої води?
Так, це одна з найменш дорогих заходів. Коефіцієнт ефективності холодильної машини значно підвищується з кожним градусом зростання установленої точки випарника, оскільки в цілому холодильний цикл має менший температурний перепад, який потрібно подолати. У багатьох установках вода для охолодження литейного обладнання циркулює при 8 °C виключно з звички, тоді як 12–15 °C задовольняють вимоги циклу часу для контейнерів з тонкими стінками. Межа — це конденсація: вода нижче місцевого точки роси на поверхні глини та на трубопроводах призводить до появи вологи, що викликає дефекти поверхні та корозію. Перевірте час циклу та якість деталей на більшій установленій точці, перш ніж зробити її постійною.
висновок
Технологія економії енергії для машини EBM – це не один функціональний елемент, який можна вказати в замовленні. Це багатошарова інженерно-технічна дисципліна, початок якої – визначення впливу на споживання електроенергії, продовження – боротьба з окремовими підсистемами відповідно до питомого ваги, а також залежить на 100% від вимірювання для підтвердження, що енергозбереження реальне і стабільне.
Докази у рамках встановленої базі компанії Apollo свідчать про чітку ієрархію. Привід екструдера, який складає 45–60 відсотків загальної потужності машини, є місцем найбільших абсолютних економії, доступних за допомогою класів моторів IE4 і IE5, геометрії гвинтових насадок, рифлених бункерів подачі та послідовного управління температурою плавлення. Гідравлічний привод, який становить 10–20 відсотків, відчуває сильну відповідь на сервокерування, саме тому його щільність циклу така періодична, забезпечуючи скорочення від 15 до 40 відсотків у цьому підсистемі. Нагрівання насадок і стиснуте повітря разом складають відповідну частку і є значно дешевшими для вирішення, оскільки тепловізоляційні манжеты знижують поверхні інфрачервоного випромінювання на 20–40 відсотків, а рекуперація стиснутого повітря повертає 25–50 відсотків обсягу стиснутого повітря. Власне, охолодження форми закриває цикл, коли підвищене значення температури води і вільне охолодження виявляють економії, які майже не коштують для втілення.
Практичне рекомендування залишається без змін, незалежно від марки машини чи її віку. Установіть менювання енергії на кожну машину спочатку. Наступним кроком станьте гасити течі у стисному повітрі і ізолювати циліндр та хід головки форми, оскільки це надзвичайно недорого, легко втілити, і має короткий період окупності. Встановити показники кВт·год на кг і кВт на 1000 одиниць продукції як контрольні показники порівняння з базою в 100 пунктів, зв'яжіть їх з даними OEE, щоб працездатність стало видно, і тільки потім обісуйтеся з інвестиційними складними модернізаціями, які відрегулюють екструдер та гідравліку.
Apollo, завод Wanplas, що має більше двадцяти років досвіду експлуатації екструзійного видувального обладнання і понад 4000 машин, працюючих у понад 90 країнах, конкретизує ці показники у серії ABLB, серії ABLD та повністю електричній серії. Покупці, які оцінюють новий потенціал, повинні запитати показники енергоспоживання на межі машини, вимірювані за умовами референції EUROMAP, явно вказувати клас двигунів класу IE і включати пробний контроль енергоспоживання в протокол прийняття. Машина, обрана за таким принципом, ще довго буде приносити прибуток, після того як машина, обрана лише за ціною, стане найдорожчим активом на заводі.
