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塑料挤出机节能方案百花齐放

青岛瀚海塑机,专业生产塑料管材挤出机械,有多年研发生产经验!!

挤出机节能方案百花齐放

      不断攀升的原料成本与能源成本压力,让节能、节材成为挤出加工业关心的重点。与此同时,挤出技术供应商各展所能,从各种不同角度开发出丰富的节能方案,以最大程度地满足用户的节能需求。

      控制生产切换的材料、能源消耗

      巿场上,对于小批量、短交货期的需求不断高涨,让产品规格、品种频繁切换成为制造商不得不考虑的一个重要因素。而规格切换过程的停机、重新安装调试等,往往意味着大量的原料、人工与能耗损失,设备的生产效率越高这样的损失往往越大。针对巿场的需求,快速更换规格、快速更换品种成为加工商提高竞争力所需的重要技术。

      在这种环境下,很多欧洲大型管材制造商开始安装Krauss Maffei Berstorff的Quick Switch系统,该系统具有显著的灵活性与节材效果。

      一个比利时客户最近订购了该公司两条完整的生产线,一条25-63mm的生产线和一条70-160mm的生产线。主机为Krauss Maffei Berstorff经过验证的36D单螺杆挤出机,螺旋式管模头和Quick Switch切换技术。一条160-250mm的生产线新近安装在德国一家全球最大的管材制造商厂内。这条生产线还配备了公司的内管冷却系统(IPC),从而可以在不增加冷却成本的情况下,提高产量。一家意大利客户将很快安装一台新的Quick Switch系统生产直径至160mm的聚烯烃管。

      QuickSwitch系统显著增加了生产线的灵活性,制造商只需一个按键即可在几分钟内完成整个生产线的管径变换。所有浪费的材料只是一短截锥形管。事实上,快速更换过程节约的时间,实际上也意味着能耗的显著降低。传统切换过程造成的材料浪费、调试阶段的能源消耗量均不可轻视。

      在管材、薄膜等加工过程中,可以采用快速切换技术,对于配混厂商而言,设备易于清理则是快速更换产品品种的关键。北美的母粒制造商Comai公司最近订购了一台科倍隆公司的新的ZSKMc18双螺杆挤出机。影响这一决策的有两个因素,Comai公司董事总经理AntonioSedan解释说,一方面,公司1999年购买了三台ZSK配混挤出机后,一直使用得非常好,对设备的高可靠性、所有元件的耐磨性都非常认同。另一方面,使用ZSK70Mc18可以实现更高的产量,并且可以非常快的实现产品切换,清理时间比以往的机型显著缩短。

      据介绍,这一新的配混系统之所以能够迅速提高生产量和改进色母品质关键的因素是加工区得到优化。优化的冷却系统以及改进的温度控制不仅可以显著减少能量消耗,而且整个加工区的温度控制与配混过程的整体热力学性能均得到改进。

      该系统的清洁性能也得到改进,可实现更快和更容易的清洁。该系统配备的快速释放结构可减少安装和重新组合的时间。这对于色母生产具有特别的优势,因为色母生产时常需要更换颜料、添加剂,有时甚至需要更换基础树脂。而且,任何紧急的,非计划内的母料订单都可能导致一个长期稳定运转的生产线的临时中断。

      采用新的挤出机螺杆、机筒结构与配套系统

      为挤出机配备新的螺杆、机筒结构以及排气系统也是实现效率提高,降低能耗的有效手段。

      例如,采用更高长径比的低剪切螺杆、采用开槽机筒、采用更高效的排气系统等都是有效的手段。

      巴顿菲尔辛辛那提新一代的twinEX双螺杆挤出机充分体现了高能效的特点。twinEX提供从78mm到135mm的四种挤出机型号。对比其他的异向双螺杆挤出机,twinEX的比能量输入大约要低15%,而同时产量得到提高。这是通过加长加工单元到34L/D并结合热量损失的减少而实现的。主要的设计特点包括完全隔热的机筒、智能APC机筒风冷(强力风冷系统)、Intracool螺杆芯部温度调节系统和优化的螺杆设计。

      除了挤出机以外,下游设备不断的发展进步对型材挤出性能的提高同样至关重要。巴顿菲尔辛辛那提不仅设计制造下游设备,同时和格鲁伯挤出技术公司在工程项目上进行独家合作。这两家专业的挤出技术公司强强联合提供高产能、高能效的整套窗型材挤出生产线。格鲁伯挤出技术公司最近开发了节能真空系统,该系统的特点是具有更高效率的干式真空定型和采用可变真空度控制系统的真空箱。和传统的系统相比,采用了节能真空系统的定型台可以减少能耗达50%。

      最近几年,布鲁克纳的双拉膜生产线成为巿场最走俏的技术之一。布鲁克纳生产线在满足更高幅宽、更高效率的同时,节能也是其生产线的一个重要特点。例如:

   “热再生系统”可再生横向取向器浪费的能源,该系统也可用于现有生产线的升级,包括非布鲁克纳的生产线,例如,布鲁克纳为土耳其的Polinas塑料公司安装的这一系统,从安装至今节约能耗30万欧元。

      特别设计的“能源监控工具”,根据能源监控情况,能够提供半自动和全自动化控制使得生产线可以在生产操作模式时兼顾及节省能耗和资源。

      直接流延法生产的PET生产线,从聚酯生产直接到生产线模头,使得原料和薄膜生产都能节省能耗。

      优化的薄膜铸片温度控制,可实现整个厚度的薄膜铸片冷却到刚刚好的最低限度,从此温度再加热到MDO拉伸所需的温度,可以有效减少加热的能耗。

      所有元件的直接驱动可以减少电机和传动带之间的能耗,并改进加工控制。

       采用带排气装置的双螺杆挤出可减少PET加工过程所需的能耗,不再需要消耗预干燥的能耗。

       对辅助电机,如泵、风扇等采用可调驱动,可优化加工操作点,并进而实现节能。

       EXTRUDEX塑料机械有限公司开发出一台新型单螺杆挤出机,并将其命名为HELIBAR。该设备在经过数次改善之后,在节能、经济性、可靠性、持续功率和使用寿命方面得到全面优化。

       在产量相同的情况下,通过降低冷却需求和减小结构尺寸,HELIBAR设备能耗可降低10%至60%。具体数据如下:与新型挤出机相比,能耗降低了10%;与旧式设备相比,保留原有马达和齿轮箱,改造螺杆和料筒,能耗降低20%;更换全套机器,用60系列的HELIBAR设备取代90系列挤出机,能耗降低60%。

       EXTRUDEX公司总经理HelmutWahl认为,之所以能够取得这些优势,其主要原因是没有磨损,即使在处理磨损作用比较强烈的添加剂(例如颜料)时也是如此。

       而挤出机喂料区的压力极小正是没有磨损的根源所在。“由于摩擦热小、冷却需求下降以及完全绝缘的料筒,因而能耗极低。”Wahl补充说。

 根据模具和加工材料类型的不同,在90%的情况下,HELIBAR设备的冷却装置都无需采用昂贵的冷却水系统,采用更低成本的风冷装置就可以了。

      高效节能的直驱系统

      Davis-Standard公司对三种形式的单螺杆挤出机进行了能效与噪音测试。两种挤出机为分别采用直流电机和交流电机驱动减速箱的传统形式,与之比较的电机为采用永磁同步电机(PMSM)或扭矩电机,不适用齿轮箱的直接驱动系统。两种挤出机均采用推力轴承系统以承受挤出过程中的高轴向力。为了精确,每个比较的挤出机均具有相同的加工区,包括喂料区、机筒、螺杆和控制系统。以HDPE进行高负载研究,以PP进行低负载研究。

      驱动和电机性能的监控采用功效分析器(Power Quality Analyzer)以记录电力消耗。记录参数包括三相电压、电流和功率。所有挤出机的操作条件包括产量、熔体温度和机头压力等以确保实验过程的一致性。实验采用装备齐全的Davis-Standard2.5寸长径比30的挤出机,配备5个电加热、水冷却机筒区。

      研究表明,直驱系统具有较传统挤出系统优越的多种优点。对于低扭矩材料(PP),直驱系统消耗的能源较AC系统少15-20%,比直流系统少20-50%。相应地,对于高扭矩树脂(HDPE),直驱系统比交流系统节约10-15%,比直流系统节约17-40%。利用基本转速100rpm的典型工况,直流电机所需电力比交流系统少10-15%,比直流系统少20-25%。

      直驱系统的噪音也显著降低。传统系统的噪音主要来源于齿轮转动以及用于冷却电机定子和转子的冷却风扇。研究的两个传统系统中,直流系统具有一个独立的风扇,风扇与挤出机速度无关,以同样的转速和风速工作。交流系统具有一个内置的风扇,随电机运转。声音水平测试表明,直驱系统明显安静。

      要实现挤出机的节能,可以考虑的因素还有很多,仔细研究每一个厂家不同的节能系统都将会有特别的收获,如新的加热装置,对挤出机、模头的冷却系统优化等。


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