כיצד להפחית את צריכת האנרגיה בשיחול פלסטיק

שימוש באנרגיה של שחול מפלסטיק הוא אחת מהעלויות שאתה באמת שם לב רק כשהחשבון מופיע. אם הקו פועל יום יום, ההשפעה גדלה. אז השאלה האמיתית היא לא לקצץ כמה אחוזים איפשהו; זה להבין לאן האנרגיה הולכת. ברגע שהתמונה הזו מופיעה, הדרכים לחתוך את צריכת האנרגיה של המכבש מתחילות להרגיש ספציפיות וניתנות לביצוע.

במכבש בורג טיפוסי, כ-60-70% מההספק הולך למנוע ולמערכת ההנעה, 20-30% לחימום חבית (קווים רבים מעריכים זאת ביד), והשאר לקירור, עזרי ואובדן (איור . 1). המספרים הללו שימושיים כנקודת התחלה גסה - וללא ספק משתנים משורה לשורה - אבל הם אינם כללים. אפילו בתוך אותו קו, החלקים היחסיים ישתנו עם עיצוב הברגים, החומר, התפוקה, נקודות ההגדרה של הטמפרטורה ואופן הפעלת הקו.

המנוע מתואר לפעמים כפשוט סיבוב הבורג. התיאור הזה מפספס את רוב העבודה. למעשה, הכונן חייב להעביר מוצקים דרך הקנה, לרכך ולהמיס אותם, לערבב את ההיתוך, לבנות לחץ ולהתגבר על התנגדות גזירה. אנרגיה נצרכת בכל השלבים האלה. חלק ממנו הופך שימושי להתכה וערבוב; חלקם הופכים לחום שיש להסירו על ידי קירור. לפיכך, לא ניתן להעריך את היעילות המוטורית ואת התנהגות התהליך בנפרד.

מכונות ישנות יותר עשויות עדיין להשתמש במנועי DC או במנועי AC סטנדרטיים עם בקרת מהירות אלקטרומגנטית (שיכולים לעבוד, אך לרוב פחות יעילים מאשר כוננים מודרניים יותר). כונן תדר משתנה הוא כעת קו בסיס נפוץ - הוא מאפשר לך להפעיל את הבורג במהירות הנכונה לעומס במקום להפעיל אותו במהירות גבוהה קבועה ומצערת במקומות אחרים. אבל התועלת המעשית היא מעבר לחשמל: בקרת מהירות טובה יותר משפרת את יציבות התהליך ומפחיתה הכנסת אנרגיה מכנית מיותרת.

כונן תדר משתנה הוא כעת קו בסיס נפוץ. זה מאפשר מהירות בורג להתאים לעומס בפועל במקום לפעול במהירות גבוהה קבועה ולצרור במקומות אחרים. היתרון הפרקטי אינו רק חשמלי. בקרת מהירות טובה יותר יכולה גם לשפר את יציבות התהליך ולהפחית הכנסת אנרגיה מכנית מיותרת.

מנועים סינכרוניים מגנט קבוע הם אפשרות נוספת. PMSM יכול להיות יעיל יותר מאשר מנוע אינדוקציה תלת פאזי סטנדרטי, וההבדל מורגש לעתים קרובות יותר במהירות נמוכה ובעומס קל. הרווח המדויק תלוי בגודל המנוע, פרופיל העומס, שיטת הבקרה ושאר הרכבת ההינע. בפועל, מנוע והנעה תואמים היטב יקרים יותר ממנוע גדול יותר שפועל הרבה מתחת לטווח היעיל שלו. כוח מותקן גבוה יותר אינו אומר אוטומטית ביצועים טובים יותר. המשמעות יכולה להיות הפסדים גבוהים יותר ללא עומס, מקדם הספק נמוך יותר ויותר אנרגיה שנצרכה לכל קילוגרם של מוצר.

חימום חבית הוא העומס העיקרי השני. רצועות חימום קונבנציונליות מיציקת אלומיניום הן נפוצות, אך הן אינן יעילות במיוחד. חלק ניכר מהחום יכול ללכת לאוויר שמסביב. בסדנה חמה, ההפסד הזה גם מוסיף לעומס הקירור, שהוא עונש כפול.

בידוד עוזר. כך גם שיטות חימום חלופיות כמו חימום אלקטרומגנטי וסלילי חימום אינפרא אדום או ננו אינפרא אדום. עיצובים אלה מקודמים לעתים קרובות עבור יעילות תרמית גבוהה יותר, תגובה מהירה יותר וטמפרטורת פני שטח נמוכה יותר. בהשוואות ציוד מסוימות, דווח כי מעבר מרצועות אלומיניום יצוק לא מבודדים לתנורי חימום מבודדים בעלי יעילות גבוהה מפחית את אנרגיית החימום בכ-30-50%. יש להתייחס לנתון הזה כדוגמה כיוונית, לא כתוצאה מובטחת. החיסכון בפועל תלוי בעיצוב החבית, הגדרות הטמפרטורה, מצב הבידוד, תנאי הסביבה והתהליך עצמו.

יעילות החימום היא גם בעיה בתהליך. אם אזור מתקרר כל הזמן בזמן שהמחמם עדיין מוסיף אנרגיה, ייתכן שהבעיה אינה התנור בלבד. ייתכן שמדובר בגזירה מוגזמת באותו אזור, בקרת טמפרטורה לקויה, או בתכנון בורג שיוצר יותר חום ממה שהתהליך צריך. החלפת תנורי חימום מבלי לטפל בתנאים הללו יכולה להשאיר חלק ניכר מהחיסכון הפוטנציאלי על השולחן.

רוב האנרגיה שממיסה את הפולימר אינה מגיעה מרצועות החימום. זה מגיע מהבורג. המנוע מניע את הבורג, והבורג גוזר את החומר. אותה אנרגיה מכנית הופכת לחום. זו הסיבה שלתצורת בורג יש השפעה ישירה כל כך על צריכת האנרגיה של המכבש.

לישה בלוקים, הזווית שלהם, אורכם ומיקומם כולם משפיעים על עוצמת הגזירה וזמן השהייה. יותר גזירה יכולה לשפר ערבוב פיזור, אך היא גם מעלה את טמפרטורת ההיתוך ויכולה להגביר את עומס המנוע. אם אזור דורש באופן קבוע מי קירור כבדים, זה סימן שהבורג מייצר יותר חום ממה שהתהליך יכול להשתמש בו. המנוע עובד, החומר מתחמם ומערכת הקירור מסירה את החום הנוסף. מנקודת מבט אנרגטית, זו לולאה ששווה לבחון אותה.

עיצוב בורג צריך להיות מאוזן מול החומר, הפלט, דרישת הערבוב והמוצר הסופי. לא כל יישום אקסטרוזיה דורש גזירה מקסימלית. לפעמים פרופיל בורג עדין יותר, בשילוב עם אלמנטי ערבוב מתאימים, נותן ביצועים כלליים טובים יותר. גם הניסוח משנה. הוספת חומר סיכה יעיל או הפחתת צמיגות ההיתוך אחרת יכולה להוריד את זרם המנוע ולהפחית את חום הגזירה. התוצאה היא פחות אנרגיה חשמלית המומרת לחום שבהמשך יש להסיר.

צריכת אנרגיה לטון היא מדד שימושי יותר מהספק של לוחית השם של המנוע. מכבש גדול הפועל בתפוקה נמוכה יכול לצרוך יותר אנרגיה לקילוגרם מאשר מכונה קטנה יותר הפועלת קרוב לטווח היעיל שלה. אותו עיקרון חל בתוך מכונה אחת.

מכבש 75 מ"מ הפועל בחלק קטן מהקיבולת שלו, למשל, יהיה בדרך כלל בעל פרופיל אנרגיה גרוע בהשוואה לאותה מכונה הפועלת קרוב יותר לטווח התפוקה המתוכנן שלה. המספרים המדויקים תלויים בחומר, בבורג, בכונן ובפרופיל הטמפרטורה, אבל הכיוון ברור. ניצול חשוב. כך גם בהפעלה, כיבוי, טיהור ושינויים מהותיים. כל דקה של ריצה סרק עדיין צורכת חשמל, והחלפות לא יעילות תכופות מוסיפות לסך הכל.

ניהול ייצור הוא אפוא חלק מניהול האנרגיה. תזמון ריצות ארוכות יותר, צמצום זמן סרק, התאמת המכונה לעבודה ושמירה על פרמטרי תהליך בתוך חלון יעיל יכולים להיות חשובים כמו כל שינוי חומרה.

הפחתת אנרגיה יעילה בשיחול פלסטיק היא רק לעתים נדירות תיקון חד-רכיבי. זה בדרך כלל מגיע משילוב של בחירת מנוע והנע, יעילות חימום חבית, תצורת בורג, ניסוח חומר, פרמטרים של תהליך, תפוקה וניהול ייצור. שיפור תחום אחד תוך התעלמות מהאחרים יכול לשנות את הבעיה במקום לפתור אותה. לדוגמה, מנוע בעל יעילות גבוהה עשוי שלא לספק חיסכון צפוי אם הבורג יוצר גזירה מוגזמת ומערכת הקירור עובדת קשה כדי להסיר אותו. מערכת חימום טובה יותר עשויה שלא לעזור הרבה אם בקרת הטמפרטורה אינה יציבה או שהחבית מבודדת בצורה גרועה.

עבור יצרני ציוד אקסטרוזיה, יעילות אנרגטית קשורה קשר הדוק לתכנון מכונות, תצורת ברגים, בחירת כונן ובקרת תהליכים. JWELL מפתחת ציוד אקסטרוזיה לחומרים ויישומים שונים, עם תצורת מערכת מותאמת לדרישות ייצור ספציפיות. הגישה המעשית היא להעריך את כל הקו: מה החומר צריך, מה המוצר דורש, ואיך המכונה מופעלת בפועל. זה בדרך כלל מייצר חיסכון עמיד יותר מאשר לרדוף אחרי טענת יעילות אחת.

לשאלה לאן הולך החשמל יש תשובה טכנית: אל הכונן, אל מחממי החבית, אל הגזירה ואל ההפסדים הרבים המופיעים כאשר קו עובר מתחת לטווח היעיל שלו. השאלה הטובה יותר היא כמה אנרגיה דורשת כל טון של מוצר, ומה ניתן לשנות כדי להפחית אותה. זה מעביר את תשומת הלב מתוויות הרכיבים לביצועי המערכת. באקסטרוזיה, החיסכון האמין ביותר באנרגיה נובע מהתאמת המנוע והכונן לעומס, שיפור היעילות התרמית, תכנון הבורג לתהליך בפועל והפעלת הקו בתפוקה הגיונית עם ניהול ייצור ממושמע.