EN
Иновативно инженерство за системи за термично управление
При оптималната екструзия на пластмасови тръби системата за термичен контрол трябва да осигурява постоянни свойства на разтопената маса и размерна стабилност на потока от разтопена маса. Недостатъчният термичен контрол може да доведе до деградация на материала, вълнообразни колебания в потока в екструзионната система и производство на материал, който е икономически нерентабилен. Според проучване на Института Понемон компаниите губят годишно между 600 000 и 744 000 щ.д. от загуба на прецизността на своите системи за термичен контрол. При патентовани системи за термичен контрол се постига подобрение от 30 % в намаляването на дефектите чрез поддържане на температурата в цилиндровите зони в рамките на ±2 °C от зададената температура. Последователният термичен контрол просто е добър за бизнеса.
Многозонни системи за нагряване/охлаждане с PID-контрол за хомогенност на разтопената маса
За постигане на последователност на течната фаза съвременните екструзионни устройства използват многозонни PID системи за температурен контрол. Тези системи 'самоуправляват' нагряването и охлаждането в отговор на променящите се технологични условия, включително промени във вискозитета на материала и променлива температура на шнека поради топлината, генерирана от триене. Тези системи елиминират технологичните условия, които водят до нестабилна последователност на течната фаза по време на обработката, като такива условия включват недостатъчно нагряване за разтопяване на полимера и студени зони, необходими за пълно разтопяване и спояване на полимера, вискозитет, зависим от температурата, при входа на течната фаза в дюзата, прекомерни радиални температурни вариации и деградация на полимерните вериги поради прекомерна термична деградация. Съвременните системи постигат икономия на енергия, която е около 1000 пъти по-голяма в сравнение с по-старите системи, използващи включване/изключване за температурен контрол при нагряване и охлаждане. Температурата на течната фаза на полимера може да се контролира с точност до 1 градус Целзий чрез калибрирани термодвойки. Това и други подобрения в системите за контрол на температурата на течната фаза при дюзата осигуряват контрол върху температурата и последователността на течната фаза в рамките на допустимия диапазон за прецизна последваща обработка.
Интелигентна система за мониторинг на температурата, активирана чрез Интернет на нещата (IoT), с предиктивен термичен анализ
Датчиците на Интернет на нещата (IoT), комбинирани с облачни аналитични системи, означават, че производителите вече не са принудени да управляват термичния контрол по реактивен начин, а вместо това е възможен напълно проактивен подход. Вградените датчици следят температурите на разтопената маса в критични места, като например адаптера на матрицата и местата на сменящите се решетки, и предават данните в реално време на изкуствени интелект модели, които могат да прогнозират проблеми до 15 минути преди тяхното възникване. Какво следва? Автоматични промени в температурните настройки, предиктивен анализ за повреди на лентовите нагреватели и точни препоръки за корекции на оборудването с повторна калибрация въз основа на действителните данни за употреба (вместо на предположения). Типични са намаляване с 17 процента на бракувания материал и намаляване с 9 процента на енергийните разходи за предприятия, прилаганщи тези стратегии. Благодарение на предиктивния термичен и операционен анализ фабриките могат проактивно да действат за намаляване на отпадъците от материали.
Минимизиране на отпадъците при екструзията на пластмасови тръби чрез автоматизация с обратна връзка
Интегриране на лазерни скенери, гравиметрични подавачи и ATC за обратна връзка в реално време
Системата за автоматизация с обратна връзка помага за елиминиране на излишните отпадъци, тъй като записва измерванията и реагира на тях, докато събитията протичат. Например лазерните скенери проследяват в реално време диаметъра и дебелината на стените на тръбите и изпращат информация за тези променливи към системата за управление, след което тази система регулира налягането на матрицата или дори променя скоростта на изтегляне (нагоре или надолу). Освен това гравиметричните фидъри допринасят за работата на системата и дори могат да подават смеси от смоли с точност до половин процент. Това, от своя страна, помага за намаляване на проблемите, свързани с прекомерното подаване на материали, а следователно и с нееднородния им състав. Освен това тези системи ATC осигуряват непрекъснато захранване с електрическа енергия и затова няма нужда да се безпокоите от временни прекъсвания в електрозахранването, които често нарушават подаването на топлина или охлаждане в терморегулираните системи. Накрая, предприятията, които са интегрирали тези системи, съобщават за намаляване на отпадъците с 18–22 %, отново поради непрекъснатата и стабилна работа на споменатите системи.
Засичане на процеса, корекция и засичане на дефекти с адаптивен и изкуствен интелект
Изкуственият интелект използва възможностите на обработката на данни и системите за машинно виждане и анализира повърхността на екструдираните тръби; по-малко от 0,8 секунди на цикъл се извършва идентифициране и анализ на микродефекти (мехури, пукнатини и деформации на повърхността); изкуственият интелект надвишава човешката способност за засичане на дефекти. За всеки дефект системата инициира подходящото коригиращо действие:
Тип дефект – Отговор на ИИ – Влияние върху намаляването на отпадъците
Намаляване на дебелината на стената – Регулира скоростта на винта и температурата в зоната – 12–15%
Неравномерност на повърхността – Модифицира натоварването при изтегляне – 8–10%
Овалност – Калибрира вакуумните калибриращи резервоари – 14–17%
Чрез анализ на исторически данни от процеса предиктивните алгоритми могат да идентифицират и предвидят начините на отказ. Това позволява на системата да се адаптира към процеса предварително, преди да възникне дефект, и подобрява общата производителност на системата чрез намаляване на брака в сравнение с традиционните системи. Тази предиктивна интелигентна система в крайна сметка подобрява пропускателната способност и качеството на системата, едновременно с намаляване на общия обем отпадъци, отправяни към депозити, и подобряване на околната среда благодарение на намаляването на нивото на брак в сравнение с реактивните системи.
Разработки на енергийно ефективно оборудване за устойчиво екструдиране на пластмасови тръби
Високоэффективни задвижващи системи: сервомотори и системи с променлива скорост на въртене (VSD)
Изходната точка за подобряване на енергийната ефективност е задвижващата система. Сервомоторите осигуряват значително по-точен контрол върху въртящия момент и въртенето по време на екструзионния процес в сравнение с индукционните мотори. Докато индукционните мотори могат да осигуряват излишен въртящ момент (и да предизвикват загуба на енергия), сервомоторите осигуряват точно необходимия въртящ момент, когато и където е нужен. Съществуват и променливи скоростни задвижвания (VSD), които регулират изходната мощност на задвижващия мотор според действителната потребност (т.е. не всичко работи непрекъснато на пълна мощност). Комбинацията от тези две технологии може да осигури намаляване на енергийното потребление в задвижващата система с приблизително 30 % по време на работа на типична екструзионна система при определени контролирани параметри на качеството. Технологиите VSD и сервомотори също позволяват на производствените предприятия да постигнат по-ниско потребление на кВтч и по-ниски такси за пиковото енергийно потребление, което допринася за намаляване на въглеродните емисии.
Системи за шнекове и цилиндри, термично оптимизирани
конструкция и изпълнение на винтовете, оптимизирани за термична обработка, и проектно решение на винтовете с бариерен ефект подобряват топлинната работа при обработката, тъй като те задържат твърдия полимер отделен от разтопения полимер. Това триене отделя разтопения полимер от твърдия полимер, който се топи, и като резултат от това количеството механична работа, необходима за процеса, може да се намали до 25 %. Изолацията на елементите за топене на полимера от околната среда чрез използване на цилиндри с многослойна керамична изолация, както и използването на многослойна керамика, може напълно да изолира елементите за топене на полимера от околната среда, което допринася за по-ефективната им изолация. Следователно производителите неизбежно ще изразходват по-малко механична работа за обработката на дадена маса полимер, а намаленото топене на полимера ще доведе до намаляване на загубата на механична енергия за дадена маса полимер, която трябва да се разтопи. Това е от съществено значение за производителите на ПВЦ тръби.
Раздел с често задавани въпроси
Какъв е ефектът от термичния контрол върху екструзията на пластмасови тръби?
Контролът на топлинната енергия по време на екструзията на пластмасови тръби е съществен, тъй като изисква процесът да протича в разтопено състояние, за да е възможно получаването на желаната вътрешна структура.
Чрез какви средства системите, използващи ПИД-контрол, постигат по-хомогенна разтопена маса?
Чрез ПИД-контролни системи използването на системи за управление позволява постигането на по-хомогенна разтопена маса в сравнение със система, която не използва такива системи за управление.
Какъв е ефектът от Интернета на нещата (IoT) и предиктивната аналитика върху термичното управление?
Интернетът на нещата (IoT) и предиктивната аналитика подобряват термичното управление, като осъществяват преход от реактивно към проактивно термично управление, което позволява решаването на проблеми преди те да повлияят върху производството чрез автоматична настройка и възможности за наблюдение в реално време на системите за термично управление.
По какви начини затворената контурна автоматизация минимизира отпадъците?
Автоматизацията с обратна връзка минимизира отпадъците чрез използване на обратна връзка в реално време, за да се правят корекции, които осигуряват постоянни размери и състав на тръбите.
Какви са предимствата на енергийно ефективното оборудване при екструзията на пластмасови тръби?
Различни типове енергийно ефективно оборудване, например сервомотори и ПЧ (променливи скоростни задвижвания), намаляват енергийните разходи и емисиите на въглероден диоксид, като регулират енергийното потребление според необходимото моторно изходно ниво.
