众所周知, 未来制造业发展方向--绿色, 低碳, 智能化也是生产流延薄膜设备的发展方向. CPP膜生产线国产化也越来越明显, 2014年国内最宽幅5.3米流延CPP膜生产线投产, 是由绍兴博瑞挤出设备有限公司设计, 安装的, 此设备的投入使用也标志着国产化的设备在绿色, 低碳, 智能化方面的一些设计和改进适应了市场的需求.
一, 节约耗能
对于流延薄膜装备来说绿色, 低碳就是减少单位生产能耗, 提高资源利用效率, 减少碳排放. 整个的设计过程一直围绕能耗节约这个主题.
1.挤出机的设计改进与能耗节约:
螺杆挤出速度越高, 挤出的单位能耗越低. 在高速挤出的塑化上面, 博瑞公司设计的屏蔽段由单级到多级设计, 并设计有分离槽及螺槽变距设计, 保证高速挤出时的塑化完全.
2.加热能耗的节约点设计, 在流延薄膜设备上加热能耗始终占有比例不是很大, 正常生产大约仅占到整个能耗的13—17%之间.
减少散热面积, 提高加热能耗效率
在减少散热面积上博瑞公司采用超小长径比(L/D=22-25)挤出机, 相对于L/D=32的挤出机来说, 需要加热的面积和散热面积同步减少21.87%—31.25%, 这个节约对我们来说是双倍的;
对于换网器来说我们也基于减少散热面积来减少加热能耗的损失, 在对比了双圆柱换网器, 板式换网器及其他换网器的加热及功率损耗后, 我们还是决定在不更改过滤面积的前提下尽可能采用散热面积最小的过滤方式, 以达到降低热损耗.
保温措施的实施
在需要加热的连接管区域, 我们很清楚连接管仅仅起到连接换网器和分配器的一段 管道 . 连接管没有任何的塑化功能, 所以在连接管部分我们采用柔性管道连接, 使用超低能耗的加热带缠绕加热, 外套保温套, 既能够起到节能的效果又具有安全作用, 不会产生烫伤的危险.
3.驱动能耗在整个流延薄膜设备中所占比重更小, 但是设计的细微之处在于仍然能够保证驱动功率的低消耗.
设计优点之一: 研究薄膜在冷却辊上的降温及结晶, 我们会发现能够保证薄膜快速冷却的区域其实距离很短, 所以我们不需要大直径的冷却辊, 只要满足高速生产薄膜冷却结晶的需要即可, 这样我们就能够计算出驱动辊筒所需要的配置及驱动功率;
设计优点之二: 研究了薄膜冷却结晶过程以后, 我们决定增加冷却软风箱并去掉后冷却辊(俗称:次冷辊), 这样后冷却辊的驱动连同水循环水泵一起节约了驱动消耗;
设计优点之三: 边料回收系统破碎机旁通风路的开通, 在于能够充分发挥回收风机之效率, 提高边条风口的吸入效率, 降低回收风机的配置功率及功率消耗, 配之回收料斗的旁通进料, 使得整个回收系统的能耗相对于同行下降37%;
4.辅助功率值消耗在于两个方面: 制冷机组及循环水泵
在充分研究聚烯烃的结晶后会发现, 聚烯烃的结晶区域是在很宽的温度范围在熔点和玻璃化温度之间, 但是结晶聚合物结晶速度最大时的结晶温度(Tmax): Tmax=(0.80—0.85)Tm, Tm——熔点.
分析各种聚烯烃材料不难得出结晶速度最快的温度区域在120℃—80℃之间, 原来我们不需要更低更低温度的冷冻水, 我们要的是快速的热交换辊筒, 让材料温度从120℃以上快速的降至80℃以下, 薄膜的透明度就可以保证. 我们需要快速的热交换冷却辊, 去掉冷冻机组. 优越的设计在于去掉了后冷却辊, 后冷却辊筒的循环水泵连同驱动系统, 变频器一起去掉, 对我们来说它们的存在已经毫无意义.
二, 安全, 稳定, 高效, 智能化的设计理念
1.杜绝设备安全隐患: 加热, 电气安全, 电器短路, 电气运转, 绝缘失效;
2.人身事故安全: 机械损伤, 烫伤, 噪音污染, 辐射, 静电;
3.预防机械事故重点应该是设备的结构设计和设备安装质量.
4.单机产能的提高是降低成本的关键因素. 例如: 博瑞公司CPP薄膜装备模具宽度≤4000mm的生产线速度设计已经提升到了300m/min, 保证开机20um×260m/min, 25um×240m/min生产运行速度;
5.智能化设计: 采用PLC中央控制单元及人机界面;伺服或变频调速器;
6.总线控制;更加人性化的程序操作, 整线智能化程度更高, 操作更方便.
三, 节约投资成本
介绍了运行能耗再说投资成本, 投资成本的降低不单单是投资方的固定资产投资节约了, 对于社会意义也是一样, 设备在优先满足薄膜生产工艺需求的过程中, 简洁与节约也是一种绿色, 低碳的生态盈余.
1.高速挤出机在生产能力一样的前提下螺杆不再需要太大的直径;超小长径比(L/D=22—25)也同样是的螺杆不再需要太大的长度. 降低机筒螺杆加工难度, 节约材料成本.
2.后冷却辊(俗称: 次冷辊)的去掉, 运行能耗节约不少, 当然投资成本中节约了: 后冷辊购置;驱动减速电机;驱动变频器;循环冷却水泵.
生产线的流程设计中尽可能减少铝导辊的使用, 既避免薄膜运行过程中的划伤, 也减少了设备的投资成本.