Введение
YuanSu, завод Wanplas, является инноватором высоких технологий, специализирующимся на исследованиях, разработках и производстве высококачественных линий для экструзии пластиковых пленок, листов и плит. Компанию поддерживает группа Wanplas, которая обслуживает более 100 экспортных регионов и насчитывает более 300 сотрудников, а также имеет общую инженерную и сервисную сеть. Ядро руководящего состава имеет десятилетний опыт в области экструзии и оборудования для обработки полимеров, поэтому энергоэффективность рассматривается как параметр проектирования, а не как послесловие. В этой статье объясняется повторяемый инженерный метод снижения энергопотребления линии для экструзии пластика примерно на 25%, выражаемого в физических единицах, таких как удельная энергия в кВт·ч на кг, и проверенного посредством измерений, а не предполагаемого из технических характеристик оборудования.
Цель 25% не является маркетинговым лозунгом. Это сумма трех наложенных друг на друга полос улучшения: полоса с нулевыми или низкими затратами на эксплуатацию, полоса с средними затратами на изоляцию и управление, а также полоса с высокими затратами на привод и охлаждение. Каждая полоса описана с ожидаемым процентом улучшения, трудностью реализации, сроком окупаемости в месяцах и рейтингом инвестиций от «низкий» до «премиум». Метод основан на простой последовательности, которую большинство предприятий пропускает: сначала измеряют, затем диагностируют с помощью данных, модернизируют по приоритету и затем проверяют результат по сравнению с нормализованной базовой линией. Предприятия, которые модернизируют, прежде чем измерить, почти всегда переплачивают за неправильную подсистему и не могут доказать результат.
Всюду в этом руководстве слово «энергия» выражается через величины, которые инженер может измерить: кВтч на килограмм пропускной способности, кВтч на квадратный метр готовой площади, установленные киловатты, коэффициент мощности и пики спроса. Когда требуется бизнес-анализ, используется индекс стоимости энергии в 100 баллов на базовом уровне, чтобы можно было показать прогресс без указания тарифа. Единственным денежным показателем, который появляется где-либо в литературе о сервисе YuanSu, является обязательство по запасным частям, указанное в 500 долларах США бесплатных запчастей в год, и эта цифра намеренно лишена символа валюты.
Цифра 25% также имеет значение, поскольку она меняет физический размер линии, а не просто счета-фактуры. Линия, потребляющая на 25% меньше энергии на килограмм, либо освобождает производственные мощности на том же входящем поставке, либо обеспечивает тот же объем производства с меньшей инфраструктурой охлаждения и вентиляции. Для завода, планирующего расширение, эта разница может решить, требуется ли новый трансформатор или более мощный холодильник. Поэтому компания YuanSu рассматривает показатель удельной энергии как спецификацию конструкции с самого первого чертежа, а не как задачу настройки, выполняемую после ввода в эксплуатацию.
1. Сначала определите базовую энергетическую характеристику
Надежная программа сокращения энергопотребления начинается с базового уровня, а надежный базовый уровень начинается с учета по подсчетам. Ежемесячный счет за электроэнергию показывает, сколько было потрачено, но он ничего не говорит о том, куда пошла энергия внутри линии экструзии. На линии для производства пленки, листов или досок самым большим потребителем почти всегда является привод основного экструдера, однако нагрев, охлаждение воды, вакуум, сжатый воздух и даже освещение каждый несут измеримую долю, которая не видна на одном счетчике. Перед тем как вкладывать капитал, линия должна быть оснащена приборами, позволяющими отделить эти нагрузки и нормализовать их по отношению к реальному производству.
Почему общая счетная электроэнергия не может служить руководством при модернизации
Единый входящий счетчик агрегирует все линии в здании. Он объединяет потребление электричества на главном узле с потреблением электроэнергии холодильной установкой, воздушным компрессором, освещением цеха и офисов. Он не может разделить производственные часы от часов резервного режима и не нормализован по выходу, ширине продукта или температуре окружающей среды. Два одинаковых месяца могут показывать разные суммы просто потому, что в одном из них использовали больше тонкой пленки, чем в другом. Любое решение о модернизации, принятое на основе этого числа, является предположением. Подсчет потребления по отдельным счетчикам превращает это предположение в карту, показывающую, где именно расходуется конкретная энергия.
Схема субметрирования
Установите специальные счетчики на не менее семи цепях, чтобы каждая основная точка потребления энергии была независимо видна. Цепь привода хоста включает основной двигатель экструдера и вспомогательные устройства редуктора. Цепь нагрева включает все нагреватели барабана и матрицы. Цепь охлаждения включает холодильник, охладительную башню и циркуляционные насосы. Цепь вакуума включает вакуумные насосы для деволатилизации и калибровки. Цепь подачи воздуха включает компрессор, который снабжает воздушными ножами, аспирацией и инструментами. Вспомогательная цепь включает конвейеры, сменный экран, насос для расплава и намотчик. Последняя цепь включает освещение цеха и офисное нагрузание, поэтому ее можно исключить из энергопотребления по конкретным линиям.
Частота сэмплирования и степень детализации данных
Метр с разрешением в одну минуту с минимальным шагом. Грубое ежечасное усреднение выравнивает короткие перепады, на которые ориентируются недорогие измерительные приборы: работа крупногабаритного холодильного агрегата на частичной нагрузке, работа компрессора, закрывающего медленную утечку, или оставленного на ночь бака для нагрева в период смены. При разрешении в одну минуту режимы производства, ожидания и отключения становятся отдельными, а пиковые нагрузки, которые вызывают штрафные платежи, становятся видимыми. Записывайте коэффициент мощности и гармонические искажения на основном приводе, поскольку низкий коэффициент мощности увеличивает потребляемую мощность и скрывает реальную полезную мощность. Шаг по коррекции коэффициента мощности может восстановить несколько процентов, прежде чем будет предпринята любая механическая корректировка.
Самое измерительное оборудование должно выбираться с учетом его установки, а не только точности. Накладные токоизмерительные трансформаторы на существующих проводниках позволяют избежать разрезания кабелей, а счетчики класса «прибыль» на основном входе дают отчетный общий показатель, с которым сопоставляются подсчетчики. Маленький регистратор данных или узел производственной сети собирает потоки и маркирует их датой и состоянием линии с помощью системы управления, поэтому каждый энергетический запись содержит метку производственного состояния. Без этой метки шаг нормализации в следующем пункте не может отделить реальный прирост эффективности от медленного перехода. Сопоставьте подсчетчики с основным счетчиком ежедневно в течение первой недели; разница больше нескольких процентов означает, что циркуляция не отслеживается, и базовая величина неполна.
Методы нормализации
Сырой кВтч не сопоставим между продуктами, поэтому нормализуйте. Преобразуйте потребление в кВтч на кг пропускной способности для большинства линий и в кВтч на квадратный метр для широких листов и плит, где площадь является коммерческой единицей. Групируйте данные по структуре продукта и ширине, поскольку 2000-миллиметровая линейка для листов и 1000-миллиметровая линейка для листов не имеют общей базовой линии. Применяйте коррекцию температуры окружающей среды, поскольку летняя нагрузка на охлаждение может повысить общую энергопотребление линии на 8–15% по сравнению с зимой; без коррекции летний retrofit выглядит слабее, чем он есть на самом деле. Наконец, разделите каждый рабочий час на режимы производства, ожидания и отключения, используя данные о состоянии линии и OEE, чтобы потребление в состоянии ожидания не было зарыто внутри числа производства.
Шаблон отчета по базовому сценарию: разбивка процентов по подкругам
В таблице ниже показана типичная разбивка первого недели для линии с одним шнеком для листов или пленки. Ваши цифры будут отличаться, но структура позволяет ранжировать подсистемы перед расходованием капитала. Проценты от общего энергопотребления линии в часы метрического производства.
| Sub-circuit (Подключение к подсети) (Подключение к подсети) | Типичная доля энергии линии | Что означает цифра |
|---|---|---|
| Основное приводное устройство экструдера | От 45 до 55% | Самая большая нагрузка; целевая гайка, температура плавления и давление в задней части. |
| Нагрев барабана и пресс-формы | От 12 до 20% | Изоляция и контроль заданного значения позволяют легко повышать производительность |
| Охлаждение и холодильник | От 12 до 22% | Переохлаждение и насосы с фиксированной скоростью являются распространенной тратой |
| Система вакуума | 3–8% | Важны настройки давления и управление по требованию |
| Сжатый воздух | 3–8% | Утечки и избыточное давление представляют собой чистую потерю |
| Вспомогательные и транспортные средства | 5–10% | Насос для плавления, сменный экран, эффективность намотки |
2. Диагностика энергоёмких и неэффективных процессов
Имея в руках нормализованную базовую линию, диагностика становится упражнением по сопоставлению: симптом в данных указывает на первопричину, а причину подтверждают измерения. В этом разделе приведен рабочий список, в котором каждая распространенная неисправность соответствует вероятной первопричине и методу проверки. Суть заключается в том, чтобы не заменять оборудование, которое просто настроено неправильно, поскольку неправильно настроенная машина расходует столько же энергии, сколько изношенная, и не требует никаких затрат на устранение неполадок.
От симптома к первопричине до проверки
| Симптом | Возможная первопричина | Измерения для проверки |
|---|---|---|
| Высокая удельная энергия на приводе хоста | Неравномерность конструкции винтов, недостаточное соотношение L/D, слишком высокая температура плавления, избыточное давление в задней части, большой перепад давления в прессе, работа ниже проектного пропускания | Зависимость расхода кВтч на кг от производительности; запись давления расплава и профиля барабана в журнале |
| Доля отопления выше 20% | Нет изоляции баков, старые нагревательные элементы, поиск температуры с помощью термостата, длительный предварительный нагрев перед запуском, тепло, отдаваемое в цех. | Термографическое изображение барабана; сравнение часов предварительного нагрева с превышением заданной температуры |
| Доля охлаждения выше 22% | Настройка охладителя слишком низкая, отсутствует регулирование температуры, неправильная компоновка башни-охладителя, насос с фиксированной скоростью при полной производительности. | Запись температур подачи и возврата в соответствии с допусками продукта |
| Увеличение доли воздуха или вакуума | Утечки, давление выше необходимого, отсутствие управления на основе потребностей | Запись давления в режиме ожидания; ультразвуковое обследование на предмет утечек. |
| Высокий коэффициент готовности | Нагрев в течение перехода, выходные выходные дни, отсутствие графика предварительного нагрева. | Состояние OEE, разбитое на кВтч на кг для непроизводственных часов. |
Чтение симптома основного привода
Высокая удельная энергия на приводе узла обычно является наиболее ценным результатом, поскольку привод является самым большим нагружающим элементом. Винт, который не соответствует продукту, заставляет двигатель работать более усиленно на килограмм, а установленная температура расплава выше процесса требует от насоса дополнительного тепла, которое впоследствии необходимо отвести системе охлаждения, что удваивает штраф. Запорное давление, превышающее то, которое требуется дюбе, является чистой простой работы; насос для расплава, стабилизирующий давление, позволяет винту экструдера работать в своем эффективном режиме вместо того, чтобы бороться с колебаниями дюбеля. Работа с существенно меньшей производительностью также увеличивает киловатт-часы на килограмм, поскольку фиксированные потери распределяются на меньшее количество килограммов.
При диагностике также следует обратить внимание на форму нагрузки на привод в течение кампании. Плоская нагрузка, которая находится выше эффективного диапазона, указывает на проблему с винтом или установленным значением, а нагрузка, которая повышается в конце цикла, указывает на засорение экрана или профиль нагрева и давления в трубе, который оператор компенсирует, повышая скорость. Графическое представление мощности привода в киловаттах и часовой производительности позволяет выявить точку наибольшей эффективности; работа в пределах этой точки является наиболее распространенной саморазрушительной потерь на хорошо работающей линии. Коррекция обычно заключается в изменении рецептуры, а не в замене деталей, поэтому аудит должен проводиться в контрольной комнате, а не только в терминальной ячейке двигателя.
Прочтение симптомов нагрева и охлаждения вместе
Отопление и охлаждение связаны. Энергия, потраченная на нагрев бочки, которая затем проникает в цех, тратится дважды: сначала для ее производства, а затем для удаления с помощью системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Неизолированная бочка может потерять значительную часть своей тепловой энергии, отдавая ее окружающему воздуху. В то же время компрессор, установленный на охладителе, который настроен холоднее продукта, потребляет дополнительную работу, коэффициент полезного действия которого снижается по мере снижения установленного значения. Диагностика этого комплекса часто показывает, что небольшое снижение установленного значения охладителя, проверенное по плотности и оптической толерантности, позволяет сэкономить больше, чем затраты на приобретение дополнительного оборудования.
Программа модернизации с несколькими уровнями (уровни 1–3)
План модернизации организован в три уровня по капиталовложениям и сложности. Первый уровень — это нулевые или низкие затраты, которые окупаются за несколько недель. Второй уровень — это средние затраты с горизонтом от одного до трех месяцев. Третий уровень — это высокие затраты с горизонтом от трех до двенадцати месяцев. Складывание полос в порядке достигает области 25%. Основная таблица ниже является основным результатом этого метода: каждый шаг содержит ожидаемое улучшение в процентах, трудность реализации, горизонт окупаемости в месяцах и рейтинг инвестиций.
Уровень 1: мероприятия по эксплуатации с нулевыми или низкими затратами
Меры первого уровня в основном связаны с изменениями параметров и графика работы. Оптимизируйте управление температурой, чтобы уменьшить переключения термостата, повысьте температуру подачи холодильника на 2–4 градуса по Цельсию там, где это допустимо, понизьте давление компрессионного воздуха на 0,1 МПа, устраните утечки, запланируйте режим ожидания и предварительное нагревание вместо оставления бочек на тепловой закалке, синхронизируйте скорость вращения винта с пропускной способностью, своевременно чистите теплообменники и экраны и внедряйте коррекцию коэффициента мощности. В совокупности эти меры обычно позволяют снизить удельный энергопотребление на уровне линии на 5–9%.
Уровень 2: изоляционные и контрольные меры средней стоимости
Уровень 2 предусматривает внедрение оборудования, которое все еще является простым. Необходимо установить изоляционные насадки на барабан и матрицу, чтобы сократить энергопотребление на 20–40%, модернизировать переменочастотные двигатели на насосных и вентиляторах в соответствии с законом о вентиляторе, где мощность пропорциональна кубу скорости, установить насос для плавления, чтобы стабилизировать давление и снизить давление заднего оттока, модернизировать ленточные нагреватели, перевести вакуум на управление по требованию, использовать теплоотдачу из охлаждающей воды для предварительного нагрева или сушки кормов и перенести освещение на зонные светодиоды. Это позволит сэкономить еще 6–10%.
Уровень 3: дорогостоящие приводы и меры охлаждения
Уровень 3 требует интенсивных капиталовложений. Замените основной привод на синхронный двигатель с постоянными магнитами класса IE4, переработайте винт и матрицу, чтобы они соответствовали структуре продукта, проанализируйте возможность использования одновинтовой или двухвинтовой линии прокатки, установите холодильник с высоким коэффициентом полезного действия, повысившим КПД с 3,0 до 4,5 или 5,5, добавьте свободное охлаждение, внедрите систему управления энергопотреблением с живым панелем управления и автоматизируйте смену режимов работы, чтобы сократить брак. Все это позволит снизить энергопотребление на 8–12%.
Многоуровневая матрица для модернизации
| Уровень | Представляющие меры | Ожидаемое улучшение | Сложность | Период окупаемости (месяцы) | Рейтинг инвестиций |
|---|---|---|---|---|---|
| Уровень 1 | Настройка точки регулирования, охладитель +2... 4 °C, воздух -0,1 МПа, ремонт утечек, график резервного режима, очистка экрана и теплообменника, коррекция КПД | 5–9% | Низкий | 1 до 3 | Низкий |
| Уровень 2 | Изоляционные накладки, насосы и вентиляторы с регулятором частоты вращения, насос для плавления, модернизация нагревателя, потребность в вакууме, рекуперация тепла, зональные светодиодные светильники. | 6–10% | Средний | 8–18 | Средняя–высокая |
| Уровень 3 | Двигатель IE4, перепроектирование штока и матрицы, холодильник с высоким КПД, свободное охлаждение, панель управления EMS, автоматическая смена режимов. | 8–12% | Высокий | 12–36 | Высокий до Премиум |
Матрица приоритетов: улучшение, сложность и окупаемость
Не все меры следует выполнять в первую очередь. Классифицируйте меры по соотношению улучшения к затратам, используя показатель окупаемости в качестве критерия при равенстве. В приведенной ниже таблице меры объединены таким образом, чтобы завод с ограниченным капиталом начал с верхнего левого угла, а завод, планирующий крупный апгрейд, работал по правой колонне.
| Приоритетный уровень | Банда улучшений | Сложность | Период окупаемости (месяцы) | Сделайте это, когда |
|---|---|---|---|---|
| Быстрый выигрыш | Средний | Низкий | 1 до 3 | Всегда, перед любыми капитальными вложениями |
| Эффективное обновление | Средний до высокий | Средний | 8–18 | Полная переделка или планируемая установка новой линии. |
| Стратегическая перестройка | Высокий | Высокий | 12–36 | Стратегия сушки и встроенная переработка. |
4. Скрытые энергосберегающие возможности в процессе
Одна из самых значительных сокращений энергопотребления на линии экструзии происходит не из-за оборудования, а из-за самого процесса. Эти факторы не видны при чисто техническом аудите, поскольку они влияют на количество смолы, которое необходимо расплавить и охладить на единицу продаваемого продукта. Завод может установить лучший привод в мире, но при этом продолжать тратить энергию, производя листы большего диаметра, чем необходимо, или выбрасывая полезную режущую стружку.
Термообработка листов с учетом допуска по толщине и регулировка диаметра
Уменьшение допуска по толщине позволяет снизить средний размер, при этом оставаясь в пределах нижнего предела спецификации. Если линия может поддерживать отклонение в 8% плюс-минус, но может быть доведена до отклонения в 3% плюс-минус, то средний размер может снизиться на несколько процентов без единого изделия, не соответствующего спецификации. Каждый процент среднего размера, сниженного, снижает как расход смолы, так и энергию, вложенную в пластификацию и охлаждение этой смолы. Выражаясь в процентах, это часто является самым крупным фактором на линии для листов или пленок, большим, чем любая отдельная аппаратная модернизация, поскольку он пропорционален всей нагрузке на плавление и охлаждение.
Удаление обрезков и снижение отходов
Обрезка краев и отбраковка отходов – это энергия, уже потраченная и затем выброшенная. Сокращение отходов обрезки с 8% до 4% означает, что на четыре процента меньше объема продукции расплавивается, охлаждается и перерабатывается без получения продаваемого продукта, что напрямую приводит к снижению потребления кВтч на килограмм готового продукта. Встроенная реграин, смешанная обратно в строго контролируемом соотношении, позволяет частично вернуть эту энергию, избегая отдельного этапа перепеллетирования, но главная награда – это производство меньшего количества отходов благодаря лучшему контролю над формой и плоскостью листа.
Переход и стартовый отход
Длительные переключения и медленные запуски производят материал, не соответствующий требованиям, который либо перерабатывается с затратами энергии, либо выбрасывается. Сокращение времени переключения за счет улучшения инструмента, предварительно настроенных рецептур и автоматизированных последовательностей очистки позволяет сократить расход энергии на достижение стабильного производства. Линия, которая достигает требуемых параметров за десять минут вместо тридцати, расходует гораздо меньше тепла и смолы за один цикл, а экономия повторяется при каждом переключении в течение года.
До 600 м/мин на подходящих конструкциях.
Гидроскопические смолы, такие как ПЭТ, и некоторые инженерные соединения требуют сушки перед обработкой. Дегидратор, настроенный и контролируемый в соответствии с фактическим пропускной способностью, потребляет меньше энергии на килограм, чем перегретый сушильный агрегат, работающий на полную мощность. Введение регранулята в линию для контролируемого смешивания позволяет избежать второго этапа плавления и гранулирования, что является значительным с точки зрения экономии энергии. Оба эти решения относятся к процессу и проявляются только при отслеживании конкретной энергии на килограм готового продукта.
Сушка загрузочного материала легко упустить из виду, поскольку сушилка находится выше экструдера и часто находится на другом счетчике, однако для листов ПЭТ дегидратор может составлять заметную долю общего энергопотребления на этой линии. Правильное размещение сушилки в соответствии с фактическим весом за час, ее отключение во время подтвержденного периода бездействия и рекуперация тепла из ее выхлопа — это чистые экономии на стороне процесса, не требующие никаких изменений в экструдере. Подобным образом, цикл рециркуляции отходов, который подает обрезки обратно в входную часть без промежуточного охлаждения и в контролируемом соотношении, позволяет поддерживать полимер в рабочей температуре и избегать затрат на повторную гранулирование, охлаждение и переплавку. Частое ошибка заключается в том, что отходы рассматриваются как бесплатные, поскольку они уже оплачены; с точки зрения энергопотребления каждый килограмм отходов несет полную стоимость плавления и охлаждения дважды.
5. Протокол измерений и проверки
Реконструкция, которая не проверена, является надеждой. Этап измерений и проверки замыкает цикл, доказывая, что нормализованная исходная точка переместилась на заявленное количество. Протокол, описанный здесь, соответствует концепции IPMVP, изложенной в простом тексте: определить исходную точку, изолировать меры, сравнить нормализованные данные до и после и продолжать мониторинг, чтобы сбережения сохранялись.
Порядок сравнения до и после нормализации
Сравнивайте тот же продукт, ширину и диапазон окружающей среды до и после каждого измерения. Если изменился состав продукта, используйте нормализованную регрессию, чтобы различия в составе не маскировались как экономия. Применяется принцип замещения, когда измерение невозможно изолировать: сравнивайте замеренную нагрузку измененной подсистемы с контрольным периодом, а не с всей линией.
Практическим способом построения регрессии является сбор нескольких недель базовых точек потребления кВтч на кг в зависимости от пропускной способности и температуры окружающей среды, а затем построение простого модели, который прогнозирует ожидаемую энергоэффективность на основе этих факторов. После измерения введите те же факторы в модель и сравните прогнозируемый базовый уровень с измеренным результатом; разница между ними и составляет подтвержденную экономию. Этот подход устойчив к нормальным колебаниям производства и предотвращает претензии на экономию в результате внедрения мероприятий в период, когда производство было невысоким. Сохраняйте модель и исходные данные в панели управления, чтобы любой рецензент мог воспроизвести полученные результаты, что является основой концепции IPMVP и причиной, по которой базовый уровень должен быть задокументирован до того, как будет вставлен первый ключ.
Постоянные показатели KPI на панели управления
Держите под контролем показатели потребления электроэнергии по подметрам и отчитывайтесь о наборе краткосрочных показателей эффективности (KPI) каждый сменный период: кВтч на кг, кВтч на квадратный метр, отношение резервного энергопотребления, OEE и индекс энергопотребления, нормализованный по базовой отметке в 100 баллов. Когда индекс отклоняется вверх, причина этого становится видимой по подсистеме, а не теряется в ежемесячной сметке. Данная панель управления также является основой системы управления энергопотреблением в соответствии с стандартом ISO 50001.
Дисциплина проверки
Необходимо избежать двух ошибок. Во-первых, не следует считать снижение пропускной способности экономией энергии; кВтч на кг должны сохраняться или улучшаться при сохранении производительности. Во-вторых, не следует приписывать вариации, вызванной окружающей средой, модернизации; коэффициент температурной коррекции, применяемый на начальном этапе, должен быть применен снова при проверке. При соблюдении этих правил проверенный результат будет обоснованным для руководства и любых внешних аудитов.
6. Линия для экструзии пленки для упаковки PET/PE/PP/PS, разработанная для низкой удельной энергоемкости
YuanSu разрабатывает линии для пленки, листов и плит, используя ту же концепцию энергоэффективности, что и в вышеописанном аудите. Представленные ниже примерные технические параметры для типичных конфигураций; точные значения подтверждаются на основе продукта заказчика, ширины и смолы во время конфигурации. Эти диапазоны отражают стандартные серии YuanSu, а не конкретную фиксированную модель.
Линия для экструзии пленки (каст и многослойная коэкструзия)
Линии изготовления и многослойных пленок YuanSu предназначены для производства стретч-пленок, CPP, CPE, EVA и специальных пленок с многослойным экструзией, с допуском по толщине около плюс-минус 2% и скоростью намотки до 600 м в минуту. Ниже приведены типичные диапазоны для стандартных конфигураций.
| Параметр | Обычный диапазон |
|---|---|
| Ширина ленты | 1000 до 2500 мм |
| Толщина | от 0,008 до 0,25 мм |
| Производительность | От 200 до 900 кг в час |
| Диаметр винта и L/D | 75–150 мм, L/D 30–35 |
| Установленная мощность | 180 до 450 кВт |
| Специфическая энергия | 0,35-0,60 кВтч на кг |
| Скорость линии | До 600 м в минуту |
Линия экструзии листов (PP, HIPS, PET, PLA)
Серия листов YuanSu включает в себя упаковочные и термоформованные листы с плоскостью, близкой к 0,1 мм на метр, онлайн-измерение и многослойную коэкструзию. Ниже приведены типичные диапазоны для стандартных конфигураций.
| Параметр | Обычный диапазон |
|---|---|
| Ширина ленты | От 600 до 2000 мм |
| Толщина | От 0,25 до 2 мм |
| Производительность | 300-1200 кг в час |
| Диаметр винта и L/D | 90–180 мм, L/D 30–33 |
| Установленная мощность | 200 до 600 кВт |
| Специфическая энергия | 0,25-0,45 кВтч на кг |
| Скорость линии | От 10 до 80 м в минуту |
Линия экструзии панелей (ПВХ, ПП, ПЭ, АБС, ПК)
Серия пластин YuanSu включает в себя толстые пластины, вспененные экструзии и сотовые структуры с высокоточными редукторами и бесшумным охлаждением. Ниже приведены типичные диапазоны для стандартных конфигураций.
| Параметр | Обычный диапазон |
|---|---|
| Ширина ленты | 1000 до 2000 мм |
| Толщина | 3 до 50 мм |
| Производительность | От 200 до 800 кг в час |
| Диаметр винта и L/D | 80–150 мм, L/D 20–30 |
| Установленная мощность | 150 до 500 кВт |
| Специфическая энергия | 0,30-0,55 кВтч на кг |
| Скорость линии | От 0,5 до 6 м в минуту |
7. Применяемые отрасли
Листы марки YuanSu используются в широком круге производственных отраслей, и вышеописанный метод энергосбережения применяется во всех них, поскольку рычаги являются системными, а не специфичными для отдельных продуктов. Реальный охват программы YuanSu включает упаковочные листы для пищевых, фармацевтических и промышленных применений; листы для термоформования для тары, чашек и крышек; строительные и ограждающие плиты для освещения, гидроизоляции и антикоррозийной защиты; агрофилм, защитные пленки и мульчирующие пленки; а также технические плиты для применений в автомобильной, бытовой, электронной и новых энергетических отраслях, таких как слои изоляции для аккумуляторов и фотоэлектрических систем.
Поскольку те же подсистемы экструдера, матрицы, охлаждающего вала и намотки встречаются в обеих, план проверки и модернизации переходит напрямую: завод по производству упаковочных листов и завод по производству сельскохозяйственной пленки начинают с подсчета потребления энергии основным приводом и холодильником, обнаруживают отходы в режиме ожидания и чрезмерное охлаждение и достигают 25-процентного диапазона с помощью трех одинаковых уровней. Разница заключается только в используемых для нормализации исходного уровня параметрах продукта и ширины.
8. Руководство по выбору: продукт к модели
В таблице ниже приведены соответствия между требованиями заказчика и рекомендуемыми сериями YuanSu и пакетом опций по энергосбережению, которые наилучшим образом поддерживают программу по снижению потребления энергии на 25%. Рекомендации основаны на типе продукта, ширине, пропускной способности и целевом уровне энергосбережения; окончательная конфигурация подтверждается с учетом типа смолы и допуска.
| Тип продукта | Ширина | Производительность | Цель по энергоэффективности | Рекомендуемые серии и пакеты |
|---|---|---|---|---|
| Термоформование листа ПП | От 600 до 1400 мм | От 300 до 800 кг в час | 22–25% | Линия по производству листов из ПП/ХИПСа плюс изоляционный кожух, насос для плавления, пакет VFD |
| Многослойная упаковочная пленка | 1200 до 2500 мм | От 400 до 900 кг в час | 25–28% | Линия кастной экструзии пленки плюс привод IE4, холодильник с высоким КПД, панель управления EMS |
| Конструкционная и водонепроницаемая плита | 1000 до 2000 мм | От 200 до 600 кг в час | 20–24% | Линия по производству листов из ПВХ или ПП плюс рекуперация тепла, зональное освещение, вакуумный насос |
| Сельскохозяйственные и защитные пленки | 1000 до 2000 мм | От 250 до 700 кг в час | 23–26% | Линия листового отливки плюс оптимизация шнека, свободное охлаждение, график готовности |
9. Служба и поддержка в отношении целей по энергоэффективности
YuanSu, как завод Wanplas, поддерживает программу 25% до и после поставки. Каждая линия проходит предварительное тестирование, чтобы базальная величина потребления энергии фиксировалась на заводе, а не предполагалась на месте у заказчика. Инженеры выполняют установку и пусконаладку, а общая политика обслуживания Wanplas включает 500 долларов США бесплатных запчастей в год плюс гарантийную замену. Помимо стандартного пакета, YuanSu предлагает услугу диагностики энергопотребления и обучения операторов, которая применяет метод аудита, описанный в этой статье, к реальному составу продукции заказчика.
Дистанционное управление и техническое обслуживание с мониторингом энергопотребления поддерживают рабочий режим подсчетного щита после передачи, поэтому индекс единицы энергии отслеживается сменой за сменой. Политика открытой фабрики приветствует посещения клиентов для проверки базы обработки, сборочного цеха и пробных запусков. Для линий, требующих полного спектра возможностей, группа Wanplas поставляет сопутствующие технологии, такие как смешивание и гранулирование, чтобы весь цикл материала был охвачен одним инженерным ответственностью.
10. Почему программы по энергосбережению не приносят результатов
Большинство неудачных программ повторяют одни и те же ошибки. Во-первых, предприятия меняют оборудование, но никогда не меняют параметров, поэтому холодильник с высокой эффективностью работает при той же температуре охлаждения и не экономит ничего. Во-вторых, команды понижают температуру холодильника просто на всякий случай, добавляя работу компрессора для резерва, о котором никто не просил. В-третьих, устанавливаются изоляционные накидки, но термостат не перепрограммируется, поэтому регулирующий цикл по-прежнему работает некорректно. В-четвертых, отсутствует базовая точка, поэтому экономию невозможно доказать, и программа теряет поддержку. В-пятых, и наиболее опасно, падение производительности считается экономией энергии; кВтч на кг должны оставаться такими же, пока производительность не будет восстановлена, иначе результат будет вымышленным.
Шестое неудача заключается в том, что энергия рассматривается как одноразовый проект. Конкретные энергопотребления меняются по мере износа деталей, засорения экрана и смещения установленных значений. Без живого панели управления и нормализованного индекса 25-процентная экономия энергии теряется уже через год. Метод, описанный в этой статье, является явным циклическим: измерение, диагностика, модернизация, проверка и дальнейшее измерение.
11. Демонстрация кейса: путь индексированных сбережений
В демонстрации ниже используется индекс стоимости энергии с базовым уровнем в 100 баллов и линейка из термоформованного листа шириной 1200 мм. Не используется название компании, тариф или валюта; числа являются индексами и процентами, поэтому путь проектирования ясен. Базовый уровень установлен в 100 баллов после одной недели подсчитанных, нормализованных данных.
| Этап | Применяемые меры | Индексные точки | Кумulative снижение |
|---|---|---|---|
| Базовая линия | Подсчитанная нормализованная неделя | 100 | 0% |
| После уровня 1 | Настройка параметров, отключение охладителя, ремонт утечек, график резервного режима работы | 92–94 | 6–8% |
| После уровня 2 | Изоляция, насосы с регулируемой частотой вращения, насос для плавления, рекуперация тепла | 84–87 | 13–16% |
| После уровня 3 | Двигатель IE4, холодильник с высоким КПД, система управления энергопотреблением, автоматическая смена режимов. | 74–78 | 22–26% |
Путь достигает 74-78 индексных точек, что составляет 22-26% сокращения, которое полностью входит в диапазон 25% после учета 10-15% потерь от взаимодействия. Та же структура применяется к линиям из пленки и картона, при этом соответствующие доли субсистем заменяются на соответствующие доли из базового таблица, приведенного в разделе один.
12. Соответствие стандартам и стандарты
Работа по аудиту и проверке соответствует признанным стандартам, изложенным здесь в обычном тексте без ссылок. ISO 50001 определяет систему управления энергопотреблением, которая обеспечивает постоянное снижение расходов. ISO 50002 описывает метод энергоаудита, используемый для определения исходного уровня. Класс эффективности двигателей IEC, включая класс IE4, указанный для основного привода, определяет класс эффективности вращающегося оборудования. Применяемые национальные стандарты эффективности, такие как серия GB, устанавливают минимальные показатели для оборудования, продаваемого на соответствующих рынках. Знак CE применяется к директивам по машинам для экспортируемой линии. Ни один из этих стандартов не заменяет измеренный исходный уровень, но вместе они создают структуру, поддающуюся аудиту, для программы.
Часто задаваемые вопросы
Можно ли добиться 25-процентного сокращения энергопотребления линии экструзии, не меняя целиком оборудования?
Да. На обычной линии для производства листов, пленки или плит с одним или двумя шнеками 25% экономии достигается путем комбинирования недорогой работы по параметрам, среднеценовой изоляции и модернизации с переменной частотой, а также дорогостоящих замен шнеков и холодильников. Экономия является накопительной, но не полностью аддитивной, поскольку некоторые меры взаимодействуют и дают общие сбережения, поэтому следует планировать 22–28% чистой экономии после учета потерь от взаимодействия.
Почему счета за электроэнергию в заводе недостаточны для руководства энергосберегающими мероприятиями?
Ежемесячный счет включает все цепи в здании и скрывает, какой подсистемы приходится на потребление. Он не может отделить потребление отопительной системы от потребления охлаждения, вакуума, сжатого воздуха и резервного питания, и не нормирован по выходу, структуре продукта или температуре окружающей среды. Нормированная база в кВт·ч на кг является единственным основанием для приоритизации модернизации и последующего подтверждения ее эффективности.
Какую скорость дискретизации следует использовать при аудите энергетических затрат на экструзию?
Используйте минимальную granularность в одну минуту, чтобы можно было отделить состояния производства, резервного питания и остановки и зафиксировать короткие всплески, вызванные перепадами нагрузки. Более грубые ежечасные данные сглаживают тот самый отход, на который направлены мероприятия по снижению затрат, такие как избыточный выход холодильника, нагрузка на воздух, вызванная утечками, и режим предварительного нагрева перед сменой.
Действительно ли повышение температуры подачи холодильника позволяет экономить энергию без ущерба качеству?
В большинстве литейных линий барабан, штамп и охлаждающий валик имеют большие температурные запасы. Повышение температуры подачи охладителя на 2-4 градуса Цельсия часто позволяет исключить переохлаждение без заметного влияния на плоскость или оптические свойства, при этом коэффициент полезного действия охладителя улучшается. Такие изменения необходимо проверять на соответствие допускам продукта, а не предполагать их.
Как следует считать резервную и переключаемую энергию в базовом сценарии?
Разделите каждый час на режимы производства, готовности и остановки, используя данные о состоянии линии и OEE. Загрузка в режиме готовности от нагрева бочек, бездействующих холодильников и компрессора воздуха во время переключения может составлять от 3 до 8% от годового потребления. Учитывая ее в производственных кВтч на кг, преувеличивается показатель удельной энергии и скрывается возможность бесплатного улучшения.
Какое единственное измерение обеспечивает наибольший энергетический эффект на линейке или линии производства пленки?
Уменьшение толщины допуска и снижение проката обычно является наиболее эффективным средством. Одновременное снижение среднего проката на один или два процента при сохранении прежних характеристик позволяет сократить расход смолы и энергию, необходимую для ее плавления и охлаждения. Это процесс, а не покупка оборудования, и его процентное влияние часто превышает эффект от любых отдельных аппаратных модернизаций.
Какой стандартный фреймворк поддерживает проверку экономии после модернизации?
Концепция IPMVP позволяет организовать измерение и проверку в вариантах от мероприятий, охватывающих всю инфраструктуру, до отдельных мер, требующих нормализованного сравнения до и после, документально подтвержденного исходного уровня и постоянного мониторинга. В сочетании с системой управления энергопотреблением по стандарту ISO 50001 и практикой аудита по стандарту ISO 50002 эта концепция дает возможность получить аудируемый документ, подтверждающий выполнение целевого показателя в 25%.
Сколько времени требуется для окупаемости полной трехступенчатой программы?
Меры первого уровня окупаются за 1–3 месяца. Меры второго уровня относятся к диапазону от 8 до 18 месяцев. Меры третьего уровня распространяются на период от 12 до 36 месяцев. Поэтапное внедрение позволяет заводу получать быстрые результаты сразу и финансировать последующие этапы за счет сбережений, которые уже были накоплены. Поэтому метод реализуется поэтапно, а не одновременно.
Заключение
Снижение энергопотребления линии пластикового экструзионного производства на 25% является инженерной программой, а не покупкой оборудования. Она начинается с измерений: подсчет потребления энергии на узлах привода, отопления, охлаждения, вакуумного оборудования, подачи воздуха и вспомогательных цепей, затем нормализация по отношению к кВтч на кг и корректировка в зависимости от температуры окружающей среды и состояния ОЕЕ. Далее следует диагностика, при которой каждый симптом сопоставляется с измеренной причиной, а затем проводится поэтапная модернизация, которая включает в себя 5-9% диапазон рабочих параметров, 6-10% диапазон изоляции и контроля, а также 8-12% диапазон привода и охлаждения, что в итоге дает 22-28% общей экономии после учета потерь на взаимодействие. Процессные меры, такие как более строгие требования к толщине листов и снижение отходов при обрезке, часто превосходят любые отдельные мероприятия по модернизации оборудования.
YuanSu, завод Wanplas, строит линии по производству пленки, листов и плит, придерживаясь той же дисциплины в отношении энергопотребления, и оказывает поддержку клиентам от тестирования базового уровня перед отправкой до установки, диагностики энергопотребления, обучения операторов и удаленного мониторинга энергопотребления в рамках совместного обязательства Wanplas по предоставлению бесплатных запчастей на сумму 500 долларов США в год. Если вы планируете построить новую линию или модернизировать существующую и хотите получить документально подтвержденный путь к 25-процентному диапазону, отправьте данные о своем продукте, ширине, пропускной способности и смоле, чтобы инженерный отдел мог подготовить измеренный, приоритизированный план модернизации и пригласить вас ознакомиться с пробным запуском на заводе.
