प्लास्टिक एक्सट्रूज़न में ऊर्जा की खपत कैसे कम करें

प्लास्टिक एक्सट्रूज़न ऊर्जा का उपयोग उन लागतों में से एक है जिसका आपको वास्तव में तभी ध्यान आता है जब बिल दिखाई देता है। यदि लाइन दिन-ब-दिन चलती रहे, तो प्रभाव बड़ा हो जाता है। तो असली सवाल कहीं कुछ प्रतिशत कटौती करने का नहीं है; यह पता लगा रहा है कि ऊर्जा वास्तव में कहाँ जा रही है। एक बार जब वह तस्वीर सामने आ जाती है, तो एक्सट्रूडर ऊर्जा खपत में कटौती के तरीके विशिष्ट और संभव लगने लगते हैं।

एक सामान्य स्क्रू एक्सट्रूडर में, लगभग 60-70% बिजली मोटर और ड्राइव सिस्टम में जाती है, 20-30% बैरल हीटिंग में जाती है (कई लाइनें हाथ से इसका अनुमान लगाती हैं), और बाकी शीतलन, सहायक और हानि में जाती है (चित्र. 1)। ये संख्याएँ एक मोटे शुरुआती बिंदु के रूप में उपयोगी हैं - और, इसमें कोई संदेह नहीं है, पंक्ति दर पंक्ति भिन्न होती हैं - लेकिन ये नियम नहीं हैं। यहां तक ​​कि एक ही लाइन के भीतर भी, सापेक्ष शेयर स्क्रू डिज़ाइन, सामग्री, थ्रूपुट, तापमान सेटपॉइंट और लाइन कैसे संचालित होती है, के साथ बदल जाएंगे।

कभी-कभी मोटर को केवल पेंच घुमाने के रूप में वर्णित किया जाता है। उस विवरण में अधिकांश कार्य छूट गया है। वास्तव में, ड्राइव को बैरल के माध्यम से ठोस पदार्थों को पहुंचाना होगा, उन्हें नरम करना और पिघलाना होगा, पिघल को मिलाना होगा, दबाव बनाना होगा और कतरनी प्रतिरोध पर काबू पाना होगा। उन सभी चरणों में ऊर्जा की खपत होती है। इसमें से कुछ पिघलाकर मिलाने में उपयोगी हो जाता है; कुछ ऊष्मा बन जाती है जिसे ठंडा करके दूर करना पड़ता है। इस प्रकार, मोटर दक्षता और प्रक्रिया व्यवहार का अलग-अलग मूल्यांकन नहीं किया जा सकता है।

पुरानी मशीनें अभी भी विद्युत चुम्बकीय गति नियंत्रण के साथ डीसी मोटर या मानक एसी मोटर का उपयोग कर सकती हैं (जो काम कर सकती हैं, लेकिन अक्सर अधिक आधुनिक ड्राइव की तुलना में कम कुशल होती हैं)। एक परिवर्तनीय आवृत्ति ड्राइव अब एक सामान्य आधार रेखा है - यह आपको लोड के लिए स्क्रू को एक निश्चित उच्च गति पर चलाने और कहीं और थ्रॉटलिंग करने के बजाय सही गति पर चलाने की सुविधा देता है। लेकिन व्यावहारिक लाभ बिजली से परे है: बेहतर गति नियंत्रण प्रक्रिया स्थिरता में सुधार करता है और अनावश्यक यांत्रिक ऊर्जा इनपुट को कम करता है।

एक परिवर्तनीय आवृत्ति ड्राइव अब एक सामान्य आधार रेखा है। यह स्क्रू गति को एक निश्चित उच्च गति पर चलाने और कहीं और थ्रॉटलिंग करने के बजाय वास्तविक लोड से मेल खाने की अनुमति देता है। व्यावहारिक लाभ सिर्फ विद्युतीय नहीं है। बेहतर गति नियंत्रण प्रक्रिया स्थिरता में भी सुधार कर सकता है और अनावश्यक यांत्रिक ऊर्जा इनपुट को कम कर सकता है।

स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटरें एक अन्य विकल्प हैं। एक पीएमएसएम एक मानक तीन-चरण प्रेरण मोटर की तुलना में अधिक कुशल हो सकता है, और अंतर अक्सर कम गति और हल्के भार पर अधिक ध्यान देने योग्य होता है। सटीक लाभ मोटर आकार, लोड प्रोफ़ाइल, नियंत्रण विधि और बाकी ड्राइव ट्रेन पर निर्भर करता है। व्यवहार में, एक अच्छी तरह से मेल खाने वाली मोटर और ड्राइव अपनी कुशल सीमा से बहुत नीचे चलने वाली बड़ी मोटर की तुलना में अधिक मूल्यवान हैं। उच्च स्थापित शक्ति का मतलब स्वचालित रूप से बेहतर प्रदर्शन नहीं है। इसका मतलब उच्च नो-लोड हानि, खराब पावर फैक्टर और प्रति किलोग्राम उत्पाद पर अधिक ऊर्जा की खपत हो सकता है।

बैरल हीटिंग दूसरा प्रमुख भार है। पारंपरिक कास्ट-एल्यूमीनियम हीटिंग बैंड आम हैं, लेकिन वे विशेष रूप से कुशल नहीं हैं। गर्मी का एक महत्वपूर्ण हिस्सा आसपास की हवा में नष्ट हो सकता है। एक गर्म कार्यशाला में, वह हानि शीतलन भार में भी जुड़ जाती है, जो दोहरा दंड है।

इन्सुलेशन मदद करता है. वैकल्पिक हीटिंग विधियां जैसे विद्युत चुम्बकीय हीटिंग और इन्फ्रारेड या नैनो-इन्फ्रारेड हीटिंग कॉइल्स भी करें। इन डिज़ाइनों को अक्सर उच्च तापीय दक्षता, तेज़ प्रतिक्रिया और कम सतह तापमान के लिए प्रचारित किया जाता है। कुछ उपकरण तुलनाओं में, बिना इंसुलेटेड कास्ट-एल्यूमीनियम बैंड से इंसुलेटेड उच्च दक्षता वाले हीटरों पर स्विच करने से हीटिंग ऊर्जा को लगभग 30-50% तक कम करने की सूचना मिली है। उस आंकड़े को एक दिशात्मक उदाहरण के रूप में माना जाना चाहिए, न कि गारंटीकृत परिणाम के रूप में। वास्तविक बचत बैरल डिज़ाइन, तापमान सेटपॉइंट, इन्सुलेशन स्थिति, परिवेश की स्थिति और स्वयं प्रक्रिया पर निर्भर करती है।

तापन दक्षता भी एक प्रक्रिया मुद्दा है। यदि कोई क्षेत्र लगातार ठंडा रहता है जबकि हीटर अभी भी ऊर्जा जोड़ रहा है, तो समस्या अकेले हीटर की नहीं हो सकती है। यह उस क्षेत्र में अत्यधिक कतरनी, खराब तापमान नियंत्रण, या एक स्क्रू डिज़ाइन हो सकता है जो प्रक्रिया की आवश्यकता से अधिक गर्मी उत्पन्न करता है। उन स्थितियों को संबोधित किए बिना हीटर बदलने से काफी संभावित बचत हो सकती है।

पॉलिमर को पिघलाने वाली अधिकांश ऊर्जा हीटिंग बैंड से नहीं आती है। यह पेंच से आता है. मोटर पेंच को चलाती है, और पेंच सामग्री को काटता है। वह यांत्रिक ऊर्जा ऊष्मा में परिवर्तित हो जाती है। यही कारण है कि स्क्रू कॉन्फ़िगरेशन का एक्सट्रूडर ऊर्जा खपत पर इतना सीधा प्रभाव पड़ता है।

सानने वाले ब्लॉक, उनका कोण, उनकी लंबाई और उनकी स्थिति सभी कतरनी की तीव्रता और निवास समय को प्रभावित करते हैं। अधिक कतरनी से फैलाव मिश्रण में सुधार हो सकता है, लेकिन यह पिघले हुए तापमान को भी बढ़ाता है और मोटर लोड को बढ़ा सकता है। यदि कोई क्षेत्र नियमित रूप से भारी ठंडे पानी की मांग करता है, तो यह एक संकेत है कि स्क्रू प्रक्रिया द्वारा उपयोग की जाने वाली गर्मी से अधिक गर्मी पैदा कर रहा है। मोटर काम कर रही है, सामग्री गर्म हो रही है, और शीतलन प्रणाली अतिरिक्त गर्मी को दूर कर रही है। ऊर्जा के दृष्टिकोण से, यह जांचने योग्य लूप है।

स्क्रू डिज़ाइन को सामग्री, आउटपुट, मिश्रण आवश्यकता और अंतिम उत्पाद के अनुरूप संतुलित किया जाना चाहिए। प्रत्येक एक्सट्रूज़न एप्लिकेशन को अधिकतम कतरनी की आवश्यकता नहीं होती है। कभी-कभी एक सौम्य स्क्रू प्रोफ़ाइल, उपयुक्त मिश्रण तत्वों के साथ मिलकर, बेहतर समग्र प्रदर्शन देता है। सूत्रीकरण भी मायने रखता है. एक प्रभावी स्नेहक जोड़ने या अन्यथा पिघल की चिपचिपाहट को कम करने से मोटर प्रवाह कम हो सकता है और कतरनी गर्मी कम हो सकती है। इसका परिणाम यह होता है कि कम विद्युत ऊर्जा ऊष्मा में परिवर्तित होती है जिसे बाद में हटाना पड़ता है।

प्रति टन ऊर्जा खपत मोटर नेमप्लेट पावर की तुलना में अधिक उपयोगी उपाय है। कम आउटपुट पर चलने वाला एक बड़ा एक्सट्रूडर अपनी कुशल सीमा के करीब चलने वाली छोटी मशीन की तुलना में प्रति किलोग्राम अधिक ऊर्जा की खपत कर सकता है। एक मशीन के भीतर भी यही सिद्धांत लागू होता है।

उदाहरण के लिए, अपनी क्षमता के एक छोटे से अंश पर चलने वाला 75 मिमी एक्सट्रूडर, अपनी डिज़ाइन की गई आउटपुट रेंज के करीब चलने वाली उसी मशीन की तुलना में आमतौर पर खराब ऊर्जा प्रोफ़ाइल रखता है। सटीक संख्याएँ सामग्री, स्क्रू, ड्राइव और तापमान प्रोफ़ाइल पर निर्भर करती हैं, लेकिन दिशा स्पष्ट है। उपयोग मायने रखता है. इसी प्रकार स्टार्ट-अप, शटडाउन, पर्जिंग और सामग्री परिवर्तन करें। प्रत्येक मिनट की बेकार दौड़ अभी भी बिजली की खपत करती है, और बार-बार अकुशल बदलाव से कुल बिजली की खपत बढ़ जाती है।

इसलिए उत्पादन प्रबंधन ऊर्जा प्रबंधन का हिस्सा है। लंबे समय तक चलने का शेड्यूल करना, निष्क्रिय समय को कम करना, मशीन को कार्य से मेल करना और प्रक्रिया मापदंडों को एक कुशल विंडो के भीतर रखना किसी भी हार्डवेयर परिवर्तन जितना ही महत्वपूर्ण हो सकता है।

प्लास्टिक एक्सट्रूज़न में प्रभावी ऊर्जा कटौती शायद ही कभी एकल-घटक समाधान होती है। यह आमतौर पर मोटर और ड्राइव चयन, बैरल हीटिंग दक्षता, स्क्रू कॉन्फ़िगरेशन, सामग्री निर्माण, प्रक्रिया पैरामीटर, थ्रूपुट और उत्पादन प्रबंधन के संयोजन से आता है। दूसरों को नज़रअंदाज़ करते हुए एक क्षेत्र में सुधार करना समस्या को हल करने के बजाय स्थानांतरित कर सकता है। उदाहरण के लिए, यदि स्क्रू अत्यधिक कतरनी पैदा कर रहा है और शीतलन प्रणाली इसे हटाने के लिए कड़ी मेहनत कर रही है तो एक उच्च दक्षता वाली मोटर अपेक्षित बचत नहीं दे सकती है। यदि तापमान नियंत्रण अस्थिर है या बैरल खराब रूप से अछूता है तो बेहतर हीटिंग सिस्टम ज्यादा मदद नहीं कर सकता है।

एक्सट्रूज़न उपकरण निर्माताओं के लिए, ऊर्जा दक्षता मशीन डिजाइन, स्क्रू कॉन्फ़िगरेशन, ड्राइव चयन और प्रक्रिया नियंत्रण से निकटता से संबंधित है। JWELL विशिष्ट उत्पादन आवश्यकताओं के अनुरूप सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन के साथ विभिन्न सामग्रियों और अनुप्रयोगों के लिए एक्सट्रूज़न उपकरण विकसित करता है। व्यावहारिक दृष्टिकोण पूरी श्रृंखला का मूल्यांकन करना है: सामग्री को क्या चाहिए, उत्पाद को क्या चाहिए, और मशीन वास्तव में कैसे संचालित होती है। यह आम तौर पर एकल दक्षता दावे का पीछा करने की तुलना में अधिक टिकाऊ बचत उत्पन्न करता है।

बिजली कहां जाती है, इस सवाल का एक तकनीकी उत्तर है: ड्राइव में, बैरल हीटर में, कतरनी में, और कई नुकसान में जो तब दिखाई देते हैं जब कोई लाइन अपनी कुशल सीमा से नीचे चलती है। बेहतर सवाल यह है कि प्रत्येक टन उत्पाद को कितनी ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और इसे कम करने के लिए क्या बदला जा सकता है। इससे ध्यान घटक लेबल से हटकर सिस्टम प्रदर्शन पर केंद्रित हो जाता है। एक्सट्रूज़न में, सबसे विश्वसनीय ऊर्जा बचत मोटर और ड्राइव को लोड से मेल करने, थर्मल दक्षता में सुधार करने, वास्तविक प्रक्रिया के लिए स्क्रू को डिजाइन करने और अनुशासित उत्पादन प्रबंधन के साथ एक समझदार आउटपुट पर लाइन चलाने से होती है।