Энергия — крупнейшая переменная статья затрат при литье пластмасс под давлением после сырья. И все же на большинстве предприятий ее видят как один общий счет — никто не знает, сколько потребляет каждая единица оборудования.
Потреблением, которое не измеряется, нельзя управлять. В этой статье мы разберем, куда уходит энергия и в каких точках есть реальная экономия.
Куда уходит энергия?
На типичном предприятии литья под давлением потребление распределяется примерно так:
| Область | Ориентировочная доля |
|---|---|
| Термопластавтоматы | 50–60% |
| Сушка | 15–25% |
| Охлаждение (чиллер, градирня) | 10–20% |
| Сжатый воздух и транспортировка | 5–10% |
| Освещение, отопление, прочее | 5–10% |
Самой неожиданной статьей в этой таблице обычно оказывается сушка. Поскольку она тихо работает в фоне, ее не замечают; однако она греет непрерывно, поэтому ее доля велика.
1. Машины
Тип привода
Три машины, выпускающие одно и то же изделие, потребляют заметно разное количество энергии в зависимости от системы привода:
| Привод | Типичное потребление | Почему |
|---|---|---|
| Традиционный гидравлический | Самое высокое | Насос работает непрерывно весь цикл, неиспользованная энергия превращается в тепло |
| Сервогидравлический | Среднее | Насос работает только тогда, когда нужно, и с требуемой скоростью |
| Полностью электрический | Самое низкое | Каждое движение — отдельным серводвигателем и только во время движения |
С ростом наработки разница увеличивается. На машине, работающей в три смены, разница в приводе может окупить разницу в цене за несколько лет.
Подробное сравнение: Сервогидравлические, гидравлические и полностью электрические термопластавтоматы (ТПА) · Продукция: Серия FE — полностью электрические ТПА · Серия SV Servo
Потребление на холостом ходу
Машина, у которой во время остановки остаются включенными нагреватели, продолжает потреблять, не выпуская ни одного изделия. Во время длительных перерывов и в конце смен следует использовать функцию снижения температуры — на блоках управления горячеканальных систем она стандартная: Контроллеры горячеканальных систем
Теплоизоляция нагревателей
Неизолированный цилиндр отдает в окружающую среду значительную часть выделяемого тепла. Изоляционная рубашка и снижает потребление, и не дает перегреваться производственному помещению — последнее летом снижает еще и нагрузку на кондиционирование.
2. Сушка — область наибольших потерь
Большая часть энергии на сушку расходуется впустую. Причины:
Сушка дольше необходимого. Если материалу нужно 3 часа, а его сушат 8, качество от этого не улучшается; это приводит к термической деструкции и напрасному расходу энергии. Время по материалам: технологические параметры переработки материалов
Температура выше необходимой. Каждый лишний градус сразу ложится на потребление.
Неправильный подбор производительности. Сушилка, намного превышающая ваш расход, держит материал дольше нужного и греет его впустую. Маленькая же сушилка не успевает, и производство идет на влажном материале.
Неизолированный бункер и линия. Если горячий высушенный материал остывает по пути к машине, часть затраченной энергии теряется в дороге. Закрытая изолированная подача это исключает: централизованная подача сырья
Сушилка, работающая непрерывно. Когда производство останавливается, сушилка тоже должна останавливаться или переходить в режим ожидания.
Правильно подобранная сушилка, работающая под контролем, экономит и энергию, и качество: Сушилки для полимерного сырья · Подробнее по теме: Сушка сырья и гигроскопичные пластики
3. Охлаждение
Система охлаждения отводит тепло, забранное у пресс-формы, — и при этом потребляет электроэнергию.
Температура воды чиллера — самая эффективная настройка. Держать охлаждающую воду холоднее необходимого стоит больших затрат энергии; слишком холодная пресс-форма к тому же вызывает проблемы с качеством. Работать нужно при максимальной температуре воды, которую допускает процесс.
Воду градирни и воду чиллера следует разделять: для таких задач, как охлаждение гидравлического масла, достаточно воды градирни, а если та же линия питается водой чиллера, возникают лишние затраты.
Стабильность температуры пресс-формы тоже дает косвенную экономию: колебания температуры пресс-формы удлиняют время цикла, а более длинный цикл увеличивает расход энергии на изделие. Термостаты для пресс-форм
4. Сжатый воздух и вакуум
Сжатый воздух — один из самых дорогих в производстве видов энергии. Два типичных вида потерь:
- Утечки — мелкие утечки вдоль линии в сумме составляют значительную часть нагрузки на компрессор. Когда производство остановлено, утечки можно найти, прослушав линию.
- Давление выше необходимого — неоправданное повышение давления в системе увеличивает и потребление, и расход через утечки.
В централизованной подаче так же важен подбор вакуумного насоса: недостаточный по мощности насос постоянно работает на полной нагрузке, избыточный расходует энергию впустую. Вакуумные насосы и фильтры
5. Связь времени цикла и энергии
Если разделить счет за энергию на число изделий, время цикла становится прямым энергетическим параметром. Машина потребляет даже в режиме готовности; чем больше изделий за то же время, тем ниже расход энергии на изделие.
Поэтому оптимизация цикла — это и энергетический проект: Как сократить время цикла
Та же логика действует и для брака: бракованное изделие израсходовало всю свою энергию, но продать его нельзя.
Измерение: кВт·ч/кг
Показатель для сравнения предприятий и машин между собой — киловатт-часы на килограмм.
Как его измеряют: 1. На машину (или линию) устанавливают отдельный анализатор электроэнергии 2. Фиксируют потребленные за определенный период кВт·ч 3. Определяют массу сырья в килограммах, переработанного за тот же период 4. Вычисляют отношение: кВт·ч / кг
Когда это значение измерено, эффект каждого последующего улучшения виден конкретно. Следить нужно не за единичным замером, а за трендом: если значение со временем растет, где-то начались потери — утечка в гидросистеме, изношенный шнек, загрязненный канал охлаждения или утечка воздуха.
Чек-лист
1. Измеряйте — как минимум установите анализаторы электроэнергии на группы машин 2. Пересмотрите сушку — правильны ли время, температура и подбор производительности? 3. Поднимите температуру чиллера до максимума, допустимого процессом 4. Проведите поиск утечек сжатого воздуха 5. Снижайте температуру или отключайте нагреватели во время остановок 6. Рассмотрите изоляцию цилиндра 7. Улучшайте время цикла — рассматривайте это и как энергетический проект 8. Сокращайте брак — каждое бракованное изделие означает потраченную энергию
По выбору оборудования и оценке потребления вы можете обратиться к нашей службе технической поддержки.
Главный фактор энергопотребления — система привода. Сравнение сервогидравлических, гибридных и полностью электрических вариантов смотрите на странице серий термопластавтоматов.