مطالعه موردی ارتقاء VFD: ماشین فلمی پلاستیکی

یک تولید کننده فیلم پلاستیکی متوسط، چندین خط اکستروژن فیلم دمیده پلی اتیلن را برای تولید فیلم های مالچ کشاورزی و فیلم های بسته بندی صنعتی اداره می کند. خط تولید شامل یک اکسترودر، سر قالب، سیستم خنک کننده حلقه هوا، غلتک های کشش و واحد سیم پیچی است.

سیستم اصلی به موتورهای القایی با سرعت ثابت با گیربکس های مکانیکی برای انتخاب سرعت کشش و شیرهای دستی برای تنظیم جریان حلقه هوا متکی بود. در حالی که کاربردی بود، این پیکربندی با افزایش حجم تولید و سخت تر شدن استانداردهای کیفیت فیلم، چالش های فزاینده ای را ایجاد کرد.

موتورها صرف نظر از تقاضای واقعی فرآیند با حداکثر سرعت نامی کار می کردند. در طول فازهای خاص تولید، اکسترودر و سیستم خنک کننده سریعتر از حد لازم کار می کردند و انرژی اضافی از طریق ترمز مکانیکی و دریچه های دریچه ای تلف می شد.

تنظیم سرعت کشش به نسبت های دنده گسسته محدود بود و تنظیم دقیق نسبت کشش برای یکنواختی بهینه فیلم را دشوار می کرد. تنظیم دستی حلقه هوا تاخیرهای پاسخ را معرفی کرد و منجر به تغییر ضخامت دوره ای شد - به ویژه برای فیلم های با ضخامت کم مشکل ساز بود.

راه اندازی موتور مستقیم به خط جریان های هجومی بالا و بارهای شوک مکانیکی تولید می کرد. تعویض مکرر دنده و عملکرد مداوم با سرعت کامل، سایش گیربکس ها، یاتاقان ها و تسمه ها را تسریع می کرد و بار کاری تعمیر و نگهداری و خرابی های برنامه ریزی نشده را افزایش می داد.

این تاسیسات درایو فرکانس متغیر سری AnyHz FST-650 را برای نوسازی مرحله ای دو خط تولید انتخاب کرد. FST-650 کنترل بردار بدون سنسور را با خروجی گشتاور پایدار در فرکانس پایین ارائه می دهد - برای مشخصات گشتاور ثابت برنامه های اکسترودر مناسب است. توابع داخلی چند سرعته و PLC ساده امکان ادغام مستقیم با معماری کنترل موجود را بدون نیاز به تعویض موتور فراهم کرد.دامنه کارسیستم

کنتاکتورهای موجود و سخت افزار کنترل سرعت مکانیکی جزئی حذف شدند. درایوهای FST-650 در کابینه کنترل موجود نصب شدند و مدار اصلی برای حفاظت پشتیبان، کلیدهای قطع کننده اصلی و رله های اضافه بار حرارتی را حفظ کرد. سیگنال های آنالوگ از سنسورهای دما و فشار به پایانه های کنترل VFD سیم کشی شدند تا تنظیم سرعت حلقه بسته را فعال کنند.

فاز 2 - تنظیم پارامتر منحنی های سرعت پایه بر اساس شاخص جریان مذاب رزین پلی اتیلن و مشخصات فیلم هدف ایجاد شدند. رمپ های شتاب و تنظیمات جبران گشتاور از طریق پنل اپراتور بهینه شدند. VFD کشش با درایو اکسترودر همگام شد و اطمینان حاصل شد که نسبت کشش می تواند به طور صاف در محدوده 1:3 تا 1:10 تنظیم شود. VFD فن حلقه هوا به سیگنال بازخورد سنج ضخامت مادون قرمز متصل شد و امکان تنظیم خودکار جریان هوا در پاسخ به انحراف ضخامت را فراهم کرد.

فاز 3 - تولید آزمایشی و بهینه سازی تأیید بدون بار جهت و محدوده سرعت صحیح موتور را تأیید کرد. اجراهای آزمایشی دسته کوچک انجام شد و داده های ضخامت را قبل و بعد از نوسازی مقایسه کرد. پارامترهای PID به تدریج تنظیم شدند تا زمانی که تحمل ضخامت به اهداف تولید رسید.

نتایجپس از سه ماه عملکرد پایدار، نتایج زیر ثبت شد:

مقایسه زیرمتر نشان داد که مصرف برق ماهانه برای هر خط 28% تا 36% کاهش یافته است. صرفه جویی از سه منبع حاصل شد: کاهش سرعت اکسترودر برای مطابقت با تقاضای واقعی، حذف تلفات دریچه ای در سیستم خنک کننده و عملکرد نرم راه اندازی که جریان هجومی را کاهش می دهد. بر اساس نرخ برق صنعتی محلی، صرفه جویی سالانه برای هر خط تقریباً 4000 تا 5500 دلار آمریکا تخمین زده می شود که نشان دهنده دوره بازگشت سرمایه تقریباً 12 تا 18 ماه بسته به بار تولید است.

تنظیم سرعت کشش بدون پله به اپراتورها اجازه داد تا نسبت کشش را در زمان واقعی تنظیم کنند و یکنواختی ضخامت طولی را بهبود بخشند. ردیابی خودکار جریان حلقه هوا، تغییر ضخامت ناشی از تاخیر تنظیم دستی را کاهش داد. محدوده تحمل ضخامت پس از نوسازی باریک تر شد و بهبود قابل اندازه گیری در نرخ بازده برای محصولات با ضخامت کم مشاهده شد.کاهش تعمیر و نگهداریعملکرد نرم راه اندازی جریان هجومی را به حدود 1.5 برابر جریان نامی محدود کرد و شوک مکانیکی را به طور قابل توجهی کاهش داد. حذف گیربکس مکانیکی وظایف تعویض دنده و تعویض تسمه را از برنامه تعمیر و نگهداری حذف کرد. حوادث خرابی برنامه ریزی نشده در مقایسه با خط پایه قبل از نوسازی کاهش یافت.نکات کلیدیبرای خطوط فیلم دمیده قدیمی تر که از موتورهای با سرعت ثابت استفاده می کنند، نوسازی VFD یک مسیر ارتقاء مقرون به صرفه را نشان می دهد. بر اساس این پیاده سازی، ملاحظات زیر برای پروژه های مشابه توصیه می شود:مشخصات بار: اکسترودرها بارهای گشتاور ثابت را نشان می دهند؛ تأیید کنید که VFD انتخاب شده گشتاور کافی را در فرکانس های پایین ارائه می دهد.

کاهش سرعت موتور اثربخشی خنک کننده خود را کاهش می دهد؛ ارزیابی کنید که آیا خنک کننده اضافی برای عملکرد طولانی مدت با سرعت پایین مورد نیاز است.

فرآیندهای فیلم دمیده به نسبت کشش و جریان هوای خنک کننده حساس هستند. تنظیمات PID VFD باید به تدریج در برابر مشخصات محصول واقعی بهینه شوند تا از تنظیمات کارخانه استفاده شود.

نوسازی VFD FST-650 بهبودهای قابل اندازه گیری در بهره وری انرژی، یکنواختی ضخامت فیلم و قابلیت اطمینان تجهیزات را بدون نیاز به تعویض کلی ماشین آلات موجود ارائه داد. برای تاسیسات پردازش پلاستیک با تجهیزات اکستروژن با سرعت ثابت مشابه، این رویکرد تعادل عملی بین سرمایه گذاری سرمایه و بازده عملیاتی را ارائه می دهد.

• برای اطلاعات بیشتر در مورد سری FST-650 و پشتیبانی برنامه، با AnyHz تماس بگیرید یا از صفحه محصول ما دیدن کنید.