Диагностика оборудования по «симптомам» экструдера

Постоянно отслеживая состояние вашего оборудования для экструзии пленки, вы сможете обнаружить проблемы до того, как они начнут влиять на производство. Износ в экструзионной системе происходит постепенно, и его часто трудно вовремя заметить, пока он не станет очень серьезным.

Износ экструдера может вызвать серьезные проблемы в процессе производства полиэтиленовой пленки, что приведет к снижению производительности и увеличению затрат. Проблемы, вызванные износом, включают снижение производительности, плохой контроль температуры расплава, плохое перемешивание, образование геля и повышенное потребление энергии.

Во многих случаях износ, происходящий в экструзионных системах, является постепенным, и его трудно заметить, пока он не станет очень серьезным. Существуют определенные признаки, за появлением которых операторы на местах должны следить, чтобы определить начало износа экструдера и необходимость замены шнека. Рассмотрим ключевые элементы управления технологическим процессом и данные, указывающие на изменения процесса из-за износа шнека экструдера.

Установление и базовый уровень стандартизированных методов

Одним из наиболее важных аспектов использования системы управления технологическим процессом для определения износа экструдера является установление исходного уровня с использованием стандартизированных методов и составов. В идеале этот базовый уровень должен быть установлен, когда новая экструзионная линия установлена и ее эффективность достигает своего пика. На практике, однако, базовый уровень процесса может быть установлен в любой момент срока службы экструдера.

Процесс установления базовой производительности экструдера довольно прост. Одна вещь, которую часто упускают из виду при обсуждении базовых параметров экструзионных систем — это потребность в стандартизированных рецептурах сырья. При установлении базовой линии системы все переменные должны быть сведены к минимуму при создании данных.

Один из способов сделать это — использовать одну и ту же смесь сырья каждый раз при расчете данных. Чем проще рецептура, тем лучше, и лучше по возможности не использовать смешанное сырье, чтобы свести к минимуму переменные.
Однако, если предполагается использовать смеси сырьевых материалов в стандартной рецептуре, которая будет использоваться для установления исходных данных, то, насколько это возможно, смешивание должно каждый раз производиться в одних и тех же пропорциях и таким же образом.

Когда стандартная рецептура сырья подтверждена, необходимо стандартизировать процесс. Для этого нужно найти комбинацию условий, которая наилучшим образом соответствует желаемой цели производства. Обычно эта производственная цель устанавливается на основе стоимости производства, заложенной руководством.

Базовые данные теперь рассчитываются с использованием стандартизированных составов сырья и условий процесса. Должно пройти достаточно времени, чтобы процесс достиг устойчивого состояния и получил однородные экструдаты.
Данные включают давление напора, температуру расплава (измеряется путем достаточного погружения зонда или зонда в центр расплава), нагрузку двигателя, число оборотов двигателя в минуту (об/мин). Должны быть включены высота линии, мощность нагревателя экструдера, качество пленки и т. д.

Кроме того, измерение свойств пленки в этих условиях и наблюдение за ухудшением качества или характеристик пленки со временем свидетельствует о проблемах с экструдером.

Признаки износа: на что обращать внимание

После установления базового уровня производительности оборудования для переработки пластика рекомендуется представлять эту же комбинацию данных через регулярные промежутки времени. Важно помнить, что износ винтов происходит в течение длительного периода времени, поэтому, если что-то катастрофическое не произошло, степень прогрессирующего износа обычно очень мала. В зависимости от условий обработки и смеси смолы или сырья износ может увеличиться, а срок службы шнека может значительно сократиться.

Работа экструдера на слишком высокой скорости может повредить двигатель, а также сократить срок службы шнека из-за сдвига в экструдере. Если температура расплава очень высока, а сырьевая смесь сочетается с большим количеством кислых сополимеров или абразивных материалов, таких как тальк или карбид кальция, это наихудший сценарий, приводящий к значительному сокращению срока службы шнека.
Итак, как система управления может указать, что с оборудованием может быть проблема? После того, как базовые данные проверены, экструзионная система должна время от времени выборочно проверяться на наличие отклонений от базового уровня. Наиболее распространенным и очевидным признаком того, что в экструдере что-то изменилось, является то, что для достижения определенной целевой производительности требуется скорость шнека, отличная от базовой линии.

Изменение удельной скорости

По мере износа шнека удельная скорость уменьшается или увеличивается, что требует более высоких или более низких оборотов экструдера для достижения той же целевой производительности. Увеличение удельной скорости само по себе не является чем-то плохим, но по мере износа шнека эффективность снижается, что требует более высоких оборотов шнека для достижения той же производительности. Это явление особенно заметно в процессе производства пленки с раздувом, поскольку давление нагнетания относительно велико. Кроме того, если КПД системы снижается и необходимо увеличить скорость шнека, энергопотребление системы также увеличивается.

Мощность нагревателя

Еще одним часто упускаемым из виду признаком является мощность нагревателя экструдера. В рамках установления исходных данных мощность нагревателя для каждой зоны экструдера проверяется и регистрируется. Мощность нагревателя обычно отображается на панели управления либо в процентах от мощности, либо в виде силы тока.
По мере износа шнека зазор между витками шнека и стенкой корпуса экструдера увеличивается, что снижает выделение тепла при сдвиге.

В этом случае нагревательное устройство, которое осуществляет механический нагрев, оказывается в ситуации, когда оно должно обеспечивать больше энергии для поддержания заданной температуры каждой секции экструдера.
В результате вы увидите постепенное увеличение мощности нагревателя с течением времени. Это признак прогрессирующего износа. Среди секций экструдера наиболее подвержена этой ситуации секция от секции сжатия до кончика шнека, особенно сильному воздействию подвергается часть со смесительным устройством в дозирующей секции.

Производительность пленки

Производительность пленки является ключевым показателем эффективности работы экструдера, который можно отслеживать, записывать и использовать для определения износа. Ранее упоминалось, что увеличение удельной скорости — это неплохо. Но не всегда. Проблемой, которая может возникнуть из-за увеличения удельной скорости, является разрушение смолы, вызванное сильным сдвиговым нагревом.
По мере износа шнека сдвиг уменьшается, заставляя нагреватель экструдера генерировать больше энергии для поддержания заданной температуры. В результате деградации из-за сдвигового нагрева может увеличиться образование фоновых гелей, что может привести к образованию устойчивых гелей в пленке. Увеличение количества нерасплавленного геля в системе может быть результатом снижения эффективности смесительного устройства.

Колебания температуры

Другим признаком плохого смешивания могут быть большие колебания температуры расплава или плохое смешивание, проявляющееся в виде аномалий пленки.
Хорошим способом измерения колебаний температуры расплава является использование термопары регулируемой длины. Начните с установки температуры трубы транспортной линии на уровне, близком к температуре экструдата, и максимально короткой длины термопары вне расплава. После проверки температуры в этот момент вставьте термопару один раз в расплав, вставьте ее и оставьте. Подождите, пока измерение температуры не установится, проверьте температуру и повторите процесс еще раз.
Этот процесс продолжается до тех пор, пока термопара полностью не растянется. Затем, глядя на полученные данные, проверяется количество колебаний температуры для каждой детали в расплаве.