Giải pháp đổi mới công nghệ ngành nhựa

Liên hệ
  • Mã sản phẩm :
  • define_rating: 2.3/5 (4 define_rating_total_vote)

Số lượng: Mua hàng
Mô tả :
Máy ép nhựa thủy lực:
Các máy ép nhựa thủy lực thường gây lãng phí rất nhiều năng lượng cung cấp. Thật ra, có đến hơn 70% lượng điện tiêu thụ không được sử dụng trong quá trình ép khuôn.
Ưu và nhược điểm của máy ép nhựa thủy lực:
§ Ưu điểm:
o   Hiệu suất làm việc cao.
o   Công suất lớn, thích hợp với việc ép nhựa cần lực ép lớn. So với động cơ điện, một cơ cấu thủy lực có mô men quay lớn hơn gấp 12 lần với cùng thể tích, công suất thủy lực lớn hơn gấp 100 lần và gấp 500 lần với cùng trọng lượng.
§         Nhược điểm:
o   Kết cấu phức tạp.
o   Thời gian khởi động lâu, đáp ứng chậm.
o   Chi phí vận hành cao.
o   Dễ phát sinh những thất thoát năng lượng tiềm ẩn, rất khó kiểm soát.
o   Gây ra tiếng ồn, ảnh hưởng đến môi trường.
Với các nhược điểm trên của máy ép nhựa thủy lực, hiện nay, các doanh nghiệp đã có khuynh hướng chuyển sang dùng máy ép nhựa bán thủy lực (là loại máy ép nhựa kết hợp giữa động cơ bơm chính là động cơ servo và hệ thống dầu thủy lực điều khiển các cơ cấu chấp hành) hay loại máy ép nhựa điện (là loại máy ép nhựa không dùng hệ thống dầu thủy lực để điều khiển các cơ cấu chấp hành mà toàn bộ các động cơ servo).
            Giải pháp tiết kiệm năng lượng và chi phí vận hành cho máy phun ép nhựa thuỷ lực là sử dụng biến tần cho động cơ bơm dầu thủy lực.
* Mô tả giải pháp:
            Bộ biến tần là bộ điều chỉnh tần số dòng điện được lắp vào giữa động cơ và nguồn điện cung cấp. Để điều chỉnh tốc độ động cơ đồng bộ chỉ cần thay đổi tần số của nguồn điện sử dụng vì tốc độ động cơ phụ thuộc vào tần số của nguồn điện.
            Hầu hết các máy phun ép nhựa truyền thống đều bơm dầu nhiều hơn lượng dầu mà máy cần. Tuy nhiên có thể giảm hoặc loại bỏ sự lãng phí này bằng cách trang bị một hệ thống cho phép xác định yêu cầu của máy và chỉ bơm lượng dầu thực sự cần thiết. Hệ thống bao gồm 02 thành phần cơ bản: bộ điều khiển hệ thống và  bộ biến tần. Bộ điều khiển hệ thống giám sát bộ điều khiển máy ép nhựa và tạo ra một tín hiệu tương ứng với lượng dầu thủy lực cần cho máy. Tín hiệu này sau đó được truyền đến bộ biến tần để điều khiển tốc độ quay của động cơ.
Sơ đồ khối hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ sử dụng bộ biến tần như sau:
            Giả sử tốc độ quay tối đa của động cơ là 1440 vòng/phút, tốc độ quay của động cơ được điều chỉnh như sau:
-         Máy ép cần quay với tốc độ là 720 vòng/phút thì bộ điều khiển sẽ gởi tín hiệu điều khiển tham khảo có độ rộng xung bằng 50%.
-         Máy ép cần quay với tốc độ là  288 vòng/phút thì bộ điều khiển sẽ gởi tín hiệu điều khiển tham khảo có độ rộng xung bằng 20%, …
Việc điều chỉnh tốc độ quay của động cơ đồng bộ để cung cấp dầu một cách chính xác cho máy ép sẽ tiết kiệm năng lượng đáng kể. Ngoài ra nó còn đem lại một số thuận lợi khác như: độ chính xác lặp lại sẽ tốt hơn, máy hoạt động êm, nhiệt độ dầu thấp hơn dẫn đến giảm thời gian làm mát cho dầu thủy lực, ít gây hao mòn cho máy, … Tất cả những lợi ích này đạt được mà không cần phải thay đổi lại cấu hình của máy.
* Phân tích hiệu quả của giải pháp :
Hiệu quả của giải pháp có thể quan sát trực quan qua việc so sánh công suất điện của động cơ bơm thủy lực trước và sau khi lắp đặt biến tần.
Bảng 8 : Bảng so sánh công suất điện giữa máy ép thủy lực có biến tần và máy ép thông thường.
  Máy ép thủy lực không có biến tần Máy ép thủy lực có biến tần
Nguyên liệu PP PP
Sản lượng sản phẩm sản xuất  872 839
Điện năng tiêu thụ (kWh) 331.2 168.2
Công suất điện trung bình (kW) 41.36 21.19
Từ kết quả của bảng phân tích trên cho thấy khá rõ tiềm năng tiết kiệm năng lượng của việc ứng dụng biến tần cho động cơ bơm thuỷ lực máy ép nhựa khá cao ; khả năng tiết kiệm điện cho bơm thủy lực lên đến gần 50%.   
v Một số lời khuyên khi sử dụng bộ biến tần để điều chỉnh tốc độ động cơ:
         Việc sử dụng bộ biến tần hợp lý sẽ đem lại hiệu quả lớn, tiết kiệm được năng lượng và chi phí vận hành. Bộ biến tần thường áp dụng trong một số trường hợp sau:
-         Sản xuất ở trong khu vực có giá điện cao.
-         Thời gian làm lạnh dài.
-         Kích thước máy lớn.
-         Máy đã cũ.
-         Phun ép nhựa mềm.
Máy ép nhựa toàn điện:
Đây là loại máy có thiết kế hoàn toàn khác so với máy ép nhựa truyền thống ; hầu hết các cơ cấu máy (cơ cấu đóng mở khuôn ép, trục vít đùn nhựa…) đều sử dụng các động cơ AC servo truyền động. Các chuyển động cơ cấu máy được điều khiển độc lập và đồng bộ. Các động cơ servo hoạt động ổn định, chính xác, đáp ứng nhanh (trong vòng 0.05s) và một đầu phun tốc độ cao nhờ đó có thể rút ngắn chu kỳ của sản phẩm, tiết kiệm chi phí sản xuất. Điều đó cho thấy khả năng ứng dụng hiệu quả của máy ép toàn điện trong sản xuất các sản phẩm có chu kỳ ngắn. Mặt khác nhờ các cơ cấu điều khiển chính xác nên tuổi thọ của thiết bị và khuôn cũng cao hơn.
Một số nhà sản xuất lớn như : Zhafir Venus Series, Haitian Pallas Series, v.v.v.
v Các điểm nổi bật của máy ép nhựa toàn điện như sau:
-         Giải pháp máy ép toàn điện sử dụng cho các ứng dụng chính xác.
-         Máy có khả năng tiết kiệm năng lượng đến 70% so với máy ép thông thường.
-         Máy không sử dụng hệ thống truyền động thủy lực nên giảm nhu cầu làm mát cho dầu, tiết kiệm năng lượng cho hệ thống giải nhiệt (bơm nước, quạt tháp làm mát hoặc là hệ thống lạnh).
-         Giảm đáng kể tiếng ồn và môi trường làm việc trong sản xuất sạch sẽ hơn.
v So sánh tiêu hao năng lượng giữa máy Venus (máy ép toàn điện) và máy thủy lực cùng công suất và cùng sản xuất một sản phẩm cụ thể:
áy ép nhựa hydric (kết hợp giữa điều khiển thủy lực và điều khiển điện):
Đây là loại máy được cải tiến so với máy ép nhựa thủy lực truyền thống bằng việc ứng dụng motor AC servo truyền đồng cho hệ thống bơm dầu dầu thủy lực. Nhờ vào việc điều khiển vòng lặp kín chính xác nên khả năng đáp ứng hoạt động máy tốt và khả năng tiết kiệm điện năng nhiều hơn so với máy ép truyền thống.
Do được cải tiến từ máy ép truyền thống nên việc chuyển đổi sang máy ép hydric (kết hợp thủy lực và điện) không quá khó khăn, có thể thực hiện cải tạo từ máy ép truyền thống khi kết hợp thêm motor AC servo, driver điều khiển và các cụm thiết bị truyền động khác như bơm servo, cụm van thủy lực...Vì vậy việc ứng dụng máy ép hydric vào thực tế sản xuất là hoàn toàn khả thi, giảm chi phí đầu tư máy móc. 
*        Mô tả nguyên lý hoạt động máy ép hydric và máy ép truyền thống
  Máy ép nhựa truyền thống Máy ép nhựa hydric
     
Phương pháp điều khiển - Điều khiển vòng lặp hở bằng cụm thiết bị PLC, van điều khiển tỉ lệ - Điều khiển vòng lặp kín bằng cụm thiết bị PLC, bơm và motor thủy lực AC servo.
Nguyên lý hoạt động - Bơm thủy lực hoạt động tốc độ không đổi trong các giai đoạn khác nhau của chu trình ép. Tổn thất năng lượng chính trong hệ thống thủy lực qua việc hồi lưu dầu ở van tràn - Điều khiển lưu lượng dầu dựa vào tín hiệu áp suất hồi tiếp.
 
v Các điểm nổi bật của máy ép hydric như sau:
-         Hiêu quả cao về mặt năng lượng và chi phí đầu tư: Có khả năng tiết kiệm năng gần bằng với loại máy toàn điện (9095%) nhưng chi phí đầu tư thấp hơn nhiều so với máy ép toàn điện cùng công suất (60%).
-         Động cơ servo hoạt động ổn định và đáp ứng nhanh (trong vòng 0.05s).
-         Giữ áp lực ổn định hơn so với máy ép thủy lực truyền thống.
-         Ổn định nhiệt độ dầu tốt hơn: Hệ thống servo chỉ cung cấp dầu thủy lực vừa đủ cho các công đoạn cần thiết, hạn chế việc phát sinh nhiệt và giảm đáng kể nhu cầu làm mát dầu.
-         Tăng tốc độ và tính chính xác, kết hợp với chức năng đồng bộ
Công nghệ robot trong việc tự động hóa sản xuất ngành nhựa:
Robot tự động hoặc các cánh tay robot gắp sản phẩm đã và đang là xu thế ứng dụng công nghệ trong quá trình sản xuất nhựa. Tùy theo loại hình sản xuất của từng doanh nghiệp việc ứng dụng robot vào việc tự động hóa sản xuất sẽ khác nhau. Nhìn chung khi ứng dụng robot vào hoạt động sản xuất có các ưu điểm sau:
-         Tăng tính tự động và tính an toàn trong sản xuất nhựa phun ép.
-         Giảm nhân công và tiết giảm chi phí lao động.
-         Giúp tăng năng suất chất lượng trong quá trình hoạt động sản xuất.
Công nghệ động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu truyền động trực tiếp trục đùn ở các máy đùn nhựa:
Công nghệ đùn là một trong những phương pháp sản xuất cơ bản nhất trong ngành nhựa. Đây là một trong những công nghệ tiêu thụ năng lượng lớn, tổn thất nhiều năng lượng qua các tổn thất như tổn thất năng lượng qua motor (đây là tổn thất năng lượng chính), tổn thất qua hộp số truyền động, tổn thất nhiệt đối lưu và cưỡng bức qua trục đùn nhựa...Do vậy việc sử dụng hiệu quả năng lượng của công nghệ này là vấn đề cốt lõi nhằm giảm chi phí sản xuất.
Thông thường công nghệ đùn nhựa sử dụng động cơ xoay chiều gắn với hộp giảm tốc hoặc động cơ một chiều truyền thống truyền động trục đùn của máy đùn nhựa. Các phương pháp truyền động trục đùn bên trên có công suất điện cao, gây tiêu tốn nhiều điện năng. Một số công nghệ hiện nay sử dụng “động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu” truyền động trực tiếp trục đùn. Giải pháp công nghệ này giúp tiết giảm công suất điện của máy ép đùn khi hoạt động ở các chế độ tải khác nhau. Khả năng tiết kiệm điện năng của công nghệ truyền động trực tiếp khoảng 12 – 15% so với truyền động động cơ xoay chiều gắn hộp số kết nối trục đùn nhựa.  
v Một số điểm của công nghệ truyền động trực tiếp trục đùn:
-         Hiệu quả năng lượng khá cao
-         Hoạt động ít ồn
-         Chi phí đầu tư động cơ cao

Giải pháp kỹ thuật tiết kiệm năng lượng:

Cách nhiệt cho trục đùn nhựa (xy lanh gia nhiệt)
Đây là biện pháp hiệu quả để giảm chi phí năng lượng khi nung chảy nhựa. Bằng cách bọc cách nhiệt cho các tấm điện trở, làm vỏ che bọc ngoài cho xy lanh,
. . . người ta có thể giảm đáng kể tổn thất nhiệt ra môi trường của máy ép đùn.
Theo một báo cáo của Nickerson Europe Ltd., tác dụng của vỏ che bọc ngoài xy lanh (barrel jacket) trên một máy thử nghiệm là rất đáng chú ý (Bảng 4.1).
Bảng 10 : So sánh chi phí gia nhiệt cho xy lanh máy ép đùn trong 2 trường hợp
  Không vỏ che xy lanh Có vỏ che xy lanh
Công suất cần thiết (kW) 33,67 26,28
Nhiệt độ tại bề mặt (°C) 110 55
Năng lượng tiết kiệm (%) - 22
 
Vòng điện từ gia nhiệt cho trục đùn máy ép
Gia nhiệt điện từ “ là cuộc cách mạng trong công nghiệp đốt nóng, tăng hiệu quả tiết kiệm năng lượng, hạ giá thành trong sản xuất, hiệu quả cạnh tranh trên thị trường. Trước đây chúng ta đã quen thuộc sử dụng  công nghệ đốt nóng bằng vòng nhiệt­, phương thức đốt nhiệt truyền thống này rất nhiều hạn chế như: Tiêu tốn nhiều điện năng, thời gian gia nhiệt lâu, nhiệt độ tỏa ra môi trường lớn. Công nghệ gia nhiệt điện từ ra đời để khắc phục tất cả những nhược điểm của vòng nhiệt mang lại hiệu quả kinh tế cho doanh nghiệp sản xuất.
*        Nguyên lý hoạt động của gia nhiệt điện từ
Thiết bị gia nhiệt điện từ gồm 2 phần chính là: Bo mạch điện tử và  cuộn dây cảm ứng từ, ngoài ra còn bảo ôn, tấm nhựa cách nhiệt.
Bo mạch có tác dụng: Nguồn điện vào xoay chiều chỉnh lưu, bộ lọc cho ra dòng ra dòng điện xoay chiều tần số cao chạy qua các vòng dây cảm ứng điện từ ( Vòng dây này được cuốn trên thân cảo của máy) sinh ra từ trường biến thiên cao tần tạo thành dòng điện FUCO làm cho nòng cảo của máy tự phát nhiệt rất nhanh và đồng đều ( điện năng chuyển trực tiếp thành nhiệt năng) , không tỏa nhiệt ra môi trường, tiết kiệm điện hiệu quả và thời gian gia nhiệt nhanh, điều khiển nhiệt độ chính xác.
Như vậy điện năng được biến đổi trực tiếp thành điện từ , điện từ này được chuyển trực tiếp thành nhiệt năng (khác với vòng nhiệt từ điện năng chuyển thành nhiệt năng, hệ số phát nhiệt cao gây tổn hao nhiệt rất nhiều), nhiệt năng của gia nhiệt điện từ đạt 95% , chính vì vậy trên thực tế đã được chứng minh trung bình tiết kiệm điện từ 30% - 80% điện năng tiêu thụ của máy.
*        Ưu điểm của điện từ phát nhiệt:
-         Đảm bảo chất lượng: Đảm bảo tỷ lệ tiết kiệm trên 30%, mỗi tháng tiến hành kiểm tra máy 1 lần, bảo hành 1 năm. Trong thời gian bảo hành, sử dụng sản phẩm trong điều kiện bình thường miễn phí sửa chữa.
-         Hiệu quả cao: Nguyên liệu và sản phẩm khác nhau thì hiệu quả tiết kiệm cũng khác nhau. Nhưng trước mắt sản phẩm đã được sử dụng tỷ lệ tiết kiệm cao nhất là 80%.
-         Hiệu quả môi trường tốt: Có thể làm giảm nhiệt độ trong nhà xưởng một cách rõ rệt, tiết kiệm chi phí làm mát xưởng.
-         Nâng cao sản lượng sản phẩm: do sản phẩm có tỷ lệ phát nhiệt hiệu quả cao, điều khiển nhiệt độ chính xác, phát nhiệt đều, thời gian gia nhiệt nhanh, nâng cao sản lượng.
Sử dụng thiết bị điều khiển việc làm lạnh khuôn
            Các máy phun ép nhựa thường ép nhựa nóng chảy trong khuôn để tạo thành sản phẩm sau khi đã làm lạnh thích hợp. Các quy trình truyền thống để làm lạnh nhựa trong khuôn thường là cung cấp một lượng nước lạnh có lưu lượng không đổi chạy qua khuôn một cách liên tục. Tuy nhiên, có thể xảy ra trường hợp khuôn trở nên quá lạnh ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm nhựa và gây ra các rạn nứt ở sản phẩm. Để đề phòng hiện tượng khuôn bị làm lạnh quá mức, giải pháp đưa ra là sử dụng thiết bị điều khiển việc làm lạnh khuôn ép.
            Thiết bị bao gồm: bộ điều khiển, đầu dò nhiệt độ, van điều chỉnh lưu lượng nước (hoặc dầu làm lạnh). Bộ điều khiển giám sát nhiệt độ của khuôn và phát ra xung để điều khiển động cơ bơm nước lạnh nhằm đạt được sản phẩm đồng nhất. Vào các thời điểm khác nhau, lưu lượng nước làm lạnh được giới hạn để tránh  việc làm lạnh quá mức cho khuôn.  

Sản phẩm khác