اخباراخبار ویژهمقالات

ارمغان توجه به مدیریت انرژی در فرآیندهای صنعت پلاستیک چیست؟

بسپار/ ایران پلیمر  جدیدترین ماشین آلات و سامانه ها، راه های بی شماری را برای ذخیره انرژی در کارخانه های قالب گیری تزریقی پیشنهاد می دهند. اگرچه، مدیریت هوشمند انرژی در مورد امکانات موجود نیز می تواند نتایج چشم گیری به بار آورد. در این مقاله، راهکار هایی برای مدیریت انرژی آورده شده است.مصرف انرژی در یک کارخانه قالب گیری تزریقی، عنصر اساسی هزینه های عملیاتی است و تاثیر بسزایی در کارایی کلی کارخانه دارد و در نتیجه درجه سودآوری کارخانه را تعیین می کند. تولیدکنندگان جدیدترین ماشین آلات قالب گیری تزریقی، سامانه ها و تجهیزات کمکی، همگی محصولاتی را طراحی می کنند که دارای کارایی انرژی خوبی باشند. با این وجود، در حالی که جدیدترین ماشین آلات می توانند باعث کاهش مصرف انرژی شوند، استفاده مناسب از کارخانه های موجود قالب گیری تزریقی همراه با نظارت موثر نیز می تواند عملیاتی با مدیریت انرژی را فراهم نماید.

به گفته شرکت Tangram Technology که در زمینه مشاوره مدیریت انرژی در بخش های فراورش پلاستیک فعالیت می کند، اولین قدم برای درک اساس مصرف انرژی در کارخانه قالب گیری تزریقی، محاسبه «خط مشخصه عملکرد یا PCL» کارخانه است. در اکثر کارخانه های فراورش پلاستیک ها، برق منبع اصلی انرژی است. مصرف برق، همان طور که گاهی تصور می شود ثابت و غیرقابل کنترل نیست، بلکه متغیر و قابل کنترل است. برای اکثر کارخانه ها، مصرف برق مستقیما به حجم تولید در یک دوره زمانی ارتباط دارد. برای نشان دادن این موضوع، رسم نمودار مصرف برق نسبت به حجم تولید یا مقدار پلاستیک فراورش شده (شکل ۱) در زمان یک هفته یا یک ماه به شکل نمودار پراکنده (scatter) و پیدا کردن بهترین خط متناسب با داده ها (بهترین برازش) امکان پذیر است. معادله خط بهترین برازش، همان خط مشخصه عملکرد (PCL) کارخانه است. این خط که درباره نحوه عملکرد و نظارت بر محل، یک بینش کلی می دهد، می تواند به عنوان عامل موثر بر اهداف بودجه مورد استفاده قرار گیرد. خط مشخصه عملکرد، انگشت نگاری انرژی تاسیسات است و در هر کارخانه تغییر می کند و اطلاعات مهمی درباره چگونگی عملکرد محل تهیه می کند.

شکل ۱: مقایسه مصرف انرژی برحسب حجم تولید برای دو کارخانه قالب گیری تزریقی با مدیریت انرژی خوب و ضعیف.

هنگامی که خط مشخصه عملکرد تعیین شد، می توانید یک سیاست انرژی برای کارخانه قالب گیری تزریقی برقرار کنید. خط مشخصه عملکرد نگرشی درباره چگونگی مصرف انرژی کارخانه ارایه می دهد، اما پیشرفتی در مدیریت مصرف انرژی حاصل نمی گردد، مگر این که در دستور کار مدیریت باشد. اگر مصرف انرژی قابل مشاهده و اندازه گیری نباشد، در آن صورت هیچ پیشرفتی صورت نمی گیرد. هر کارخانه تولیدی نیاز به سیاست انرژی دارد- یک بیانیه تعهد در مورد مصرف انرژی. این بیانیه باید شامل بهبود اهداف کوتاه مدت، میان مدت و بلند مدت باشد. این سیاست باید به طور گسترده توزیع شود تا کارخانه ها برای آگاهی از هزینه ها و هم چنین آگاهی از مزایای استفاده از مدیریت انرژی تشویق شوند.

مدیریت انرژی باید مسئولیت بخش تولید باشد، زیرا این بخش، بیشترین انرژی مصرفی را کنترل می کند. یک مدیر انرژی فقط می تواند به عنوان امتیازگیرنده عمل کند و فرایند باید توسط تولید هدایت شود. برای انجام پروژه های مدیریت انرژی باید بودجه و زمان اختصاص یابد. علاوه بر این، نظارت و هدفمندی برای مدیریت انرژی، اساسی است. احتمالا داده های بسیاری قبلا جمع آوری شده اند، اما مدیریت انرژی فقط درباره داده ها نیست، بلکه درباره تهیه اطلاعات برای دست یابی به پیشرفت است. هدفمندی عمل کلیدی است و آن چه که اندازه گیری می شود، انجام می شود.

شرکت Tangram Technology به تعدادی از اقدامات کلیدی اشاره می کند. این موارد شامل:

  • تهیه و توزیع سیاست انرژی رسمی کارخانه
  • تعیین مسئولیت های واضح برای مدیریت انرژی
  • جمع آوری داده های اولیه و تبدیل آن ها به اطلاعات برای مدیریت مصرف انرژی کارخانه
  • استفاده از اطلاعات عملکرد برای هدفمندسازی پیشرفت ها
  • انتشار گسترده اطلاعات عملکرد

به گفته شرکت Tangram، نتیجه ایده ال یک برنامه مدیریت انرژی، کاهش ۳۰ درصدی در مصرف انرژی و هزینه ها خواهد بود. ۱۰ درصد از این کاهش مربوط به تصمیمات مدیریتی است که فقط با تشخیص وجود یک مشکل و اقدامات مدیریتی عادی به دست می آید. ۱۰ درصد دیگر مربوط به کارهای تعمیر و نگهداری ساده است که هزینه آن کمتر از ۲۵۰۰ دلار آمریکا باشد، در حالی که ۱۰ درصد نهایی مربوط به کار طولانی مدت است که نیاز به سرمایه گذاری دارد. نباید فراموش شود که انرژی یک هزینه متغیر و قابل کنترل است و بیش از ۳۰ درصد از مصرف انرژی اختیاری است. این به این معنی است که شما انتخاب می کنید که آن را مصرف کنید یا به دلیل این که مهارت ندارید و یا تمایل واقعی به انجام کاری درباره آن را ندارید. اقدامات انجام شده بستگی به موقعیت شما در چرخه توسعه محصول دارد. کارخانه های مبتدی می توانند با مدیریت خدمات شروع کنند و سپس به سمت پروژه های پیچیده تر فرایندمحور حرکت کنند، درحالی که کارخانه های با تجربه بیشتر از ابتدا به دنبال پروژه های فرایندمحور هستند.

مصرف بخش های خدماتی، از جمله هوای فشرده و سردکن ها (chiller)، تقریبا ۳۰ درصد از مصرف انرژی یک واحد قالب گیری تزریقی خواهند بود. موارد بسیاری برای کاهش مصرف انرژی در قسمت های خدماتی قابل انجام است. این موارد شامل کاهش نشتی هوای فشرده، کاهش هوای فشرده مصرفی به ازای فشار ایجاد شده و هم چنین محدود کردن استفاده از هوای فشرده برای خشک کردن یا جابه جایی محصولات است. یک گزینه دیگر، افزایش دمای عملیاتی سردکن یا حذف مصرف سردکن همراه با سرمایش دمشی (air blast) است. هم چنین شرکت Tangram می افزاید، پس از ارزیابی خدمات، لازم است دستگاه ها و فرایند اصلی برای بهبود عملکرد مورد ارزیابی قرار گیرند. این موارد شامل:

  • برای دستگاه های هیدرولیک موجود، گزینه کنترل گر های retro-fitting VSD یا سروو موتورها (موتورهای فرمان یار) را در نظر بگیرید، در واقع هر یک از فناوری هایی که اجازه کاهش سرعت موتور اصلی به هنگام کاهش نیاز به روغن را می دهند.
  • عایق کاری سیلندر یکی از موارد آسان و بی زحمت در تمام موارد موثر در کاهش مصرف انرژی است. نصب و نگه داری آن ساده است و بازپرداخت آن کمتر از یک سال انجام می گردد.
  • توجه به تجهیزات پایین دستی، برای مثال نوار نقاله ها، آسیا ها (regrinders)، دمنده ها و تجهیزات سرهم بندی (مونتاژ). برای خاموش کردن این تجهیزات در هنگام کار نکردن دستگاه اصلی، از سامانه های خودکار یا فرایندهای خوب استفاده کنید.
  • هنگام عدم فعالیت دستگاه ها، سردکن ها و خوراک آب خنک کننده را خاموش کنید. این دستگاه-ها هنگام پمپش آب در اطراف دستگاه، انرژی مصرف می کنند و هنگام افزایش گرمای ناخواسته آسیب می بینند.
  • به منظور جلوگیری از هرگونه اتلاف یا نشتی در دستگاه یا سامانه، خوراک هوای فشرده به دستگاه را هنگام افت خاموش کنید.
  • اگر از دستگاه های هیدرولیک استفاده می کنید، به دنبال استفاده از نسل جدیدی از سیال هیدرولیک با شاخص گرانروی زیاد باشید.
  • به دنبال تغییرات پارامترهای فرایند از جمله فشار نگه داری، سرعت برگشت ماردان، دمای سیلندر و زمان فشرده سازی باشید تا مصرف انرژی را به حداقل برسانید.
  • اگر کنترل گرهای دمای قالب به منظور گرمایش قالب استفاده می شوند، به دمای خوراک و لوله های برگشتی توجه کنید. اگر لازم است آن ها را عایق کنید تا اتلاف در این بخش ها را به حداقل برسانید.
  • همیشه موتور و گزینه های کنترل را هنگام انتخاب دستگاه جدید بررسی کنید. آن ها ممکن است هزینه های خرید را افزایش دهند اما دوره بازپرداختشان، میان مدت تا بلندمدت خواهد بود.

تغییر اساسی در صنعت قالب گیری تزریقی طی ۱۵ سال گذشته پس از استفاده گسترده از دستگاه-های تمام برقی و دستگاه های هیدرولیک با پیشرانه های فرمان یار انجام گردید. دستگاه های نسل قدیمی تر از موتورها و پمپ های با سرعت ثابت استفاده می کردند، که می توان آن ها را با عنوان گرازهای انرژی توصیف نمود. شما ممکن است با عدم سرمایه گذاری روی یک دستگاه جدید سرمایه تان را ذخیره کنید، اما هر روز به دلیل اتلاف انرژی هزینه می پردازید. اگرچه، در حقیقت سخت افزارها و نرم-افزارها تنها موارد ایجاد تفاوت نیستند. افراد شایسته حتی می توانند با دستگاه های قدیمی، انرژی کافی و پول را ذخیره کنند.

مدیران حرفه ای انرژی و مشاوران، هرگز کارخانه قالب گیری تزریقی، فرایندها و هم چنین فعالیت هایشان را نمی دانند، با این وجود، تفاوت یک مشاور در زمینه انرژی در این است که او می داند که کجا جستجو کند و چه انتظاری داشته باشد، همان طور که نکات مهم و راه های صرفه جویی را می داند. با این حال، افراد و سازمان های بسیاری مشاوره انرژی را پیشنهاد می دهند و مشخص است که تمام آن ها در یک سطح نیستند. اگر شرکت مشاوره مدیریت انرژی شما روی روشنایی متمرکز است که حدود ۵ درصد از انرژی مصرفی در یک واحد قالب گیری تزریقی را به خود اختصاص می دهد و درباره ماشین آلات بحثی نمی کند که حدود ۶۶ درصد از انرژی مصرفی را به خود اختصاص می دهد، پس شما یک مشاور اشتباه را انتخاب کرده اید.

یک واحد قالب گیری تزریقی با مدیریت انرژی خوب دقیقا مشابه یک واحد است که در همه بخش ها خوب مدیریت می شود. مدیریت انرژی یک کار جدید نیست، ولی اهمیت آن جدیدا افزایش یافته است. به مدیران واحدها همیشه افراد، ماشین آلات و مواد داده می شود و به آن ها گفته می شود که محصولات خوب تولید کنند. هم اکنون انرژی قسمتی از این ترکیب است و اولویت بالاتری دارد. همیشه ممکن است شاهد مدیریت خوب یک واحد تولیدی باشید، در واحدی که خوب مدیریت شود، با مشاهده ماشین آلات و افراد، متوجه تمیز بودن تجهیزات و دستگاه ها و نگه داری خوب از آن ها و هم چنین حرفه ای بودن و اشتیاق کارکنان خواهید شد. واحد های با مدیریت انرژی خوب نیز مشابه هستند. در مقابل می توان مشاهده کرد واحدی که مدیریت ضعیفی دارد با واحدی که مدیریت انرژی ضعیفی دارد مشابه است. مدیریت انرژی یک شاخص است که درباره توانایی های عمومی مدیریت واحد و هم چنین مشکلات فنی مدیریت انرژی سخن می گوید.

 

توسعه ماشین آلات

تولیدکنندگان ماشین آلات تزریقی در حال توسعه سامانه ها و تجهیزات به عنوان بخشی از راهبردهای مدیریت انرژی هستند. برای مثال، شرکت Engel یک سامانه چندراهه (manifold) کنترل برقی دمای آب با نام E-flomo را تولید کرده است، که در آن دمیدن متوالی خودکار از مدارهای چندراهه موجود در قالب تزریق، شروع فرایند قالب گیری تزریقی را تسریع می بخشد و باعث افزایش عمر قالب ها می شود. آب و گرد و خاک باقی مانده در کانال های کنترل دما در قالب های تزریق می توانند منجر به خوردگی، کوتاه شدن عمر قالب ها و تاثیر بر پایداری گرمایی شوند. پیش از این که قالب ها تغییر کنند و تعویض شوند، درون کانال های کنترل دما با هوای فشرده دمیده می شود. به طور سنتی، این یک فرایند دستی بود که نه تنها مدت زمان زیادی طول می کشید، بلکه خطر باقی ماندن مواد را نیز در پی داشت، زیرا هوای فشرده غالبا از طریق مجاری جریان نمی یابد. به منظور اطمینان از کارایی و ایمنی بیشتر، شرکت Engel گزینه جدیدی را برای نسخه جدید (شکل ۲) سامانه چندراهه کنترل برقی دمای آب E-flomo خود پیشنهاد می کند که درون کانال های چندراهه به صورت متوالی و خودکار می راند. این فرایند شروع قالب گیری تزریقی را تسریع می بخشد و خطر باقی ماندن آب در کانال های کنترل دما را به حداقل می-رساند، فاصله های نگه داری قالب را افزایش می دهد و باعث کاهش هزینه های نگه داری می شود. سایر مزایای سامانه E-flomo هنگام نصب قالب مشخص می شود. ویژگی جدید، تهویه بهینه کانال های کنترل دما را تضمین می کند و از همان ابتدا کیفیت قطعات درجه یک را تضمین می کند.

شکل ۲: نسخه جدید سامانه چندراهه کنترل برقی دمای آب E-flomo شرکت Engel.

کنترل دمای قالب تاثیر بسزایی بر کارایی و کیفیت فرایند قالب گیری تزریقی دارد. بنابراین، شرکت Engel به عنوان یک متخصص سامانه، بهینه سازی مستمر فرایند کنترل دما را یکی از صلاحیت های اصلی خود می داند و برای ارتقای دیجیتالی شدن در این زمینه فعال است. سامانه چندراهه کنترل برقی دمای آب در این زمینه، نقش اساسی دارد. نرم افزار کنترل جریان iQ که توسط شرکت Engel ساخته شده است، آهنگ جریان را بر اساس مقادیر اندازه گیری شده توسط E-flomo کنترل می کند و فرایند کنترل دما را به صورت پویا (دینامیک) و مستقل از شرایط فرایند مربوطه تطبیق می دهد. در مواردی که از واحدهای کنترل دمای E-temp شرکت Engel استفاده شده است، این شامل کنترل وابسته به تقاضای سرعت پمپ در واحدهای کنترل دما نیز می شود. گزینه های کنترل دمای متصل شرکت Engel ترکیب حداکثر دمای پایداری با بیشینه تولید و کارایی انرژی را ممکن می سازد.

 

برگردان: مهندس سیده سیما سیدآقامیری
simaaghamiri@gmail.com

 

(ادامه دارد …)

متن کامل این مقاله را در شماره ۲۱۴ ماهنامه بسپار که در نیمه امرداد منتشر شده است بخوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق فیدیبو قابل دسترسی است.

 

نمایش بیشتر

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا