اختصاصی بسپار/ عیبیابی نوسان جریان در رانشگرهای تکماردان
بسپار/ایران پلیمر نوسان (Surging) میتواند باعث کاهش آهنگ تولید، افزایش دورریز، تخریب مواد و افزایش هزینههای نیروی کار شود. در این مقاله راهنمایی برای عیبیابی این مشکل خواهید خواند.
نوسان جریان بهعنوان تغییر نوسانی در آهنگ رانشگر تعریف میشود، درحالیکه شرایط نقطهی تنظیم ثابت باقی میماند. علاوهبر این، پارامترهای فرایند مانند جریان برقی موتور، دماهای سیلندر (barrel) و فشارهای کانال ماردان (screw) نیز میتوانند نوسان کنند. نوسان جریان میتواند از منابع مختلفی ناشی شود، از جمله انتقال نامناسب مواد جامد، ناپایداری در ذوب و الگوریتمهای کنترل نادرست. نوسان، در اغلب موارد، منجر به کاهش آهنگ تولید، افزایش دورریز، تخریب مواد و افزایش هزینههای نیروی کار میشود.
شایعترین علت اصلی نوسان جریان، انتقال ضعیف مواد جامد بهدلیل تنظیمهای دمایی یا کنترلهای نادرست در کف ماردان در بخش خوراک، خوراننده (feed casting) یا دمای ناحیهی اول سیلندر است. در رانشگرهای با دیوارهی صاف (smooth-bore extruders)، انتقال مواد به ترکیب نیروهای پیشبرنده در دیوارهی سیلندر و سمت فشاردهی کانال خوراک و نیروهای بازدارنده در کف ماردان وابسته است. انتقال موفق مواد جامد زمانی رخ میدهد که نیروهای پیشبرنده از نیروهای بازدارنده بیشتر باشند.
این نیروها عمدتا به دمای سطحی ماردان و سیلندر وابستهاند و تا حدی نیز به سرعت ماردان و فشار کانال بستگی دارند. کنترل دمایی صحیح سطوح، نیروهای پیشبرندهی قابل قبولی را فراهم میکند و همزمان نیروهای بازدارنده را به کمینه میرساند. نوسان جریان همچنین میتواند بهدلیل ذوب نادرست رخ دهد، اما این نوع نوسان بسیار نادر است.
نیروهای پیشبرنده و بازدارنده مستقیم با تنش در سطح تماس متناسب هستند. تنش در سطح تماس تابعی قوی از دمای سطح فلزی است، همانطور که در شکل ۱ برای بسپار PS (پلیاستایرن) نشان داده شده است. نیروهای پیشبرنده در دیوارهی سیلندر در دماهای نزدیک به ۱۵۰ درجهی سلسیوس بیشینه خواهند بود. بنابراین، بهترین انتقال مواد جامد زمانی رخ میدهد که دمای دیوارهی سیلندر نزدیک به ۱۵۰ درجهی سلسیوس باشد. کمینهی نیروهای بازدارنده در سطح ماردان در دماهای کمتر از ۹۰ درجهی سلسیوس برای بسپارهای PS رخ میدهد. نیروهای بازدارندهی کم نیز ممکن است در دماهای بیشتر از ۱۸۰ درجهی سلسیوس رخ دهند، اما اگر توقف فاجعهآمیزی رخ دهد، بسپار ذوب شده و به ماردان خواهد چسبید. برای جلوگیری از ذوب شدن بسپار روی ماردان، دمای سطح ماردان باید کمتر از ۹۰ درجهی سلسیوس نگه داشته شود.
شکل1. تنش برشی در دیواره بهعنوان تابعی از دما و سرعت لغزش در فشارpsi 100 برای PS
دمای سطح خود فلز بهندرت مشخص است. حسگرهای دما در دیوارهی سیلندر و دور از سطح، نصب میشوند. دمای حسگر و دمای دیوارهی سیلندر میتوانند تفاوت قابلتوجهی داشته باشند. معمولا بدنهی خوراننده با استفاده از آب خنک میشود و بیشتر اوقات دمای آب پایش نمیشود. کنترل دمای ماردان یا سرمایش ماردان بهویژه برای رانشگرهایی با قطر کمتر از ۶ اینچ (۱۵۲ میلیمتر) معمولا استفاده نمیشود. با این حال، بسیاری از فرایندها میتوانند از سرمایش ماردان بهرهمند شوند. این مزایا میتواند شامل آهنگ (دبی) ویژهی بیشتر و کارکرد پایدارتر باشد. اگر هر یک از این دماها از بازهی عملیاتی معمول خارج شوند، نوسان جریان میتواند رخ دهد.
یک رانشگر دومرحلهای (two-stage extruder) با قطر ۸ اینچ (۲۰۳ میلیمتر) برای بسپار PS در طول ۴۰۰ دقیقهی اول جمعآوری داده بهطور پایدار عمل میکرد، همانطور که در شکلهای ۲ و ۳ نشان داده شده است. یک پمپ دندهای (gear pump) بین رانشگر و تجهیزات پاییندست قرار داشت و سرمایش ماردان نیز استفاده میشد. در حدود دقیقهی ۴۰۰، رانشگر شروع به کارکرد ناپایدار با نوسانات زیاد در جریان موتور و سرعت ماردان کرد. یک حسگر فشار در بخش اندازهگیری مرحلهی اول وجود داشت.
برگرداننده: مهندس زهرا آهنگ
Ahang.zahraa@gmail.com
(ادامه دارد …)
متن کامل این مقاله را در شماره 281 ماهنامه بسپار که در نیمه اسفند ماه 1404 منتشر شده است، می خوانید.
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 طاقچه و فیدیبو قابل دسترسی است.
