Проблемы с нагрузкой на плоскощелевом экструдере

[MaxCiobanu]

Добрый день. Уважаемые форумчане - прошу помощи.

Имеется плоскощелевой одношнековый экструдер D-75mm L\D - 30:1. Катаем полистирольную пленку в рулонах через каландры. В виде сырья используем первичные гранулы и
дробленку (разных цветов) , также добавляем краситель. 4 зоны нагрева на шнеке + фильтр + головка(фильера).

Температуры 150\155\180\190\200\210\230.
Датчика давления и насоса расплава - НЕТ(надеюсь пока). Ориентируемся по нагрузке на двигатель(30квт) через частотник.
Шнек и цилиндр - новые( зазоры минимальные). В загрузочном бункере установлен шнек-питатель для подачи состава в зону загрузки. Также регулируется частотником

Суть проблемы.
Экструдер может работать стабильно несколько часов, затем начинается плавное снижение нагрузки(в течении 1часа) и соответственно производительности...
Падает нагрузка на двигатель(с 50А до 28-30А) и увеличивается нагрузка на шнек-питатель, то есть основной шнек перестает забирать состав.
При этом все параметры - температуры , обороты остаются стабильными.
При увеличении скорости вращения шнека нагрузка не растет, а даже падает.

За 48 часов было 3 падения давления. Температура на участке и влажность стабильная. Температура сырья - стабильная.

В чем может быть причина?

[Alex]

Возможно возникает пробка из материала в районе первой зоны шнека. Если производительность на фильере падает, а шнек-загрузчик испытывает нагрузку, явно возникает затор. Почему возникает проблема не сразу - скорее всего накопительный эффект, наверняка что-то с температурами в первых зонах. Не знаю, как с полистиролом, но на ПП экструдерах в зоне загрузки водяное охлаждение, для того чтобы материал не подплавлялся и свободно забирался шнеком.

[Shadow]

Может образовываться свод внутри бункера. Попробуйте переодически долбить по бункеру. + нагрузка падает?

[Maks42]

Я бы постепенно повысил температуры по зонам экструдера вплоть до 200 С.
Возможно причина в засорении фильтра расплава, при замене сетки производительность не повышается? Имеется в виду не моментально, а через несколько минут.

[Дмитрий9090]

проверьте охлаждение первой зоны экструдера (загрузочной втулки). возможно шнек в процессе работы нагревается, и из-за преждевременного плавления сырья падает производительность.
ну и температуры - я бы начинал со 180 на первой зоне экструдера

[MaxCiobanu]

Добрый день. При повышении температур нагрузка падает очень сильно и производительность. Пока на этих температурах работаем, хоть как то давит шнек. Для справки : работаем на 20 герцах - это 38-40 оборотов в минуту. При увеличении скорости вращения, растет температура на первых двух зонах. Производительность падает
Водяное охлаждение в зоне загрузки установлено. Фильтр не грязный - ячейка 0.5мм.

[новичёк]

Есть еще вопросы.
- Состояние поверхности шнека? особенно в зонах где отмечаете рост температур.
- Что видно на шнеке в этих зонах при разборке.
- На таком диаметре. У шнека может быть канал темперирования. Используете ли Вы его.
-Вы используете краситель. На каком связующем он изготовлен. Его назначение
- Используете при работе какие либо процессинги?

[MaxCiobanu]

Есть еще вопросы.
- Состояние поверхности шнека? особенно в зонах где отмечаете рост температур.
- Что видно на шнеке в этих зонах при разборке.
- На таком диаметре. У шнека может быть канал темперирования. Используете ли Вы его.
-Вы используете краситель. На каком связующем он изготовлен. Его назначение
- Используете при работе какие либо процессинги?

- Шнек виден только из загрузочного бункера - он чистый, полированный, без потемнений
- При разборе мы стараемся выгнать весь расплав, поэтому он, в основном, чистый, нет каких то наплавлений или еще чего нибудь, что бы помешало прохождению состава.
- Про темперирование не слышал. Извините. Шнек однозаходный 23D- зона питание и сжатия(плавная) коэф.сжатия - 3.61, затем3.4D - смешивание(типа CRD), затем 3.7D - дозирование
- Красители используем разные. В данный случай Aksoy Masterbatch PE/F14500
- Процессинги отдельно не используем. они в первичных гранулах Edistir R850E

Также хочу спросить: сколько оборотов шнека можно дать максимально , для стабильной и долгой работы?
Должна ли увеличиваться производительность пропорционально с увеличением оборотов шнека?

[Maks42]

Aksoy Masterbatch PE/F14500

Очень плохой вариант, должен быть Aksoy Masterbatch PS

[MaxCiobanu]

На счет красителя - согласен, что нужно на основе PS. Хотя его всего 0.4%

[Maks42]

Также хочу спросить: сколько оборотов шнека можно дать максимально , для стабильной и долгой работы?

recycling-the-second-life-of-plastic-ec ... ml#p218454

Должна ли увеличиваться производительность пропорционально с увеличением оборотов шнека?

Да

[MaxCiobanu]

Я больше склоняюсь к медленному перегреву шнека, налипанию частиц состава и постепенному уменьшению пропускной способности.
На 1и 2 зонах постоянно работают вентиляторы охлаждения.
Как можно охладить шнек? Про темперирование не нашел ни одной картинки . Меня интересует конструктив.

[Maks42]

Скорее всего мелкая фракция (пыль) попадает в зазор между гребнем и стенкой. Сравните зазор между гребнем и стенкой с толщиной дробленки, попробуйте обеспылить дробленку.

[MaxCiobanu]

Скорее всего мелкая фракция (пыль) попадает в зазор между гребнем и стенкой. Сравните зазор между гребнем и стенкой с толщиной дробленки, попробуйте обеспылить дробленку.

Обеспылить дробленку нереально, замес делается в большой мешалке. Конечно проблема с величиной фракции дает о себе знать, но техпроцесс так устроен, что другой состав экономически не выгоден.
Эта неделя проходит относительно спокойно, но изменение каких- нибудь режимов ведет к браку. Больше 40 оборотов крутить не можем, падает нагрузка и растут температуры.

[AlexsandrN]

В виде сырья используем первичные гранулы и дробленку (разных цветов) , также добавляем краситель.

В каких пропорциях смешиваете? Ну хотя бы ориентировочно. Размерность гранулы и дробленки сопоставимы? Какого размера гранулы, какой фракции дробленка?

Больше 40 оборотов крутить не можем, падает нагрузка и растут температуры.

А работали ранее на больших оборотах при такой рецептуре, таком сырье? Ранее писали, что температуры стабильны. А теперь пишите, что они растут. В каких зонах растут? Дегазация имеется? В районе каких зон устроена?

[MaxCiobanu]

Замес 30-первичка 70-вторичка. Фракция вторички- дробленка листов БОПС прозрачные и цветные толщина от 0,2 мм до 0,5 мм. Ячейка дробилки 12мм. Бывает и очень мелкая, почти пыль(остатки от дробления)

Температуры стабильны если не менять режимы. Как только поднимаем скорость вращения - растут температуры на 1 и 2 зонах.
Дегазации нет.
На больших скоростях не работали, уменьшается производительность, нагрузка и стабильность

[AlexsandrN]

Продолжу расспросы (чем больше информации, тем может оказаться результативнее совет, ответ. Если уж не от меня, так от читающих тему).
1. Общее как бы впечатление (ну это лично мой взгляд) - 40 об/мин очень мало. Как бы имеется тенденция - больше диаметр шнека - меньше обороты. На оборудовании, которое для меня доступно для сравнения, шнек - 150 мм. Работают на оборотах шнека 100-150 об/мин. Посчитал по формуле, которая указана в книге «Технологические и энергетические расчеты при переработке полимеров экструзией», Ю.И. Литвинец, Екатеринбург, 2010г., УГЛТУ - для шнека 75 мм получилось 154 об/мин (это как бы критичные обороты для данного диаметра. Скорее всего, это ориентировочное значение, как бы ориентир). Ну и по другой таблице - диапазон от 50 до 150 об/мин.
2. Проводили проверку правильности измерений температур по зонам? Если ДА, то каким образом?
3. Какие номинальные обороты и ток у двигателя привода шнека? Марка, модель ЭД (можно фото шильдика).
4. Передаточное число редуктора?
5. Каким образом вычислили обороты шнека в 40 об/мин?
6. Имеется возможность измерить ПРТ гранулы, дробленки?
7. Измеряли производительность экструдера?
8. Нарисуете эскизно профиль шнека? В том числе указав и зону охлаждения.
9. Можно фото установки?
P.S. немного откорректировал сообщение, перечитав еще раз тему. Собрал информацию по ЭД: мощность 30 кВт, при работе на 20 Гц ток 50А.

[MaxCiobanu]

1. Таки да, максимальные обороты шнека около 150 об/мин. Спасибо Макс42 поделился формулой расчета.
2. Температуры проверили тремя контактными измерителями , двумя пирометра и тепловизор впридачу. Есть нестыковки, исправим, но в посте я указал реальные температуры.
3. Асинхронный двигатель 30квт, 1500 об/мин, номинал 65 а
Беларусский.
4. От ЭД идёт ременная передача на редуктор. Передаточное число редуктора- пока нет информации.
5. Конечный вал редуктора выступает из корпуса. Посчитать не сложно.
6. Замерить ПТР нет возможности. Если честно, не знаю как это можно сделать.
7. Измеряли по готовой продукции. Около 70. Кг/час
8. Шнек и чертеж

[AlexsandrN]

Сначала о производительности. Исходя из формул, приведенных в той же книге «Технологические и энергетические расчеты при переработке полимеров экструзией», Ю.И. Литвинец, Екатеринбург, 2010г., УГЛТУ, ориентировочная производительность шнека, исходя из диаметра
Q = 0.68* 752.5 = 33125 мм3 / сек = 0,119 м3/час. Плотность разогретого полистирола приблизительно 1000 кг/м3. Получаем - Q = 0,119*1000 = 119 кг/час. То есть чисто теоретически двигаться есть куда. Конечно, многое определяет материал, шнек, температурный профиль.

О проверках температур. То, что Вы проверили уже несколькими способами, это хорошо. Из приведенных Вами способов наиболее достоверную информацию дает контактный способ. У пирометра, тепловизора значения отображаемых температур зависят от введенных коэффициентов, которые необходимо определять для конкретного случая. В своей практике использую немного иной способ. Погружаю датчики в воду, сначала в холодную, а потом в кипяток. Если термосопротивлений несколько, то температуру холодной води можно и не измерять "эталонным" термометром. Сравнить показания всех точек между собой. А вторя точка - это кипящая вода. Не кипяток, а именно кипящая. Её температура 100 С. Датчики опускаются в кипящую воду, но не полностью, а где то наполовину измерительной части. И надо выдержать, что бы прошла термостабилизация. Длительность зависит от типа датчика, его тепловой инерции. Но стабилизацию будет видно и по неизменности показаний на индикаторе, табло, панели.
Ремарка по установке датчиков. Из практики. Из - за плохо установленного датчика, не прижатии его к телу трубы, неправильно отображалась температура. Занижалась.

О передаточных числах редуктора. Предоставленной информации достаточно. Исходя из того, что двигатель при 50 Гц вращается со скоростью 1500 об/мин, а при 20 Гц шнек вращается со скоростью 40 об/мин, получаем, что на 20 Гц у ЭД 600 об/мин, и передаточное число от ЭД до шнека 600/40 = 15.

Об электродвигателе. Хотелось бы побольше получить о нем информации. С точки зрения экструзии и имеющейся проблемы это не сильно поможет. Но вот с точки зрения продолжительности его работы .... По моим расчетам номинальный ток должен находится в пределах 56А. Это при 50 Гц. А если при 20 Гц ток 50 А - то двигатель может работать с перегревом. Если только не установлен модуль независимой вентиляции (пример https://www.xn----7sbfedebebzdrkbi5bmwk ... g581488226). А также возникает вопрос о правильности настроек частотного преобразователя. Заложенная в нем тепловая модель двигателя не должна позволять работать с такими значениями токов. Все таки просьба, по возможности, фото шильдика двигателя.

Вопрос по зонам нагрева. Ранее писали, что 4 зоны нагрева на шнеке + фильтр + головка(фильера) . Как бы 6 зон. А значений температур указано 7 (150\155\180\190\200\210\230). Нагреватели, зоны нагрева равномерно расположены по шнеку? Ведь при этом еще какая то часть шнека отходит под зону загрузки?

[MaxCiobanu]

По поводу производительности, буду делать расчет на неделе, исходя из насыпной плотности конкретно моего состава.
Перед проверкой температур тоже опускал датчики в кипящую воду. Разница была в 1- 1,5 градуса. Кстати вода должна быть дистиллированной, так как наличие солей дают погрешность. Показания были 99,8 и 101,4 градусов.

Этот ЭД работает уже более 7лет. Естественно установлен дополнительный вентилятор охлаждения. У нас на всех ЭД с частотным управлением стоят дополнительные вентиляторы охлаждения. Даже при нагрузке 60а может долго работать не перегреваясь. Фото сделаю на неделе .

Забыл сказать - между головкой и фильтром есть шейка -фланец длиной 150мм, это типа вход в головку. Так это отдельная зона.

[MaxCiobanu]

На фото видно охлаждение зоны загрузки, ну и сам цилиндр и 4 зоны нагрева

[AlexsandrN]

По поводу производительности, буду делать расчет на неделе, исходя из насыпной плотности конкретно моего состава.

Интересно, что у Вас получиться. Поделитесь.

Любопытства ради перевел имеющиеся данные в рисунки да таблицы (достоверность не 100 %, но где то рядом).
В моем понимании, необходимо поднять температуры зон 2 (175) и 3 (190). На 4-й бы также поднял до 200, но это дело "вкуса", практики, и на месте виднее. Мне кажется, что при работе в зоне 2 начинает формироваться пробка. Из - за трения температура повышается в зоне 2. Из-за затора в зоне 2 напрессовывается сырье в зоне 1, что также приводит к само разогреву этой зоны. В зону 3 и далее количество сырья уменьшается, в связи с чем и снижается потребляемый ток. Наибольшую нагрузку дает зона перемешивания (на 50 % расположена в зоне 3) , и зона дозирования - зона 4. А поскольку они уходят в "голодный" паёк, то и нагрузка падает.

По поиску максимальной производительности. Наверное, пошел бы от обратного. Как рекомендовал в одной из тем Maks42 (memberlist.php?mode=viewprofile&u=7619), задать максимальные обороты экструдера, и постепенно увеличивать подачу сырья, наблюдая за стабильностью. Не забывая при этом фиксировать результаты

[MaxCiobanu]

В понедельник делаем профилактику электрической части. Потом запуск на неделю.
По схеме: у нас загрузка находится прямо над зоной охлаждения и через сантиметров 8 идёт первый тэн 1 зоны нагрева.

У нас много очень мелкой фракции в замесе. Полагаю, что происходит налипание пыли на шнек и отсюда проблемы.

[AlexsandrN]

Также имеется аналогичная проблема. Тоже в поиске. Поэтому и интересны Ваши результаты. Еще есть рекомендации использовать в качестве добавки стеарат цинка, 50 г на 100 кг сырья (вот думаю, как добавлять в сырье?). Вроде как такая добавка улучшает скольжение сырья по шнеку и телу цилиндра.
Ранее уже задавал вопрос о том, когда возникла данная проблема? Работали ранее на данной рецептуре? Если работали, то что изменилось?

[MaxCiobanu]

Добрый день. Проблема возникала всегда с разной периодичностью. Я решил заняться этими вопросами вплотную. чтобы полностью понимать процесс и быстро принимать правильные решения. Честно говоря устал подстраиваться под экструдер. Хочу управлять процессом, контролировать производительность и качество.
Вчера вечером запустили в работу, Отработали несколько часов и упала производительность, хотя нагрузка держалась( такое первый раз). Утром подняли немного температуры и вроде пошло.
Сейчас температуры 150\170\190\200\220\225+головка 240. Поднял обороты с 20 до 25 герц, температуры стабильные, чуть поднялась производительность. Оставим до вечера и посмотрим.

Может посоветуйте какую-нибудь особую конфигурацию шнека, которая справиться именно с тонкой дробленкой PS? Может увеличить L\D?
Добавки пока не добавляли, из за неимения таковых. Ищем краситель на основе PS , может кто то знает где можно приобрести?(Европа, Азия)

[леха]

Извиняюсь,так как не специалист,но на мой дилетантский взгляд - проблема в смесителе,его проходимости для расплава .
Был вопрос о пропорциональности скорости вращения и производительности,а непорпонциональность(блин придумали же слово....) при сильном износе и забитых сетках.Тупо не проплавляется дроблёнка до смесителя,шнек начинает регулировать сам производительность увеличением обратных токов ,большего нагрева шнека ,снижением скорости твёрдой пробки.
Что то подсказывает что при увеличении скорости шнека нагрузка кратковременно растёт не на долго,а потом уже снижается.
Повторюсь что не знаю,но сам бы пробовал сильнее греть над смесителем и перед ним ,а начало шнека скорее всего не трогал бы до появления порпонциональности,а потом опытным путём подкорректировал бы начало шнека для большей производительности .

[MaxCiobanu]

Добрый день. Отработали на 25 герцах сутки. Стабильно, температуры не растут, производительность поднялась на 15-17%.
Сегодня утром поднял до 30 герц - 58 об\мин. Вторая зона поднялась на 3 градуса и за счет вентилятора охлаждения держится. остальные температуры контролируются. Нагрузка пока стабильная, производительность узнаем к вечеру.