Форум о полимерах ПластЭксперт

Здравствуйте, участники форума. Прошу оказать помощь, консультацию в плане подбора температурного графика экструдера. Схематично разбивка экструдера показана во вложении. Перерабатываемый материал - полистирол в виде дробленки. Получаемый продукт - вторичная гранула. Применяется для экструзии. ПТР обычно не более 3 г/10 мин. Имеется проблема в виде образования "пробок" в зоне охлаждения. Как правило, в этой зоне. Может, и дальше имеется, но посмотреть не получается. Образуются не сразу, через несколько часов работы. В зависимости от умения и навыков машиниста иногда это растягивается по времени, но такая ситуация не совсем правильная.
Синие элементы - охлаждение; красные - нагреватели.

Для начала установите по всем зонам 200 С и расскажите о результатах.

Результаты сегодняшних проведенных работ.
1. При первом запуске экструдера был задан ток 170 А. Зоны с 1 по 5 температура 200 С, с 6 по 8 – 220 С.
Через 15 минут работы ток уменьшили до 150 А. Через 35 минут работы стал изменяться ток экструдера в сторону повышения. Для удержания тока в заданных границах автоматика стала уменьшать подачу сырья шнековым транспортером. Также при этом в зоне загрузки наблюдалось накопление сырья. То есть шнек его не транспортировал. Работа была остановлена по причине забивания водокольцевой резки агломератом 2. Второй запуск – ток экструдера задан 150 А. Зоны с 1 по 5 температура 200 С, с 6 по 8 – 220 С. Через 25 минут работы стал изменяться ток экструдера в сторону увеличения. Для удержания тока в заданных границах автоматика стала уменьшать подачу сырья шнековым транспортером. Работа была остановлена в связи с тем, что в зоне загрузки стало наблюдаться образование пробки. Удалена при помощи реверса вращения шнека.

3. Третий запуск – ток экструдера задан 140 А. Температуры по зонам: 1 – 130; 2 - 150; 3 – 170; 4 – 185; 5 – 190; 6 – 190; 7 – 190; 8 – 190. Во вложении есть график, где совмещены два фото. Это как бы единый технологический цикл от запуска до останова. По заполнению биг-бега.
Оборудование вроде, как и работает. Но так ничего и непонятно. И ранее работали на заданном токе двигателя в 200 А 4. Также температурные графики

Подскажите, а из чего у вас вторичка? В каком виде она подаётся в экструдер?

kor писал(а): ↑

08 сен 2023, 16:09

Подскажите, а из чего у вас вторичка? В каком виде она подаётся в экструдер?

Или не совсем сориентировался в вопросе, или имеется у меня путаница в терминах.
Вторичка - то есть вторичная гранула? Или исходное сырье?
Исходное сырье - полистирольная пленка. Толщина от 0,15 до 0,7 мм. Некондиция, брак. Переработка на дробилке. Сито с отверстиями диаметром 15 мм. Результат дробления и подается в загрузочный бункер экструдера.

AlexsandrN писал(а): ↑

06 сен 2023, 20:15

Имеется проблема в виде образования "пробок" в зоне охлаждения.

Желательно 2 фото для понимания: начало и конец образования.

AlexsandrN писал(а): ↑

07 сен 2023, 21:45

Для удержания тока в заданных границах автоматика стала уменьшать подачу сырья шнековым транспортером. Также при этом в зоне загрузки наблюдалось накопление сырья. То есть шнек его не транспортировал.

Вообще непонятно, подача сырья уменьшалась, при этом в загрузочной зоне его становилось больше

AlexsandrN писал(а): ↑

07 сен 2023, 21:45

Для удержания тока в заданных границах автоматика стала уменьшать подачу сырья шнековым транспортером. Работа была остановлена в связи с тем, что в зоне загрузки стало наблюдаться образование пробки.

Такая же непонятка, сыпем много - все хорошо, начали сыпать меньше - какая-то непонятная пробка.

AlexsandrN писал(а): ↑

07 сен 2023, 21:45

Работа была остановлена по причине забивания водокольцевой резки агломератом

Не очень понятно, тоже желательно фото.

Какой внешний (D) и внутренний (d) диаметры шнека? (D = d + 2 х глубина нарезки)

У Вас какая-то странная автоматика, обычно ток является выходящим параметром, а не входящим.
Подача сырья подбирается под обороты шнека, чем выше обороты шнека, тем больше подача сырья, при этом ограничивающими факторами являются следующие:
- забивание загрузочной зоны - сырье не успевает забираться шнеками из-за низкой насыпной плотности, статики...,
- нагрузка/момент/ток на двигателе - снижается путем повышения температур по зонам,
- выход материала в вакуумную зону - высокое сопротивление головки или износ шнеков.
Попробуйте поработать без автоматики, вручную, при этом регулярно контролируйте чистоту загрузочной зоны, чтобы в ней не накапливалось сырье, и ток.

Да, конечно, интересует только входящий в экструдер материал.
У плёнок большая разница в толщине, поэтому, если преобладать будут тонкие нарезки, то они очень трудно загружаются из-за статики, чаще 'подвисают'. Толстые плёнки переработать намного легче.
Размер для загрузки также имеет значение.
Хорошо бы разделить на приемлемые для вас группы. Для стабильности.

по толщине не сортируем. Переработка все подряд. Хоть тонкая, хоть толстая. И как понять, тонкая или толстая пленка? Где критерий?
Как то был диспут, в котором оппонент утверждал, что более 0,1 мм не пленка, а лист.
И если отделять тонкую, что потом с ней делать из- за проблем по статике? Так хоть общим скопом все перерабатывается.

Для питания шнека очень важен насыпной вес подаваемого сырья. Если в смеси очень много тонкой плёнки, то по объёму её подаётся много, а по весу-мало. Нагрузка падает, питающей шнек просит добавки, а плёнка может даже не подгружаться из-за статики, и на первых зонах будет то пусто, то густо.
Если больше в смеси будет фракции с большой толщиной, то при подаче шнек может не справиться с нагрузкой, потребует сбавить обороты питающего шнека, и может образоваться пробка.
Хотите стабильности-разделяйте.
Обычно температуры на отработанных режиме не меняют, если не меняется сырье. Ориентируется на оптимальное значение нагрузки, чтобы и оборудование поберечь, и производительность всех устраивала. Её не задают, к ней присматриваются и придерживаются. Максим Эдуардович все подробно объяснил.

Толщину плёнки можно измерить. Толстые плёнки на одной и той же дробилке будут помельче.
Смешивать очень даже неплохо, важно придерживаться соотношения

По решению с зависанием можно посмотреть здесь.
extrusion-f10/-t24124.html

Maks42 писал(а): ↑

09 сен 2023, 09:07

Какой внешний (D) и внутренний (d) диаметры шнека? (D = d + 2 х глубина нарезки)

Внешний диаметр шнека - 150 мм; внутренний диаметр шнека - 95 мм; шаг шнека в зоне загрузки - 150 мм; толщина гребня - 14 мм.

Maks42 писал(а): ↑

09 сен 2023, 09:07

У Вас какая-то странная автоматика, обычно ток является выходящим параметром, а не входящим.
Подача сырья подбирается под обороты шнека, чем выше обороты шнека, тем больше подача сырья, при этом ограничивающими факторами являются следующие:
- забивание загрузочной зоны - сырье не успевает забираться шнеками из-за низкой насыпной плотности, статики...,
- нагрузка/момент/ток на двигателе - снижается путем повышения температур по зонам,
- выход материала в вакуумную зону - высокое сопротивление головки или износ шнеков.
Попробуйте поработать без автоматики, вручную, при этом регулярно контролируйте чистоту загрузочной зоны, чтобы в ней не накапливалось сырье, и ток.

Автоматика работает по следующему алгоритму.
Электродвигатель экструдера подключен к частотному преобразователю. Задается частота вращения электродвигателя экструдера. В процессе работы она неизменна (ну если не изменять в задании). Задается ток электродвигателя экструдера.
Загрузка сырья в приемник экструдера происходит при помощи наклонного шнекового транспортера. Привод транспортера от частотного преобразователя.
Система автоматики обеспечивает обратную связь между током ЭД экструдера и оборотами привода шнекового транспортера. При увеличении тока выше заданных границ обороты шнекового транспортера постепенно уменьшаются, пока ток ЭД экструдера не вернется в заданные границы. При уменьшении тока ЭД экструдера обороты шнекового транспортера увеличиваются.
В вакуумную зону (это же зона дегазации ? ) выхода материала нет.

Ранее работали при частоте ЭД экструдера 50 Гц (шнек - 144 об/мин), и при заданном токе в 200 А. В последнее время начались проблемы в виде образования пробок. А также в виде перегрева первых трех зон. К примеру, при заданной температуре зоны 1 в 130 С она нагревалась до 150 С. Сильно предполагаем, что это трением, но нет ответа - а что же произошло, что сподвигло в нагреву. Ранее работали на таких температурных режимах.
Методом проб и ошибок нашли более / менее стабильную точку работы - 115 об/мин шнека, при заданном токе 150А. Вчера, и частично сегодня работали на предложенных температурах в 200 С - первые пять зон, до зоны дегазации. Предвестники пробок наблюдаются, немного "налипло" на видимых в зоне загрузке витках шнека. Но работает.
И возник вопрос по температурам: ранее предполагал, на и изготовители оборудования советовали снижать температуру первой зоны. А здесь наоборот - максимально подняли. А как это работает? Почему сырье не расплавляется в первых зонах? Не успевает? Что это дает в принципе?

Эта автоматика не подходит для сырья с низкой насыпной плотностью, когда нагрузка на шнек не является лимитирующим фактором, лучше ее отключить.
Вам надо расплавить сырье за первые три зоны, а иначе оно будет пробуксовывать в 4-й зоне, обычно это приводит к пульсации, у Вас к пробке.
Скорее всего использование чрезмерно низких температур привело к износу шнека, можно его вытащить и промерить.

Какой алгоритм порекомендуете? Что является лимитируюущим фактором для данного сырья (то есть определяющим - правильно понимаю суть этого слова?)? Насыпная плотность сырья 220 - 250 кг/м3.
Про износ шнека мелькала мысль, но вот сравнивать не с чем, производитель не предоставил чертежи (и не предоставит ).

Обычно сравнивают внешний диаметр шнека по всей длине с внутренним диаметром цилиндра.
Обороты шнека на максимум, подача сырья 0,9 от пограничной, при которой сырье периодически начинает накапливаться в загрузочной зоне, посматривайте за чистотой загрузочной зоны, нагрузкой и чистотой вакуумной зоны.

Коллеги, при 200 на первой зоне даже гранула может зависать. Надо делать 150-160, если не меньше. Может вообще ее стоит выключить. Длины экструдера должно хватать с головой для проработки массы. Полистирол - аморфный и плавится без приколов. Чем холоднее первая зона, тем плотнее флекса зайдет в шнек.

Пробовали изначально, как рекомендовал Maks42 - все по 200 - немного отработали. Не могу написать что всё хорошо, но и не могу написать, что плохо. Сейчас пауза в работе экструдера.
По рекомендации KOR подготавливаем раздельное по толщинам (разделили на три диапазона). Будем наблюдать. О результатах сообщу.

Ну что же, попробую описать, что получилось. Может, кому-то это азы, начальная школа, а кому то и полезным будет.
Разделили пленку на три типа толщин: 180-270 микрон; 270-400 микрон; 400-630 микрон.
Температура на экструдере по зонам 1-8 задана 200 С, автоматическое поддержание тока электродвигателя шнека экструдера отключено.
Подобрали подачу сырья, при которой процесс идет относительно стабильно.
При переработке не заметили большой разницы и зависимости от толщины исходного материала.

При этом отмечено: по сравнению с ранними периодами работы снизилась производительность, приблизительно в 1,5 раза. Ранее стабильно была производительность 700 - 750 кг/час. Сейчас же получилось 500 кг/час.

Maks42 писал(а): ↑

15 сен 2023, 13:21

Обороты шнека на максимум, подача сырья 0,9 от пограничной, при которой сырье периодически начинает накапливаться в загрузочной зоне, посматривайте за чистотой загрузочной зоны, нагрузкой и чистотой вакуумной зоны.

Имеются вопросы, связанные с оборотами шнека.
В различного рода литературе упоминается о таком параметре, как критические обороты экструдера? Кто сможет "на пальцах" пояснить, что это такое? Возможно, ссылки на литературу, или иные источники?
Это же ведь значение максимальное значение оборотов шнека экструдера, выше которой КПД падает? Или что то иное?
Каким образом его можно определить?
Во вложении два расчета по книжке «Технологические и энергетические расчеты при переработке полимеров экструзией», Ю.И. Литвинец, Екатеринбург, 2010г., УГЛТУ. Насколько это актуально?
Или же обороты шнека также подбираются методом проб и ошибок? Постепенно увеличивая частоту вращения электродвигателя.

Я всегда стараюсь работать на максимальных, особенно, когда нет большого саморазогрева.

Maks42 писал(а): ↑

10 окт 2023, 18:11

Я всегда стараюсь работать на максимальных, особенно, когда нет большого саморазогрева.

То есть просто разгоняете экструдер до максимальной частоты, которую может выдать частотник? И подбирали подачу под неё? На практике много отработали на 50 Гц (для шнека это 144 об/мин). Ради интереса увеличивали до 55 Гц, выше не поднимали. Максимум у частотника - 70 Гц (получится на шнеке 202 об/мин). Какие "сюрпризы" при этом можно ожидать? На что обратить внимание? Это лучше или хуже для экструдера?

Это лучше для производительности
Смотрите за перегревом по зонам и ПТР.

По производительности. Её можно ставить на максимум, а можно снизить, т. к. все зависит от наличия сырья, режима работы, заказов и т. д.
Это вы выбираете, как работать.
Жизнь показывает, что максимальную производительность протолкнуть можно, но придётся учесть интересы обслуживающего персонала, продажи и график работы. Износ оборудования тоже.

kor писал(а): ↑

13 окт 2023, 18:58

Жизнь показывает, что максимальную производительность протолкнуть можно, но придётся учесть интересы обслуживающего персонала, продажи и график работы.

Только в плане интереса к мнению, видению:
- что имеете ввиду под интересами обслуживающего персонала?
- график работы - график работы персонала или оборудования?

О продажах. Продаж нет. В продажу только то, что получилось не очень хорошего качества - цвет, размерность, и другие показатели. То есть при работе данного оборудования задача обратная - минимизировать объем продукции, которую необходимо продать.

kor писал(а): ↑

13 окт 2023, 18:58

Износ оборудования тоже.

Воотт, еще один вопрос. Что показывает статистика, опыт работы - от чего зависит износ? (хоть отдельную тему создавай )
Что все таки первично - отработанные моточасы? Или объем пропущенного сырья? Или давления, развиваемые экструдером в процессе работы?
Есть ресурсы (книги, статьи, где рассматриваются эти аспекты)? Или это все на основе собственных практик.

Давайте не будем уходить от темы. Все вопросы обсуждались.
Самое важное, что нужно учитывать начинающим, это то, что экструзия-процесс непрерывный, машина должна работать 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, 365 дней в году. Остановка только на ремонт и плановый ремонт.
И ещё очень важен предварительный прогрев экструдера перед началом работы. Для диаметра шнека 90-95 мм это будет 4-4,5 часа