工业实用效率

塑料注射成型过程中的吹气

在过去的几十年里,美国空军回顾了美国各地各种各样的塑料注射成型操作。这篇文章确定了我们这些年来确定的头号最常见的压缩空气节能机会——BLOW OFF air。注意:请查看本文末尾的脚注,以澄清您将在每个经济分析中看到的一个项目。

所有植物的头号机会-压缩空气排放:

无论应用情况如何,对于用于开式吹除的压缩空气,总有几个准则应该适用:

  • 高压只能作为最后的手段
  • 应调节所有排气
  • 所有吹出的空气都应该调节到最低有效压力——更高的压力意味着更高的流量,这可能是不必要的
  • 无论何时何地,只要有可能,就使用文丘里空气放大器喷嘴,这通常会减少至少50%的空气吹出,为其他应用腾出更多的空气流量
  • 当生产不需要时,所有的排气应自动关闭
  • 考虑一个单独的低压气源吹出空气-即鼓风机。

如果工厂有许多1/8”和1/4”英寸的管线,在60psig压力下,每条管线分别使用大约10 cfm和25 cfm。

一种节省的方法是使用空气放大器,它需要更少的压缩空气。空气放大器利用文丘里动作吸入大量的环境空气,并将其直接混合到气流中,从而在使用点放大可用的空气量。空气放大器的放大比可达25:1。使用10 cfm的压缩空气可以提供高达250 cfm的吹出空气到过程中,产生15 cfm节约每1/4“吹出。使用1/8”的管线可以节省成本,但成本效益不会那么好。

另一种被研究的吹除方法是使用鼓风机产生的低压空气。以1美元/ cfm为基础,这种空气的生产成本要低得多。是空气的体积(cfm)产生了空气的质量或重量,进行吹出。压力影响“推力”到喷嘴的末端,在那里它迅速消散。通常,在较低的推力(压力)下,较高的体积或重量的空气可以提高生产效率和吹出高压力版本的质量。

用机械装置代替吹出的空气,消除压缩空气的使用

在西海岸的一个塑料注射成型设施,压缩空气被用于零件分拣的一个分组装区。图1显示了在整个工厂的转杯/分拣机中使用的(100),1/8”管吹气。这些排气装置设置为使用45 psig进口调节压缩空气,并使用测量的3 cfm。检查生产记录表明,每年8760个生产小时中,大约70%的时间是“准时”完成这个过程的。这导致平均每台使用2 cfm,总共使用200 cfm的(100)1/8”吹气分散在64个站。

图2显示了安装在部件分类器中执行相同任务的机械装置,以取代1/8”管吹脱。这种方法同样有效,甚至更好,而且不需要空气。这种类型的修改适用于分装配领域中使用的许多不同类型的成形零件的所有零部件分拣机。

本项目经济效益:
节省压缩空气总量 200 cfm
每年可回收能源成本(计算) cfm 70.39美元/年
节省200 cfm压缩空气的可回收电能成本值 14078美元/年
安装200块机械块,每块5美元 1000美元

尽可能尝试文丘里放大器或流量诱导器

如今,许多工厂已经认识到,开式管吹气的固有效率很低,而合适的喷嘴不仅可以产生更有效的气流模式,还可以诱导周围空气流动,从而降低空气使用量,提高性能。

事实上,所有流动的空气都会带动或诱导周围空气流动。然而,当放大倍数达到25:1的文丘利放大器使用更少的压缩空气时,通常会使用通用的分散喷嘴。

在印第安纳州北部塑料成型厂,1/4 "管打开吹(80 psig 32 cfm压缩空气流在过程和大约80 cfm)被替换为一个很好的分散控制喷嘴和降低了压缩空气从32 cfm 26 cfm还交付了95 cfm的过程;略高于原来的80 CFM压缩空气和环境空气的组合。生产效率和质量保持不变。

在一次审核现场访问中,一个1/4”,25:1的放大喷嘴被测试,使用10 cfm压缩空气和250 cfm空气的过程。这样每个喷嘴节省了16 cfm,整个工厂总共有16个喷嘴。该工艺的总流量为250 cfm,可以提高生产线速度。行动项目是安装数量(16),1/4”放大器喷嘴,以取代标准分散控制喷嘴的这种应用。

本项目经济效益:
(16)分散喷嘴当前使用的压缩空气体积,在26 cfm,在80 psig 416 cfm
总压缩空气使用(16)1/4”文丘里放大器喷嘴在80 psig 260 cfm
节省压缩空气总量 156 cfm
每cfm/年可回收电能值 cfm 86.34美元/年
每年可回收的电能成本节省净额 13469美元/年
安装调节阀和过滤器的(16)喷嘴的成本 2100美元

评论

当工厂面临有关排气的问题时,工作人员通常会快速选择“哪个对所有操作都是最好的?””的解决方案。所有的操作都没有答案。以能源为导向的运营人员应该熟悉所有类型的解决方案。最重要的问题是:

  • 哪个解决方案对生产力和质量有最积极的影响?
  • 其他使用更少空气的方法会有同样的效果吗?

在北印第安纳塑料模具厂的情况下,更高的流量的更好的性能实际上允许增加近2%的线速度。或者,它也可能允许使用较低的压力对喷嘴(流量减少)。重要的一点是,在评估开式吹灰作业时,要仔细调查。所有的选项-鼓风机-它能工作吗?什么是资本成本?什么是维护成本?什么是能源成本?同样的问题也可以问其他选择,如分散喷管和文丘里放大器喷管等。

我们在过去20年的审计和评估中发现,正确使用文丘里喷管在70%甚至更多的情况下产生最好的效果,而且显然获得了非常低的资本投资。

双赢
“70%甚至更多的情况下,正确应用文丘里喷管可以产生最佳效果,而且显然投资较少。”-Hank Van Ormer,美国空军

电眼

在生产线上的压缩空气用户,如吹除等,当那里没有任何东西时,使用电眼控制器关闭吹气(或其他用途)。

佛蒙特州的一家塑料厂就遇到过这种情况。这条线路的正常运行将在持续的基础上有不同程度的开放空间。该工厂正在运行一条大型吹气管道,使用一个弥散喷嘴,恒定的42 cfm, 85 psig。

一个简单的,预先包装的电眼单位安装和安装在不到15分钟。在连续几天的正常生产中,压缩空气的平均使用量下降到20.45 cfm。

本项目经济效益:
平均未经控制的压缩空气使用量 42 cfm
平均控制使用 20.4 cfm
节省净平均压缩空气 21.6 cfm
可回收电能成本节省$cfm/年 cfm 103.12美元/年
总的可回收电能节省 2227美元/年
电眼安装成本 1085美元

本文计算的脚注:
cfm美元/年可恢复
平均cfm减少到实际可回收能源成本减少

这不是一个固定的值,而是为每个审核地点计算的,并反映了一系列衡量标准:

在特定压力下以kW为单位测量的实际输入功率

混合费率(12个月的总能源账单除以总千瓦时)或计算基础费率,包括所有需求费用

各运行机组的比功率及各工况下(即生产与非生产等)组合多台机组的总联合比功率(cfm/kW)

每种工作条件每年的工作小时数。

当系统评审或审核最终完成时,与cfm需求减少无关的任何能源成本节省都从总量中扣除(如干燥机直接电kW的节省,压缩机效率或比功率的提高,压缩机排放减少;等)制定一个准确的估算每CFM节省空气的实际输入能量减少。

最重要的是,该模型根据压缩机类型、容量控制、安装条件和配置考虑每台特定压缩机及其部分负载运行效率。这些因素的差异会对每年每cfm的实际可回收输入能量产生非常显著的影响。

更多信息请联系汉克·范·鲍鱼,美国空军,www.airpowerusainc.com