高效加熱節(jié)電技術(shù)在塑料薄膜行業(yè)中的應(yīng)用6

1、高效加熱節(jié)電技術(shù)在塑料薄膜行業(yè)中的應(yīng)用對(duì)于塑料薄膜行業(yè)來(lái)說(shuō)：所使用的機(jī)械加工設(shè)備用電主要是電動(dòng)機(jī)，加熱、冷卻系統(tǒng)等。約有2/3用于電動(dòng)機(jī)，1/3用于加熱。通過(guò)我公司對(duì)國(guó)內(nèi)一些大型吹塑農(nóng)膜廠的吹膜機(jī)進(jìn)行加熱節(jié)電改造后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，噸制品單位能耗可由原來(lái)500kW·h降低至240kW·h左右；加熱部分節(jié)電率達(dá)75%以上，整機(jī)節(jié)電30%左右。改造后的主要優(yōu)點(diǎn)：高效節(jié)能高效節(jié)能電磁加熱是利用塑料機(jī)械設(shè)備金屬直接發(fā)熱的加熱方式，其熱效率高達(dá)96 %以上，在塑料加工設(shè)備的場(chǎng)合，同等條件下比電阻加熱可節(jié)電60 %80 %，預(yù)熱時(shí)間縮短2/3。安裝簡(jiǎn)單高效加熱節(jié)電器的安裝不破壞原有設(shè)備結(jié)

2、構(gòu)，直接拆除原電阻加熱圈，在加熱體表面安裝即可。改善工作環(huán)境采用高效節(jié)能加熱器加熱，其熱量聚集于加熱體內(nèi)部，設(shè)備表面溫度低，人體可觸摸，從而大大改善了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工作條件，還可降低廠區(qū)通風(fēng)降溫費(fèi)用。提高產(chǎn)品質(zhì)量高效節(jié)能加熱器加熱，由于可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的均勻加熱，物料受熱均勻，塑化好，可提高產(chǎn)品的質(zhì)量。魯谷高效加熱節(jié)電技術(shù)特點(diǎn)專(zhuān)業(yè)化設(shè)計(jì) 針對(duì)不同塑料工藝過(guò)程和機(jī)械，從硬件和軟件同時(shí)著手，專(zhuān)業(yè)研發(fā)了相匹配的節(jié)電功能模塊與plc人機(jī)界面控制。一體化結(jié)構(gòu)產(chǎn)品采用一體化結(jié)構(gòu)，集成度高，體積小，兼顧工藝和節(jié)電，可靠性高。閉環(huán)控制加熱系統(tǒng)熱效率高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，自動(dòng)跟蹤采樣，保護(hù)功能完善。節(jié)電效果顯著 電能利用率

3、可達(dá)96%以上，從而節(jié)電可達(dá)60 %以上。安裝方便產(chǎn)品便于現(xiàn)場(chǎng)方便安裝。公司簡(jiǎn)介：魯谷（北京）科技有限公司發(fā)明研制的高效加熱節(jié)電器，是通過(guò)電力電子技術(shù)和電磁兼容技術(shù)，將電能轉(zhuǎn)換為磁能，使需加熱設(shè)備直接發(fā)熱的一種加熱方式。采用這種新型的加熱方式，不僅節(jié)約了大量電能，減少生產(chǎn)費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，為企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，還因節(jié)能減少了地球資源的消耗，帶來(lái)巨大的社會(huì)效益和環(huán)境效益1 機(jī)筒加熱 1.1 傳統(tǒng)電阻式機(jī)筒加熱方式電阻式加熱方式的原理：電阻絲產(chǎn)生的熱量，經(jīng)過(guò)導(dǎo)熱絕緣材料加熱管外殼電阻加熱圈的鋁殼料筒，這樣熱量經(jīng)過(guò)多次熱傳遞和熱輻射后，傳給機(jī)筒的熱量不到40%，造成能量的嚴(yán)重

4、浪費(fèi)。見(jiàn)圖1。圖1 傳統(tǒng)電阻式機(jī)筒加熱方式電阻式加熱方式存在的弊端：熱損失大：熱量經(jīng)過(guò)多次熱傳導(dǎo)、熱輻射使得熱效率低于40 %，造成能源的極大浪費(fèi)。機(jī)筒存在溫差：由于機(jī)筒受熱不均勻，塑化不完整，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。影響工作環(huán)境：電阻加熱圈的熱量大部分散失到空氣中，使周?chē)鷾囟壬?，惡化生產(chǎn)環(huán)境。使用壽命短、維修量大：利用電阻絲加熱，當(dāng)加熱溫度達(dá)300 左右時(shí)，電阻絲極易因高溫老化而燒斷，因此維修、更換的工作量增加。1.2 節(jié)能高效加熱器機(jī)筒的加熱方式為了解決電阻式加熱方式造成能源嚴(yán)重浪費(fèi)這一難題，魯谷（北京）科技有限公司經(jīng)過(guò)多年研究，解決了高效加熱節(jié)能技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的各種難題。圖2所示為魯谷高效加熱節(jié)能

5、機(jī)筒的加熱方式示意。圖2 高效加熱節(jié)能改造后機(jī)筒的加熱方式 加熱原理與優(yōu)點(diǎn)高效加熱節(jié)電技術(shù)的工作原理：利用電力電子技術(shù)和電磁兼容技術(shù)，將電能轉(zhuǎn)換為磁能，使被加熱設(shè)備，如機(jī)筒的金屬直接發(fā)熱。這是一種電磁加熱方式。電磁加熱與電阻式加熱方式的比較優(yōu)勢(shì)：高效節(jié)能高效節(jié)能電磁加熱是利用塑料機(jī)械設(shè)備金屬直接發(fā)熱的加熱方式，其熱效率高達(dá)96 %以上，在塑料加工設(shè)備的場(chǎng)合，同等條件下比電阻加熱可節(jié)電60 %80 %，預(yù)熱時(shí)間縮短2/3。安裝簡(jiǎn)單高效加熱節(jié)電器的安裝不破壞原有設(shè)備結(jié)構(gòu)，直接拆除原電阻加熱圈，在加熱體表面安裝即可。改善工作環(huán)境采用高效節(jié)能加熱器加熱，其熱量聚集于加熱體內(nèi)部，設(shè)備表面溫度低，人體可觸

6、摸，從而大大改善了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工作條件，還可降低廠區(qū)通風(fēng)降溫費(fèi)用。提高產(chǎn)品質(zhì)量高效節(jié)能加熱器加熱，由于可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的均勻加熱，物料受熱均勻，塑化好，可提高產(chǎn)品的質(zhì)量。 魯谷高效加熱節(jié)電技術(shù)特點(diǎn)專(zhuān)業(yè)化設(shè)計(jì) 針對(duì)不同塑料工藝過(guò)程和機(jī)械，從硬件和軟件同時(shí)著手，專(zhuān)業(yè)研發(fā)了相匹配的節(jié)電功能模塊。一體化結(jié)構(gòu)產(chǎn)品采用一體化結(jié)構(gòu)，集成度高，體積小，兼顧工藝和節(jié)電，可靠性高。閉環(huán)控制加熱系統(tǒng)熱效率高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，自動(dòng)跟蹤采樣，保護(hù)功能完善。節(jié)電效果顯著 電能利用率可達(dá)96%以上，從而節(jié)電可達(dá)60 %以上。安裝方便產(chǎn)品便于現(xiàn)場(chǎng)方便安裝。2 模頭加熱對(duì)于擠出成型，模頭的加熱也是高效加熱節(jié)電技術(shù)重要的應(yīng)用領(lǐng)域，本文介

7、紹吹塑薄膜模頭的節(jié)能改造。 2.1 傳統(tǒng)電阻式模頭加熱方式 圖3所示為傳統(tǒng)電阻式模頭加熱方式示意。傳統(tǒng)電阻式模頭加熱方式的原理：利用內(nèi)外電阻加熱板產(chǎn)生的熱能經(jīng)過(guò)熱傳導(dǎo)、輻射等方式將熱能傳給模頭。圖3 傳統(tǒng)電阻式模頭加熱方式傳統(tǒng)電阻式模頭加熱方式存在的弊端：模頭存在溫差：由于外界空氣的對(duì)流和電阻加熱板在模頭圓周上的不均勻分布，導(dǎo)致模頭存在很大的溫差。熱損失大：電阻加熱板的內(nèi)面（緊貼模頭部分）經(jīng)過(guò)熱傳導(dǎo)及熱輻射傳給模頭，其熱效率低于40 %，造成能源的極大浪費(fèi)。影響工作環(huán)境：模頭外面的熱量大部分散失到空氣中，周?chē)鷾囟壬?，惡化生產(chǎn)環(huán)境。使用壽命短、維修量大：利用電阻絲加熱時(shí)，電阻絲極易因高溫老化而

8、燒斷，因此維修、更換的工作量增大。 2.2 新型專(zhuān)利模頭的高效加熱方式 高效加熱節(jié)能改造后模頭的加熱方式見(jiàn)圖4。技術(shù)裝置包括支撐固架、絕緣保溫層、纏繞在絕緣保溫層外的感應(yīng)線圈以及與其相連接的高頻電源。該技術(shù)是本公司的專(zhuān)利技術(shù)，專(zhuān)利號(hào)：200920090586.X。圖4 高效加熱節(jié)能改造后模頭的加熱方式 高效加熱節(jié)能工作原理：利用感應(yīng)線圈產(chǎn)生的電磁能直接轉(zhuǎn)變成模頭的熱能，從而使模頭直接加熱。由于本實(shí)用新型專(zhuān)利技術(shù)是利用感應(yīng)線圈產(chǎn)生的電磁能使模頭直接發(fā)熱的加熱方式，相比現(xiàn)有的電阻式加熱具有以下顯著優(yōu)勢(shì)：節(jié)約能源：電能直接轉(zhuǎn)換為熱能其熱效率高達(dá)96%以上，同等條件下，比電阻加熱板加熱方式節(jié)電約60

9、%80 %。模頭不存在溫差：高效節(jié)能改造后的模頭受熱均勻，不存在溫差。因模頭與外界用絕緣保溫層隔開(kāi)，這樣模頭也不再受外界環(huán)境影響。改善工作環(huán)境：高效節(jié)能改造后的加熱方式采用內(nèi)熱方式，熱量聚集于加熱體內(nèi)部，外部熱量耗散幾乎沒(méi)有，設(shè)備表面人體可觸摸，大大改善工作環(huán)境。降低維護(hù)費(fèi)用：高效節(jié)能改造后的加熱部分采用環(huán)形電纜結(jié)構(gòu)，由于電纜外面由絕緣材料保護(hù)，因此電纜本身不會(huì)產(chǎn)生熱量，并可承受500以上高溫，使用壽命長(zhǎng)，后期基本無(wú)需維護(hù)。 3 機(jī)筒冷卻 3.1 傳統(tǒng)機(jī)筒冷卻方式-風(fēng)冷 圖5所示為傳統(tǒng)機(jī)筒風(fēng)冷的冷卻方式。圖5 傳統(tǒng)機(jī)筒冷卻方式-風(fēng)冷 風(fēng)冷的工作過(guò)程是：風(fēng)機(jī)將空氣從下端吹入風(fēng)冷加熱圈，然后風(fēng)經(jīng)過(guò)

10、風(fēng)道從上端吹出，從而使機(jī)筒冷卻降溫的過(guò)程。 風(fēng)冷裝置存在明顯缺陷：冷卻效果受外界氣溫的影響大，風(fēng)機(jī)浪費(fèi)電能且占有的空間體積大，需對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行維修，而且在夏季工作條件惡化時(shí)，溫度降不下去。 3.2 新型專(zhuān)利機(jī)筒冷卻方式-水冷圖6所示為新型專(zhuān)利（專(zhuān)利號(hào)：200920090585.5）技術(shù)的機(jī)筒冷卻方式水冷的結(jié)構(gòu)示意。圖6 新型機(jī)筒冷卻方式-水冷新型機(jī)筒冷卻方式的結(jié)構(gòu)是由機(jī)筒本體、水冷圈、水管3部分組成。它的工作過(guò)程是：水經(jīng)過(guò)進(jìn)水口流經(jīng)水道，經(jīng)出水口流出，從而使機(jī)筒冷卻降溫的循環(huán)過(guò)程。相比現(xiàn)有的風(fēng)冷方式，水冷的方式優(yōu)勢(shì)：冷卻不受外界氣溫的影響，冷卻速度快、效果好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，成本低，安裝容易且不

11、需要對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行維修。 4控制系統(tǒng)的優(yōu)化控制系統(tǒng)的優(yōu)化以吹塑薄膜裝置為例。原吹膜設(shè)備由多個(gè)大配電柜、幾十只溫控表、幾十只交流接觸器、十幾只風(fēng)機(jī)、成捆的電線電纜等組成了加熱、冷卻控制系統(tǒng)。而由我公司提供的加熱、冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、智能高效，省去了配電柜、溫控表、交流接觸器、風(fēng)機(jī)、成捆的電線電纜等，由現(xiàn)代化的最先進(jìn)的觸摸屏統(tǒng)一控制，見(jiàn)圖7。圖7 加熱、冷卻系統(tǒng)的觸摸屏統(tǒng)一控制5 高效加熱節(jié)電技術(shù)成功案例 魯谷公司的高效加熱節(jié)電技術(shù)已經(jīng)在河南焦作詠春塑膠有限公司大連產(chǎn)的SJ 150單層農(nóng)用薄膜機(jī)組和金明產(chǎn)的SJ120×3 三層復(fù)合農(nóng)用薄膜機(jī)組的加熱系統(tǒng)中獲得應(yīng)用：將傳統(tǒng)鑄鋁加熱電加熱片方式改造

12、為電磁加熱方式，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用對(duì)比，效果見(jiàn)表1。表1 在河南焦作詠春塑膠有限公司設(shè)備改造前后的用電情況生產(chǎn)設(shè)備SJ150單層農(nóng)用薄膜機(jī)組SJ120×3三層復(fù)合農(nóng)用薄膜機(jī)組升溫時(shí)間/耗電量改造前6h/160kWh6h/1200 kWh改造后4h/160kWh6h/300 kWh節(jié)電率75%生產(chǎn)過(guò)程中的單位能耗改造前394 kWh/t489 kWh/t改造后331 kWh/t334 kWh/t節(jié)電量63 kWh/t155 kWh/t改造后吹膜機(jī)的電加熱裝機(jī)功能明顯下降，從而提高了負(fù)荷的使用容量，也降低了變壓器的供電負(fù)荷，改造前后整機(jī)功率見(jiàn)表2所示。表2 吹膜機(jī)組改造前后整機(jī)功率生產(chǎn)設(shè)備SJ

13、150單層農(nóng)用薄膜機(jī)組SJ120×3三層復(fù)合農(nóng)用薄膜機(jī)組鑄鋁加熱片功能/kW123.4307.8高效節(jié)能加熱功率/kW5095裝機(jī)功下降比例/%40.530.9 技術(shù)改造后的工作環(huán)境得到極大改善。技術(shù)改造前設(shè)備表面溫度就是鑄鋁加熱片的加熱溫度，一般在200 以上，熱量散失大、環(huán)境溫度高；技術(shù)改造后設(shè)備加裝了保溫層，熱量散失小，經(jīng)檢測(cè)設(shè)備表面的溫度只有90 左右，環(huán)境溫度也降低了。同時(shí)，技術(shù)改造前擠塑機(jī)機(jī)筒采用風(fēng)機(jī)冷卻降溫，改造后采用我公司研發(fā)的新型水冷裝置對(duì)料筒進(jìn)行冷卻降溫，采用新型水冷裝置進(jìn)行冷卻時(shí)，不受外界氣溫的影響，冷卻速度快、效果好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，成本低，安裝容易且不需要

14、對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行維修，節(jié)約了維護(hù)保養(yǎng)的費(fèi)用。河南省銀豐塑料有限公司在大連橡塑產(chǎn)SJ-90/30吹膜機(jī)上對(duì)加熱系統(tǒng)進(jìn)行了魯谷公司的節(jié)電技術(shù)改造結(jié)果見(jiàn)表3。改造前機(jī)筒加熱共分5個(gè)區(qū)，加熱功率30.8kW，三通和模頭2區(qū)分別為7kW和24kW，總計(jì)加熱功率達(dá)到61.8 kW；改造后裝機(jī)加熱功率僅為20kW。表3 河南省銀豐塑料有限公司吹膜機(jī)的改造結(jié)果薄膜規(guī)格/mm時(shí)間/h產(chǎn)量/t耗電/kWh單耗kWh/t單耗/kwh·h-1改造前1500x0.0891.12150.5134.37516.722000x0.08202.77368.2132.92418.41預(yù)熱時(shí)間/h611819.67改造后150

15、0x0.0816.72.2217679.2810.542000x0.0821.52.8217662.48.191500x0.08364.5917638.344.89預(yù)熱期間 注：改造時(shí)間：2009/1。 測(cè)試從2009年1月18日20：30分預(yù)熱基本結(jié)束開(kāi)始，電表讀數(shù)80.3，至19日13：10分記錄為84.7（互感器200/5）產(chǎn)量74卷（30kg/卷）；19日18：00讀數(shù)85.3，產(chǎn)量94卷。20日8：30讀數(shù)87.1，產(chǎn)量153卷。（8絲97卷6絲54卷3絲2卷），而19日13：1020日8：30期間加熱系統(tǒng)已關(guān)閉，用電量為零，增加讀數(shù)為其他設(shè)備用電量。該機(jī)所裝電表包含其他部分用電，加

16、熱系統(tǒng)電源關(guān)閉后，電表記錄顯示還有電耗約4kwh/h5kwh/h。 在具體操作時(shí)，預(yù)熱結(jié)束，正常生產(chǎn)2 h后，加熱系統(tǒng)基本停止工作，此時(shí)，可關(guān)閉加熱電源，即可以接近零用電，而僅靠物料的內(nèi)摩擦熱配合冷卻系統(tǒng)即可維持正常生產(chǎn)。 綜合以上數(shù)據(jù)分析，加熱系統(tǒng)改造后，節(jié)電率將超過(guò)60%。 按平均日產(chǎn)3 t（1500 mm x0.08 mm）計(jì)算：該機(jī)每天至少可節(jié)電：134.375x3x60%=242kWh，節(jié)約電費(fèi)：（0.65元/度計(jì)）157.22元，每月可節(jié)約電費(fèi)：157.22x30=4716元（未包括預(yù)熱期間節(jié)電）。 改造效果說(shuō)明魯谷公司新技術(shù)：升溫迅速，預(yù)熱時(shí)間大為縮短，熱效率大幅提高；加熱部分采

17、用電纜結(jié)構(gòu)，本身不產(chǎn)生熱量，使用壽命長(zhǎng)，降低了維修和更換加熱圈的費(fèi)用；加熱部分熱散失少，表面可用手觸摸，改善了生產(chǎn)環(huán)境；增大了供電變壓器的寬裕度，增加了企業(yè)負(fù)荷的使用容量；運(yùn)行可靠，加熱均勻，多閉環(huán)智能控制系統(tǒng)和完善的保護(hù)系統(tǒng)，保證設(shè)備長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行；降低了生產(chǎn)費(fèi)用和生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。7優(yōu)化電路配置，通過(guò)采用plc人機(jī)彩色觸摸屏控制不僅優(yōu)化了電氣配置，更提高了控溫的精確性?？蛇_(dá)0.1度；另外，遂平惠強(qiáng)塑業(yè)發(fā)展有限公司在吹膜機(jī)上也采用了此技術(shù)，每臺(tái)吹膜機(jī)每天可節(jié)電8 kWh，年節(jié)電：880*350*8=2 464 000 kwh。6 結(jié)束語(yǔ) 當(dāng)前，節(jié)約能源是我們的基本國(guó)策之一，國(guó)家非常重視此工作的開(kāi)展。國(guó)務(wù)院專(zhuān)門(mén)發(fā)布了節(jié)能減排綜合性工作方案，中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法也于2008年4月1日起執(zhí)行，國(guó)家發(fā)改委還特別下達(dá)了關(guān)于做好中小企業(yè)節(jié)能減排工作的通知。因此，節(jié)能減排也是塑料加工行業(yè)落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，確?？沙掷m(xù)發(fā)展的重要工作。魯谷（