حالة التطبيق لمعدات الخلط والتشويش والتحلية عالية الدرجة
في إنتاج المواد المعقدة متعددة المراحل (بما في ذلك مسحوق صلب، مرحلة النفط، المرحلة المائية والعوامل المساعدة) ،عمليات التشتت والتمرد هي مفتاح ضمان توحيد المنتج، الجودة الدقيقة والاستقرار على المدى الطويل. مصنع إنتاج يعمل في تصنيع المنتجات شبه الصلبة والسائلة واجه في السابق اختناقات خطيرة في المعالجة المشتركة للمواد.أدى الوضع التقليدي لمعدات متعددة إلى انخفاض كفاءة الإنتاجبعد إدخال معدات خليط وتفريق وتحليل عالية،حلّت المنشأة هذه المشاكل بشكل أساسي وحققت تحسناً كبيراً في أداء الإنتاج، اتساق المنتج ومراقبة التكاليف.
الخلفية والتحديات السابقة للتحديث
المرفق ينتج بشكل رئيسي منتجات متعددة المكونات مع متطلبات الإنتاج اليومية من 200-300 طن،تغطي التطبيقات التي تتطلب مراقبة صارمة لتوزيع حجم الجسيمات واستقرار المحلبقبل ترقية المعدات، تبنت المنشأة طريقة معالجة منقسمة: باستخدام خلاط مشترك للخليط الأولي، ومرشح لتشتت مسحوق صلب،ومستحلب واحد الوظيفة للمستحلبات في مرحلة الزيت والماءهذه العملية المجزعة من ثلاث مراحل لم تمد دورة الإنتاج فحسب ، بل جلبت أيضًا سلسلة من المشاكل البارزة:
- ضعف تكامل تأثيرات الخلط والتشتت والمستحلبة: بسبب عدم وجود تنسيق متكامل بين المعدات المختلفة، لم تتمكن المادة من تحقيق حالة موحدة في كل حلقة معالجة.لم يتم تقسيم تجمعات المسحوق الصلب (حجم الجسيمات الأولي 40-80 ميكرومتر) بالكاملأثناء التشتت ، تم توزيع الجسيمات بشكل غير متساو في المرحلة السائلة ، وفشل عملية التحلية اللاحقة في دمج المرحلة النفطية المائية بالكامل مع الجسيمات الصلبة المشتتة..كان للمنتج النهائي متوسط حجم الجسيمات من 5 إلى 10 ميكرومترات، وبلغ معدل فصل النفط والماء 10 إلى 13٪ بعد 30 يومًا من التخزين، مما أثر بشكل خطير على قابلية استخدام المنتج.
- دورة الإنتاج الطويلة وانخفاض الكفاءة: تتطلب عملية التقسيم نقل المواد المتكرر بين معدات مختلفة ، وتستغرق كل عملية نقل 15-20 دقيقة.وقت المعالجة الإجمالي لمجموعة واحدة (5 أطنان) كان 60-70 دقيقة، ومعدل استخدام المعدات كان 75% فقط بسبب وقت الانتظار بين العمليات. بالإضافة إلى ذلك، تسبب عملية النقل في فقدان المواد (معدل الخسارة 2-3٪) ،زيادة استهلاك المواد الخام.
- تقلبات كبيرة في الجودة من دفعة إلى أخرى: وضع المعالجة المقسمة يعتمد على التشغيل اليدوي لضبط معايير المعدات المختلفة، ومطابقة المعلمات بين الخلط،كانت صعوبة في توحيد روابط التشتت والتصبغوبلغت نسبة التباين (CV) للمؤشرات الجيدة الرئيسية (توزيع حجم الجسيمات ، اللزوجة ، الاستقرار) بين المجموعات 16-22٪.مما يؤدي إلى معدل مؤهل للمنتج النهائي من 83-86٪ فقطعدد كبير من المنتجات غير المؤهلة تحتاج إلى إعادة المعالجة أو التخلص منها، مما يزيد من تكاليف الإنتاج.
- ارتفاع استهلاك الطاقة وتكاليف الصيانة: ثلاث مجموعات من المعدات تعمل في وقت واحد، مع متوسط استهلاك يومي للكهرباء 380 كيلوواط في الساعة.مستحلب (ستاتور-دوار)، والتي تتطلب استبدالًا متكررًا. كانت تكلفة الصيانة الشهرية حوالي 9،000 يوان ، ووقت توقف المعدات بسبب الصيانة وصل إلى 8-10 ساعات في الشهر.
- خطر تلوث المواد أثناء النقل: تتطلب عملية نقل المواد اتصالًا مع خطوط الأنابيب والصمامات وحاويات النقل ، وكان من الصعب تنظيف الزوايا الميتة في هذه المكونات بدقة.من المحتمل أن تلوث المواد المتبقية من الدفعات السابقة المواد اللاحقةخاصة بالنسبة للمنتجات ذات المتطلبات الصحية العالية، مما زاد من خطر المنتجات غير المؤهلة بسبب التلوث.
اختيار المعدات وتكوين الأساس
لحل المشاكل المذكورة أعلاه، تخلت المنشأة عن طريقة المعالجة المجزأة التقليدية واختارت معدات خلط وتفريق وتحلية عالية القص مع وظائف متكاملة.المعدات تتضمن خلط، التشتت والتصحيح في وحدة واحدة، وتحقيق معالجة واحدة من المحطة من المواد دون نقل.تم تصميم تكوينه الأساسي والخصائص التقنية لمعالجة نقاط الألم في المعالجة المجزأة، والتكوينات الرئيسية هي:
1رأس العمل متعدد الوظائف المتكامل
تستخدم المعدات هيكل رأس العمل المشترك، يدمج ثلاثة وحدات وظيفية:قرص التفريق عالي السرعة,محرك الجهاز المتعدد المراحلوقافلة مزج ثلاثية الأبعاد- قرص التشتت (قطر 220 ملم) يدور بسرعة 800-3500 دورة في الدقيقة، والتي يمكن أن تحطم بسرعة التجمعات الكبيرة من مسحوق صلب.06-0.2 ملم) لديه نطاق سرعة من 3000-12000 دورة في الدقيقة، وتوليد معدل القطع تصل إلى 80،000 s-1، والتي تحقق الاندماج الكامل من مراحل النفط والماء ومزيد من تكرير الجسيمات.قذيفة الخلط ثلاثية الأبعاد (سرعة 50-200 دورة في الدقيقة) تضمن التكافل العام للمواد في الخزان وتجنب التجهيز المحلييتم تصنيع جميع الوحدات الوظيفية من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L مع معالجة التلميع المرآة (خامة السطح Ra ≤ 0.8 μm) ، والتي هي مقاومة للتآكل وسهلة التنظيف.
2. نظام تحكم معين للماثلة
المعدات مجهزة بنظام التحكم الذكي PLC مع واجهة تشغيل الشاشة اللمسية التي يمكن أن تحقق التحكم المستقل والمتصل من سرعة الخلط، سرعة التشتت،سرعة التحلية، وقت المعالجة ودرجة حرارة المادة. دقة التحكم في السرعة هي ± 10 دورة في الدقيقة، دقة التحكم في الوقت هي ± 1 ثانية، ومدى التحكم في درجة الحرارة هو 0-100 درجة مئوية (دقة التقلب ± 1.5 درجة مئوية).يدعم النظام تخزين 80 مجموعة من معايير العملية، والتي يمكن أن توحد إعدادات المعلمات من المنتجات المختلفة والفئات، وتجنب تقلبات الجودة الناجمة عن التشغيل اليدوي.يمكن للنظام تسجيل منحنى المعلمات تلقائيًا أثناء عملية المعالجة، توفير دعم بيانات موثوق بها لتحسين العمليات وتتبع الجودة.
3هيكل خزان مغلق بدون نقل المواد
تستخدم المعدات هيكل خزان عمودي مغلق بحجم 5000 لتر (حجم العمل 4000 لتر) يمكنه إكمال جميع عمليات الخلط ،التشتت والتمرد في نفس الخزان دون نقل الموادتم تجهيز جسم الخزان بجهاز تحكم درجة الحرارة المغطى ، والذي يمكن أن يدرك تسخين أو تبريد المواد وفقا لمتطلبات العملية ،تجنب تدهور المواد الناجم عن ارتفاع درجة الحرارة أثناء القطع السريع والتشتتيتم رفع غطاء الخزان عن طريق الضغط الهيدروليكي، وهو مريح لإطعام وتنظيف وصيانة،وتلبي أداء الختم لجسم الخزان متطلبات GMP ومعايير سلامة الأغذية.
4تصميمات توفير الطاقة ومقاومة للاستعمال
المعدات تعتمد محرك توفير الطاقة لتحويل التردد ، والذي يمكن أن يعدل الطاقة الإخراجية وفقًا لمرحلة المعالجة (طاقة منخفضة للخلط ،قوة عالية للتشتت والتمييز)، مما يقلل من استهلاك الطاقة العاطلة. يستخدم الرأس العامل طبقة مقاومة للاستعمال (طلاء كربيد التنغستن) ، مما يطيل من عمر الخدمة للأجزاء الضعيفة.يستخدم نظام التشحيم زيت التشحيم آمن للأغذية من الدرجة H1، وهو غير سام ومتوافق مع متطلبات الإنتاج ، ويتم تمديد فترة تغيير زيت التشحيم إلى 8000 ساعة تشغيل.
5نظام التنظيف الآلي
المعدات مجهزة بنظام التنظيف التلقائي CIP (Clean-In-Place) ، والذي يتضمن فوهات التنظيف المثبتة على غطاء الخزان وداخل جسم الخزان.فوهات التنظيف يمكن رش العوامل التنظيفية في 360 درجة، تغطي جميع الأسطح الداخلية لجسم الخزان ورأس العمل. يمكن إكمال عملية التنظيف في غضون 20-30 دقيقة،القضاء على الزوايا الميتة والحد من خطر التلوث المتبادل للموادتأثير التنظيف يلبي متطلبات النظافة للصناعات الغذائية ومستحضرات التجميل والصيدلة.
عملية التنفيذ وتحسين العمليات
بعد إدخال المعدات إلى الخدمة، أجرت المنشأة عملية تجريبية لمدة أربعة أشهر وتحسين العملية.تم تعديل عملية التقسيم الأصلية من ثلاث خطوات إلى عملية معالجة متكاملة من خطوة واحدة، وخطوات التنفيذ الرئيسية وتدابير التحسين هي كما يلي:
1. تكامل العملية ومعايرة المعلمات
اختارت المنشأة ستة صيغ نموذجية للمنتجات (بما في ذلك المنتجات ذات المحتوى الصلب العالي واللزوجة العالية وخصائص المرحلة المزدوجة للزيت والماء) للتعديل المعلم.المجموعة المثلى من المعلمات للخلطتم تحديد روابط التشتت والتمريج من خلال اختبارات متكررة. أخذ منتج يحتوي على 30٪ مسحوق صلب و 25٪ مرحلة زيت كمثال، تم تحديد المعلمات المثلى على النحو التالي:سرعة الخلط 100 دورة في الدقيقة (مدة 5 دقائق) للخلط الأولي للجزء المائي والعوامل المساعدةسرعة التشتت 2800 دورة في الدقيقة (مدة 10 دقائق) لتفكيك التجمعات الصلبة في مسحوق؛ سرعة التحلية 9000 دورة في الدقيقة (مدة 15 دقيقة) للاندماج في مرحلة النفط والماء وتكرير الجسيمات.مع سرعة اختلاط نهائية 80 دورة في الدقيقة (مدة 5 دقائق) لتحقيق الاستقرار في نظام المنتجفي ظل هذه المجموعة من المعلمات، تم تقليل متوسط حجم الجسيمات للمنتج إلى 1.2-2.0 ميكرو مترا، وتحسن استقرار المستحلب بشكل كبير.
2التحقق من إمكانية إعادة إنتاج المجموعة
بعد تحديد المعلمات المثلى لكل منتج، أجرت المنشأة التحقق من قابلية التكرار للشرائح.تم إنتاج 12 دفعة متتالية من العينات باستخدام إعدادات المعلمات المخزنةأظهرت نتائج الاختبار أن معامل الاختلاف (CV) لمؤشرات الجودة الرئيسية بين المجموعات قد انخفض من 16-22٪ إلى 2-4٪ ،وارتفع معدل تأهيل المنتج النهائي إلى أكثر من 99٪وقد تم التحقق من أن المعدات المتكاملة وإعدادات المعلمات الموحدة يمكن أن تحل بفعالية مشكلة التقلبات الكبيرة في الجودة من دفعة إلى أخرى.
3. تبسيط عملية الإنتاج
وضع المعالجة المتكاملة يلغي رابط نقل المواد بين المعدات المختلفة. تم اختصار وقت معالجة دفعة واحدة من 60-70 دقيقة إلى 35-40 دقيقة.وتحسنت كفاءة المعالجة بنحو 40%تم تخفيض معدل فقدان المواد من 2-3٪ إلى أقل من 0.5٪ بسبب هيكل الخزان المغلق ، مما خفض بشكل كبير استهلاك المواد الخام.تم تقليل عدد المشغلين المطلوبين لخط إنتاج واحد من 3 إلى 2، خفض تكاليف العمالة مع تحسين كفاءة الإنتاج.
4تحسين عملية التنظيف
استبدل نظام التنظيف التلقائي CIP وضع التنظيف اليدوي الأصلي. تم تقليل وقت التنظيف لكل دفعة من 40-50 دقيقة إلى 20-30 دقيقة ، وكان تأثير التنظيف أكثر استقرارا.تم تقليل عدد المنتجات غير المؤهلة الناجمة عن تلوث المواد من 2-3 مرات في الشهر إلى 0-1 مرة في الربع، مما يزيد من تحسين استقرار جودة المنتج.
آثار التطبيق وتحليل البيانات
بعد ثمانية أشهر من التشغيل الرسمي، حققت معدات الخلط، التشتت، والحلويات عالية القص النتائج الملحوظة في تحسين جودة المنتج، وتعزيز كفاءة الإنتاج،خفض استهلاك الطاقة وتكاليف الصيانةمقارنة البيانات المحددة قبل وبعد ترقية المعدات هي كما يلي:
1تحسن كبير في جودة المنتج
تم تخفيض متوسط حجم الجسيمات في المنتج النهائي من 5-10 ميكرومتر إلى 1.0-2.5 ميكرومتر، وتم التحكم في مؤشر التشتت المتعدد (PDI) تحت 0.18، والتي تحسنت بشكل ملحوظ دقة وتوحيد المنتج. انخفض معدل فصل النفط والماء للمنتج أثناء التخزين من 10-13% إلى أقل من 1.5% بعد 60 يوما من التخزين، وتحسن استقرار المنتج بشكل كبير. بالنسبة للمنتجات ذات المتطلبات الصحية العالية ، تم التحكم بشكل مستقر في العدد الإجمالي للمستعمرات تحت 10 CFU / g ،تلبية أشد معايير النظافة الصناعيةارتفع معدل تأهيل المنتج النهائي من 83-86٪ إلى 99.3٪ ، مما يلغي بشكل أساسي تكلفة إعادة المعالجة والتخلص من النفايات.
2تحسن ملحوظ في كفاءة الإنتاج
تم اختصار وقت معالجة الدفعة الواحدة بنسبة 40٪ وزادت القدرة الإنتاجية اليومية من 200-300 طن إلى 350-400 طن في نفس الوقت التشغيلي (20 ساعة في اليوم).ارتفع معدل استخدام المعدات من 75% إلى 95%تم تقليل عدد الإيقافات غير المخطط لها بسبب مشاكل العمليات أو فشل المعدات من 3-4 مرات في الشهر إلى 0-1 مرة في الشهر. تم القضاء على رابط نقل المواد.توفير 2-3 ساعات من وقت النقل يوميا وتحسين استمرارية الإنتاج.
3خفض فعال في استهلاك الطاقة والتكاليف
خفض تصميم الطاقة الموفرة للتحويل الترددي للمعدات متوسط استهلاك الكهرباء اليومي من 380 كيلوواط الساعة إلى 240 كيلوواط ساعة، وهو انخفاض بنسبة 36.8٪، مما يوفر 51٪ من الطاقة.100 كيلوواط ساعة من الكهرباء سنوياً. التصميم المقاوم للارتداء لرأس العمل وفترة تغيير زيت التشحيم الممتدة خفضت تكلفة الصيانة الشهرية من 9000 يوان إلى 3200 يوانوتوفرت تكلفة الصيانة السنوية بنحو 69تم تخفيض معدل خسارة المواد بنسبة 1.5-2.5 نقطة مئوية، مما يوفر تكاليف المواد الخام بنحو 8٪ سنويا.انخفضت بنحو 12٪ سنويا.
4- تقليل مخاطر التلوث وتحسين سلامة التشغيل
قامت بنية الخزان المغلقة ونظام التنظيف التلقائي CIP بالقضاء على خطر التلوث الناجم عن نقل المواد والتنظيف اليدوي.انخفض عدد حوادث تلوث المنتج بأكثر من 90%، وتحسنت سلامة وموثوقية الإنتاج بشكل كبير. تم تجهيز المعدات بوظائف متعددة لحماية السلامة (الحماية من الإفراط في الحمل، والحرارة الزائدة، والضغط الزائد) ،والتي يمكن أن تغلق تلقائيا عندما تحدث تشوهات، وتجنب تلف المعدات وحوادث السلامة الشخصية.غطاء خزان الرفع الهيدروليكي وعملية التشغيل المبسطة خفضت كثافة عمل المشغلين وتحسن سلامة التشغيل.
5تحسين قابلية عملية التوسع
وظائف تخزين المعلمات واستدعاء المعدات سهلت التبديل بين صيغ المنتجات المختلفة.يمكن تحديد معايير العملية المثلى بسرعة من خلال اختبارات دفعات صغيرة على نفس المعدات، ويمكن تطبيق المعايير مباشرة على الإنتاج الضخم، وتقصير دورة تطوير المنتج الجديد بنسبة 30-40٪.المعايير التقنية للمعدات متوافقة مع الإنتاج على نطاق تجريبي وعلى نطاق صناعي، وتوفير دعم موثوق به لتوسيع الإنتاج في المستقبل للمنشأة.
الخبرات الرئيسية وملاحظات العملية
خلال عملية الطلب، تلقت المنشأة مجموعة من الخبرات الرئيسية وملاحظات التشغيل لضمان التشغيل المستقر لمزج القطع العالي،المعدات المشتتة والمستحلبة وتعطي أداءً متكاملًا:
- الموازنة بين المعلمات بين الوحدات الوظيفية المختلفة أمر حاسم. بالنسبة للمواد عالية اللزوجة ، يجب زيادة سرعة الخلط بشكل مناسب أولاً لضمان تدفق المواد المتساوي ،ثم يجب زيادة سرعات التشتت والتصبغ تدريجيا لتجنب زيادة حمولة المعدات ورش المواد.
- يؤثر تسلسل التغذية بشكل كبير على تأثير المعالجة. بالنسبة للمواد متعددة المراحل ، يوصى بإضافة المرحلة المستمرة (مثل المرحلة المائية) أولاً ،ثم إضافة المرحلة المنبثقة (مثل مرحلة الزيت) وال مسحوق الصلب أثناء التحريك، والتي يمكن أن تتجنب التجميع المحلي وتحسين تكافؤ التشتت والتمييز.
- من الضروري فحص الرأس العامل والصيانة المنتظمة. يجب فحص حالة ارتداء قرص التشتت والستاتور والدوار كل 400 ساعة تشغيل.عندما يتجاوز مقدار الارتداء 0.5 ملم أو يتم خدش السطح بشدة ، يجب استبدال الأجزاء الضعيفة في الوقت المناسب لضمان تأثير المعالجة.
- يجب استخدام نظام التنظيف CIP بشكل موحد. بعد كل دفعة من الإنتاج ، يجب أن يتم تنفيذ عملية التنظيف وفقًا للإجراءات المحددة ،و يجب فحص تأثير التنظيف بانتظام (مثل الكشف عن مواد متبقية) لتجنب التلوث المتبادل بين الدفعات.
- بالنسبة للمواد الحساسة للحرارة ، يجب أن يتم التحكم بدقة في درجة الحرارة أثناء المعالجة. يمكن استخدام جهاز التحكم في درجة الحرارة المغطى لتبريد المواد ،وينبغي تعديل وقت وتيرة المعالجة بشكل مناسب لتجنب فقدان المكونات الفعالة أو تدهور المواد الناجمة عن ارتفاع درجة الحرارة المفرط.
- يجب تدريب المشغلين بشكل احترافي قبل تشغيل المعدات يجب أن يكون المشغلون على دراية بتركيب المعدات ومبادئ عملها وطرق تعيين المعلماتوتتبع إجراءات التشغيل بدقة لتجنب الأخطاء التشغيلية.
ملخص
وقد حل تطبيق معدات الخلط والتشذيب والحلويات عالية القص بشكل أساسي مشاكل ضعف تأثير المعالجة ، وانخفاض كفاءة الإنتاج ،التقلبات الكبيرة في الجودة والتكلفة التشغيلية المرتفعة الناجمة عن الوضع التقليدي للتجهيز المنقسم في المنشأةمن خلال دمج وظائف الخلط والتشتت والتمريج في وحدة واحدة، يدرك المعدات معالجة واحدة من المواد، والقضاء على روابط نقل المواد،ويضمن توحيد واستقرار المنتجات.
نظام التحكم الدقيق في المعلمات للمعدات يوحد عملية الإنتاج، يقلل من تأثير التشغيل اليدوي على جودة المنتج،وتحسن من إمكانية إعادة إنتاج المنتجات- تصميم توفير الطاقة ومقاومة للاستعمال، فضلا عن نظام التنظيف التلقائي CIP،ليس فقط خفض تكاليف التشغيل وحملة العمل الصيانة للمنشأة ولكن أيضا تحسين مستوى السلامة والنظافة في الإنتاج.
في سيناريوهات الإنتاج التي تنطوي على مواد متعددة المكونات متعددة المراحل والتي تتطلب معالجة متكاملة للخلط والتشتت والمستحلبة، الخلط عالي القص.المعدات المشتتة والمستحلبة هي خيار موثوق بهلا يمكنها فقط تحسين جودة المنتجات وكفاءة الإنتاج ولكن أيضا تقليل التكاليف التشغيلية والمخاطر، وتوفير دعم فني قوي للتنمية المستدامة للمنشأة.من خلال التشغيل الموحد، الصيانة المنتظمة وتحسين العملية المستمرة، يمكن للمعدات أن تلعب دورا أكبر في الإنتاج وتساعد المنشأة على التكيف مع متطلبات الجودة المتزايدة في السوق.
يجب أن تكون رسالتك بين 20-3000 حرف!