Εφαρμογή Υψηλής Ταχύτητας Διασκορπιστή και Γαλακτωματοποιητή Υψηλής Διάτμησης
Στη διαδικασία παραγωγής υγρών και ημιστερεών προϊόντων με χαρακτηριστικά πολλαπλών συστατικών και υψηλού ιξώδους, ο συνδυασμός διασκορπιστών υψηλής ταχύτητας και γαλακτωματοποιητών υψηλής διάτμησης διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στη διασφάλιση της ομοιομορφίας, της λεπτότητας και της σταθερότητας του προϊόντος. Μια μονάδα παραγωγής που ασχολείται με την επεξεργασία σύνθετων μικτών υλικών αντιμετώπισε κάποτε επίμονες δυσκολίες στη διασπορά και τη γαλακτωματοποίηση των υλικών, γεγονός που οδήγησε σε ασταθή ποιότητα προϊόντος και χαμηλή απόδοση παραγωγής. Μετά την εισαγωγή ενός συνδυασμένου συστήματος διασκορπιστών υψηλής ταχύτητας και γαλακτωματοποιητών υψηλής διάτμησης, η μονάδα κατάφερε να επιλύσει με επιτυχία αυτά τα ζητήματα, επιτυγχάνοντας σημαντικές βελτιώσεις στην απόδοση παραγωγής και τη συνέπεια του προϊόντος.
Ιστορικό και Υφιστάμενες Προκλήσεις
Η μονάδα επεξεργάζεται κυρίως μικτά υλικά που περιέχουν στερεές σκόνες, φάσεις ελαίων και φάσεις νερού, με ημερήσια απαίτηση παραγωγικής ικανότητας 180 έως 250 τόνους. Η γραμμή παραγωγής λειτουργεί σε τρεις βάρδιες, με κάθε βάρδια να διαρκεί συνεχώς 8 ώρες. Πριν από την αναβάθμιση του εξοπλισμού, η μονάδα βασιζόταν σε μια ενιαία παραδοσιακή συσκευή ανάμειξης για την ολοκλήρωση τόσο των διαδικασιών διασποράς όσο και γαλακτωματοποίησης, με αποτέλεσμα τα ακόλουθα σημαντικά προβλήματα:
- Ανεπαρκές αποτέλεσμα διασποράς στερεού-υγρού: Ο παραδοσιακός εξοπλισμός ανάμειξης δεν μπορούσε να διασπάσει αποτελεσματικά τα συσσωματωμένα σωματίδια στερεάς σκόνης (αρχικό μέγεθος σωματιδίων 50-100 μm) στο σύστημα υλικού. Μετά την ανάμειξη, παρέμεινε μεγάλος αριθμός λεπτών συσσωματωμάτων, οδηγώντας σε ανομοιόμορφη σύνθεση υλικού. Κατά την επακόλουθη επεξεργασία, αυτά τα συσσωματώματα θα προκαλούσαν μπλοκαρίσματα σε αγωγούς και ακροφύσια, με αποτέλεσμα μη προγραμματισμένες διακοπές παραγωγής 2-3 φορές την εβδομάδα κατά μέσο όρο.
- Κακή σταθερότητα γαλακτωματοποίησης: Ο εξοπλισμός δεν διέθετε επαρκή δύναμη διάτμησης για την πραγματοποίηση πλήρους σύντηξης μεταξύ των φάσεων ελαίου και νερού. Το τελικό προϊόν παρουσίαζε συχνά φαινόμενα στρωμάτωσης ή απολέπισης μετά από 15-20 ημέρες αποθήκευσης, με το ποσοστό διαχωρισμού ελαίου-νερού να φτάνει το 12-15%. Αυτό όχι μόνο επηρέασε τη χρηστικότητα του προϊόντος, αλλά αύξησε και το κόστος της επανεπεξεργασίας και της διάθεσης αποβλήτων, με το ποσοστό καταλληλότητας του προϊόντος να διατηρείται μόνο στο 82-85%.
- Χαμηλή απόδοση παραγωγής και υψηλή κατανάλωση ενέργειας: Λόγω του κακού αποτελέσματος επεξεργασίας του ενιαίου εξοπλισμού, κάθε παρτίδα υλικών απαιτούσε επανειλημμένη ανάμειξη και γαλακτωματοποίηση για 40-50 λεπτά για να πληροί μόλις τις βασικές απαιτήσεις ποιότητας. Ο εξοπλισμός λειτουργούσε σε σταθερή υψηλή ισχύ για μεγάλο χρονικό διάστημα, με αποτέλεσμα υψηλή κατανάλωση ενέργειας ανά μονάδα. Η μέση ημερήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας έφτασε τις 320 kWh και η συχνότητα συντήρησης του εξοπλισμού ήταν υψηλή, με τον μέσο ρυθμό διαθεσιμότητας μόνο 80%.
- Μεγάλη διακύμανση ποιότητας από παρτίδα σε παρτίδα: Ο παραδοσιακός εξοπλισμός δεν διέθετε ακριβή έλεγχο της ταχύτητας διασποράς, του χρόνου γαλακτωματοποίησης και της δύναμης διάτμησης. Η αισθητηριακή ποιότητα (υφή, ομοιομορφία) και οι φυσικοχημικοί δείκτες (ιξώδες, κατανομή μεγέθους σωματιδίων) των προϊόντων από διαφορετικές παρτίδες παρουσίασαν εμφανείς διαφορές. Αυτό δυσκόλεψε τη μονάδα να καθιερώσει σταθερές διαδικασίες παραγωγής και να ανταποκριθεί στις συνεπείς απαιτήσεις ποιότητας των εφαρμογών κατάντη.
Διάταξη Εξοπλισμού και Σχέδιο Βελτιστοποίησης Διαδικασίας
Για την αντιμετώπιση των παραπάνω προβλημάτων, η μονάδα βελτιστοποίησε τη διαδικασία παραγωγής και εισήγαγε ένα συνδυασμένο σύστημα επεξεργασίας που αποτελείται από διασκορπιστές υψηλής ταχύτητας και γαλακτωματοποιητές υψηλής διάτμησης, σχηματίζοντας μια ολοκληρωμένη λειτουργία επεξεργασίας "προ-διασπορά - βαθιά γαλακτωματοποίηση - σταθερή ανάμειξη". Η βασική διαμόρφωση του εξοπλισμού και τα μέτρα βελτιστοποίησης της διαδικασίας έχουν ως εξής:
1. Βασική Διαμόρφωση Διασκορπιστή Υψηλής Ταχύτητας
Ο επιλεγμένος διασκορπιστής υψηλής ταχύτητας είναι εξοπλισμένος με δίσκο διασποράς τύπου στροβίλου με διάμετρο 200 mm, κατασκευασμένο από ανοξείδωτο χάλυβα 316L. Η ταχύτητα διασποράς μπορεί να ρυθμιστεί βαθμιαία εντός του εύρους 800-3000 rpm μέσω ελέγχου μετατροπής συχνότητας, δημιουργώντας μέγιστη γραμμική ταχύτητα 28 m/s. Ο εξοπλισμός είναι εξοπλισμένος με μηχανισμό ανύψωσης που μπορεί να ρυθμίσει το ύψος του δίσκου διασποράς εντός 300-800 mm, προσαρμοζόμενος σε διαφορετικά επίπεδα υλικού στη δεξαμενή ανάμειξης (όγκος 5000 L). Επιπλέον, ο διασκορπιστής είναι εξοπλισμένος με συσκευή παρακολούθησης ροπής που μπορεί να ρυθμίσει αυτόματα την ταχύτητα λειτουργίας σύμφωνα με την αλλαγή αντίστασης των υλικών κατά τη διαδικασία διασποράς, αποφεύγοντας την υπερφόρτωση και διασφαλίζοντας τη σταθερή λειτουργία.
2. Βασική Διαμόρφωση Γαλακτωματοποιητή Υψηλής Διάτμησης
Ο ταιριασμένος γαλακτωματοποιητής υψηλής διάτμησης υιοθετεί μια δομή στάτορα-στροφέα τεσσάρων σταδίων με διάκενο διάτμησης 0,08-0,2 mm. Η ταχύτητα του στροφέα μπορεί να ρυθμιστεί συνεχώς μεταξύ 3000-12000 rpm, δημιουργώντας ρυθμό διάτμησης έως και 75000 s⁻¹. Ο εξοπλισμός είναι εγκατεστημένος στο κάτω μέρος της δεξαμενής ανάμειξης, πραγματοποιώντας εν σειρά συνεχή γαλακτωματοποίηση των υλικών. Είναι εξοπλισμένος με συσκευή ελέγχου θερμοκρασίας με επένδυση που μπορεί να ελέγξει τη θερμοκρασία του υλικού κατά τη γαλακτωματοποίηση εντός του εύρους 25-80℃, με ακρίβεια διακύμανσης θερμοκρασίας ±1℃, αποφεύγοντας την απώλεια ενεργών συστατικών ή την υποβάθμιση του υλικού που προκαλείται από υπερβολική αύξηση της θερμοκρασίας κατά τη διάτμηση υψηλής ταχύτητας.
3. Μέτρα Βελτιστοποίησης Διαδικασίας
Η αρχική διαδικασία επεξεργασίας ενός σταδίου προσαρμόστηκε σε μια συνδυασμένη διαδικασία τριών σταδίων, πραγματοποιώντας τον ορθολογικό καταμερισμό εργασίας μεταξύ των δύο τύπων εξοπλισμού:
- Στάδιο προ-διασποράς: Πρώτον, προσθέστε υλικά φάσης νερού στη δεξαμενή ανάμειξης, ξεκινήστε τον διασκορπιστή υψηλής ταχύτητας και ρυθμίστε την ταχύτητα στα 2000-2500 rpm. Στη συνέχεια, προσθέστε αργά στερεά υλικά σε σκόνη στη δεξαμενή ενώ ανακατεύετε και πραγματοποιήστε προ-διασπορά για 10-15 λεπτά. Αυτή η διαδικασία μπορεί να διασπάσει γρήγορα μεγάλα συσσωματώματα στερεών σωματιδίων και να τα διασκορπίσει ομοιόμορφα στη φάση του νερού, μειώνοντας το φορτίο της επακόλουθης επεξεργασίας γαλακτωματοποίησης.
- Στάδιο βαθιάς γαλακτωματοποίησης: Μετά την ολοκλήρωση της προ-διασποράς, προσθέστε υλικά φάσης ελαίου στη δεξαμενή ανάμειξης, ξεκινήστε τον γαλακτωματοποιητή υψηλής διάτμησης διατηρώντας παράλληλα τη λειτουργία του διασκορπιστή υψηλής ταχύτητας. Ρυθμίστε την ταχύτητα του διασκορπιστή στα 1200-1500 rpm και την ταχύτητα του γαλακτωματοποιητή στα 8000-10000 rpm και πραγματοποιήστε συνδυασμένη επεξεργασία για 15-20 λεπτά. Ο διασκορπιστής υψηλής ταχύτητας εξασφαλίζει τη συνολική ομοιομορφία των υλικών, ενώ ο γαλακτωματοποιητής υψηλής διάτμησης δημιουργεί ισχυρή δύναμη διάτμησης για την πραγματοποίηση της πλήρους σύντηξης των φάσεων ελαίου και νερού και τη διάσπαση των λεπτών σωματιδίων στο απαιτούμενο μέγεθος.
- Στάδιο σταθερής ανάμειξης: Μετά τη γαλακτωματοποίηση, μειώστε την ταχύτητα του γαλακτωματοποιητή υψηλής διάτμησης στα 3000-4000 rpm και την ταχύτητα του διασκορπιστή υψηλής ταχύτητας στα 800-1000 rpm και πραγματοποιήστε σταθερή ανάμειξη χαμηλής ταχύτητας για 5-8 λεπτά. Αυτή η διαδικασία εξαλείφει την εσωτερική τάση του συστήματος υλικού, σταθεροποιεί τη δομή του γαλακτώματος και εξασφαλίζει τη μακροχρόνια σταθερότητα αποθήκευσης του τελικού προϊόντος.
Εφαρμογή Αποτελέσματος και Ανάλυση Δεδομένων
Μετά από 6 μήνες δοκιμαστικής λειτουργίας και βελτιστοποίησης παραμέτρων, το συνδυασμένο σύστημα διασκορπιστή υψηλής ταχύτητας και γαλακτωματοποιητή υψηλής διάτμησης έχει επιτύχει αξιοσημείωτα αποτελέσματα στη βελτίωση της ποιότητας του προϊόντος, στην ενίσχυση της απόδοσης παραγωγής και στη μείωση του λειτουργικού κόστους. Η συγκεκριμένη σύγκριση δεδομένων πριν και μετά την αναβάθμιση του εξοπλισμού έχει ως εξής:
1. Σημαντική Βελτίωση στην Ποιότητα του Προϊόντος
Η κατανομή μεγέθους σωματιδίων του τελικού προϊόντος βελτιστοποιήθηκε σημαντικά. Μετά την προ-διασπορά από τον διασκορπιστή υψηλής ταχύτητας, το μέσο μέγεθος σωματιδίων στερεών σωματιδίων μειώθηκε από 50-100 μm σε 8-12 μm. Μετά από περαιτέρω γαλακτωματοποίηση από τον γαλακτωματοποιητή υψηλής διάτμησης, το τελικό μέσο μέγεθος σωματιδίων του προϊόντος ελέγχθηκε στα 1-3 μm και ο δείκτης πολυδιασποράς (PDI) διατηρήθηκε κάτω από 0,2. Το ποσοστό διαχωρισμού ελαίου-νερού του προϊόντος κατά την αποθήκευση μειώθηκε από 12-15% σε λιγότερο από 2% μετά από 60 ημέρες αποθήκευσης και η σταθερότητα του προϊόντος βελτιώθηκε σημαντικά. Το ποσοστό καταλληλότητας του προϊόντος αυξήθηκε από 82-85% σε 99,2%, εξαλείφοντας ουσιαστικά το κόστος της επανεπεξεργασίας και της διάθεσης αποβλήτων.
2. Αξιοσημείωτη Βελτίωση στην Απόδοση Παραγωγής
Η συνδυασμένη λειτουργία επεξεργασίας συντόμευσε τον χρόνο επεξεργασίας μιας παρτίδας από 40-50 λεπτά σε 30-35 λεπτά και η απόδοση επεξεργασίας βελτιώθηκε κατά περίπου 25%. Ο αριθμός των μη προγραμματισμένων διακοπών που προκλήθηκαν από μπλοκαρίσματα αγωγών μειώθηκε από 2-3 φορές την εβδομάδα σε 0-1 φορές το μήνα και ο ρυθμός διαθεσιμότητας του εξοπλισμού αυξήθηκε από 80% σε 95%. Με την ίδια ημερήσια παραγωγική ικανότητα (180-250 τόνοι), η μονάδα μείωσε τον χρόνο λειτουργίας κάθε βάρδιας κατά 1 ώρα, μειώνοντας το κόστος εργασίας διασφαλίζοντας παράλληλα την έγκαιρη ολοκλήρωση των εργασιών παραγωγής.
3. Αποτελεσματική Μείωση της Κατανάλωσης Ενέργειας και του Κόστους Συντήρησης
Η λειτουργία ελέγχου μετατροπής συχνότητας των δύο τύπων εξοπλισμού πραγματοποίησε προσαρμοστική ρύθμιση της ισχύος σύμφωνα με το στάδιο επεξεργασίας. Η μέση ημερήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας της γραμμής παραγωγής μειώθηκε από 320 kWh σε 240 kWh, μείωση 25%, εξοικονομώντας 29.200 kWh ηλεκτρικής ενέργειας ετησίως. Ο διασκορπιστής υψηλής ταχύτητας και ο γαλακτωματοποιητής υψηλής διάτμησης υιοθετούν ανθεκτικά στη φθορά υλικά και βελτιστοποιημένο σχεδιασμό δομής, μειώνοντας τη συχνότητα αντικατάστασης ευάλωτων εξαρτημάτων. Το μηνιαίο κόστος συντήρησης μειώθηκε από 8.000 γιουάν σε 3.500 γιουάν και το ετήσιο κόστος συντήρησης εξοικονομήθηκε κατά περίπου 54.000 γιουάν.
4. Σταθεροποίηση της Ποιότητας από Παρτίδα σε Παρτίδα
Το σύστημα ακριβούς ελέγχου του εξοπλισμού πραγματοποιεί ακριβή έλεγχο της ταχύτητας διασποράς, του χρόνου γαλακτωματοποίησης, της δύναμης διάτμησης και της θερμοκρασίας. Ο συντελεστής μεταβολής (CV) των βασικών δεικτών ποιότητας (ιξώδες, κατανομή μεγέθους σωματιδίων) μεταξύ διαφορετικών παρτίδων προϊόντων μειώθηκε από 18-22% σε 3-5%, επιτυγχάνοντας σταθερή συνέπεια της ποιότητας του προϊόντος. Αυτό όχι μόνο πληροί τις απαιτήσεις ποιότητας των εφαρμογών κατάντη, αλλά παρέχει και μια αξιόπιστη βάση για τη μονάδα για τη βελτιστοποίηση των διαδικασιών παραγωγής και τη βελτίωση της ανταγωνιστικότητας των προϊόντων.
Βασική Εμπειρία και Σημειώσεις Λειτουργίας
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εφαρμογής, η μονάδα συνόψισε τις ακόλουθες βασικές εμπειρίες και σημειώσεις λειτουργίας για να διασφαλίσει τη σταθερή λειτουργία του συνδυασμένου συστήματος εξοπλισμού και να αξιοποιήσει πλήρως την απόδοσή του:
- Η ακολουθία προσθήκης υλικού και η αντιστοίχιση ταχύτητας μεταξύ του διασκορπιστή υψηλής ταχύτητας και του γαλακτωματοποιητή υψηλής διάτμησης είναι ζωτικής σημασίας για το αποτέλεσμα επεξεργασίας. Είναι απαραίτητο να αποφεύγεται η προσθήκη στερεών υλικών σε σκόνη πολύ γρήγορα κατά την προ-διασπορά και να διασφαλίζεται ότι ο διασκορπιστής διατηρεί επαρκή ταχύτητα για την αποφυγή δευτερογενούς συσσωμάτωσης σωματιδίων.
- Ελέγχετε τακτικά την κατάσταση φθοράς του δίσκου διασποράς του διασκορπιστή υψηλής ταχύτητας και του στάτορα-στροφέα του γαλακτωματοποιητή υψηλής διάτμησης. Όταν η ποσότητα φθοράς υπερβαίνει τα 0,5 mm, απαιτείται έγκαιρη αντικατάσταση για την αποφυγή μείωσης του αποτελέσματος διασποράς και γαλακτωματοποίησης.
- Κατά τη διαδικασία γαλακτωματοποίησης, ελέγχετε αυστηρά τη θερμοκρασία του υλικού. Για ευαίσθητα στη θερμότητα υλικά, η ταχύτητα του γαλακτωματοποιητή θα πρέπει να μειωθεί κατάλληλα ή το σύστημα ψύξης θα πρέπει να ξεκινήσει για την αποφυγή υποβάθμισης του υλικού που προκαλείται από υπερβολική αύξηση της θερμοκρασίας.
- Δημιουργήστε ένα τυποποιημένο σύστημα συντήρησης εξοπλισμού, συμπεριλαμβανομένου του καθημερινού καθαρισμού των επιφανειών του εξοπλισμού και των εξαρτημάτων επαφής με το υλικό, της μηνιαίας επιθεώρησης των μετατροπέων συχνότητας και των συστημάτων ελέγχου και της τριμηνιαίας αντικατάστασης του λιπαντικού και των στεγανοποιήσεων, για να διασφαλιστεί η μακροχρόνια σταθερή λειτουργία του εξοπλισμού.
Σύνοψη
Η εφαρμογή του συνδυασμένου συστήματος διασκορπιστή υψηλής ταχύτητας και γαλακτωματοποιητή υψηλής διάτμησης έχει επιλύσει θεμελιωδώς τα μακροχρόνια προβλήματα του κακού αποτελέσματος διασποράς, της ασταθούς γαλακτωματοποίησης, της χαμηλής απόδοσης παραγωγής και της μεγάλης διακύμανσης ποιότητας στη διαδικασία παραγωγής της μονάδας. Με τη βοήθεια της βελτιστοποίησης της διαδικασίας και της εύλογης αντιστοίχισης εξοπλισμού, το σύστημα έχει πραγματοποιήσει την αποτελεσματική ενσωμάτωση των λειτουργιών διασποράς και γαλακτωματοποίησης, βελτιώνοντας σημαντικά την ποιότητα του προϊόντος και την απόδοση παραγωγής και μειώνοντας το λειτουργικό κόστος.
Για σενάρια παραγωγής που περιλαμβάνουν μικτά υλικά πολλαπλών συστατικών, η συνδυασμένη χρήση διασκορπιστών υψηλής ταχύτητας και γαλακτωματοποιητών υψηλής διάτμησης μπορεί να αξιοποιήσει πλήρως τα αντίστοιχα πλεονεκτήματά τους, να αναπληρώσει τους περιορισμούς του ενιαίου εξοπλισμού και να σχηματίσει μια πιο αποτελεσματική και σταθερή λειτουργία επεξεργασίας. Μέσω της συνεχούς βελτιστοποίησης των παραμέτρων της διαδικασίας και της τυποποιημένης λειτουργίας και συντήρησης του εξοπλισμού, το συνδυασμένο σύστημα εξοπλισμού μπορεί να παρέχει αξιόπιστη τεχνική υποστήριξη για τη βιώσιμη ανάπτυξη της μονάδας, να βοηθήσει τη μονάδα να βελτιώσει την ανταγωνιστικότητα της παραγωγής και να προσαρμοστεί στις ολοένα και πιο αυστηρές απαιτήσεις ποιότητας της αγοράς.
Το μήνυμά σας πρέπει να αποτελείται από 20-3.000 χαρακτήρες!