مطالعه موردی: امولسیاتور ورودی پایین با برش بالا در بهینه سازی فرآیند امولسیفاسیون صنعتی
در تولید صنعتی که شامل پردازش مواد چند مرحله ای است، امولسیفیکیشن یک روش کلیدی است که به طور مستقیم بر عملکرد محصول، ثبات ذخیره سازی و هزینه پردازش تاثیر می گذارد.برای تولید کنندگان مشغول تولید پوشش های آب، چسب ها و امولسیون های پلیمر، به دست آوردن پراکندگی کامل فاز های روغن و آب غیرقابل مخلوط،جلوگیری از رسوب مواد در آب آشامیدنی های بزرگ و اطمینان از سازگاری محصول از دسته به دسته مدت ها چالش های اصلی محدود کننده توسعه تولید بوده استاین مطالعه موردی توضیح می دهد که چگونه یک سازنده با موفقیت این تنگه های فرعی را با معرفی یک امولسیاتور پایین درخشان با برش بالا حل کرد.و اثرات کاربردی خاص و بهبود فرآیند را به صورت واقعی ارائه می دهد.
1پیشینه تولید و چالش های موجود
این تولید کننده در تولید امولسیون های کاربردی مبتنی بر آب مشغول به کار است که به طور گسترده ای در پوشش های معماری، چسب های چوبی و زمینه های دیگر استفاده می شود.قبل از استفاده از امولفایور پایین با برش بالا، این شرکت برای عملیات امولسیفیکیشن از آمیزش کننده های سنتی نصب شده در بالا استفاده می کرد.کتری های واکنش 5000L و 8000L به تدریج به تجهیزات اصلی تولید تبدیل شدند، و محدودیت های آمیزش های سنتی به طور فزاینده ای آشکار شد، که یک سری مشکلات را به فرآیند تولید منجر شد.
چالش های اصلی در فرآیند تولید عبارتند از:
- اثر امولسیفاسیون ناکافی و ثبات ضعیف محصول: نیروی تراش تولید شده توسط مخلوط کننده ی سنتی نصب شده در بالا نسبتاً ضعیف است و تنها می تواند مخلوط کردن ساده مواد را به دست آورد.اما نمی تواند قطرات روغن و ذرات جامد در سیستم امولسیون را به طور موثر شکسته باشد.امولسیون آماده شده دارای اندازه ذرات متوسط بزرگ (حدود 45-60μm) است و توزیع اندازه ذرات نابرابر است. در طول فرآیند ذخیره سازی، جداسازی فاز و استراتیفیکیشن اغلب رخ می دهد،که بر کیفیت محصول و تجربه کاربر تاثیر می گذاردنرخ صلاحیت محصول برای مدت طولانی در حدود 87٪ حفظ می شود.
- رسوب مواد جدی و حرکت مناطق مرده: به دلیل حجم بزرگ کتری تولید و محدوده محدود مخلوط کننده نصب شده در بالا، اثر مخلوط کردن را برای پوشش قسمت های پایین و لبه کتری دشوار است.مقدار زیادی از افزودنی های پودر جامد و مواد با لزگی بالا به راحتی در پایین آبگرمکن قرار می گیرنداین مواد رسوب شده نمی توانند به طور کامل با سیستم اصلی مخلوط شوند، که نه تنها باعث اتلاف مواد اولیه می شود،اما همچنین منجر به محتوای متناقض اجزای محصول نهایی می شود.، که منجر به تفاوت های بزرگ در عملکرد بین دسته ها می شود.
- چرخه تولید طولانی و بهره وری تولید پایین: برای بهبود تا حد ممکن اثر امولسیفیشن، تولید کننده باید زمان مخلوط کردن را به 9 تا 11 ساعت در هر دسته افزایش دهد.فقط 2 دسته از محصولات می توانند در روز تولید شوند، که نمی تواند تقاضای رو به رشد بازار را برآورده کند. در عین حال، عملیات مخلوط کردن طولانی مدت نیز هزینه نیروی کار و هزینه مدیریت شرکت را افزایش می دهد.
- مصرف انرژی بالا و هزینه نگهداری: مخلوط کننده سنتی نصب شده در بالا نیاز به حفظ قدرت بالا برای مدت طولانی برای اطمینان از اثر مخلوط کردن دارد، که منجر به مصرف انرژی بالا می شود.مصرف برق در هر دسته به 380 کیلووات ساعت می رسدعلاوه بر این، گره و تیغه های آمیزشگر به راحتی به مواد چسبیده و کار تمیز کردن پس از هر دسته 2.5-3 ساعت طول می کشد.فرسایش لگن ها و مهر و موم ها در طول کار جدی است، نیاز به نگهداری هر 1.5-2 ماه، که هزینه تولید را افزایش می دهد.
2انتخاب تجهیزات و ویژگی های فنی
پس از انجام تحقیقات عمیق در مورد فرآیند تولید، تجزیه و تحلیل خواص مواد و الزامات فرآیند، و انجام چندین آزمایش در محل و نمایش های فنی،در نهایت تولید کننده تصمیم گرفت که امولفایور پایین با برش بالا را برای جایگزینی آمیزش کننده های سنتی نصب شده در بالا اتخاذ کند.این تجهیزات به طور خاص برای کتری های واکنش حجم بزرگ طراحی شده است، با سر کار در پایین کتری نصب شده است.که می تواند به طور مستقیم بر روی مواد در پایین آبگرمکن عمل کند، به طور اساسی مشکلات رسوب مواد و تحریک مناطق مرده را حل می کند. ویژگی های فنی اصلی تجهیزات عبارتند از:
- پیکربندی قدرت: مجهز به یک موتور فرکانس تبدیل 45kW با کارایی بالا، که می تواند تنظیم سرعت بدون گام را در محدوده 500-3000rpm تحقق بخشد،مناسب برای فرآوری امولسیفیکیشن مواد دسته 4000-10000L، کاملاً با کتری های تولید 5000L و 8000L سازنده مطابقت دارد.
- ساختار روتور-استاتور: استفاده از یک مجموعه سه لایه ای از روتور-استاتور دندان دار با شکاف دقیق 0.15-0.4mm.طراحی شکل دندان خاص می تواند نیروی برش قوی و جریان آشفته را در هنگام چرخش روتور با سرعت بالا ایجاد کند، به طور موثر قطرات روغن و ذرات جامد در سیستم مواد را به ذرات کوچک تقسیم می کند.
- انتخاب مواد: تمام قطعات در تماس با مواد از فولاد ضد زنگ 316L ساخته شده اند که مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی و مقاومت در برابر فرسایش دارد.که الزامات تولید صنعتی برای تمیز بودن مواد را برآورده می کند و از آلودگی مواد جلوگیری می کند.
- سیستم مهر و موم: استفاده از یک ساختار مهر و موم مکانیکی دو طرفه با عملکرد خنک کننده و شستشوکه می تواند به طور موثر از نشت مواد جلوگیری کند و عملکرد پایدار تجهیزات را در شرایط چرخش با سرعت بالا و دمای بالا تضمین کندعمر مهر به طور قابل توجهی طولانی تر از مهر های سنتی است.
- سیستم کنترل: مجهز به یک سیستم کنترل هوشمند PLC، که می تواند کنترل خودکار فرآیند امولسیفیکیشن را تحقق بخشد.زمان کار و دمای مواد با توجه به فرمول های مختلف مواد، و دارای توابع هشدار خطای و ثبت داده است، که برای مدیریت تولید و ردیابی کیفیت مناسب است.
اصل کار امولفایور پایین ورودی با برش بالا به شرح زیر است: هنگامی که تجهیزات در حال اجرا هستند، روتور با سرعت بالا می چرخد.ایجاد فشار منفی قوی در شکاف بین روتور و استاتور، که مواد را در قسمت پایین و بالا از کتری به منطقه برش می کشد. در منطقه برش، مواد تحت تاثیرات جامع مانند برش شدید قرار می گیرند.اکستروژن سانتریفیوژ، اصطکاک و ضربه لایه مایع، به طوری که قطرات بزرگ روغن و ذرات جامد به سرعت شکسته و تصفیه می شوند.جریان سریع مواد باعث گردش کلی مواد در کتری می شود.، به طوری که تمام مواد می توانند به طور کامل مخلوط و امولسیف شوند و در نهایت یک سیستم امولسیون یکنواخت و پایدار شکل می گیرد.
3اثرات کاربرد و تجزیه و تحلیل داده ها
پس از اینکه امولفایور پایین با برش بالا به طور رسمی وارد تولید شد، سازنده یک آزمایش مقایسه ای دو ماهه بین تجهیزات جدید و مخلوط کننده سنتی انجام داد.در طول دوره آزمون، فرمول مواد و پارامترهای فرآیند تولید سازگار بوده و کیفیت محصول، کارایی تولید،مصرف انرژی و سایر شاخص ها به طور جامع شناسایی و تجزیه و تحلیل شدنداثر اعمال به طور قابل توجهی بهتر از آنچه انتظار می رفت بود و شاخص های اصلی به شدت بهبود یافت.
3.1 کیفیت محصول به طور قابل توجهی بهبود یافته است
اندازه ذرات امولسیون تولید شده توسط تجهیزات جدید با یک تحلیلگر اندازه ذرات لیزر شناسایی شد.نتایج نشان داد که متوسط اندازه ذرات امولسیون از 52μm (ترجمه کننده سنتی) به 1μm کاهش یافته است..8-4.5μm، و محدوده توزیع اندازه ذرات 75٪ محدود شد. آزمایش ثبات امولسیون نشان داد که پس از 8 ماه ذخیره سازی استاتیک در دمای اتاق،هیچ جدایی فازی وجود نداشت.، استراتیفیکیشن یا بارش، و ثبات محصول به طور قابل توجهی افزایش یافت.و تعداد محصولات معیوب ناشی از مشکلات امولسیفیکیشن 95 درصد کاهش یافته است.
علاوه بر این، سازگاری عملکرد محصول بین دسته ها به طور قابل توجهی بهبود یافته است.محتوای جامد و چسبندگی نشان می دهد که ضریب تغییر (CV) هر شاخص از 9 کاهش یافته است..5٪ تا 1.2٪ که به طور موثر یکنواخت کیفیت محصول را تضمین می کند و نیازهای سخت گیرنده مشتریان پایینی را برای عملکرد محصول برآورده می کند.
3.2 بهره وری تولید به شدت افزایش می یابد
با توجه به کارایی برش بالا از امولفایور پایین برش بالا، زمان امولفاسیون در هر دسته از 9 تا 11 ساعت به 3.5 تا 4.5 ساعت کاهش می یابد، به طور متوسط 60٪ کاهش می یابد.ظرفیت تولیدی روزانه از 2 دسته به 5-6 دسته افزایش می یابد، و تولید ماهانه 160٪ بدون افزایش محل تولید و پرسنل عملیاتی افزایش می یابد. در عین حال، زمان تمیز کردن پس از هر دسته از 2 کاهش می یابد.5-3 ساعت تا 30-45 دقیقه، که زمان غیر تولید را به شدت کاهش می دهد و ظرفیت تولید مداوم تجهیزات را بهبود می بخشد.
3.3 مصرف انرژی و هزینه نگهداری کاهش می یابد
با وجود اینکه قدرت امولفایور پایین با برش بالا 45kW است که بالاتر از حرکت دهنده سنتی نصب شده در بالا (32kW) است،کاهش قابل توجهی در زمان کار باعث می شود مصرف برق در هر دسته از 380 کیلو وات به 171 کیلو وات کاهش یابدبر اساس تولید سالانه 300 دسته، هزینه انرژی سالانه می تواند بیش از 200،000 یوآن صرفه جویی شود.
از نظر تعمیرات، ساختار دو طرفه مهر مکانیکی و انتخاب مواد با کیفیت بالا، فرسایش قطعات تجهیزات را کاهش می دهد.5-2 ماه تا یک بار در هر 8-10 ماه، و هزینه های نگهداری سالانه 70٪ کاهش می یابد. در طول دوره آزمایش دو ماهه، تجهیزات بدون هیچ گونه خاموش شدن خرابی به طور پایدار کار می کردند،تضمین تداوم و ثبات فرآیند تولید.
3.4 میزان استفاده از مواد بهبود یافته است
سر کاری نصب شده در پایین امولفایور پایین با برش بالا می تواند مواد را در پایین کتری به طور کامل مخلوط کند و منطقه مرده مخلوط را به طور کامل از بین ببرد.مشکل رسوب مواد افزودنی پودر جامد و مواد با لزگی بالا حل شد، و مواد می توانند به طور کامل مخلوط و مورد استفاده قرار گیرند. نرخ استفاده از مواد اولیه از 91٪ به 99.5٪ افزایش می یابد و ضایعات سالانه مواد اولیه را بیش از 10 تن کاهش می دهد.که هزینه تولید شرکت را بیشتر کاهش می دهد.
4نتیجه گیری
استفاده از امولفایزر پایین با برش بالا به طور موثر مشکلات طولانی مدت سازنده را در فرآیند تولید امولفایزر مانند امولفایزر نامناسب حل کرده است,رسوب مواد، چرخه تولید طولانی و مصرف انرژی بالا. در حالی که به طور قابل توجهی کیفیت محصول و بهره وری تولید را بهبود می بخشد، همچنین هزینه های تولید را به شدت کاهش داده است.افزایش رقابت در بازار شرکت.
این مورد به طور کامل نشان می دهد که برای تولید کنندگان صنعتی با حجم بزرگ، لزوم مواد با لزوم بالا و چند مرحله ای،امولفایرهای پایین با برش بالا دارای مزایایی آشکار نسبت به تجهیزات مخلوط سنتی هستند.طراحی منحصر به فرد نصب شده در پایین، ظرفیت برش قوی و سیستم کنترل هوشمند می تواند به طور موثر فرآیند امولسیفیکیشن را بهینه کند، کارایی تولید و کیفیت محصول را بهبود بخشد،و سود اقتصادی قابل توجهی به شرکت می رساند..
در حال حاضر، این تولید کننده امولفایزر پایین را به تمام خطوط تولید خود گسترش داده است و نتایج کاربردی خوبی را به دست آورده است.این تجربه موفقیت آمیز کاربرد می تواند مرجع ارزشمندی برای سایر تولید کنندگان مشابه در صنعت برای بهینه سازی فرآیند تولید امولسیفیکیشن و تحقق ارتقاء صنعتی باشد..
پیام شما باید بین 20 تا 3000 کاراکتر باشد!