กรณีศึกษา: เครื่องผสมอิมัลซิไฟเออร์แบบเข้าด้านล่างแบบแรงเฉือนสูงในการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการอิมัลซิไฟเออร์ในอุตสาหกรรม
ในการผลิตในอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับการแปรรูปวัสดุหลายเฟส การทำอิมัลซิไฟเออร์เป็นขั้นตอนสำคัญที่มีผลกระทบโดยตรงต่อประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ ความเสถียรในการจัดเก็บ และต้นทุนการผลิต สำหรับผู้ผลิตที่เกี่ยวข้องกับการผลิตสารเคลือบผิวชนิดน้ำ กาว และอิมัลชันโพลิเมอร์ การกระจายตัวของเฟสน้ำมันและน้ำที่ไม่สามารถผสมกันได้อย่างทั่วถึง การหลีกเลี่ยงการตกตะกอนของวัสดุในหม้อต้มขนาดใหญ่ และการรับประกันความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์แบบชุดต่อชุดเป็นความท้าทายหลักที่จำกัดการพัฒนาการผลิตมาเป็นเวลานาน กรณีศึกษาฉบับนี้อธิบายถึงวิธีการที่ผู้ผลิตรายหนึ่งสามารถแก้ไขปัญหาคอขวดของกระบวนการเหล่านี้ได้สำเร็จโดยการนำเสนอเครื่องผสมอิมัลซิไฟเออร์แบบเข้าด้านล่างแบบแรงเฉือนสูง และนำเสนอผลกระทบการใช้งานเฉพาะและการปรับปรุงกระบวนการในลักษณะที่เป็นจริง
1. ข้อมูลเบื้องหลังการผลิตและความท้าทายที่มีอยู่
ผู้ผลิตมีส่วนร่วมในการผลิตอิมัลชันชนิดน้ำที่ใช้งานได้ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการเคลือบสถาปัตยกรรม กาวไม้ และสาขาอื่นๆ ก่อนที่จะนำเครื่องผสมอิมัลซิไฟเออร์แบบเข้าด้านล่างแบบแรงเฉือนสูงมาใช้ องค์กรใช้เครื่องกวนแบบใบพัดที่ติดตั้งด้านบนแบบดั้งเดิมสำหรับการดำเนินการอิมัลซิไฟเออร์ ด้วยการขยายขนาดการผลิต หม้อต้มปฏิกิริยาขนาดใหญ่ 5000L และ 8000L กลายเป็นอุปกรณ์การผลิตหลักอย่างต่อเนื่อง และข้อจำกัดของเครื่องกวนแบบดั้งเดิมก็ยิ่งชัดเจนมากขึ้น ซึ่งนำมาซึ่งปัญหาต่างๆ มากมายในกระบวนการผลิต
ความท้าทายหลักในกระบวนการผลิตมีดังนี้:
- ผลการทำอิมัลซิไฟเออร์ไม่เพียงพอและความเสถียรของผลิตภัณฑ์ไม่ดี: แรงเฉือนที่เกิดจากเครื่องกวนแบบใบพัดที่ติดตั้งด้านบนแบบดั้งเดิมค่อนข้างอ่อนแอ และสามารถทำได้เพียงแค่การผสมวัสดุแบบง่ายๆ เท่านั้น แต่ไม่สามารถทำลายหยดน้ำมันและอนุภาคของแข็งในระบบอิมัลชันได้อย่างมีประสิทธิภาพ อิมัลชันที่เตรียมได้มีขนาดอนุภาคเฉลี่ยขนาดใหญ่ (ประมาณ 45-60μm) และการกระจายขนาดอนุภาคไม่สม่ำเสมอ ในระหว่างกระบวนการจัดเก็บ มักเกิดการแยกเฟสและการแบ่งชั้น ซึ่งส่งผลต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์และประสบการณ์ของผู้ใช้ อัตราการผ่านเกณฑ์ของผลิตภัณฑ์ยังคงอยู่ที่ประมาณ 87% เป็นเวลานาน
- การตกตะกอนของวัสดุอย่างรุนแรงและโซนตายของการกวน: เนื่องจากปริมาณมากของหม้อต้มผลิตและช่วงการกวนที่จำกัดของเครื่องกวนที่ติดตั้งด้านบน ผลการกวนจึงยากที่จะครอบคลุมพื้นที่ด้านล่างและขอบของหม้อต้ม สารเติมแต่งผงของแข็งจำนวนมากและวัสดุที่มีความหนืดสูงง่ายต่อการตกตะกอนที่ด้านล่างของหม้อต้ม ทำให้เกิดโซนตายของการกวน วัสดุที่ตกตะกอนเหล่านี้ไม่สามารถผสมกับระบบหลักได้อย่างเต็มที่ ซึ่งไม่เพียงแต่ทำให้เกิดการสูญเสียวัตถุดิบเท่านั้น แต่ยังนำไปสู่เนื้อหาของส่วนประกอบที่ไม่สอดคล้องกันของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ส่งผลให้เกิดความแตกต่างอย่างมากในประสิทธิภาพระหว่างชุด
- วงจรการผลิตที่ยาวนานและประสิทธิภาพการผลิตต่ำ: เพื่อปรับปรุงผลการทำอิมัลซิไฟเออร์ให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ผู้ผลิตต้องขยายเวลาการกวนเป็น 9-11 ชั่วโมงต่อชุด ภายใต้เงื่อนไขนี้ สามารถผลิตผลิตภัณฑ์ได้เพียง 2 ชุดต่อวัน ซึ่งไม่สามารถตอบสนองความต้องการของตลาดที่เพิ่มขึ้นได้ ในเวลาเดียวกัน การดำเนินการกวนเป็นเวลานานยังเพิ่มต้นทุนแรงงานและต้นทุนการจัดการขององค์กร
- การใช้พลังงานสูงและต้นทุนการบำรุงรักษา: เครื่องกวนแบบติดตั้งด้านบนแบบดั้งเดิมจำเป็นต้องรักษาเอาต์พุตพลังงานสูงเป็นเวลานานเพื่อให้แน่ใจว่ามีการผสมที่ดี ส่งผลให้มีการใช้พลังงานสูง การใช้พลังงานต่อชุดสูงถึง 380 kWh ซึ่งสร้างแรงกดดันอย่างมากต่อการควบคุมต้นทุนขององค์กร นอกจากนี้ เพลาและใบมีดของเครื่องกวนยังง่ายต่อการยึดติดกับวัสดุ และงานทำความสะอาดหลังจากแต่ละชุดใช้เวลา 2.5-3 ชั่วโมง การสึกหรอของตลับลูกปืนและซีลเป็นเรื่องร้ายแรงในระหว่างการทำงาน ต้องมีการบำรุงรักษาทุกๆ 1.5-2 เดือน ซึ่งช่วยเพิ่มต้นทุนการผลิต
2. การเลือกอุปกรณ์และลักษณะทางเทคนิค
หลังจากทำการวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับกระบวนการผลิต วิเคราะห์คุณสมบัติของวัสดุและข้อกำหนดของกระบวนการ และดำเนินการทดสอบในสถานที่และการสาธิตทางเทคนิคหลายครั้ง ในที่สุดผู้ผลิตก็ตัดสินใจนำเครื่องผสมอิมัลซิไฟเออร์แบบเข้าด้านล่างแบบแรงเฉือนสูงมาใช้เพื่อแทนที่เครื่องกวนแบบใบพัดที่ติดตั้งด้านบนแบบดั้งเดิม อุปกรณ์ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับหม้อต้มปฏิกิริยาขนาดใหญ่ โดยมีหัวทำงานติดตั้งอยู่ที่ด้านล่างของหม้อต้ม ซึ่งสามารถทำงานโดยตรงกับวัสดุที่ด้านล่างของหม้อต้มได้ ซึ่งแก้ไขปัญหาการตกตะกอนของวัสดุและโซนตายของการกวนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลักษณะทางเทคนิคหลักของอุปกรณ์มีดังนี้:
- การกำหนดค่าพลังงาน: ติดตั้งมอเตอร์แปลงความถี่ประสิทธิภาพสูง 45kW ซึ่งสามารถตระหนักถึงการควบคุมความเร็วแบบไม่ต่อเนื่องในช่วง 500-3000rpm เหมาะสำหรับการแปรรูปอิมัลซิไฟเออร์ของวัสดุชุด 4000-10000L ซึ่งตรงกับหม้อต้มผลิต 5000L และ 8000L ของผู้ผลิตอย่างเต็มที่
- โครงสร้างโรเตอร์-สเตเตอร์: ใช้ชุดประกอบโรเตอร์-สเตเตอร์แบบสามชั้นพร้อมช่องว่างที่พอดีแม่นยำ 0.15-0.4 มม. การออกแบบรูปทรงฟันพิเศษสามารถสร้างแรงเฉือนที่แข็งแกร่งและการไหลแบบปั่นป่วนเมื่อโรเตอร์หมุนด้วยความเร็วสูง ทำลายหยดน้ำมันและอนุภาคของแข็งในระบบวัสดุให้เป็นอนุภาคขนาดเล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพ
- การเลือกวัสดุ: ชิ้นส่วนทั้งหมดที่สัมผัสกับวัสดุทำจากสแตนเลส 316L ซึ่งมีความทนทานต่อการกัดกร่อนและการสึกหรอได้ดีเยี่ยม พื้นผิวของชิ้นส่วนถูกขัดเงาถึง Ra≤0.3μm ซึ่งตรงตามข้อกำหนดของการผลิตในอุตสาหกรรมสำหรับความสะอาดของวัสดุและหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนของวัสดุ
- ระบบซีล: ใช้โครงสร้างซีลเชิงกลแบบสองด้านพร้อมฟังก์ชันการระบายความร้อนและการล้าง ซึ่งสามารถป้องกันการรั่วไหลของวัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพและรับประกันการทำงานที่เสถียรของอุปกรณ์ภายใต้สภาวะการหมุนด้วยความเร็วสูงและอุณหภูมิสูง อายุการใช้งานของซีลนานกว่าซีลแบบดั้งเดิมอย่างมีนัยสำคัญ
- ระบบควบคุม: ติดตั้งระบบควบคุม PLC อัจฉริยะ ซึ่งสามารถตระหนักถึงการควบคุมอัตโนมัติของกระบวนการอิมัลซิไฟเออร์ สามารถตั้งค่าและปรับพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ความเร็วในการหมุน เวลาทำงาน และอุณหภูมิของวัสดุตามสูตรวัสดุที่แตกต่างกัน และมีฟังก์ชันการเตือนข้อผิดพลาดและการบันทึกข้อมูล ซึ่งสะดวกสำหรับการจัดการการผลิตและการติดตามคุณภาพ
หลักการทำงานของเครื่องผสมอิมัลซิไฟเออร์แบบเข้าด้านล่างแบบแรงเฉือนสูงมีดังนี้: เมื่ออุปกรณ์ทำงาน โรเตอร์จะหมุนด้วยความเร็วสูง สร้างแรงดันลบที่แข็งแกร่งในช่องว่างระหว่างโรเตอร์และสเตเตอร์ ซึ่งจะดูดวัสดุที่ด้านล่างและส่วนบนของหม้อต้มเข้าไปในโซนเฉือน ในโซนเฉือน วัสดุจะถูกส่งผลกระทบอย่างครอบคลุม เช่น การเฉือนที่แข็งแกร่ง การอัดขึ้นรูปแบบแรงเหวี่ยง การเสียดสีของชั้นของเหลว และแรงกระแทก เพื่อให้หยดน้ำมันขนาดใหญ่และอนุภาคของแข็งแตกตัวและทำให้ละเอียดได้อย่างรวดเร็ว ในเวลาเดียวกัน การไหลของวัสดุด้วยความเร็วสูงจะขับเคลื่อนการไหลเวียนโดยรวมของวัสดุในหม้อต้ม เพื่อให้วัสดุทั้งหมดสามารถผสมและทำอิมัลซิไฟเออร์ได้อย่างเต็มที่ และในที่สุดระบบอิมัลชันที่สม่ำเสมอและเสถียรจะเกิดขึ้น
3. ผลกระทบการใช้งานและการวิเคราะห์ข้อมูล
หลังจากที่เครื่องผสมอิมัลซิไฟเออร์แบบเข้าด้านล่างแบบแรงเฉือนสูงถูกนำไปผลิตอย่างเป็นทางการ ผู้ผลิตได้ทำการทดสอบเปรียบเทียบสองเดือนระหว่างอุปกรณ์ใหม่และเครื่องกวนแบบดั้งเดิม ในช่วงระยะเวลาการทดสอบ สูตรวัสดุและพารามิเตอร์กระบวนการผลิตถูกเก็บไว้ให้สอดคล้องกัน และคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ประสิทธิภาพการผลิต การใช้พลังงาน และตัวบ่งชี้อื่นๆ ได้รับการตรวจจับและวิเคราะห์อย่างครอบคลุม ผลการใช้งานดีกว่าที่คาดไว้มาก และตัวบ่งชี้หลักได้รับการปรับปรุงอย่างมาก
3.1 คุณภาพของผลิตภัณฑ์ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ
ขนาดอนุภาคของอิมัลชันที่ผลิตโดยอุปกรณ์ใหม่ถูกตรวจพบโดยเครื่องวิเคราะห์ขนาดอนุภาคด้วยเลเซอร์ ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าขนาดอนุภาคเฉลี่ยของอิมัลชันลดลงจาก 52μm (เครื่องกวนแบบดั้งเดิม) เป็น 1.8-4.5μm และช่วงการกระจายขนาดอนุภาคลดลง 75% การทดสอบความเสถียรของอิมัลชันแสดงให้เห็นว่าหลังจากเก็บไว้เป็นเวลา 8 เดือนที่อุณหภูมิห้อง ไม่มีการแยกเฟส การแบ่งชั้น หรือการตกตะกอน และความเสถียรของผลิตภัณฑ์ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ อัตราการผ่านเกณฑ์ของผลิตภัณฑ์เพิ่มขึ้นจาก 87% เป็น 98.8% และจำนวนผลิตภัณฑ์ที่มีข้อบกพร่องที่เกิดจากปัญหาการทำอิมัลซิไฟเออร์ลดลง 95%
นอกจากนี้ ความสม่ำเสมอของประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ระหว่างชุดได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ ข้อมูลการตรวจจับของตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพหลัก เช่น ความหนืดของผลิตภัณฑ์ ปริมาณของแข็ง และการยึดเกาะ แสดงให้เห็นว่าค่าสัมประสิทธิ์การแปรผัน (CV) ของแต่ละตัวบ่งชี้ลดลงจาก 9.5% เป็น 1.2% ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงความสม่ำเสมอของคุณภาพของผลิตภัณฑ์และตรงตามข้อกำหนดที่เข้มงวดของลูกค้าปลายน้ำสำหรับประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์
3.2 ประสิทธิภาพการผลิตได้รับการปรับปรุงอย่างมาก
เนื่องจากประสิทธิภาพการเฉือนที่แข็งแกร่งของเครื่องผสมอิมัลซิไฟเออร์แบบเข้าด้านล่างแบบแรงเฉือนสูง เวลาในการทำอิมัลซิไฟเออร์ต่อชุดจึงลดลงจาก 9-11 ชั่วโมงเป็น 3.5-4.5 ชั่วโมง ลดลงโดยเฉลี่ย 60% กำลังการผลิตรายวันเพิ่มขึ้นจาก 2 ชุดเป็น 5-6 ชุด และผลผลิตรายเดือนเพิ่มขึ้น 160% โดยไม่ต้องเพิ่มสถานที่ผลิตและบุคลากรปฏิบัติงาน ในเวลาเดียวกัน เวลาในการทำความสะอาดหลังจากแต่ละชุดลดลงจาก 2.5-3 ชั่วโมงเป็น 30-45 นาที ซึ่งช่วยลดเวลาที่ไม่ใช่การผลิตได้อย่างมากและปรับปรุงกำลังการผลิตอย่างต่อเนื่องของอุปกรณ์
3.3 การใช้พลังงานและต้นทุนการบำรุงรักษาลดลง
แม้ว่ากำลังไฟของเครื่องผสมอิมัลซิไฟเออร์แบบเข้าด้านล่างแบบแรงเฉือนสูงจะอยู่ที่ 45kW ซึ่งสูงกว่าเครื่องกวนแบบติดตั้งด้านบนแบบดั้งเดิม (32kW) แต่การลดเวลาทำงานลงอย่างมากทำให้การใช้พลังงานต่อชุดลดลงจาก 380 kWh เป็น 171 kWh ลดลง 55% จากการผลิตรายปี 300 ชุด สามารถประหยัดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานต่อปีได้มากกว่า 200,000 หยวน
ในแง่ของการบำรุงรักษา โครงสร้างซีลเชิงกลแบบสองด้านและการเลือกใช้วัสดุคุณภาพสูงช่วยลดการสึกหรอของส่วนประกอบของอุปกรณ์ รอบการบำรุงรักษาขยายจากทุกๆ 1.5-2 เดือนเป็นทุกๆ 8-10 เดือน และต้นทุนการบำรุงรักษาประจำปีลดลง 70% ในช่วงระยะเวลาการทดสอบสองเดือน อุปกรณ์ทำงานได้อย่างเสถียรโดยไม่มีการหยุดทำงานใดๆ เพื่อให้มั่นใจถึงความต่อเนื่องและความเสถียรของกระบวนการผลิต
3.4 อัตราการใช้ประโยชน์จากวัสดุได้รับการปรับปรุง
หัวทำงานที่ติดตั้งด้านล่างของเครื่องผสมอิมัลซิไฟเออร์แบบเข้าด้านล่างแบบแรงเฉือนสูงสามารถกวนวัสดุที่ด้านล่างของหม้อต้มได้อย่างเต็มที่ ขจัดโซนตายของการกวนได้อย่างสมบูรณ์ ปัญหาการตกตะกอนของสารเติมแต่งผงของแข็งและวัสดุที่มีความหนืดสูงได้รับการแก้ไข และวัสดุสามารถผสมและนำไปใช้ได้อย่างเต็มที่ อัตราการใช้วัตถุดิบเพิ่มขึ้นจาก 91% เป็น 99.5% ลดการสูญเสียวัตถุดิบต่อปีมากกว่า 10 ตัน ซึ่งช่วยลดต้นทุนการผลิตขององค์กร
4. บทสรุป
การประยุกต์ใช้เครื่องผสมอิมัลซิไฟเออร์แบบเข้าด้านล่างแบบแรงเฉือนสูงได้แก้ไขปัญหาที่ยืดเยื้อของผู้ผลิตในกระบวนการผลิตอิมัลซิไฟเออร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่น การทำอิมัลซิไฟเออร์ที่ไม่สม่ำเสมอ การตกตะกอนของวัสดุ วงจรการผลิตที่ยาวนาน และการใช้พลังงานสูง ในขณะที่ปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์และประสิทธิภาพการผลิตอย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ยังช่วยลดต้นทุนการผลิตได้อย่างมาก ซึ่งช่วยเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันทางการตลาดขององค์กร
กรณีนี้แสดงให้เห็นอย่างเต็มที่ว่าสำหรับผู้ผลิตในอุตสาหกรรมที่มีความต้องการในการทำอิมัลซิไฟเออร์วัสดุหลายเฟสที่มีปริมาณมากและมีความหนืดสูง เครื่องผสมอิมัลซิไฟเออร์แบบเข้าด้านล่างแบบแรงเฉือนสูงมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนเหนืออุปกรณ์ผสมแบบดั้งเดิม การออกแบบที่ติดตั้งด้านล่างที่ไม่เหมือนใคร ความสามารถในการเฉือนที่แข็งแกร่ง และระบบควบคุมอัจฉริยะสามารถเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการทำอิมัลซิไฟเออร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ และนำมาซึ่งผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่สำคัญต่อองค์กร
ในปัจจุบัน ผู้ผลิตได้เผยแพร่เครื่องผสมอิมัลซิไฟเออร์แบบเข้าด้านล่างแบบแรงเฉือนสูงไปยังสายการผลิตทั้งหมด และได้รับผลการใช้งานที่ดี ประสบการณ์การใช้งานที่ประสบความสำเร็จนี้สามารถให้ข้อมูลอ้างอิงที่มีคุณค่าสำหรับผู้ผลิตรายอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกันในอุตสาหกรรมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการผลิตอิมัลซิไฟเออร์และตระหนักถึงการยกระดับอุตสาหกรรม
ข้อความของคุณจะต้องอยู่ระหว่าง 20-3,000 ตัวอักษร!