Przedmiotem badań był wpływ zastosowania opasek termoizolacyjnych układu grzewczego agregatu wtryskowego na czas pracy i zużycie energii elektrycznej w różnych trybach pracy maszyny. Nasi specjaliści z Centrum Badawczo-Rozwojowego Dopak sprawdzili różnice w poborze energii elektrycznej podczas pracy układu grzewczego agregatu wtryskowego po montażu opasek termoizolacyjnych.

W czasie godzinowego eksperymentu udowodniono zauważalną różnicę w poborze energii między układem izolowanym a nieizolowanym termicznie. W cyklu mieszanym z korzyścią dla układu izolowanego termicznie uzyskano około 26% oszczędności na zużyciu energii elektrycznej.

Wykazano znaczący wpływ zastosowania mat izolacyjnych na zużycie energii elektrycznej podczas etapu plastyfikacji tworzywa. Po zainstalowaniu opasek termoizolacyjnych, średnie zużycie energii elektrycznej przez układ grzewczy w czasie trwania plastyfikacji jest niższy o około 22%.

Dla etapu rozruchowego oszczędność energetyczna wyniosła 9%, natomiast dla pozostałych etapów procesu wtrysku z pominięciem plastyfikacji i rozruchu wykazano oszczędność energetyczną rzędu 42%.

Przy braku opasek termoizolacyjnych nie wykazano znaczącego wpływu na prędkość osiągnięcia przez agregat wtryskowy zadanej temperatury. Widoczna jest wysoka różnica temperatur powierzchniowych, co może mieć bezpośredni wpływ na szybsze wychładzanie agregatu.

 

Poniżej przedstawiamy wyniki dwóch eksperymentów:

1. Analiza energetyczna układu grzewczego agregatu wtryskowego podczas rozruchu oraz w trakcie bezczynności (przestoju).
2. Analiza energetyczna układu grzewczego agregatu wtryskowego podczas plastyfikacji.

 

EKSPERYMENT nr 1 – POBÓR ENERGII ELEKTRYCZNEJ PODCZAS ROZRUCHU

Wykonano pomiary zużycia energii elektrycznej podczas nagrzewania agregatu wtryskowego do zadanych temperatur Tz1 = 220°C, Tz2 = 215°C, Tz3 = 205°C, oraz całkowitego zużycia energii po godzinie pracy regulatora. Wykonano dwa jednakowe testy, dla zainstalowanych oraz zdemontowanych mat izolujących. Po osiągnięciu tolerancji temperaturowej wtryskarka KraussMaffei zakłada dziewięciominutowy czas stabilizacji temperatury (wygrzewania). Po osiągnięciu sprawności produkcyjnej dokonany został pomiar kontrolny. Oba eksperymenty zostały przeprowadzone dla wystudzonego zupełnie agregatu wtryskowego, po kilkudniowym postoju.

Bilans zużycia czynnej energii elektrycznej urządzenie SENTRON PAC 3100 przedstawia, korzystając z wewnętrznego licznika. W tabeli pomiarowej stan tego licznika przedstawiony jest symbolem Ea [kWh]. Wybrano trzy strefy pomiarowe temperatur, strefa 1 – dyszy agregatu (nieosłonięta przez maty izolacyjne), strefa 2 – przed głowicą agregatu, strefa 3 – przed kołnierzem zasypowym. Pomiary temperaturowe Tc1, Tc2, Tc3 zostały wykonane za pomocą termopary agregatu wtryskowego. Pomiary temperaturowe Tt1, Tt2, Tt3 zostały wykonane powierzchniowo, przy użyciu kamery termowizyjnej. Wykonano kilka przekształceń matematycznych, celem uzyskania następujących wskaźników: ΔEa – bezwzględna wartość zużycia energii elektrycznej, ΔEa/Δt – średnie zużycie energii elektrycznej (na sekundę), ΣEa – suma bezwzględna zużytej energii elektrycznej.

 

EKSPERYMENT nr 2 – POBÓR ENERGII ELEKTRYCZNEJ PODCZAS PLASTYFIKACJI

Wykonano pomiary zużycia energii elektrycznej podczas ciągłej plastyfikacji tworzywa. Założono 10 minut jako czas trwania testów. Wykonano dwa jednakowe testy, dla zainstalowanych oraz zdemontowanych mat izolujących. Oba eksperymenty zostały przeprowadzone na wygrzanym, gotowym do pracy agregacie wtryskowym, przy takich samych nastawach temperaturowych wynoszących kolejno: Tz1 = 220°C, Tz2 = 215°C, Tz3 = 205°C.
Tworzywo zostało uplastyczniane przy odsuniętym agregacie, z wysoką nastawą przeciwciśnienia (40 bar ciśnienie specyficznego) oraz niską nastawą obrotów (20 obrotów na minutę), co powodowało jego wyciek przez dyszę agregatu. Zebrane w ten sposób zlepy tworzywa zostały zważone.

Do badań wykorzystano:

  • wtryskarkę hydrauliczną KraussMaffei CX 160-750 o średnicy ślimaka 50mm,
  • tworzywo Moplen EP 448S producenta LyondellBasell,
  • wielofunkcyjny miernik parametrów sieci Siemens SENTRON PAC 3100, analizujący elektryczny obwód grzewczy jednostki wtrysku.

 

Jeżeli masz pytania dotyczące eksperymentu lub jesteś zainteresowany szczegółowymi wynikami bardzo prosimy o kontakt: cbr@dopak.pl

 

Opracowanie:

Konrad Belka – Inżynier serwisu i Patryk Gratka – Inżynier R&D, Centrum Badawczo-Rozwojowe Dopak