楊東斌

【摘 要】在充分研究了我國塑料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)之上，對(duì)比分析了常見的塑料擠出設(shè)備加熱系統(tǒng)加熱方法（傳統(tǒng)加熱方法和電磁加熱方法）的不同，進(jìn)一步分析了電磁加熱技術(shù)對(duì)塑料加工行業(yè)的貢獻(xiàn)及發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】擠出機(jī)；電磁加熱；探析

0 前言

我國塑料產(chǎn)業(yè)在近幾年呈現(xiàn)出快速穩(wěn)步的發(fā)展態(tài)勢，就目前的形勢而言，塑料產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為了我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新支柱產(chǎn)業(yè)之一。塑料制品已經(jīng)不再是簡簡單單地滿足于民生需求而是發(fā)展為一種全新的配套模式，這就實(shí)現(xiàn)了從簡單的消費(fèi)品到生產(chǎn)資料領(lǐng)域的一個(gè)重大轉(zhuǎn)型，成為集新材料、新工藝、新技術(shù)、新裝備為一體的新型制造業(yè)。據(jù)中國報(bào)告大廳發(fā)布的2016-2021年中國塑料制品行業(yè)市場供需前景預(yù)測深度研究報(bào)告顯示，為了避免“先污染、后治理，邊治理、邊破壞”現(xiàn)象的再次出現(xiàn)，塑料制品企業(yè)必須以創(chuàng)新、綠色、循環(huán)、低碳發(fā)展為導(dǎo)向，以保護(hù)生態(tài)環(huán)境、治理環(huán)境污染為核心，通過結(jié)構(gòu)的調(diào)整、加強(qiáng)創(chuàng)新和有效的控制資源環(huán)境從而真正的實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。

單螺桿擠出機(jī)是塑料加工行業(yè)常見的一種塑料擠出設(shè)備，它由擠壓系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和加熱冷卻系統(tǒng)三部分組成，如圖1所示。擠壓系統(tǒng)包括加料裝置、螺桿、機(jī)筒和機(jī)頭等部分；傳動(dòng)系統(tǒng)則是將動(dòng)力傳遞給螺桿，通過螺桿的連續(xù)旋轉(zhuǎn)把機(jī)筒內(nèi)的熔融物料連續(xù)不斷向前推送和擠壓；加熱冷卻系統(tǒng)包括加熱系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)兩部分結(jié)構(gòu)，加熱系統(tǒng)是為了把機(jī)筒內(nèi)的物料融化，達(dá)到工藝操作所需要的溫度[1-2]；冷卻系統(tǒng)則是為了保證物料處于加工的工藝溫度范圍內(nèi)。擠壓系統(tǒng)和加熱冷卻系統(tǒng)是塑料實(shí)現(xiàn)成型擠出的關(guān)鍵部分，其中加熱冷卻系統(tǒng)中的加熱溫度的平穩(wěn)性等方面對(duì)塑料制品的質(zhì)量起到關(guān)鍵的作用[3]。

圖1 單螺桿排氣擠出機(jī)結(jié)構(gòu)圖

1.機(jī)頭；2.排氣口；3.加熱冷卻系統(tǒng)；4.螺桿；5.機(jī)筒；

6.加料口；7.減速箱；8.止推軸承；9.潤滑系統(tǒng)；10.機(jī)架

1 單螺桿擠出機(jī)加熱系統(tǒng)現(xiàn)狀

目前市場上的大部分單螺桿擠出機(jī)仍然采用電阻式加熱圈，電阻式加熱圈是基于電流電阻熱效應(yīng)來產(chǎn)生熱量，并通過接觸式傳導(dǎo)的方式進(jìn)行熱量的傳遞，故需要將加熱圈的內(nèi)壁與機(jī)筒的外壁可靠且緊密接觸才能將熱能傳遞到料筒上。電阻式加熱圈的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，結(jié)構(gòu)簡單，故障率低等。但是，電阻式加熱圈同樣也有明顯的缺點(diǎn)，因?yàn)槭墙佑|式傳熱，而單螺桿擠出機(jī)在高速運(yùn)作過程中發(fā)生震動(dòng)，影響普通加熱圈的加熱效率，從而帶來能耗的增加，造成車間溫度過高。

2 電磁加熱原理及優(yōu)勢

電磁加熱技術(shù)是將380V工頻交流電通過整流后逆變成10～20KHz的交變電壓，然后通過諧振電路線圈產(chǎn)生交變磁場，在機(jī)筒壁厚范圍內(nèi)產(chǎn)生渦流效應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)物料的加熱，其本質(zhì)就是運(yùn)用交～直～交電路將電磁能轉(zhuǎn)變成熱能[4]。

圖2 電磁加熱原理圖

電磁加熱技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：

1）加熱效率高：電阻絲式加熱是塑料加工行業(yè)最為常用的加熱方式，因?yàn)樵摲椒óa(chǎn)生的熱量只能單面的進(jìn)行傳導(dǎo)，故至少有一半的熱量耗散到周圍環(huán)境中，導(dǎo)致周圍環(huán)境溫度的升高。電磁加熱系統(tǒng)的加熱線圈不與被加熱物體直接接觸，而且保溫層處于中間可以起到隔熱的作用，這樣一來熱量極大程度的被封鎖在被加熱物體中，電能的利用率得到了極大的提高。

2）加熱速度快：電磁加熱系統(tǒng)通過在被加熱物體上產(chǎn)生渦流效應(yīng)來對(duì)物體進(jìn)行加熱，相對(duì)于電阻絲式加熱可以使物體很快的達(dá)到預(yù)設(shè)溫度。

3）控制精度高：可以采用多種控制策略進(jìn)行精確的功率控制，使被加熱物體溫度與預(yù)設(shè)溫度相差不超過1℃[4-7]。

3 電磁加熱系統(tǒng)應(yīng)用分析

擠出機(jī)生產(chǎn)是一個(gè)比較復(fù)雜的過程，其中影響擠出機(jī)加熱用電量的因素又有很多，如：使用的材料、塑料制品的規(guī)格、生產(chǎn)的班次、塑料制品的長度等等。在此，以Φ65擠出機(jī)生產(chǎn)直徑Φ10mm以下的小規(guī)格電纜，材料為常用的低煙無鹵、PVC和PE料為例。按每天3個(gè)班，每班8小時(shí)的生產(chǎn)班次計(jì)算。統(tǒng)計(jì)時(shí)參考各班次的產(chǎn)量，確定一個(gè)比較合理的班次。對(duì)Φ65擠出機(jī)的用電量按產(chǎn)品的材料來分類，按生產(chǎn)的班次來進(jìn)行統(tǒng)計(jì)[7]。

結(jié)合實(shí)際的生產(chǎn)情況，Φ65擠出機(jī)的機(jī)筒加熱區(qū)分為4段，三種材料的各段工藝加熱溫度是不同的，參考溫度如表1所示。

對(duì)Φ65擠出機(jī)在生產(chǎn)過程中的用電情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)歸納如表2所示。

結(jié)合表2中數(shù)據(jù)可見，對(duì)于同中規(guī)格型號(hào)的設(shè)備在正常生產(chǎn)同種規(guī)格塑料制品時(shí)，采用了傳統(tǒng)加熱技術(shù)的設(shè)備生產(chǎn)過程中所消耗的電能明顯高于使用了電磁加熱技術(shù)的設(shè)備。由此可見，電磁加熱技術(shù)在節(jié)能方面具有明顯的優(yōu)勢。

4 小結(jié)

綜上所述，傳統(tǒng)加熱技術(shù)與電磁加熱技術(shù)各有其優(yōu)缺點(diǎn)，而在以節(jié)能減排、綠色發(fā)展為世界的主旋律的今天，電磁加熱技術(shù)也迎來了一個(gè)發(fā)展的重大契機(jī)。尤其隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)于利用電磁加熱技術(shù)制造的加熱系統(tǒng)來說，其穩(wěn)定性和效率都得到了提升[8]。由此可以預(yù)測，電磁加熱技術(shù)以其優(yōu)異的性能和極高的電能利用率會(huì)越來越受到塑料加工制造業(yè)的青睞，電磁加熱必將給塑料制造業(yè)帶來一次新的革命[8]。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：田吉捷]