文/ ACS Group Joseph Dziedzic

如果要尋找可以降低能耗之處，不要忽視了周邊輔助設(shè)備。通過對設(shè)備和加工習(xí)慣作出細(xì)微的改變，就可以確保這些輔助設(shè)備實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

在當(dāng)今充滿挑戰(zhàn)的商業(yè)環(huán)境中，找到改進(jìn)工藝、提高整體加工效率的方法，要比以往任何時候都更加迫切。所有的塑料加工都是能源密集型的，通過整合改進(jìn)的、一致的操作參數(shù)，可以將總的能源和運(yùn)行成本降低30%或更多。

通常，加工主機(jī)占整個能耗的35%～60%，通過升級或更換螺桿和料筒，或者投資電機(jī)、驅(qū)動和控制技術(shù)，可以提高效率。某些情況下，用更新的機(jī)型取代舊的機(jī)器可能更有意義，這可以提高塑化能力，降低能耗，提供合理的投資回報(bào)。

然而在此我們將重點(diǎn)討論周邊輔助設(shè)備。通過對設(shè)備和加工習(xí)慣作出細(xì)微的改變，就可以確保這些輔助設(shè)備實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

加工主機(jī)周邊的輔助設(shè)備為提高效率提供了許多機(jī)會，包括：

1. 在極低的加工溫度下運(yùn)行，以降低能耗并減輕對冷卻設(shè)備的要求。

2. 在關(guān)鍵區(qū)域采取隔熱措施，以最大程度地減少工藝供料線和下游設(shè)備的熱損失。

3. 利用熱交換器回收和（或）排出廢熱，禁止將廢熱排到戶外，或者重新將其用于補(bǔ)充其他加工所需。

4. 充分利用室外環(huán)境條件，使用“免費(fèi)冷卻”來降低運(yùn)行成本。

5. 用更節(jié)能的機(jī)型取代舊的電機(jī)和驅(qū)動。

6. 更換規(guī)格不足的設(shè)備，更換規(guī)格過大的設(shè)備，使用大小合適的設(shè)備進(jìn)行加工。

7. 清潔管道系統(tǒng)以增強(qiáng)傳熱并減少壓降。

8. 建立持續(xù)改善的文化，找到簡化流程的方法，進(jìn)一步優(yōu)化工藝并減少浪費(fèi)。

下面來詳細(xì)地討論這些機(jī)會，然后結(jié)合你的工廠可能有的各種輔助設(shè)備，深入研究節(jié)能技巧。

工藝參數(shù):為加工建立最佳的冷卻或加熱溫度（和時間）參數(shù)，確定達(dá)到最佳效果的溫度和流量分布。優(yōu)化部件的冷卻時間，不要過度冷卻，否則會浪費(fèi)時間或能量。不要以高于所需的溫度來干燥材料，在工藝溫度設(shè)定點(diǎn)與調(diào)整部件或材料所需的停留時間之間找到良好的平衡。所有這些加在一起，可以降低運(yùn)行成本，提高產(chǎn)出。

隔熱:隔熱是節(jié)省能源和減少低效的最簡單的方法之一。在冷水處理過程中，在工藝管道上采取隔熱措施，可以減少從環(huán)境中吸取的熱量。在采用熱流體的工藝中，隔離高溫工藝管道可以減少溫度控制單元（TCUs）與模具或其他下游設(shè)備之間的熱損失。某些情況下，絕緣的工藝流體罐和部分調(diào)節(jié)罐可以進(jìn)一步降低能耗。

熱交換器:熱交換器用于將熱量從一種介質(zhì)傳遞給另一種介質(zhì)，介質(zhì)可以是氣體、液體或者兩者兼而有之。熱交換器通過將熱量（或冷量）從不需要它的系統(tǒng)傳遞到可以利用它的其他系統(tǒng)，可以提高系統(tǒng)的能源效率。一個簡單的例子就是在炎熱的夏季，從建筑物外面的空氣冷卻機(jī)中抽取暖的冷凝器空氣；在冬季，可以調(diào)節(jié)排氣阻尼器，為工作環(huán)境補(bǔ)充熱空氣。這樣，就能降低總體的加熱和冷卻成本。

工藝管道需要考慮的因素:檢查冷卻通道是否有堵塞和流量限制，清理水流通道，并進(jìn)行水處理。清潔的管道和開放的冷卻通道將增強(qiáng)傳熱效率，降低對冷卻設(shè)備的總負(fù)荷要求。管壁上哪怕只有0.06 in（1 in=25.4 mm）厚的管內(nèi)鱗片層，就可以降低12%的傳熱效率。如果可能，取消管道的彎曲部分且不使用軟管，可以降低管道系統(tǒng)的總壓降并減少對泵送系統(tǒng)的需求（使用空氣和水時）。

修理水和空氣的泄漏之處，改善系統(tǒng)的性能，杜絕浪費(fèi)，提高工廠的整體安全性。關(guān)閉空閑的冷卻通道或關(guān)閉通過未使用的設(shè)備的流量，最大程度地降低泵負(fù)荷。通過消除通過閑置機(jī)器和工藝的流量，可以減少對系統(tǒng)的傳熱。對工藝管道和設(shè)備進(jìn)行隔熱，可以減少對環(huán)境的傳熱。

免費(fèi)冷卻——利用自然條件：如果環(huán)境條件允許，可以考慮實(shí)施“免費(fèi)冷卻”系統(tǒng)以充分利用室外的空氣條件，這樣可以降低冷水機(jī)組和冷卻塔的負(fù)荷，從而節(jié)省能源，減少對供水系統(tǒng)的需求。

對于冷卻系統(tǒng)，使用一系列的熱交換器來隔離水/乙二醇混合物，向內(nèi)部工藝?yán)鋮s回路提供熱傳遞。當(dāng)環(huán)境溫度范圍可接受時，水會通過熱交換器并繞過冷卻器進(jìn)行再循環(huán)，這將節(jié)省能量。利用較低的環(huán)境溫度進(jìn)行傳熱交換，可以降低整個系統(tǒng)的運(yùn)行成本。由于氣候條件的變化，大多數(shù)的免費(fèi)冷卻系統(tǒng)都會受益于水/乙二醇混合物以提供制冷保護(hù)，而冷卻塔通常不會使用水/乙二醇混合物。

某些情況下，在熱交換器盤管上使用隔熱的冷卻系統(tǒng)可以進(jìn)一步提高熱交換器的冷卻能力，雖然有效，但卻不適合在所有氣候條件下使用，而且投資回報(bào)期較長。

在冷卻塔應(yīng)用中，變速風(fēng)扇和創(chuàng)新的管道可以增加冷卻塔的能力，提供一些預(yù)處理的工藝水（使用熱交換器），這將降低總體能耗并減少對其他設(shè)備的需求。

冷卻器:冷卻器通常占整個加工能耗的10%～20%，你所使用的工藝將決定所需能量的百分比。

用更新、更有效的技術(shù)（往復(fù)式、滾動式和螺桿式等）取代舊的壓縮機(jī)技術(shù)，考慮壓縮機(jī)等級以更好地匹配實(shí)際工藝要求。某些情況下，變速壓縮機(jī)能以最少的能源浪費(fèi)控制變量負(fù)載條件，減少壓縮機(jī)循環(huán)，延長設(shè)備壽命。保持風(fēng)冷冷凝器通風(fēng)良好并為冷空氣的充分循環(huán)提供空間。讓冷凝器的過濾器保持清潔，可以減少壓降、保持設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)并提供良好的傳熱。

變速/軟啟動驅(qū)動:變速泵系統(tǒng)可以在整個過程中更好地調(diào)節(jié)流量和壓力。在大型系統(tǒng)中，監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵區(qū)域的流量和壓力是有意義的，以便在不同的運(yùn)行條件下，確保冷卻更加一致。過剩的流量可以回流到回流罐中，它可以預(yù)調(diào)節(jié)回水，降低冷卻機(jī)或冷卻塔的總負(fù)荷。

冷卻塔可以安裝VFD 驅(qū)動并通過溫度傳感器連接到回流罐或回流槽上，這可根據(jù)回流罐的溫度來調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，降低能耗并實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的罐體溫度。

大型電機(jī)有很大的沖擊電流，通過使用軟啟動驅(qū)動來調(diào)節(jié)啟動周期，可以減少總能耗。

高效率的中央冷卻系統(tǒng)帶有絕緣管和可變的加載分級（圖片來自ACS Group）

當(dāng)溫度低于60 ?F（1 ?F=-17.2 ℃）時，制冷系統(tǒng)可以充分利用低凝運(yùn)行，從而顯著節(jié)省能源（圖片來自ACS Group）

電機(jī):1 kW的全負(fù)載電機(jī)每年大約要花費(fèi)$ 1 000的能源成本，而實(shí)際的加工成本會有所不同。因此，降低電機(jī)能耗的一般規(guī)則是：安裝變頻驅(qū)動器，以更好地匹配電機(jī)負(fù)載的需求。新的電機(jī)有更高的能源效率等級。用更節(jié)能的型號替換設(shè)備上的舊的電機(jī)，關(guān)掉不利于生產(chǎn)的電機(jī)，按照日常維護(hù)計(jì)劃監(jiān)控并保養(yǎng)電機(jī)。

控制:用新的技術(shù)（其中包括更節(jié)能的組件和改進(jìn)的控制算法）升級/改造舊的設(shè)備控制平臺，新的控制面板通常使用觸摸屏控制，它們是圖形化的，易于理解和遵循。

干燥機(jī):如果使用干燥系統(tǒng)，它的能耗可能占整個加工能耗的15%，加工類型決定了干燥系統(tǒng)的能耗占總能耗的實(shí)際百分比。

在工藝管道上安裝隔熱層，使用隔熱的干燥料斗來保存熱量并盡量減少向環(huán)境傳熱。如果可能，采用遙控加熱器，使熱源貼近干燥料斗以盡量減少熱損失，因?yàn)閺母稍锪隙返街鞲稍餀C(jī)的回風(fēng)管道通常是不隔熱的。

熱交換器可以捕獲廢熱并降低干燥劑干燥機(jī)的回流溫度?；厥盏膹U能可用于預(yù)調(diào)節(jié)工藝或再生空氣，加熱處理空間，甚至為其他工藝補(bǔ)充熱量。

更新舊的干燥機(jī)控制平臺。當(dāng)材料需求低或者沒被使用時，監(jiān)測干燥條件以降低工藝溫度，或者用變速驅(qū)動器調(diào)節(jié)氣流，可以節(jié)省能量，并能更好地調(diào)整所加工的材料。某些情況下，可以在更高的露點(diǎn)下干燥材料。一些干燥機(jī)制造商提供了控制循環(huán)過程中空氣露點(diǎn)的選項(xiàng)，這延長了再生周期，并允許關(guān)掉加熱器和鼓風(fēng)機(jī)從而節(jié)省能源。

升級的控制平臺結(jié)合能量監(jiān)測，可以調(diào)節(jié)通過粉碎機(jī)的料流（圖片來自ACS Group）

溫度（非時間）再生是另一種優(yōu)化干燥機(jī)效率的好方法。干燥機(jī)的設(shè)計(jì)各不相同，大多數(shù)的干燥設(shè)備供應(yīng)商都為新設(shè)備提供“智能”的節(jié)能功能。如果干燥設(shè)備是舊的，這個過程可能會受益于使用新的擁有合理投資回報(bào)期的節(jié)能設(shè)計(jì)。

找出干燥過程的最低設(shè)定點(diǎn)溫度和物料停留時間以使物料充分干燥，可以降低能耗。注意，不要有損部件的質(zhì)量。

儲存:樹脂不用時，應(yīng)得到妥善的密封及儲存。密封材料儲存容器，盡量減少周圍環(huán)境的影響?？紤]在大型儲存容器上利用除濕的正壓空氣來進(jìn)行覆蓋，可以盡量減少濕氣侵入材料。材料暴露在高濕度環(huán)境中的時間越短，下次使用時所需的干燥時間就越短。

輸送系統(tǒng):盡量減少壓縮空氣和自給式機(jī)動上料機(jī)的數(shù)量。你的工廠需要這些自給式設(shè)備，但它們會消耗大量的能量，因此，可以將眾多的上料機(jī)合并成一個整體的能耗較低的中央輸送系統(tǒng)。

使用超大的中央過濾器和正確的過濾介質(zhì)，定期維護(hù)這些設(shè)備。清潔的過濾系統(tǒng)消耗的能源更少，會促進(jìn)物料的良好流動，使泵的運(yùn)轉(zhuǎn)更有效，壓降更小。

取消多余的彎曲軟管和過多的管道彎頭，更換磨損的管道和部件，修復(fù)系統(tǒng)中的所有泄漏，按計(jì)劃檢查并緊固螺栓連接器和連接器墊圈，可以減少整個系統(tǒng)的壓降和損耗。

確保供料可用于系統(tǒng)提取裝置，以減少因物料短缺以及無物料輸送而浪費(fèi)時間。使用正確的物料提取裝置，讓物料流動起來而不會產(chǎn)生波動，同時提供一個良好的空氣/物料比。優(yōu)化物料流可以將輸送性能提高10%～15%。

使用為應(yīng)用而專門設(shè)計(jì)的正確的設(shè)備。確保接收器的規(guī)格與加工設(shè)備的產(chǎn)量相匹配，并涵蓋可以提高性能和過濾器清洗的選項(xiàng)。優(yōu)化上料時間和過濾器清洗操作。使用大小合適的泵/輸送線來滿足產(chǎn)量要求。避免在輸送過程中浪費(fèi)時間，也可以節(jié)省時間和能量。

粉碎機(jī):不使用時關(guān)停粉碎機(jī)。根據(jù)部件的尺寸大小和產(chǎn)出來對設(shè)備規(guī)格進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。對粉碎機(jī)制定日常的維護(hù)程序，檢查所有的主要部件。保持軸承適當(dāng)潤滑，根據(jù)需要磨尖刀片，并在固定刀具與旋轉(zhuǎn)刀片之間的間隙處保持適當(dāng)?shù)拈g隙。

確保輸送線上的設(shè)備與應(yīng)用相匹配

在送入廢棄部件時，用安培表監(jiān)測安培繪圖。不要放入過多的部件，安培繪圖高，則表明送入的部件過多且能耗較高?？紤]使用軟啟動來降低大型電機(jī)的沖擊啟動電流，用更高效的機(jī)型取代舊的電機(jī)。考慮在較大的機(jī)器上增加 PLC 控制，以便監(jiān)測并更好地控制部件尺寸變小的過程。

控制平臺:盡可能簡化控制平臺。提升控制系統(tǒng)，以簡化操作及加強(qiáng)監(jiān)控。添加報(bào)警功能，識別并標(biāo)記“無填充”或“過填充”的工藝條件，或其他關(guān)鍵的操作參數(shù)。利用小時計(jì)跟蹤設(shè)備的使用情況，安排日常維護(hù)。

采取預(yù)防性維護(hù)監(jiān)控控制（即工業(yè)4.0）來長期跟蹤并提供設(shè)備信息。工業(yè)4.0監(jiān)控系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)和技術(shù)來幫助加工商做出更明智的決策，這有助于保持設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，避免不必要的停機(jī)。一些供應(yīng)商還加入了能量監(jiān)控選項(xiàng)，以確定并改善整個過程中的能源使用情況。

尺寸很重要：更換尺寸過小和過大的設(shè)備，讓你的設(shè)備選項(xiàng)與工藝相匹配，可以最大程度地提高產(chǎn)出并優(yōu)化能耗。某些情況下，將幾臺較小的冷卻機(jī)或干燥機(jī)組成一個較大的中央系統(tǒng)也許是有意義的。避免在負(fù)荷很少或沒有負(fù)荷的情況下運(yùn)行大型冷卻機(jī)。

實(shí)施持續(xù)的改進(jìn)計(jì)劃:組建一個多學(xué)科的工藝團(tuán)隊(duì)，評估并建立過程啟動操作和關(guān)閉程序。確定與工藝一致的最佳參數(shù)以消除主要的變化。推行持續(xù)的檢查程序，并尋求消除廢料的方法。關(guān)停未使用的設(shè)備，監(jiān)控并更新工藝和制程?？傊?，可以從工廠的各個方面來降低能耗。

這種裝置可以利用周圍較低的空氣溫度來實(shí)現(xiàn)無需制冷的工藝?yán)鋮s（圖片來自ACS Group）

總之，持續(xù)改進(jìn)的機(jī)會存在于各個方面，可以成立一個改善小組，尋找節(jié)約能源和簡化流程的方法，甚至包括一些非傳統(tǒng)的方法。