Выбор правительной мощности двигателя для измельчителя пластика и уборочной линии – это решение, которое имеет самое существенное влияние как на капитальные затраты, так и на ежедневные эксплуатационные расходы на предприятии по переработке. Слишком мало мощности и линия выходит из строя при подаче грубых или загрязненных фракций, отключается защита, а это означает необходимость дорогостоящего ручного предварительного резания. Слишком высокая мощность и покупатель платит премиальную цену за вместимость, которая никогда не используется, а при этом каждый час работы выходит дорога. Правильную мощность двигателя следует выбирать, сравнивая машину с фактической плотностью, производительностью и загрязнением подаваемого материала, а не копируя названия мощности у конкурентов. Компания Polyretec, производитель Wanplas, использует австрийскую технологию процессного проектирования в своих измельчителях пластика и уборочных линиях, где каждое устройство размещается исходя из реального профиля подаваемых материалов. В этом руководстве изложены методы выбора мощности двигателя для измельчителя пластика и уборочной линии с конкретными таблицами киловатт, данными о производительности и списком спецификаций, который можно отправить любому поставщику.

Ленточные линии обладают высокой энергоемкостью. Типичная линия для плямы жесткого или материала из ПЕТ может потреблять более ста киловатт присоединенного нагрузки, а измельчитель, расположенный впереди линии, добавляет еще от тридцати до ста десяти киловатт в зависимости от конструкции ротора. Т.к. линия работает на протяжении долгих смен, класс энергетической эффективности мотора и точность расчета мощности влияют на большую долю прибыльности завода. Фраза «агрегат для измельчения пластика и линия для переработки» появляется в этом материале, чтобы команды по закупкам могли сравнивать спецификации последовательно.

Почему выбор мощности двигателя определяет производительность линии.

Мощность двигателя – это связь между механическим сопротивлением пластика и способностью линии продолжать движение. В дробилке двигатель должен обеспечивать достаточный момент на роторе для надреза или разрыва материала, приводящего в движение фиксированные ножки, без его затухания. В линии для мойки двигатели приводят в действие дробилки, трения, горячие моющие устройства, шнековые транспореры, баки и сушильные устройства. Каждое из них требует различного профиля момента и скорости. Недостаточно мощные двигатели перегреваются и отключаются. Избыточная мощность двигателя несет в себе маржинальные расходы энергии и капитала.

Риск поломки особенно гостен в шредере. Однороторный шредер с гидравлическим поршнем подает материал в ротор, и, если материал представлен толстыми трубами или плотным жестким ПЭТ, сила нарезания резко возрастает. Если мотор и редуктор не могут справиться с этим скачкообразным повышением усилия, привод задействует свои средства самозащиты и начинает работу в обратном движении или останавливается, что приводит к остановке всей линии мойки водам ниже. Корректная мощность мотора защищает не только самий шредер, но и производительность всех последующих машин.

Понимание мощности двигателей, крутящего момента и пропускной способности

Мощность мотора, измеряемая в киловольтах, определяет скорость, с которой устройство может выполнять работу. Для измельчения и мытья более полезным понятием является крутящий момент, вращательная сила на роторе или валу. Шредеру необходим высокий крутящий момент при низкой скорости вращения; дробилке с трением требуется умеренный крутящий момент при более высокой скорости вращения. Связь между мощностью и крутящим моментом достаточно проста: мощность равна крутящему моменту, умноженному на частоту вращения. Именно поэтому низкоскоростный измельчитель с одним валом использует большую редукторную коробку для преобразования относительно стандартного двигателя в очень высокий крутящий момент вала.

Специфическая энергия

Практическим мером для определения размера установки является поглощаемая энергия, выражаемая в киловатт-часах, расходуемых на тон обрабатываемого материала. Измельчение пленки может потребовать всего от пятнадцати до тридцати киловатт-часов на тон, в то время как с тяжёлыми твёрдыми материалами или материалами с большим количеством наполнителя потребуется более шестидесяти киловатт-часов на тон. Объём обработки материала и поглощаемая энергия вместе определяют необходимую мощность двигателя: мощность физически равна толщине обработки материала в тоннах в час, умноженной на поглощаемую энергию, разделимую на рабочие часы в час операционного времени.

Приводы с переменной частотой.

Двигатель с переменной частотою, часто сокращаемый как VFD, позволяет двигателю потреблять только тот ток, который требуется нагрузке. Для машины для измельчения пластика и линии для мойки это крайне важно: во время небольшого количества загрузки двигатель работает на низкой мощности, а в период скачка загрязнения он кратковременно набирает большую мощность, после чего возвращается к начальной величине. Устанавливая двигатель с рейтингом VFD с запасом десяти-пятнадцати процентов, можно избежать старой практики чрезмерного увеличения мощности двигателя.

КПД двигателя

Двигатели классифицируются по степени эффективности как IE1, IE2, IE3 и IE4. Для линии по переработке, работающей в течение длительных смен, установка торможенных двигателей IE3 является минимальным требованием, а двигатели IE4 оправданы на крупных установках мощностью более семидесяти киловатт, при этом энергосбережение окупает доплату за такой двигатель в течение нескольких лет. Ожидается соответствие электрической системе нормам CE и ISO, а также может потребоваться сертификация UL для установок в Северной Америке.

Подбор мощности двигателя измельчателя в зависимости от материала.

Выбор измельчителя начинается с типа ротора. Одношпоночный измельчитель подходит для большинства мочистой или предварительно сортированной твердой и пленочной заготовки и обеспечивает наилучший контроль. Двухшпонтовый или четырехшпоночный измельчитель подходит для объемных, смешанных или опасных профилей, где цель – уменьшение объема, а не точное измельчение. В таблице ниже приведены практические диапазоны мощности моторов в зависимости от материала и производительности при использовании одношпонтового дизайна в качестве базового.

Материал.	Производительность (кг в час)	Мощность двигателя (кВт).	Тип ротора.
ПВХ-пленка, тканый пакет.	от 300 до 500	37–55	Одношнековая установка
Мягкая сельскохозяйственная пленка из полипропилена и полиэтилена.	500−800	От 55 до 75	Одношнековая установка
Жёсткий HDPE, реграйнд PP	800 до 1000	От 75 до 110	Единый вал, большая машина.
Свитки из ПЭТ-бутылок, смешанные жесткие	1000–1500	90 до 132	Двойной или одинарный отделение тяжелых частиц.
Трубы, профили, толстые стенки.	500−900	110 до 160	Шредер с одним валом с дополнительным крутящим моментом

Требования к скорости вращения ротора

Низкая скорость ротора, обычно от двадцати до сорока оборотов в минуту для одношнекового измельчителя, максимально увеличивает крутящий момент и уменьшает образование пыли и повышение температуры. Грануляторы высокой скорости, работающие при нескольких сотнях оборотов в минуту, потребляют меньше крутящего момента, но больше киловатт на разрез и более подходят для регринда, подготовленного заранее, чем для целых тюков. Пластиковый измельчитель и линия мойки следует комбинировать с низкоскоростным измельчателем для первичной обработки размера с высокоскоростным гранулятором только в том случае, когда требуется мелкий кристаллик перед мойкой.

Распределение мощности двигателей на линии стирки

Схема мойки представляет собой последовательность машин, приводимых в движение моторами, и общая мощность равна сумме мощностей каждого из этих моторов. В приведенной ниже таблице приведены типовые характеристики нагрузок моторов для моющей линии, способной вымыть 1000 кг ПП, ПЭ или ПЕТ на час. Фактические значения могут отличаться в зависимости от размеров и конструкции оборудования, но пропорции являются достаточным показателем для линий, построенных на основе австрийской технологии.

Машина	Мощность двигателя (кВт).	Функция
Дробилка или влажный гранулятор.	37–55	Снижение размера до пластин
Трибочная мойка	15–30	Высокоскоростная мойка
Горячий мониторинг	11 до 22	Средство для стирки и теплое моющее средство.
Винтовые загрузчики и конвейеры	4 до 12 в целом	Передача между стадиями.
Механизм перемешивания бака с жидким уплотнением.	3-7	Разделение по плотности
Центrifugalный сушильный агрегат	30 до 55	Удаление влаги
Комплект водонапорных насосов	15–30	Циркуляция воды в процессах

Сушилка и металлопресс являются крупнейшими потребителями энергоресурсов после дробилки, так как оба выполняют механическую работу с пластиком, а не просто перемещают его. Кроме того, заводы, использующие переработанную воду в замкнутом цикле, сокращают нагрузку на насос. Компания Polyretec, завод Wanplas, обычно указывает такую систему замкнутого циркуляции воды в своих линиях мойки с технологией производства из Австрии именно в этой связи.

Таблицы пропускной способности для дробилок и линий промывки

Мощность и производительность двигателя движутся в сторону друг друга, но не линейно. Удвоение производительности редко приводит к удвоению мощности, потому что фиксированные потери остаются постоянными. Референсные таблицы помогают покупателю проверить правильность предоставленных поставщиком цен.

Производительность линии мытья в сравнении с нагруженным оборудованием

Передатная способность (кг/ч)	Подключенная нагрузка (кВт).	Стоимость слоя
500	70 – 110	Середний
1000	130–220	Высокая
2000	240–380	Высокий до очень высокий
3000–6000 кг/час	от 400 до 700;	Очень высокое качество.

Производительность измельчателя по сравнению с мощностью двигателя.

Мощность двигателя (кВт).	Типичный жесткий throughput (кг в час)	Типичный поток пленки (кг в час).
37	от 250 до 400	от 300 до 500
55	от 400 до 650;	500−800
90	700–1000	800 до 1200
132	1000–1500	1200–1800 кг/ч

Обратите внимание, что производительность порошков из пленки выше, чем у жёстких гранул при такой же мощности, потому что плёнка имеет низкую булыжную плотность и легко режет, в то время как жёсткие гранулы HDPE и трубы требуют значительно большего крутящего момента на килограмм. Поставщик, который указывает одну цифру для обоих, слишком упрощает вопрос; всегда спрашивайте этот показатель для конкретного материала.

Факторы, которые увеличивают необходимую мощность двигателя.

В ряде реальных условий требуемая мощность двигателя значительно превышает минимальные значения, введенные в учебниках. Игнорирование этих условий является наиболее распространенной причиной недостаточной мощности линии.

Плотность материала и толщина стенки

Плотные, толстые пластмассы, такие как трубы и жесткий ППВЭ, требуют большего крутящего момента на килограмм, чем тонкие листы. линия, которая определена только по данным о пленке, может застопориться на трубе. Обязательно задавать размер в отношении самого тяжелого ожидаемого ввода.

Влажность и загрязнение

Влажные тюки тяжелее и забивают сита; сильное загрязнение, например песком, клеем для наклеек или металлом, заставляет измельчитель и дробилку работать с большими усилиями. Детектор металла и предварительная мойка защищают двигатель, но связанный нагрузка должна иметь запас мощности на десять-пятнадцать процентов.

Размер сетки и размер фракции

Малый отверстие для экрана в дробилке или грануляторе повышает сопротивление, а следовательно, нагрузку на мотор. Если покупатель хочет получить тонкую стружку с размером менее восьми миллиметров, бюджетный экстрактор должен обладать большей мощностью, чем дробящий агрегат с нарезкой размером двенадцать миллиметров.

Температура окружающей среды и высота над уровнем моря.

Моторы теряют способность охлаждаться на теплых производствах и на больших высотах. На тропических или высокогорных площадках рекомендуется уменьшить мощность двигателя на пять-пять процентов или приобрести более мощный блок. Это часто является пренебрежением со стороны установщиков в странах с развивающимся рынком.

Подбирайте мотор исходя из самого плохого недели, а не из самого отличного дня. Шредере, который легко справляется с чистыми материалами, но заклинивает на загрязненном мяге, обойдется дороже, чем сэкономленные средства на меньшем моторе.

Энергоэффективность и общая стоимость владения

Цена покупки линии для измельчения и моечной линии — это лишь часть затрат. В течение пятилетнего периода потребление энергии часто превышает стоимость оборудования для постоянно работающей линии. В таблице ниже показан уровень затрат на потребление энергии для различных типов линий, поставляя во внимание двадцатьчасовой рабочий график.

Тип линии.	Подключенная нагрузка (кВт).	Ежедневная энергопотребность (кВт•ч, 20 ч)	Уровень затрат на энергию
Линия мойки пленки в размер 500 кг/час.	90	1800	Середний
Линия промывки полипропиленовых и полиэтиленовых пленок мощностью 1000 кг в час.	180	3600	Высокая
Линия для мойки ПЭТ 2000 кг в час	320	6400	Очень высокое качество.

Чтобы добиться этого, можно применить две концепции. Во-первых, асинхронные двигатели IE3 или IE4 с системой управления с частотами вращения можно применять для сжатия потребления при частичном нагрузке, что особенно важно, поскольку большинство производственных линий работает ниже номинального показателя частично во время смены. Во-вторых, закрытый контур подачи воды позволяет уменьшить мощность насоса и связанную с этим мощность двигателя. Системы мойки с технологией компании Polyretec из Австрии используют и то, и другое, а общие стандарты разработки, установленные торговой маркой Wanplas, поощряют использование таких мер энергоэффективности на всех заводах.

Управление спросом

Помимо выбора оборудования, то, как завод работает с данной линией, меняет счета за электроэнергию. Отсроченное включение измельчителя, дробилки и сушильного агрегата на несколько секунд предотвращает одновременный пробег, который приводит к повышенному напряжению в сети и может вызвать включение защитной аппаратуры на совместном питателе. При этом если линия работает в более длительных, стабильных сменах, а не осуществляет частые циклы включения и выключения, это тоже улучшает эффективность двигателя, поскольку ток индукционных двигателей наиболее велик при ускорении. Если по местному тарифу действует пиковый сегмент, то расписание наиболее энергоемкого пункта линии, обычно сушильного агрегата и пилового фильтра, на внепиковое время может снизить базовый тариф от High к Medium даже при ставшей единой нагрузке. Это оперативные решения, но они во всех случаях зависят от правильного определения мощности двигателя, поэтому размерный расчет, представленный в этой статье, окупается ежедневно.

Общие ошибки размеров, которых нужно избегать.

При проектировании линий для переработки отходов часто возникают следующие ошибки. Правильная дисциплина нормирования позволяет избежать всех этих ошибок.

• Копирование размера двигателя соседа.без учета разной гу성을 и загрязненности исходного материала.
• Игнорирование связанной нагрузки.и лишь приводы дробилки или измельчителя, после чего выясняется, что заводное оснащение недостаточное.
• Указание моторов IE1чтобы сэкономить первоначальные затраты, а затем платить значительно больше за энергию в течение первых двух лет эксплуатации.
• Нет VFD., поэтому двигатель потребляет максимальный ток даже при небольшом загружении.
• Определение размеров только для пленочного процесса.когда завод будет обрабатывать также жесткие или круглые трубы.
• Пропуск дератирования.для горячих или высокогорных объектов, вызывающих летние перегревы;
• Не забывайте отводить изделия на хранениеИзношенный редуктор или тупые ножи повышают нагрузку на мотор с течением времени, поэтому с самого первого дня необходимо оставлять достаточный запас мощности.

Как инженеры "Полиретека" определяют мощность двигателей

Polyretec, завод Wanplas, производит оборудование для переработки пластика с историей, начавшейся в 2010 году, и с брендом, основанным в 2017 году, объединяющим австрийскую технологию процессного проектирования с масштабами китайского производства. Для дробилок и линий мойки инженерный отдел рассчитывает каждый электродвигатель исходя из заявленных потребителем исходного сырья, весового объема, целевого потока и профиля загрязнения, а затем составляет полное рабочее расписание, которое электрический подрядчик завода использует для расчета трансформатора и кабельного канала. Это исключает спекуляции, которые могут приводить к недостаточной мощности линий.

Документированные проекты компании показывают широкий спектр условий, которым должен выдерживать двигатель: LDPE-фольга с тяжелым печатьем в Турции, непрочная ткань из PP и перчатки из ТПЕ во Вьетнаме, где ранее работал станок EREMA, и LDPE-фольга с наклейками в Мексике, требующая мощного измельчителя и подсушивающего устройства. В каждом из этих случаев требовалась разная мощность двигателя, и каждый из них был разработан, а не просто скопирован. В рамках сети Wanplas конечный продукт, выработанный станками для мойки Polyretec, также может быть направлен в экструдеры завода Kerke на смешивание, что иллюстрирует, как решения, принятые на стадии мойки, влияют на процесс гранулирования.

Инженерная дисциплина распространяется на документацию. Грамотный график мощности двигателя указывает на каждый привод, его класс эффективности, номинальную мощность ВИУ, метод запуска и ожидаемый ток при полном нагрузке, благодаря чему электрический подрядчик завода может изготовить кабели, стартеры и трансформатор, не задавая второразрядных вопросов. Именно в этом случае австрийская технология процессы инженерства демонстрирует свою ценность: линия поставляется как полностью специфицированная система, а не как сборка машин, чьи общие нагрузки еще никогда не были упомянуты. Для покупателя именно эта полнота является отличительным признаком между линией, которая запускается в соответствии с графиком, и линией, которую задерживают из-за недостаточной спецификации.

Марка Wanplas поддерживает свои заводы единой политикой запасных частей, которая предусматривает выделение 500 долларов США на запасные части в год и гарантийную замену. Это имеет значение, поскольку к лезвиям измельчителя, сита дробилки и роторам сушилок относятся износоопасные детали, состояние которых напрямую влияет на нагрузку на электродвигатель. Удовлетворение этих требований само по себе является стратегией обеспечения защиты мощности электродвигателя.

Контрольная таблица: выбор мощности двигателя для вашей линии

Используйте этот список мероприятий при определении мощности двигателей для дробилки пластика и промывочной линии:

• Укажите точный исходный материал — пленка, жесткая труба, полиэтилентерефталат (ПЕТ) или смешанный, с определённой бункерной плотностью.
• Указывать реальную суточную пропускную способность, а не максимальный показатель, рекомендованный маркетингом
• Задайте вопрос о потребляемой мощности двигателя измельчителя в кВт, о скорости ротора и классе момента инерции.
• Запросите полный график работы подключенного набора на каждой машине в линии.
• Требуется эффективность мотора IE3 или выше,если установка мощностью более 75 кВт — IE4.
• Укажите контроль VFD на измельчителе и основных промывочных установках.
• Добавить 10-15% запаса по высоте, чтобы учесть всплески загрязнения и износ.
• Примените уменьшение мощности для жарких или высокогорных местоположений.
• Убедитесь в соответствии с CE и ISO; запросите UL, если отправляете в Северную Америку.
• Спросите у поставщика оценку потребляемой энергии в киловатт/час на тон.

Оценка нескольких поставщиков и сравнение цен.

Когда два поставщика приводят как одно и то же номинальный выходной показатель, график мощности двигателей является самым быстрым способом отделить реальное предложение от оптимистичного. Достоверное предложение перечисляет каждый двигатель с его киловаттным классом и общий подключенный нагрузкой; слабое предложение указывает только двигатель дробилки или шредера и оставляет остальные показатели неясными. Покупатели должны запросить график суммарной подключенной нагрузки в письменном виде и сопоставить его с таблицами производительности в данной статье.

Черные флаги в ценовой заявке

• Нет общего количества нагруженного переходаПоставщик может скрывать реальный расход энергии или не учел линию.
• Цены двигателей семейства IE1.— допустим только при очень небольших промежуточных производственных линиях; в противном случае это означает сокращение издержек за счет заказчика.
• Не указано VFD.— линия будет работать на полной мощности даже при небольшом числе отсортированных изделий.
• Один электродвигатель для смешанных материалов.— трудно наполнять волокнистые плиты и пленки, так как они потребляют больше энергии, как показано ранее.
• Нет заметения о снижении мощностидля горячих или высокогорных объектов, указывающих, что поставщик не учел климатическое состояние места установки;

Сравнение энергопотребления в течение пяти лет

Преобразуйте нагрузку каждого цитированного оборудования в пятилетовые энергозатраты, используя промышленный тариф предприятия. Номерная единица, имеющая мощность 200 кВт, а другая — 170 кВт при аналогичном расходе, отличается примерно на 30 кВт. За сутки, которая длится 20 часов в течение 300 дней в году, это 180 000 киловатт-часов, сумма, которая часто превышает всю ценовую разницу между этими двумя машинами. Точность мощности мотора защищает покупателя даже после оплаты счета.

Почему сотрудничество с заводом из Австрии помогает решать важные задачи.

Polyretec, завод Wanplas, основывает свои линии нацепи и мойки на австрийском технологе технического проектирования и предоставляет полный график нагрузки при составлении каждой сметы. Поскольку бренд Wanplas управляет сетью специализированных заводов, та же инженерная дисциплина распространяется и на поточный гранулирование в заводе Kerke с двойными шнеками, что позволяет покупателю иметь одного индивидуального партнера для всей линии рециклирования, а не недостаточно совместимое оборудование от нескольких поставщиков.

Исследование практики: размещение линии для смешанного постпотребительского сырья

Демонстрационный проект помогает разъяснить метод. Переработчик на прибрежном рынке получает смешанные паллеты после использования, которые содержат примерно шестьдесят процентов жесткого ПЭТ и ПП, тридцать процентов LDPE-пленки и десять процентов примесей, таких как этикетки, песок и иногда металл. Целевой показатель — тысяча килограммов промытого сырья в час для подачи на линии гранулирования.

Размер измельчателя.

Поскольку наиболее тяжелая фракция является жесткой, дробилку необходимо ориентировать на обработку жестких данных, а не пленки. Одношатунный тяжелый дробилщик мощностью девяносто киловатт обеспечивает обработку жесткого материала с эквивалентом одна тысяча килограммов в час, а часть пленки обрабатывается без труда. Датчик металла, расположенный перед ротором, защищает ножи и поддерживает стабильный уровень нагрузки на двигатель.

Настройка размеров линий стирки

Линия мойки рассчитана на объем 1000 кг в час по уровню ПП ПЭ: дробилка мощностью 45 кВт, фрикционный моющий агрегат мощностью 22 кВт, горячий моющий агрегат мощностью 15 кВт, винтовые загрузчики и конвейеры мощностью 8 кВт, щипцы для плавления-отделения пяти кВт, центробежный сушильный агрегат мощностью 45 кВт и насосы для воды мощностью 22 кВт. Подключенное нагрузка равна 162 кВт в зоне высоких расходов. Закрытый циркулярный цикл регулирует нагрузку на насосы и поддерживает нагрузку в пределах 150 кВт.

Результат.

С запасом мощности в десять-пятнадцать процентов и двигателями IE3 на устройстве автоматизированного регулирования скорости (VFD) завод поставляет трансформатор, рассчитанный примерно на сто восемдесят киловатт, что позволяет избежать как обрыва из-за нехватки мощности, так и ненужного переразмера. Та же методика линейно масштабируется до двух тысяч или трех тысяч килограммов в час, если обратиться к таблицам пропускной способности, перечисленным выше. Именно так инженеры компании POLYRETEC разрабатывают австрийских технологий для клиентов перед отправкой, заменяя догадки обоснованным бюджетом мощности двигателя.

Частые вопросы

Заключение

Выбор мощности двигателя для измельчителя пластика и линии стирки — это баланс между защитой производительности и контролем затрат на энергию. Начните с фактического значения плотности исходного сырья, производительности и загрязнения, выберите измельчитель для самого тяжелого предполагаемого материала и добавьте суммарную нагрузку, возлагаемую на все моющие машины, а не рассчитывайте один двигатель. Укажите двигатели IE3 или IE4 с приводом с переменной частотой и оставите резерв от десяти до пятнадцати процентов для скачков и износа. Компания Polyretec, завод Wanplas, использует австрийскую технологию проектирования для расчета каждого привода по реальному материалу заказчика и предоставляет полную схему подключенной нагрузки для проектирования заводов, а обширная сеть Wanplas поддерживает производственный процесс, включающий утилизацию в крошечные гранулы, в заводе Kerke с двойными винтовыми прессами. Используйте список проверки в этом разделе, чтобы превратить неясный запрос на расчет в четкое и аргументированное техническое задание.