عوامل اصلی مصرف انرژی در صنعت پلاستیک

1. ماشین‌آلات تولید قطعات پلاستیکی

دستگاه‌های تزریق پلاستیک و غیره دارای موتورهای الکتریکی پرقدرت، المنت‌های حرارتی و پمپ‌های هیدرولیک هستند که مصرف برق بالایی دارند. برخی از عوامل افزایش مصرف برق در این دستگاه‌ها عبارتند از:

• موتورهای قدیمی با راندمان پایین

• استفاده از المنت‌های مقاومتی برای گرم کردن سیلندر

• نوسان‌های ولتاژ که باعث افزایش مصرف و کاهش عمر دستگاه می‌شود

2. سیستم‌های گرمایش و سرمایش

• المنت‌های برقی و هیترهای صنعتی برای ذوب مواد پلاستیکی

• سیستم‌های خنک‌کننده (چیلرها و برج‌های خنک‌کننده) که برای کاهش دمای قالب و مواد استفاده می‌شوند

3. کمپرسورها و تجهیزات جانبی

• کمپرسورهای هوا که در فرآیندهای تولیدی مانند قطعات بلومولدینگ و خنک‌کاری نقش دارند

• درایرهای هوای فشرده داغ که برای کاهش رطوبت در برخی از مواد اولیه ضروری هستند.

 روش‌های کاهش مصرف انرژی در صنعت پلاستیک

• . بهینه‌سازی ماشین‌آلات تزریق پلاستیک

 استفاده از سروو موتور در دستگاه‌های تزریق پلاستیک
یکی از مؤثرترین راه‌های کاهش مصرف انرژی، جایگزینی پمپ‌های هیدرولیک ثابت با سروو موتور است. این تغییر می‌تواند تا ۳۰ تا ۷۰ درصد مصرف برق را کاهش دهد.

• - نصب اینورتر (VFD) برای کنترل دور موتور

اینورتر باعث کاهش توان مصرفی در زمان‌های کم‌فشاری و عدم نیاز به حداکثر قدرت دستگاه می‌شود.

•  استفاده از المنت‌های القایی به جای المنت‌های مقاومتی

• المنت‌های مقاومتی سنتی حدود ۵۰٪ انرژی را هدر می‌دهند.

• المنت‌های القایی راندمان حرارتی بالاتری دارند و سریع‌تر عمل می‌کنند.

• - کاهش وزن قطعات و بهینه‌سازی فرآیند قالب‌گیری

• کاهش ضخامت دیواره قطعات تا حد استاندارد

• استفاده از طراحی بهینه برای کاهش مقدار مواد مصرفی و زمان سیکل تولید

 بهبود فرآیندهای تولید برای کاهش انرژی مصرفی

 استفاده از مواد اولیه با دمای ذوب پایین‌تر
برخی از مواد پلاستیکی دارای دمای ذوب پایین‌تری هستند و به انرژی کمتری برای تزریق و اکستروژن نیاز دارند.

کاهش زمان سیکل تولید

• پیش‌گرمایش مواد اولیه برای کاهش زمان ذوب

• استفاده از کانال‌های خنک‌کننده بهینه در قالب‌ها برای سرعت‌بخشیدن به فرآیند سرد شدن و استفاده از فلزاتی که تبادل حرارتی بیشتری نسبت به فولاد دارند و از سختی و مقاومت سایشی همانند فولاد برخوردار هستن این موضوع باعث خنک کاری سریع تر قطعات می‌شود و در نتیجه سیکل زمان تولید کاهش میابد و همچنین استفاده از سيالات که جذب‌ حرارت و برودت پیشتری دارند .

 بهبود سیستم‌های کنترل دما

• تنظیم دقیق دمای سیلندر با ترموستات‌های دیجیتال

• استفاده از عایق‌های حرارتی در سیلندرها برای جلوگیری از اتلاف گرما

 مدیریت مصرف برق در کارخانه

 استفاده از سیستم‌های مدیریت انرژی (EMS)
نصب سیستم‌های مدیریت انرژی در کارخانه‌ها به تولیدکنندگان کمک می‌کند تا:

• مصرف برق را به‌صورت لحظه‌ای مانیتور کنند

• الگوهای مصرف انرژی را تحلیل کرده و نقاط اتلاف را شناسایی کنند

 

 بهینه‌سازی زمان کار ماشین‌آلات برای کاهش هزینه برق اوج مصرف

• برنامه‌ریزی برای انجام تولیدات سنگین در ساعات غیر اوج مصرف (نیمه‌شب تا صبح)

• استفاده از برق خورشیدی یا ژنراتورهای گازی برای ساعات اوج مصرف

بازیافت انرژی و استفاده از منابع جایگزین

 استفاده از انرژی خورشیدی

• نصب پنل‌های خورشیدی روی سقف کارخانه برای تأمین بخشی از برق مورد نیاز

• استفاده از سیستم‌های گرمایش خورشیدی برای تأمین آب گرم صنعتی

 بازیافت حرارت اتلافی از دستگاه‌ها
بسیاری از ماشین‌آلات پلاستیک مقدار زیادی گرما تولید می‌کنند. این گرما می‌تواند از طریق مبدل‌های حرارتی بازیافت شود و در فرآیندهای دیگر مثل گرمایش آب یا گرم کردن محیط کارخانه استفاده شود.

 استفاده از کمپرسورهای کارآمد
کمپرسورهای مدرن دارای سیستم بازیافت حرارت هستند که می‌توانند تا ۹۰٪ از انرژی مصرفی خود را دوباره به چرخه تولید بازگردانند.

 نتیجه‌گیری

 با اجرای روش‌های بالا، کارخانه‌های پلاستیک‌سازی می‌توانند بین ۲۰ تا ۵۰ درصد در مصرف انرژی صرفه‌جویی کنند.
 کاهش مصرف انرژی باعث کاهش هزینه تولید، افزایش راندمان، و کاهش وابستگی به برق شبکه می‌شود.

 با اجرای روش‌های بالا، کارخانه‌های پلاستیک‌سازی می‌توانند بین ۲۰ تا ۵۰ درصد در مصرف انرژی صرفه‌جویی کنند.
 کاهش مصرف انرژی باعث کاهش هزینه تولید، افزایش راندمان، و کاهش وابستگی به برق شبکه می‌شود.

مطالعه موردی: کاهش مصرف انرژی در یک کارخانه تولید قطعات پلاستیکی

یک کارخانه متوسط تولید قطعات پلاستیکی در ایران ، که از دستگاه‌های تزریق پلاستیک قدیمی استفاده می‌کرد، به دلیل افزایش هزینه‌های برق و قطعی‌های مکرر تصمیم گرفت بهینه‌سازی مصرف انرژی را اجرا کند. اقدامات انجام‌شده شامل:

1. نصب سروو موتور روی دستگاه‌های تزریق پلاستیک

کاهش ۴۰٪ مصرف برق در مقایسه با سیستم هیدرولیکی ثابت

بازگشت سرمایه در مدت ۸ الی ۱۲ ماه از محل کاهش هزینه برق

 

2. جایگزینی المنت‌های مقاومتی با المنت‌های القایی

افزایش راندمان حرارتی تا ۹۰٪

کاهش زمان پیش‌گرمایش سیلندر از ۲۰ دقیقه به ۱۰ دقیقه البته این زمان بستگی سایز اکسترودر متفاوت میباشد برای مثال در دستگاه های بلومولدینگ و ورق ساز زمان بیشتری برای گرم شدن هد دستگاه نیازمندیم.

 

3. بهینه‌سازی سیستم خنک‌کاری قالب‌ها

استفاده از کانال‌های خنک‌کننده بهینه‌شده و تغییر جنس قالب به آلیاژ با هدایت حرارتی بالا

کاهش ۲۰٪ زمان سیکل تولید و افزایش ظرفیت تولید

 

4. نصب سیستم مانیتورینگ مصرف انرژی (EMS)

شناسایی نقاط پرمصرف و بهینه‌سازی برنامه کاری ماشین‌آلات

کاهش ۱۵٪ هزینه برق از طریق خاموش کردن دستگاه‌های غیرضروری در ساعات اوج مصرف.

5 . استفاده از سیستم جدید هیبریدی و فیری کولد (سرمای مجانی ) جهت خنک کردن آب چیلد یا همان آب سرد مورد نیاز.
توضیح: “در این سیستم، در فصول سرد سال از دمای محیط برای خنک کردن آب چیلر استفاده می‌شود، که باعث کاهش مصرف برق کمپرسورهای تبریدی می‌شود.”

 

نتایج:
 کاهش ۳۵٪ هزینه برق ماهانه
 افزایش ۲۵٪ ظرفیت تولید بدون افزایش مصرف برق
 بهبود عمر مفید ماشین‌آلات و کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری

این مطالعه موردی نشان می‌دهد که با اجرای راهکارهای مناسب، کارخانه‌ها می‌توانند ضمن کاهش هزینه‌های انرژی، بهره‌وری خود را افزایش دهند و در شرایط اقتصادی دشوار، رقابتی‌تر عمل کنند.

 

نوشته : شاهین صدرمهدوی/ مشاور صنعت پلاستیک

منبع: بسپار