Особое значение приобрели системы измерения и управления толщиной пленки на основе датчиков и исполнительных механизмов, использующих различные физические принципы. Основной показатель этих, появившихся относительно недавно, систем - точность и скорость измерения толщины, а также качество регулирования. Системы эти быстро совершенствуются, сегодня на рынке представлены устройства, способные обрабатывать тысячи измерений в секунду и управлять каналами регулирования, обеспечивающих работу до 200 исполнительных устройств. Разумно производить установку дорогостоящих систем управления толщиной в 3 этапа. Сначала устанавливают систему измерения толщины (ценой до от 30 до 100 тыс. евро). Сбор данных о разбросе толщин позволяет принять решение о введении управления продольной разнотолщинностью (обычно реализуется объединением системы управления гравиметрическими дозаторами сырья и системы сбора данных на основе датчика толщины), или установкой более дорогого комплекта исполнительных механизмов управления поперечной разнотолщинностью (до 150 тыс. евро).
Из прочих дорогостоящих устройств оборудования пристального внимания заслуживают системы внешнего и внутреннего охлаждения, намотчики и осциллирующие вытяжные устройства ("башни").
К слову сказать, устройства внешнего охлаждения, называемые также обдувочными кольцами, иногда совмещают с исполнительными механизмами управления толщиной (локальный нагрев или изменение потока воздуха в узком секторе обдува). Современные двухщелевые обдувочные кольца имеют в своем составе конический опорный элемент для нижней части рукава, регулировку перераспределения потоков между щелями и суммарного потока, а также регулировку статического давления. Некоторые кольца имеют дополнительные аэродинамические устройства в виде стабилизаторов, диафрагм, датчиков давления и температуры, которые иногда бывают достаточно полезны. Равномерность распределения воздуха обеспечивается внешним коробом и системой подводящих трубопроводов, которые, с большим или меньшим успехом, справляются с этой функцией.
Функцию дополнительного охлаждения выполняет система внутреннего охлаждения. Помимо повышения производительности оборудования, внутреннее охлаждение способствует повышению стабильности технологического процесса и улучшению физико-механических свойств пленки. Поскольку система построена на принципе вентиляции внутреннего замкнутого объема, ограниченного непрочной пленкой расплавленного полиэтилена, эффективное поддержание размеров рукава в широком диапазоне технологических параметров требует применения совершенных средств автоматизации. Поддержание размеров производится управлением подачей и отбором воздуха внутрь рукава через каналы в экструзионной головке, для чего сегодня используются ультразвуковые датчики и вентиляторы с частотным приводом, динамически управляемыми контроллером по определенному алгоритму в зависимости от показаний датчиков. Специалисты в области аэродинамики, кстати, отмечают, что при одинаковом назначении конструкция систем охлаждения, поставляемых разными производителями, может значительно отличаться по исполнению, что говорит о неизбежности дальнейшего совершенствования данных систем.
Подробную информацию по менее важным и дорогим узлам может предоставить поставщик оборудования. В некоторых случаях преимущества и недостатки тех или иных решений очевидны, в некоторых требуется время, чтобы разобраться.
Для удобства сравнительного анализа перечисленные и некоторые другие важные особенности рассматриваемого класса оборудования сведены в таблицу. Для наглядности выделены 4 поколения пленочных экструдеров. ПОКОЛЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ | 1 | 2 | 3 | 4 | | Годы выпуска | 60..70-е | 80-е | 90-е | Первая декада ХХI века | | Отношение L/D шнека | 26 | 28 | 30 | 32 | | Вид шнека | Компрессионный шнек с упрочнением закалкой | Компрессионный шнек из высокопрочной закаленной инструментальной стали | Двухзаходные барьерные шнеки с винтовыми элементами Мэддока, упрочнены азотацией | Двухзаходные барьерные шнеки с винтовыми элементами Мэддока, упрочнены азотацией | | Зона загрузки | Гладкая втулка | Гладкая из высокопрочной стали | С рифленой вставкой | Геликоидная рифленая втулка | | Максимальное давление, развиваемое экструзионным прессом, оценка,. (Бар, кГ/см2) | 200 | 220 | 350 | 450 | | Коэффициент пульсаций подачи расплава, % от номинала при рабочем давлении 75% от максимума | 3 | 3 | 1 | 0.5 | | Коэффициент энергопотребления экструзионного пресса | 100 | 100 | 125 | 115 | | Рабочий диапазон производительности экструзионного пресса | 1:4 | 1:4 | 1:6 | 1:7 | | Тип привода экструдеров | Постоянного тока; Потенциометрический задатчик; ременная передача с одноступенчатым редуктором | Постоянного тока; Задатчик; ременная передача с одноступенчатым редуктором | Асинхронный; Частотное регулирование; специализированный двухступенчатый редуктор | Асинхронный, Частотное регулирование; В отдельных случаях синхронный | | Конструкция раздатчика | Сепараторного типа | Спиральный | Спиральный оптимизированный на основе практического опыта | Спиральный, рассчитанный с применением специальных методов на основе конечноэлементного анализа | | Тип соэкструзионной головки | Стековая или телескопическая | Стековая или телескопическая | Телескопическая | Телескопическая, высокого давления | | Кольцо обдувочное | Однощелевое | Однощелевое с системой осевого распределения воздуха | Двухщелевое регулируемое, с системой осевого распределения воздуха | Двухщелевое, пониженного сопротивления, регулируемое, с применением дополнительных методов ориентационной вытяжки | | Система внутреннего охлаждения (СВО или, по-английски, IBC) | Отсутствует | Отсутствует | С регулированием размеров рукава за счет использования калибровочной корзины, датчиками контактного типа и электромеханическими устройствами автоматизации | Компьютеризированная, с бесконтактными датчиками и адаптивными алгоритмами управления, роль калибровочной корзины второстепенна | | Система определения толщины пленки | Нет | Емкостная | Емкостная или на основе датчиков излучения | Скоростная, Емкостная бесконтактная с несколькими датчиками, Инфракрасная или тепловизионная | | Вид корзины | Механическая с ручной регулировкой диаметра | Механическая с ручной регулировкой высоты и диаметра | Автоматизированная, с покрытыми роликами | Автоматизированная, бесконтактного типа | | Показатели истинной (без статистической обработки) поперечной разнотолщинности без системы управления толщиной, без системы управления толщиной, в лучших условиях (40 мкм, 1500 мм, ПЭНП, коэффициент раздува 3.0),% | +/- 20% | +/- 15% в лучших условиях | +/- 9% в лучших условиях | +/- 3% в лучших условиях | | Система разравнивания поверхности рулона | Отсутствует | Вращающаяся платформа, вращающаяся головка или осцилирующее вытяжное устройство | Осцилирующее вытяжное устройство | Осцилирующее вытяжное устройство или вращающаяся головка | | Использование систем термостатирования охлаждающего воздуха | Нет | Нет | Да | Да | | Кромкоправка (устройство коррекции положения кромки) | Отсутствует | Есть | Есть | Есть | | Дозаторы | Отсутствуют | Однокомпонентные дозаторы объемного типа | Многокомпонентные дозаторы с компьютерным управлением, с объемными питателями и гравиметрией | Прецизионные многокомпонентные дозаторы с компьютерным управлением, с объемными питателями и гравиметрией, интегрированные в систему управления линией, в том числе в подсистему продольной толщиной пленки | | Система управления линией | Ручное управление с тепловой регулировкой на основе потенциометрических реле | Ручное управление с электронными термореле | Центральный компьютер, воспроизведение рецептур | Центральный компьютер, интегрированное с СВО, намотчиком, управлением толщиной, адаптивные алгоритмы, воспроизведение рецептур | | Намотчик | Механический, контактного типа. | Механический, контактного типа, с сельсин-датчиками натяжения. | Автоматизированный, с программной сменой рулона, магазином шпуль, с расширенными диапазонами натяжения пленки и регулируемым прижимом. Появляются системы тензометрии и частотный привод. | Реверсируемый. Полностью автоматический. Позволяет производить контактную и зазорную прецизионную намотку, а также намотку с околонулевым натяжением. | | Автоматическое устройство управления толщиной пленки | Отсутствует | Отсутствует | до 48 управляемых секторов, датчик толщины емкостного типа, управление преимущественно в поперечном направлении, снижение абсолютной разнотолщинности до 4% в лучших условиях | до 256 управляемых секторов в поперечном направлении, несколько инфракрасных датчиков абсолютной толщины, управление толщиной в продольном направлении, снижение абсолютной разнотолщинности до 2% в лучших условиях | | Примерный расход сырья на 1 м2 пленки из ПЭНП толщиной 50 мкм, г | 55.0 | 53.0 | 52.0 | 50.5 |
|
