Hoe energiezuinig-zijn kleine machines voor het maken van papieren zakken vergeleken met grotere modellen?

Tijdens de sleutelperiode van transformatie en modernisering van de verpakkingsindustrie zijn de energiebesparende prestaties van de verpakkingsmachine voor papieren zakken een belangrijke overweging geworden bij de selectie van apparatuur. Door de technische parameters, gegevens over het energieverbruik en praktische toepassingsgevallen van fabrikanten van papieren zakken van verschillende afmetingen te vergelijken, kan worden vastgesteld dat er aanzienlijke verschillen zijn in energie-efficiëntie tussen fabrikanten van kleine tassen en fabrikanten van grote tassen. Deze verschillen komen niet alleen tot uiting in het energieverbruik per eenheid, maar houden ook nauw verband met het ontwerp van de apparatuur, de productiescenario's en het aanpassingsvermogen van processen.
1. Kernoorzaken van verschillen in energie-efficiëntie
(1) Verschillen in de efficiëntie van elektrische systemen.
Grote papieren zakmachines maken meestal gebruik van servomotoren en een intelligent controlesysteem voor frequentieconversie, dat het vermogen dynamisch kan aanpassen aan de productiebehoeften. Een volledig geautomatiseerde intelligente papieren zak maakt bijvoorbeeld gebruik van gesloten-luscontroletechnologie om de bedrijfsefficiëntie van de motor te verhogen tot meer dan 92%, wat ongeveer 30% energiezuiniger is dan traditionele asynchrone motoren. Vanwege kostenbeperkingen gebruiken de meeste kleine apparaten gewone drie-fase-asynchrone motoren, die doorgaans 75% tot 80% efficiënt zijn. Bovendien wordt de kloof op het gebied van energie-efficiëntie verder vergroot door blindvermogensverliezen veroorzaakt door veelvuldig starten en stoppen.
Op het gebied van de configuratie van vacuümsystemen is grootschalige apparatuur- begonnen met het toepassen van turbomoleculaire vacuümpompen met magnetische levitatie. De technologie elimineert mechanische wrijving en vermindert het energieverbruik met meer dan 40%. Een transformatiecasus van een verpakkingsbedrijf laat zien dat het gebruik van magnetische levitatiepompen per ton productie van papieren zakken 10 kWh aan elektriciteit kan besparen, en een besparing op de elektriciteitskosten van meer dan 70 miljoen yuan per jaar. Vacuümpompen worden daarentegen nog steeds veel gebruikt in kleine apparaten en zijn verantwoordelijk voor 25 tot 30 procent van het totale mechanische energieverbruik. Bovendien hebben deze pompen regelmatig onderhouds-, efficiëntie- en andere problemen.
(2) Mate van optimalisatie van de transmissiestructuur.
Grootschalige apparatuur-door middel van modulair ontwerp, de realisatie van een vereenvoudigde transmissieketen. Een dubbel-laags vier- draadsnijmachine voor koud snijden maakt gebruik van een direct aandrijfsysteem, dat het aantal transmissiecomponenten terugbrengt van 12 naar 4, en de mechanische efficiëntie verbetert tot 95%. Om de kosten onder controle te houden, maakt kleine apparatuur meestal gebruik van riemaandrijvingen of versnellingsbakaandrijving, het mechanische rendement ligt meestal tussen 80% en 85%. Bovendien nemen de energieverliezen toe met de gebruiksduur.
In de technologie voor spanningscontrole: grote hoogwaardige-apparatuur uitgerust met automatische systemen voor constante spanningscontrole. Door middel van een zeer nauwkeurige sensor kan de walssnelheid in realtime worden aangepast en kan het materiaalgebruik worden verhoogd van 85% naar 92%. Uit praktische toepassingsgegevens van één onderneming blijkt dat de technologie jaarlijks meer dan 1 miljoen yuan aan grondstoffenkosten kan besparen. Aan de andere kant wordt kleine apparatuur voornamelijk gereguleerd door mechanische spanning, en het materiaalverspillingspercentage bedraagt ​​over het algemeen 10% tot 15%.
(3) Verschillen in technieken voor thermisch beheer.
Verwarmingsmodules voor grote apparatuur maken gebruik van partitietemperatuurregelingstechnologie. Een fabrikant van papieren zakken verdeelt de oven in zes onafhankelijke temperatuurvelden en realiseert een nauwkeurige temperatuurregeling van ±1 graad door PID-algoritmen, wat 25% energiezuiniger is dan de traditionele thermostatische oven. Bovendien heeft de toepassing van systemen voor de terugwinning van restwarmte het energieverbruik verder verbeterd. Een voorbeeld laat zien dat de teruggewonnen restwarmte in 15% van de winterverwarmingsvraag van de werkplaats kan voorzien.
Vanwege ruimtebeperkingen wordt kleine apparatuur meestal gebouwd met een geïntegreerde verwarmingsstructuur met een temperatuurschommelingenbereik van + -5 graad. Dit verhoogt niet alleen het energieverbruik, maar beïnvloedt ook de stabiliteit van de productkwaliteit. Tijdens continue productie is het thermische energieverbruik per eenheid kleine apparatuur 18% -22% hoger dan dat van grote apparatuur, volgens experimentele gegevens.
2.Vergelijking van de energie-efficiëntie van typische toepassingen
(1) Kleine-op maat gemaakte productiescenario's van productiescènes.
In de productiescenario's van kleine bestellingen, zoals geschenkverpakkingen en voedselverpakkingen, vertoont kleine apparatuur unieke voordelen op het gebied van energie-efficiëntie. Een zuinige papieren zakkenmachine beslaat een oppervlakte van slechts 2 vierkante meter en heeft een productiecapaciteit van 5000 zakken per ploegendienst. Het snelle vormwisselsysteem-kan specificatiewijzigingen in 15 minuten doorvoeren, 80% minder dan bij grotere apparaten. Uit berekeningen blijkt dat bij een jaarproductie van minder dan 2 miljoen zakken het energieverbruik per eenheid klein apparaat 12 tot 15 procent lager is dan dat van groter apparaat.
Dit voordeel komt voort uit het 'on demand'-karakter van kleine apparatuur. In het geval van één kledingverpakkingsbedrijf resulteerde de introductie van kleine apparatuur in een voorraadomloopsnelheid van 40 40% en een vermindering van 40% in energieverspilling als gevolg van overproductie. Bovendien benadrukt het lage back-upstroomverbruik van kleine apparatuur (meestal minder dan 50 W) de energie-efficiëntie van intermitterende productiemodi nog verder.
(2) Grote-gestandaardiseerde productiescenario's
Wanneer de productie de 50.000 zakken per dag overschrijdt, beginnen de schaalvoordelen van grootschalige apparatuur zich te manifesteren. Een volledig geautomatiseerde slimme fabrikant van papieren zakken integreert een visueel inspectiesysteem om defecte producten automatisch te verwijderen, waardoor de productopbrengst tot 99,5% stijgt, 3 procentpunten hoger dan bij traditionele apparaten. Met 10 miljoen zakken per jaar kan het verminderen van defecte producten alleen al het equivalent van 2.000 huishoudens per jaar aan elektriciteitsverbruik besparen.
Bij continue productiemodi neemt het energieverbruik per eenheid van grote apparatuur logaritmisch af met de toename van de output. Uit het energieauditrapport blijkt dat wanneer de productie stijgt van 10.000 naar 50.000 zakken per dag, het energieverbruik per eenheid product afneemt van 0,12 kWh/zak naar 0,08 kWh/zak, een daling van 33 procent. Dergelijke schaalvoordelen zijn vooral uitgesproken bij het benutten van prijsverschillen tussen pieken en dalen. Grote apparatuur kan elektriciteit uit de vallei opslaan en piekelektriciteit gebruiken via energieopslagsystemen, waardoor de elektriciteitskosten verder worden verlaagd.
3. Het landschap van energie-efficiëntie opnieuw uitvinden door middel van technologische iteratie
(1) Doorbraken in intelligente besturingssystemen.
De nieuwe generatie papieren zakkenmachines is over het algemeen uitgerust met industriële internetplatforms, die real-data-acquisitie en analyse van de werking van de apparatuur mogelijk maken. Enterprise ontwikkeld Het ‘cloudcontrolesysteem’ kan de onderhoudscycli van apparatuur voorspellen, ongeplande stilstand met 60% verminderen en indirect de energie-efficiëntie met 10% tot 15% verbeteren. De productieparameters worden geoptimaliseerd door een algoritme voor kunstmatige intelligentie. Uit een voorbeeld blijkt dat het energieverbruik per eenheid product 8% lager is dan bij handmatige bediening.
Op het gebied van energiebeheer kunnen intelligente systemen gecoördineerde controle over meerdere apparaten realiseren. De praktijk op het Packaging Industrial Park heeft aangetoond dat, door het gebruik van een gecentraliseerd controlesysteem en de uniforme inzet van acht grote machines voor papieren zakken, het totale fluctuatiepercentage van de elektriciteitsbelasting is afgenomen van 35 procent naar 12 procent en de stroomverliezen met 18%.
(2) Energie-besparende effecten van nieuwe materiaaltoepassingen.
De toepassing van koolstofvezelcomposieten in de structuur van apparatuur vermindert het eigen-gewicht van een grote fabrikant van papieren zakken met 40% en het operationele energieverbruik met 12%. De toepassing van nano-coatingtechnologie in verwarmingselementen verbetert de warmteomzettingsefficiëntie tot 95%, wat meer dan 20% energiezuiniger is dan traditionele componenten. Hoewel de toepassing van deze nieuwe materialen de initiële investeringen verhoogt, kunnen de kosten dankzij energie-efficiëntie binnen drie tot vijf jaar worden terugverdiend.
Door het gebruik van bio-smeerolie in transmissiesystemen populair te maken, kan de wrijvingscoëfficiënt van apparatuur met 15% worden verlaagd en kan het mechanische energieverbruik direct worden verminderd. Uit de experimentele gegevens blijkt dat de temperatuurstijging van de apparatuur met 8 graden afneemt en het energieverbruik van de airconditioningkoeling afneemt met de nieuwe smeerolie.
4. Systematische oplossingen voor optimalisatie van energie-efficiëntie
(1) Herontwikkeling van productieprocessen-.
Door analyse van de waardestroom in kaart te brengen, identificeerde een onderneming zeven energieverspillingspunten in het productieproces, waaronder:
Ineffectieve zuigkracht veroorzaakt door continue werking van een vacuümsysteem
Energieverspilling in de voorverwarmingsfase van verwarmingsmodules
Kinetische energieverliezen tijdens materiaalbehandeling
Als gevolg van de corrigerende maatregelen die als reactie op deze problemen zijn genomen, is het energieverbruik per eenheid product met 26,7% gedaald, van 0,15 kWh naar 0,11 kWh. Hiervan droeg de intelligente start- en stoptechnologie van het vacuümsysteem bij aan een energiebesparingseffect van 12%.
(2) Integratie.
De lijn Large Paper Bagging Machines integreert drie soorten apparaten voor energieterugwinning:
Het systeem voor de terugwinning van afvalwarmte met perslucht verlaagt de uitlaattemperatuur van 80 graden naar 30 graden en recupereert de voorverwarmde warmte van de grondstof.
Een regeneratief remenergieterugwinningssysteem voor elektrische motoren dat remenergie omzet in opslag van elektrische energie
Uitlaatwarmteterugwinningssystemen, die via warmtewisselaars de temperatuur van uitlaatgassen verlagen van 120 naar 50 graden Celsius.
De totale energiebenuttingsgraad van het systeem steeg tot 82%, 18 procentpunten hoger dan die van traditionele productielijnen. Bespaar 120 ton standaardsteenkool en 310 ton kooldioxide-uitstoot per jaar, gebaseerd op een jaarlijkse productie van 50 miljoen zakken.
(3) Preventief onderhoudssysteem
Het apparatuurgezondheidsbeheersysteem dat is opgezet door trillingsanalyse en infraroodwarmtebeeldcamera's heeft het uitvalpercentage van apparatuur met 40% verminderd en de uitvaltijd veroorzaakt door onderhoud met 65%. Specifieke maatregelen zijn onder meer:
De temperatuur van de motorlagers wordt in realtime bewaakt en er wordt twee weken van tevoren gewaarschuwd voor mogelijke fouten.
Online meting aandrijfriemspanning en automatische compensatie voor spanningsvermindering
Bewaak het drukverschil van de inlaatfilters van de vacuümpomp om de vervangingscycli te optimaliseren
Deze maatregelen hebben de algehele effectiviteit van de apparatuur verhoogd van 68 procent naar 82 procent en indirect de energie-efficiëntie met 15 procent naar 20 procent.
V. Toekomstige ontwikkelingstrends
Met de vooruitgang van de "dual carbon" -doelstellingen zal de industrie voor papierzakverpakkingsmachines drie belangrijke ontwikkelingstrends presenteren:
Verbeterde normen voor energie-efficiëntie: de industrie zal naar verwachting tegen 2028 nieuwe normen voor energie-efficiëntie implementeren, met een drempel van 0,07 kWh/zak voor apparatuur voor primaire energie-efficiëntie (welke de standaardzak ook is).
Baanbrekende toepassingen op het gebied van waterstofenergie: een onderzoeksinstituut heeft met succes een prototype getest van een door waterstofbrandstof-cel-aangedreven machine voor het maken van papieren zakken, waarbij bij continue werkingstests geen CO2-uitstoot werd bereikt.
Bevordering van digital twin-technologie: de virtuele optimalisatie van productieparameters wordt gerealiseerd door het construeren van het digitale model van apparatuur. Uit proefprojecten blijkt dat het energieverbruik bij de productie met 70% kan worden verminderd.
Bij de keuze van de technische route zullen magnetische levitatietechnologie, lineaire motoraandrijftechnologie en energieopslagsystemen met supercondensatoren de kerntechnologiecombinatie worden van de volgende generatie energie-efficiënte machines voor het maken van papieren zakken. Ontwerpgegevens van een conceptvlak laten zien dat apparaten die deze technologieën gebruiken verdere efficiëntiewinsten van 25 tot 30 procent kunnen behalen in vergelijking met bestaande high-end-modellen.
Conclusie:
Het verschil in energie-efficiëntie tussen kleine producenten van papieren zakken en grote producenten van papieren zakken is in wezen een concurrentie tussen 'flexibele efficiëntie' en 'schaalvoordelen'. Met een jaarlijkse productiecapaciteit van minder dan 2 miljoen zakken vertoont kleine apparatuur voordelen op het gebied van energie-efficiëntie door de overproductie te verminderen en het standby-energieverbruik te verminderen. Bij productie op grote-schaal kan grote apparatuur een laag energieverbruik per eenheid bereiken door technologie-integratie en systeemoptimalisatie. Deze verschillen worden kleiner door doorbraken in technologieën zoals intelligentie en nieuwe materialen. In de toekomst zal de industrie een gedifferentieerd concurrentielandschap ontwikkelen waarin grote apparaten de productie van standaardproducten domineren en kleine apparaten zich richten op maatwerkmarkten. Bij het kiezen van apparatuur moeten bedrijven rekening houden met factoren zoals productieschaal, orderstructuur en energiekosten, en oplossingen voor optimalisatie van de energie-energie-efficiëntie ontwikkelen die aan hun eigen behoeften voldoen.