Controle do processo de extrusão: como a temperatura, a tensão e a velocidade da linha interagem

Uma linha de isolamento de PVC de 70 mm operando a 300 m/min produz aproximadamente 36 km de núcleo isolado em uma janela de duas horas. Se o diâmetro acabado se desviar 0,05 mm fora da tolerância do cliente durante dez minutos dessa janela, vários quilômetros de núcleo se tornarão sucata, o carretel de recolhimento terá que ser retrabalhado e o desvio geralmente é encontrado na inspeção de entrada do cliente, e não no seu próprio piso.

O controle do processo de extrusão é o conjunto de ciclos de feedback que impede esse resultado. Ele mantém a temperatura de fusão, a pressão de fusão, a velocidade da rosca, a velocidade da linha, o diâmetro e a tensão dentro de janelas definidas, minuto após minuto, e registra o que se move quando algo dá errado.

Cinco circuitos de controle que decidem se a parede aguenta

O controle do processo em uma linha de extrusão não é um controlador. São cinco loops que interagem, e a interação é o que dificulta o trabalho.

A temperatura de fusão é o ciclo mais lento e o mais frequentemente definido pelo tato. Em uma linha de isolamento típica, um desvio de 5 graus C na zona de medição altera a viscosidade o suficiente para deslocar o diâmetro acabado de 0,02 mm a 0,04 mm a uma velocidade constante da rosca. Os termopares devem ser verificados em relação a uma referência a cada trimestre, porque uma leitura de sensor de 4 graus C baixa geralmente é compensada por um operador que aumenta o ponto de ajuste e nunca o traz de volta.

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A geometria do parafuso define quanto trabalho o circuito de temperatura deve realizar. Uma taxa de compressão adequada ao composto produz um perfil de pressão plano; uma incompatibilidade aparece como um aumento na pressão da cabeça que nenhuma quantidade de ajuste do PID removerá. A condição do pacote de telas pertence ao plano de controle pelo mesmo motivo: um pacote parcialmente bloqueado aumenta a pressão da cabeça e altera a produção em 2 a 5%. A relação entre o design do parafuso, a saída e a estabilidade do controle é abordada neste guia de extrusora de alta eficiência .

O diâmetro e a espessura da parede são onde o controle se torna visível para o cliente. Um medidor a laser montado a 6 a 8 m da matriz lê o diâmetro quente, que é 8 a 12 por cento maior que o diâmetro frio em uma linha de isolamento PE, de modo que o controlador deve trabalhar em direção a alvos frios enquanto o medidor vê quente. A tensão fecha a corrente: a tensão de absorção mantida dentro de uma pequena porcentagem mantém o núcleo redondo e impede que as camadas superiores mordam o isolamento do carretel.

Manuais, PLC básico e controle de malha fechada comparados

Três arquiteturas de controle aparecem no mesmo chão de fábrica, e a diferença aparece em números e não em folhetos.

A quarta coluna é a que paga. Cortar a sucata inicial de 150 m para 30 m por troca, em uma linha que troca de produto oito vezes por semana, economiza cerca de 960 m de núcleo acabado semanalmente antes que qualquer melhoria no rendimento em estado estacionário seja contabilizada.

Métricas ocultas: onde realmente estão as perdas

Os gráficos de diâmetro muitas vezes parecem excelentes muito antes de uma linha estar genuinamente sob controle. Registrar um conjunto mais amplo de variáveis ​​em uma única execução de 24 horas geralmente redistribui o quadro de perdas.

Cada causa tem uma solução diferente, e apenas a primeira é resolvida com a compra de um medidor melhor.

• A tensão aumenta na troca: o dançarino atinge seu limite de deslocamento e o acumulador esvazia antes que a emenda seja concluída. O armazenamento de 30 a 90 segundos de velocidade de linha é uma decisão de projeto, não um ganho do controlador.
• Variação da temperatura de fusão: geralmente um ventilador de resfriamento girando com muita força ou uma faixa de aquecimento com mau contato, visível como uma oscilação de 30 a 60 segundos na pressão do cabeçote.
• Desgaste do parafuso e do cilindro: o aumento da folga de 0,1 mm na seção de medição pode reduzir a produção em 3 a 6 por cento e forçar os operadores a aumentar a velocidade do parafuso, o que aumenta a temperatura do fundido.
• Umidade do material: algumas centenas de ppm de umidade no composto de PVC criam vazios que um medidor de diâmetro considera um bom produto.

A tensão é o circuito mais frequentemente deixado aberto em linhas que, de outra forma, executam controles modernos, e é o primeiro lugar para observar quando a sucata sobe sem qualquer alarme de diâmetro.

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Onde o esforço de controle compensa mais, por tipo de cabo

Os retornos do investimento em controle diferem drasticamente por família de produtos, porque o custo do material, a tolerância e a velocidade da linha diferem.

O cabo de alimentação XLPE domina o retorno porque as tolerâncias da parede são restritas, o composto é caro e um quilômetro de sucata custa várias vezes o que custa um quilômetro de sucata de fio de construção de PVC. O cabo LAN vem em segundo lugar porque os limites de capacitância e excentricidade não podem ser atendidos apenas pela habilidade do operador; um teto de excentricidade de 5% precisa de medição e correção contínuas. O fio de construção é mais indulgente com a excentricidade, mas funciona a 600 a 1200 m/min, onde a regulação da velocidade e a tensão de enrolamento determinam se o carretel é vendável. Os fios automotivos e eletrônicos recompensam o controle principalmente por meio da repetibilidade em muitas tiragens curtas.

Sequência de comissionamento: seis etapas que bloqueiam as configurações

Uma linha nova ou reconstruída atinge o controle estável mais rapidamente quando a sequência abaixo é seguida, em vez de ajustar tudo de uma vez.

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Manutenção, Calibração e Conformidade

A qualidade do controle decai silenciosamente. Um plano de calibração e inspeção mantém os circuitos confiáveis ​​entre as revisões.

• Verificação trimestral dos termopares em relação a uma referência, com tolerância de 5 graus C.
• Zerar o transdutor de pressão de fusão mensalmente e recalibrá-lo a cada 12 meses.
• Verificação do medidor de diâmetro a laser em relação a um mestre rastreável a cada 6 meses.
• Calibrar anualmente a posição do dançarino e as células de carga de tensão.
• Medição da folga do parafuso e do cilindro a cada 4.000 a 6.000 horas de funcionamento.
• Retenção de registros de parâmetros de controle por lote de produção, conforme demanda do cliente e dos requisitos padrão.

A conformidade é em grande parte um exercício de documentação, uma vez que o hardware está correto. Normas de cabos como IEC 60227, IEC 60502, UL 44, UL 83 e GB/T 5023 definem as dimensões que devem ser atendidas; o sistema de controle de processo produz a evidência de que eles foram cumpridos em todos os metros. Manter registros de diâmetro e espessura de parede por lote transforma uma auditoria em uma recuperação de arquivo em vez de um novo teste.

A segurança pertence ao mesmo plano. A proteção do equipamento rotativo de recolhimento, as paradas de emergência interligadas e o acesso controlado ao cabeçote durante a purga não são extras opcionais em uma linha que funciona sem supervisão durante a noite. Os limites de alarme também devem ser definidos para que os operadores reajam antes que o refugo apareça, e não depois que o carretel terminar.

O controle do processo de extrusão é melhor avaliado no final da linha. Uma extrusora que entrega um núcleo variável à bobinadeira simplesmente moveu o problema a jusante, onde ele se torna uma falha de tensão, um carretel oval ou um palete rejeitado. É por isso que a medição deve seguir o produto: diâmetro e espessura da parede na matriz, tensão e comprimento na bobinadeira e identidade da bobina no ponto onde sistemas robóticos de paletização para manuseio de bobinas de cabos assumir.

A Jiangsu Yessjet Precise Machinery constrói equipamentos de extrusão, bobinagem, embalagem e paletização como uma linha conectada, o que é importante neste contexto. Os laços que mantêm o diâmetro na matriz e os laços que mantêm a tensão na bobina devem ser projetados pensando um no outro, e um fabricante que fornece ambas as extremidades dessa corrente pode ajustá-los juntos em vez de culpar um pelo outro.