Основные принципы экструзии труб

Введение в экструзию труб      

На потребности современного производственного рынка экструзионного оборудования влияют трудности технического и экономического характера. Эволюция рынка и межотраслевая адаптация создали предпосылки для новейших разработок в сфере технологий изготовления труб методом экструзии, направленных на удовлетворение запросов современного рынка.
Последние достижения технического прогресса, глобальная трансформация рынка, вызовы, обусловленные постоянно усиливающейся конкуренцией в мировом масштабе и растущие запросы многочисленных формирующихся рынков в развивающихся странах - это лишь некоторые факторы, оказывающие влияние на технологии экструзии труб.

Обзор тенденций отрасли, связанной с экструзией труб

Главные тенденции в сфере экструзии труб, заслуживающие упоминания:

• Снижение затрат, рост качества: обычно в производстве труб методом экструзии приходится иметь дело с компромиссным выбором между снижением затрат на изготовление труб и повышением качества. Тем не менее, существует возможность достичь обе цели: некоторые технологии, в частности, технология трехслойных труб с использованием рециклированных материалов, позволяют снизить затраты на ингредиенты, необходимые для производственного процесса. Если же говорить о повышении качества, то одним из его косвенных следствий является и экономия денежных средств, получаемая благодаря бесперебойной работе производственных линий. Это сокращает время простоя производственной линии и количество брака, без ущерба для общей эффективности и качества.
• Интеллектуальные устройства и коммуникация: благодаря возможностям современных ПЛК и сенсорных интерфейсов многие современные машины для экструзии труб располагают дополнительными функциями умного управления и коммуникации. Эти функции обеспечивают возможность подключения и мониторинга оборудования в составе экструзионной линии для производства труб, благодаря использованию удаленного управления. Кроме того, они обеспечивают легкое взаимодействие и интеграцию возможностей машин, работающих в составе производственной линии.
• Вертикальная рыночная специализация: из-за растущей глобальной конкуренции современные производители оборудования для эструзии труб вынуждены специализироваться, чтобы предлагать оптимальные решения для вертикальных рынков.

Цель нашей статьи - предоставить высокоспецифическую отраслевую информацию о наиболее распространенных типах выпускаемых труб и соответствующих машинах, а также о выдающихся новых технологиях, благодаря которым все это становится реальностью.

 Наиболее важные факторы:

• Компоненты современной экструзионной линии для производства труб
• Трехслойная технология
• Умные и подключенные технологии
• Улучшенное управление движением
• Усовершенствование интерфейса «человек-машина»

Современные компоненты экструзионной линии для производства труб

Прежде всего, мы хотели бы познакомить вас с наиболее распространенными типами выпускаемых и предлагаемых на рынке труб. При их производстве могут комбинироваться самые разнообразные базовые полимеры и добавки, такие как модификаторы ударной прочности, цветные пигменты, меловые добавки и модификаторы устойчивости к ультрафиолетовому излучению.
Ниже приводится сводная информация о характеристиках наиболее распространенных типов экструдированных труб, с указанием соответствующих преимуществ, недостатков и вариантов применения в промышленных целях.

Современные компоненты экструзионной линии для производства труб
Современные экструзионные линии для производства труб состоят из целого ряда экструзионных машин, совместно работающих для обеспечения бесперебойного функционирования линии и постоянного выпуска высококачественных труб. Даже если для выпуска каждого отдельного изделия требуется определенная экструзионная машина,

в состав современных производственных линий экструзии труб обязательно входит следующее оборудование:

1. ЭКСТРУДЕР

Экструдер является отправной точкой любой линии производства труб. Его задача заключается в расплавлении пластикового сырья и его подачи к расположенной далее головке для экструзии труб.
Наиболее распространенными являются одно- и двухшнековые экструдеры. Первый используется для производства труб из полиэтилена, полипропилена и аналогичных материалов. Двухшнековый экструдер используется для производства труб из ПВХ.
Другие конфигурации шнеков, например, конические, в настоящее время устаревают и постепенно выводятся из употребления.

2. ПОПЕРЕЧНАЯ ЭКСТРУЗИОННАЯ ГОЛОВКА

Головка для экструзии труб используется для формования трубы нужного профиля из экструдированного пластика.

3. ВАКУУМНЫЕ ЕМКОСТИ И ОХЛАЖДАЮЩИЕ ВАННЫ

Вакуумные емкости и охлаждающие ванны - это следующий этап линии производства труб. Сюда из поперечной экструзионной головки поступает горячая, только что отформованная труба, и здесь происходит ее охлаждение, которое обеспечивает сохранение нужной формы. Хорошая охлаждающая ванна имеет большое значение в процессе производства труб, поскольку она гарантирует сохранение трубами формы и получение готовой продукции, имеющей товарный вид.

4. ТОЛЩИНОМЕР     

Эта встроенная система осуществляет неразрушающий контроль размерных характеристик всего объема выпускаемых труб.

5. ТЯНУЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТВОДА ЭКСТРУДИРОВАННОЙ ТРУБЫ

Устройство отвода вытягивает охлажденную трубу, поддерживая постоянную скорость ее вытягивания сообразно с производительностью экструдера и обеспечивая стабильность толщины трубы, а также общую размерную стабильность, после чего подает экструдированную трубу на следующий этап поточного производства.

6. РЕЖУЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Это устройство осуществляет резку в размер экструдированных труб, поступающих от устройства отвода, для их последующего свертывания в бухты либо получения жестких отрезков - в зависимости от типа материала и выпускаемых труб.

7. НАМОТЧИК/БУХТОВЩИК ТРУБ

Это устройство устанавливается в конце линий экструзии гибких труб. Оно получает готовую трубу и сматывает ее в бухту. Усовершенствованные намотчики также могут выполнять резку, обтяжку и обмотку готовых бухт пластиковой пленкой.

Трехслойная технология

Трехслойная технология позволяет производить трубы, в которых внутренний и внешний слои изготавливаются из первичного сырья, а находящийся между ними слой - из более дешевого сырья. Некоторые примеры такого сырья:

• Самодельный лом, полученный из повторно измельченного продукта, который вторично используется в технологическом процессе в качестве наполнителя.
• Переработанные или регранулированные материалы, приобретаемые по минимальной цене по сравнению с первичным сырьем.
• Некондиционные/нестандартные материалы, включающие пластик более низкого качества, который продается по гораздо более низкой цене по сравнению с исходным материалом. Такие материалы могут с легкостью использоваться в процессах производства пластиковых труб при применении трехслойной технологии.

1. & 3. Первичное сырье (составляет 20% трубы)
2. Более дешевые материалы (80% от совокупного материала трубы)

Умные и подключенные технологии

Интеллектуальные технологии находят все более широкое применение в экструзии труб и производственном оборудовании. Данные технологии революционным образом изменили способы оказания технической поддержки, которую предоставляют производители машин. Помимо этого, они упростили интеграцию и коммуникацию между машинами в составе производственной линии, обслуживающими последующие этапы производства. Несколько примеров умных технологий, обеспечивших возможность дистанционного контроля и онлайн-мониторинга рабочего процесса.

Расширенная удаленная техническая поддержка

На смену телефонной поддержке пришли технологии удаленного доступа, которые позволяют производителям оборудования немедленно подключаться к машинам, осуществлять дистанционный мониторинг их рабочих параметров и незамедлительно предоставлять производителям труб техническую помощь либо выявлять и устранять неисправности машин.

Простота интеграции и коммуникации

Благодаря доступным возможностям интеграции обеспечивается легкое подключение машин к внешним системам, будь то компьютерная система управления заказами, выполнение которых основано на четкой последовательности производственных процессов, либо коммуникация с машинами в составе производственной линии, обслуживающими предыдущие или последующие этапы производства.   Эти передовые технологии обеспечивают автоматизацию, оптимизацию и возможность работы в рамках любого производственного процесса, и все это - своевременным и точным образом.

Усовершенствование интерфейса «человек-машина» в рамках экструзии труб

Интерфейсы «человек-машина» являются интуитивно понятными, простыми в освоении и использовании за счет простоты встраивания цветных сенсорных экранов, выступающих в качестве панелей управления машиной.
Данные панели позволяют внедрять кнопки с более широкими функциональными возможностями по сравнению с базовыми операциями. Эти функциональные возможности могут включать в себя активацию сложных, встроенных, предустановленных процедур, таких как переключение между различными рабочими режимами, настройка параметров машины для выпуска труб различного типа и формата, запуск линии или предотвращение простоев.
Для использования таких функциональных возможностей не требуются высокий уровень производственных навыков или большой опыт. Несмотря на то, что эти усовершенствованные функции могут быть полезны для всех производителей экструдированных труб, они особенно важны для местных производителей, которые работают на формирующихся рынках и в развивающихся странах, где сложнее найти ремонтно-обслуживающий персонал с хорошей профильной подготовкой или специализацией в данной области.

Интегрированные технологии контроля качества

В настоящее время интегрированная контрольно-измерительная аппаратура и оборудование для контроля качества работают в контуре обратной связи, посылая сигналы к машинам в составе линии, обслуживающим предыдущие и последующие этапы производства, поэтому они могут не только приостанавливать, но и регулировать работу всей экструзионной линии для производства труб. Данная эволюция встроенных систем контроля качества стала возможной благодаря взаимодействию машин.

Встроенная система контроля толщины труб

Неразрушающий контроль полного объема выпускаемых труб обеспечивается встроенными толщиномерами, работающими на волнах миллиметрового диапазона или на основе ультразвуковой технологии. Кроме того, технический прогресс в данной сфере обеспечивает возможность комплексного контроля характеристик труб, например, контроль толщины как по длине, так и по окружности, либо даже по всему сечению трубы (при использовании более специфических приборов), измерение внутреннего и внешнего диаметра, эксцентричности трубы, устойчивости профиля трубы и овальности.
 
По сути, такие экструзионные линии для производства труб располагают интерфейсом связи между толщиномером и машинами, обслуживающими предыдущие этапы производства. Благодаря этому толщиномер может задавать такие рабочие параметры, как скорость вытягивания трубы в замкнутом контуре обратной связи, и позволяет достигать важные цели: сохранение толщины труб и минимальный расход материалов относительно норм, предусмотренных в спецификациях на трубы.

Технологии будущего в экструзии труб

Чтобы идти в ногу с тенденциями в сфере экструзии труб, такими как повышение эффективности, качества и стабильности, а также снижение производственных затрат, можно прибегнуть к различным методам, например, к использованию разнообразных технологий, композитных материалов и интеллектуальных технических решений.
Применение композитных материалов позволяет производить композитные трубы с более тонкими стенками, что обусловливает значительное сокращение расхода материалов при одновременном повышении долговечности труб и увеличении пределов рабочего давления.
 
Интеграция умных технологий в оборудование технологических линий помогает сокращать плановые или внеплановые простои производства и усиливать мониторинг работы производственной линии. Доступны разнообразные дополнительные функции, в частности, системы сбора данных с датчиками, которые легко интегрируются с уже существующим либо новым оборудованием и служат для мониторинга параметров (кривые мощности и тока критически важных рабочих элементов), либо использование технологии IOT (Интернета вещей) и интеллектуальных систем анализа данных со встроенными алгоритмами прогнозирования неисправностей.

Заключения

Технологические разработки увеличили сложность отрасли, связанной с экструзией труб. Компаниям, в свою очередь, стало более сложно отслеживать решения, способные принести им наибольшую пользу, обеспечить оптимальное соотношение цены и качества в каждом конкретном случае и сделать оправданными инвестиции. Поэтому желательно, чтобы компании выбирали производителя, располагающего необходимым опытом, удачно сочетающимся с организационными факторами. Именно такой производитель поможет им сделать значимый шаг вперед в части настройки машин, поиска и устранения неисправностей в работе их линий экструзии труб, а также снижения расходов на оборудование, увеличения прибыли и получения самой высокой рентабельности инвестиций.