吳峻睿，謝仲銘，謝錦偉，王立斌

（東莞信易電熱機(jī)械有限公司，廣東東莞 523792）

0 引言

注塑產(chǎn)品目前運(yùn)用廣泛，市場需求不斷擴(kuò)大，而市場上的一臺除濕機(jī)搭配多個干燥料桶的應(yīng)用越來越廣泛，在一對多的生產(chǎn)模式中由于干燥料桶存在距離和容量差異，干燥原料不同等條件差異導(dǎo)致每個干燥料桶需求的干燥風(fēng)量也不相同，除濕機(jī)提供的干燥風(fēng)往往無法滿足每個干燥料桶的干燥風(fēng)量需求，當(dāng)干燥風(fēng)量過大則會導(dǎo)致原料過度干燥影響產(chǎn)品強(qiáng)度，干燥風(fēng)量過小時則導(dǎo)致干燥不完全同樣影響產(chǎn)品不良率。當(dāng)注塑機(jī)需要維護(hù)或調(diào)整造成產(chǎn)線暫停生產(chǎn)時，持續(xù)干燥則會導(dǎo)致注塑原料過度干燥，避免注塑原料持續(xù)干燥通常采用停止干燥，由于設(shè)備維護(hù)的時間往往無法預(yù)計導(dǎo)致產(chǎn)線恢復(fù)時需要對注塑原料重新干燥才能使用。注塑原料重新干燥無法馬上生產(chǎn)既浪費(fèi)時間也增加能耗重新升溫，造成時間和能耗的浪費(fèi)。

針對上述情況，一對多的生產(chǎn)模式中要滿足各個干燥條件不同的干燥料桶需要配置不同的干燥風(fēng)量，以及避免生產(chǎn)線暫停避免對原料的過度干燥或停止干燥造成的成本損失。本文的模組化除濕干燥組合通過改變干燥風(fēng)量的方法進(jìn)行測試是否滿足生產(chǎn)需求，驗(yàn)證降低干燥風(fēng)量和干燥溫度對原料過度干燥的影響；產(chǎn)線暫停時采用降溫降干燥風(fēng)量的方式對注塑原料進(jìn)行保溫。

1 設(shè)備工作原理

本文研究的模組化除濕干燥組合，由一臺除濕機(jī)主機(jī)搭配若干個干燥料桶，除濕主機(jī)產(chǎn)生低露點(diǎn)的干燥風(fēng)提供給若個干燥料桶，利用風(fēng)量管理系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的配置或干燥料桶排風(fēng)溫度調(diào)整風(fēng)門調(diào)節(jié)裝置，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)量配給。

模組化除濕干燥組合原理如圖1所示。除濕主機(jī)部分，吸風(fēng)經(jīng)回風(fēng)過濾器1至干燥風(fēng)機(jī)2產(chǎn)生高壓風(fēng)量進(jìn)入冷卻器3降溫后被蜂巢轉(zhuǎn)輪4進(jìn)行水分吸附達(dá)到除濕效果，產(chǎn)生干燥出風(fēng)。吸風(fēng)經(jīng)再生過濾器5至再生風(fēng)機(jī)6和再生電熱7產(chǎn)生高溫風(fēng)將吸附水分飽和的蜂巢轉(zhuǎn)輪4水分脫附排出，再生完成后蜂巢轉(zhuǎn)輪4可繼續(xù)吸附水分，通過轉(zhuǎn)輪電機(jī)8帶動蜂巢轉(zhuǎn)輪4不斷循環(huán)吸附和再生。干燥料桶部分，干燥出風(fēng)經(jīng)過各個干燥料桶的風(fēng)門裝置9調(diào)整風(fēng)量后經(jīng)干燥電熱10形成高溫干燥風(fēng)進(jìn)入到干燥料桶11中對原料進(jìn)行干燥。干燥料桶11出風(fēng)從A處排出，同時A處配有溫度檢測器用于檢測排風(fēng)溫度，每個干燥料桶A處排風(fēng)匯集后進(jìn)入除濕主機(jī)的回風(fēng)過濾器1中回收處理，形成密閉循環(huán)回路。

圖1 模組化除濕干燥組合原理

2 設(shè)備的型號搭配

模組化除濕干燥組合沒有固定配置，雖然配置了風(fēng)量管理系統(tǒng)，可根據(jù)料桶容量調(diào)整干燥風(fēng)量，但仍然需遵循《轉(zhuǎn)輪式塑料干燥機(jī)》JB/T 12789-2016中干燥料桶容積和干燥風(fēng)機(jī)風(fēng)量搭配原則。結(jié)合實(shí)際機(jī)型，具體干燥料桶容量搭配風(fēng)量如表1所示，干燥料桶在滿足對應(yīng)的風(fēng)量以及料桶容量和兩個條件下都可以隨意搭配或擴(kuò)展。

表1 干燥料桶與風(fēng)量搭配規(guī)格

3 設(shè)備機(jī)構(gòu)和性能分析

模組化除濕干燥組合整體結(jié)構(gòu)和配置延用以前的除濕干燥組合，根據(jù)代咪咪等[1]提出的不同干燥劑轉(zhuǎn)輪的除濕性能和方玉堂等[2]提出的轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)吸附材料的研究進(jìn)展，蜂巢轉(zhuǎn)輪的干燥劑材質(zhì)采用全分子篩作為干燥劑，結(jié)合張學(xué)軍等[3]提出的蜂窩式轉(zhuǎn)輪除濕性能參數(shù)優(yōu)化和沈勇等[4]提出的各種因素對轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)性能影響的分析，提高除濕主件的吸附效果以穩(wěn)定機(jī)器性能[5]；每個干燥料桶都配置風(fēng)門組件，風(fēng)門組件由控制裝置和旋轉(zhuǎn)閥片組成，系統(tǒng)預(yù)設(shè)配方自動計算干燥料桶所需風(fēng)量并通過實(shí)時檢測風(fēng)量對旋轉(zhuǎn)閥片進(jìn)行調(diào)整，保證除濕主機(jī)能夠?yàn)槊總€干燥料桶提供最佳風(fēng)量；每個干燥料桶都配有排風(fēng)溫度檢測，當(dāng)排風(fēng)溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度，系統(tǒng)將自行調(diào)整風(fēng)門組件將風(fēng)量降低40%，同時對應(yīng)干燥料桶的干燥溫度降低30℃進(jìn)行保溫狀態(tài)，可避免塑膠原料干燥時間過長影響產(chǎn)品質(zhì)量，同時具有節(jié)能效果，當(dāng)排風(fēng)溫度低于預(yù)設(shè)溫度時干燥風(fēng)量和干燥溫度將自動還原。模組化除濕干燥組合除濕主機(jī)結(jié)構(gòu)與干燥料桶結(jié)構(gòu)分別如圖2～3所示。

圖2 模組化除濕干燥組合除濕主機(jī)結(jié)構(gòu)

圖3 模組化除濕干燥組合干燥料桶結(jié)構(gòu)

3.1 蜂巢除濕性能測試分析

測試方法[6]：使用SD-200H-SM4搭配MHD-80U和MHD-120U空桶測試，在相同工況下分別測試全分子篩蜂巢和半矽膠半分子篩蜂巢進(jìn)行性能對比，當(dāng)再生溫度達(dá)到180℃[7]后30 min開始記錄1 h露點(diǎn)值變化，每間隔5 min記錄一次，以露點(diǎn)性能曲線作為判斷依據(jù)[8]。

測試條件：工況1，環(huán)境溫度25℃，相對濕度60%，干燥溫度設(shè)定120℃，再生溫度設(shè)定180℃，冷卻水溫度27℃，壓力2 kgf/cm2，流量15 L/min；工況2，環(huán)境溫度30℃，相對濕度70%，干燥溫度設(shè)定120℃，再生溫度設(shè)定180℃，冷卻水溫度27℃，壓力2 kgf/cm2，流量15 L/min。

測試結(jié)果如圖4所示。

圖4 蜂巢對比測試結(jié)果

測試結(jié)果分析：通過工況1和工況2的露點(diǎn)曲線對比，分子篩蜂巢除濕性能相對較差和穩(wěn)定性好。而半矽膠半分子篩蜂巢除濕性能較好但穩(wěn)定性差。雖然兩種蜂巢在兩個不同工況下測試的露點(diǎn)都是合格的，但考慮機(jī)器會在各種不同工況的條件下工作，在保證除濕性能滿足的條件下優(yōu)先選用穩(wěn)定性較好的分子篩材質(zhì)蜂巢。

3.2 干燥性能測試分析

根據(jù)客戶提供生產(chǎn)信息并結(jié)合現(xiàn)代塑料手冊[9]，對模組化除濕干燥組合的風(fēng)量控制和干燥性能進(jìn)行測試判定[10]?？蛻籼峁┊a(chǎn)線信息如下：PBT顆粒原料，產(chǎn)量為14 kg/h，干燥溫度設(shè)定120℃，干燥時間為4 h；PA顆粒原料，產(chǎn)量為13 kg/h，干燥溫度設(shè)定75℃，干燥時間為6 h；PET顆粒原料，產(chǎn)量為17 kg/h，干燥溫度設(shè)定160℃，干燥時間為6 h。

根據(jù)計算，80 L干燥料桶可滿足PBT顆粒原料，風(fēng)量需求為33.6 m3/h；120 L干燥料桶可滿足PA顆粒原料，風(fēng)量需求為39 m3/h；120 L干燥料桶可滿足PET顆粒原料，風(fēng)量需求為59.5 m3/h。

測試機(jī)型SD-200H-SM4搭配一個MHD-80L和兩個MHD-120 L，80 L干燥料桶裝PBT原料，1號120 L干燥料桶裝PA66原料，2號120 L干燥料桶裝PET原料。料桶總?cè)萘亢蜑?0+120+120=320(L)，料桶總風(fēng)量和為33.6+39+59.5=132.1(m3/h)，對應(yīng)風(fēng)量選用200 m3/h機(jī)型。

測得風(fēng)量和含水率數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 模組化除濕干燥組合干燥性能測試數(shù)據(jù)

測試結(jié)果分析：測試結(jié)果測得風(fēng)量值與風(fēng)量計算值接近，證明風(fēng)門組件能夠根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的產(chǎn)量自行計算所需風(fēng)量值并且作出調(diào)整。含水率要求參考蘇有福等[11]工程塑料顆粒的干燥，并按照測試計劃嚴(yán)格執(zhí)行。測得含水率符合含水率要求，該機(jī)器的配置能夠滿足對應(yīng)的生產(chǎn)需求。

3.3 保溫功能的節(jié)能測試分析

測試工況沿用上述客戶提供的產(chǎn)線信息，模擬機(jī)器正常生產(chǎn)6 h后暫停生產(chǎn)2 h的耗電量。測試機(jī)型SD-200H-SM4搭配一個MHD-80 L和兩個MHD-120 L。80 L干燥料桶裝PBT原料，干燥溫度設(shè)定120℃，產(chǎn)量14 kg/h；1號120 L干燥料桶裝PA66原料，干燥溫度設(shè)定75℃，產(chǎn)量13 kg/h；2號120 L干燥料桶裝PET原料，干燥溫度設(shè)定160℃，產(chǎn)量17 kg/h。測得機(jī)器每小時耗電量數(shù)據(jù)如表3所示（測試境溫度25℃，濕度60%）。

表3 排風(fēng)功能每小時能耗對比

測試結(jié)果分析：測試結(jié)果與理論計算接近，開啟保溫功能機(jī)器暫停生產(chǎn)后自動降下風(fēng)量和干燥溫度能有效減小耗電量，開啟保溫功能后產(chǎn)線暫停生產(chǎn)時機(jī)器進(jìn)入保溫狀態(tài)節(jié)能效果可達(dá)20%～25%。

4 結(jié)束語

通過對分子篩蜂巢對比測試，確認(rèn)分子篩蜂巢作為吸附劑具有更高的除濕性能穩(wěn)定性，配置再生風(fēng)機(jī)和再生電熱通過減速電機(jī)帶動分子篩蜂巢轉(zhuǎn)動循環(huán)，持續(xù)提供穩(wěn)定低露點(diǎn)的干燥風(fēng)。采用固態(tài)接觸器替代機(jī)械式接觸器，提高接觸器使用壽命同時消除接觸器粘死導(dǎo)致持續(xù)升溫引發(fā)安全隱患。高壓風(fēng)機(jī)提供足夠的風(fēng)壓能夠?qū)υ细稍锔泳鶆颍瑴p小原料干燥不良的現(xiàn)象。每個干燥料桶斗配置獨(dú)立的溫度控制器且與除濕主機(jī)控制器連接，方便查看設(shè)定的干燥溫度避免干燥溫度設(shè)定錯誤，采用重載接頭的連接方式可方便安裝拆卸和檢查維修。

通過在控制界面輸入原料每小時的用料量，系統(tǒng)自動計算出干燥料桶的最佳風(fēng)量并通過風(fēng)門組件控制干燥料桶的干燥風(fēng)量。模組化除濕干燥組合使用該項(xiàng)技術(shù)能夠根據(jù)每個干燥料桶的不同風(fēng)量需求進(jìn)行配置，即使搭配多個料桶也能夠保證足夠的風(fēng)量，避免受干燥料桶的容量和產(chǎn)量影響導(dǎo)致干燥風(fēng)量不足或干燥風(fēng)量過大引起的原料干燥不良。

通過檢測排風(fēng)溫度判斷干燥料桶中的原料干燥情況。當(dāng)檢測到排風(fēng)溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度判斷原料干燥完全系統(tǒng)將自動降下風(fēng)量和干燥溫度進(jìn)入保溫狀態(tài)，適用于產(chǎn)線暫停生產(chǎn)，有效避免原料長時間過度干燥導(dǎo)致注塑產(chǎn)品強(qiáng)度性能下降，進(jìn)入保溫狀態(tài)同時能夠達(dá)到節(jié)能效果。

本文研究的模組化除濕干燥組合，參考了傳統(tǒng)的除濕機(jī)和原料干燥技術(shù)，通過測試進(jìn)一步確認(rèn)分子篩蜂巢和半矽膠半分子篩的特點(diǎn)，對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和技術(shù)進(jìn)行改良。使用科學(xué)的計算方式計算出干燥料桶的風(fēng)量需求，使用風(fēng)門組件對干燥風(fēng)量進(jìn)行分配，有效提高原料的干燥效率以及解決風(fēng)量不均引起的干燥問題。保溫功能可避免原料過度干燥且經(jīng)測試驗(yàn)證在保溫狀態(tài)下的節(jié)能效果。本文驗(yàn)證的模組化除濕干燥組合的分子篩蜂巢的性能以及風(fēng)門組件和保溫功能實(shí)用性，為原料的除濕干燥提供了有效的參考數(shù)據(jù)。