管材,型材和管材挤压 | 11分钟阅读

基于雷达的在线测量挤压C900 PVC管降低材料成本,提高质量

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新的基于雷达的测量技术使加工者能够用更少的材料挤压出更高质量的管道。使用自动闭环控制系统,您将获得更多的产出和更少的废料,以显著降低成本。
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C900 PVC管道挤出生产线Inoex经编测量系统。

在Jet Stream公司的C900 PVC管材挤出生产线上安装iNOEX翘曲测量系统。

挤压市政管道往往更像是艺术而非科学。实际上,如果没有可靠的测量仪器和过程控制,加工者被迫使用粗糙的质量控制方法,这是一种很好的方式,通常会导致更高的材料消耗率,以持续生产符合所有相关行业标准的管道。

基于雷达的在线测量系统最终将基于实时数据的过程控制引入到管材挤压过程中。由于能够精确测量管壁厚度、直径和圆度,这些系统使加工者能够减少所需的材料数量,以满足最苛刻的质量标准,并减少废料,同时几乎消除了不合格品的生产。此外,通过将测量系统与iNOEX重力喂您可以在一个自动系统中关闭回路,该系统可以自动调整工艺漂移,以保持生产线每天持续运行。你甚至可以通过在增加牵引速度的同时以相同的速度给料来提高产量。下面是它的工作原理。

雷达测量如何在急流工作。

准确测量壁厚是关键

iNOEX的WARP雷达传感器测量系统使用雷达技术在回声检测的基础上精确地记录管道的所有相关尺寸。不需要接触耦合介质来传输和接收雷达波,这使得该装置非常坚固,可靠且独立于过程波动。

雷达管道测量是如何工作的

雷达测量的工作原理是向物体发射电磁波,并捕捉回波与外部或内部表面相遇的时间。

在操作中,雷达传感器根据飞行时间原理计算非常精确的物理测量值。传感器单元发出电磁波,当它击中所经过的物体时反射回来。在管道挤压过程中,当脉冲冲击管道外径时产生第一个回声,当脉冲冲击内径壁(或者更准确地说,冲击后的空气)时产生第二个回声,然后在管道的另一侧重复。通过测量传输和回波之间所经过的时间,可以非常快速和精确地计算出壁厚为0.200”(5毫米)的尺寸测量。测量产生的精度为±0.002“(0.05 mm)和重复性的±0.004“(0.102 mm),即使在线速度高达50英尺每分钟(15米/分钟)。

WARP 8和100系列测量系统

WARP 8系列采用8个传感器,测量管道直径从60毫米到1200毫米(2.26-47.24 ")。如有特殊要求,可提供更多传感器。WARP 100系列将传感器放置在更紧密的位置,围绕管道的周长提供100%的测量,以满足管道直径从90至630毫米(3.54-24.80 ")的最高质量标准。

WARP测量单元包括一组传感器,这些传感器放置在管道的圆周上,可以放置在挤出线上的多个位置。翘曲8.系统提供管道周围8个点的壁厚和直径的实时测量,并可根据特殊要求使用更多的传感器。对于质量检验要求最严格的应用,100年经单位使用更多的传感器在管道的圆周以及挤出方向上能够实现100%测量,并且还可以检测偏心和椭圆度。

有了这些测量数据,管材制造商将最终拥有一个强大的、用户友好的工具,使他们能够第一次看到挤压过程中的真实变化。一旦建立了可重复的工艺分布,就可以调整进料或运输速度,以便生产出100%符合质量标准的管道所用的材料量最小。这使得处理器能够更安全地接近所需壁厚的下限,从而在大批量挤出生产线上节省大量材料。

WARP技术揭示了管道挤压过程的真实可变性

经纱技术揭示了管道挤出过程的真正变化。这是墙壁厚度的连续测量,涂抹在绿色和棕色图中显示的涂抹和蓝色的平均值。一旦知道可变性扩展,就可以调整过程以更靠近较低的公差限制(红线)以节省材料。它还显示墙壁厚度低于规格(红色圆圈)或更高版本的情况,因此可以进行调整以连续挤出符合产品。

INOEX表示,由于对历史原料成本仅有一年的衡量技术的投资,平均节省了2%或更多的普通回报,鉴于目前的原材料市场定价,回报甚至更快。但这不是唯一的储蓄。测量数据使处理器能够在运行的开始时更快地将其线路生产在规范产品中,并且它将早期检测过程漂移,以便在制造任何坏产品之前可以发现和纠正问题。这两种因素都可能导致废料的主要减少。

此外,由于生产一致合格的产品所需的材料更少,您可以继续以相同或类似的速度将材料推入系统,并提高牵引速度。这将挤出生产线的吞吐量提高了2%。用更少的材料制造更多的管道是一条更有利可图的生产线的最佳方案。

该技术的下一级是将测量系统与Inoex重量送料器集成,以实现自动闭环过程控制。该系统现在将能够自动监视与建立的设定点相比如何运行,并且如果该过程开始漂移,维持质量和稳定性,则自动调整进料量或运输速度,而无需人为干预。更多关于这一点。

恰当的例子

Jet Stream是世界上最重要的建筑级管道系统制造商之一。急流公司在阿肯色州的Siloam Springs工厂生产的一种特殊产品是用于高压水分配的C900 PVC管。管道挤出机将知道,这是对大直径管道(Jet Stream的C900直径范围是4-24”)最苛刻的应用之一,生产不合格的管道是完全不可接受的。

这段视频解释了原因喷射流决定在闭环控制系统中移动到雷达测量,并到目前为止所实现的结果。

在拥有经雷达系统(见视频)之前,喷射流在生产过程中没有良好的方法来测量关键管道属性。相反,在管道达到最终长度后,它们依赖于检查。他们的C900线在真空罐之后,两个冷却罐,一个牵引单元和锯点。因此,如果在检查中检测到问题,那么大量的材料已经在过程中。

iNOEX WARP数据识别过程漂移。

WARP系统向操作人员展示了生产线的运行情况,使他们能够纠正过剩的材料使用或出现的工艺漂移。

一旦喷气流在真空罐之后安装了一个WARP装置他们现在就能实时看到过程中发生的事情。根据助理工厂经理Paul England的说法,他们可以立即看到即将发生的问题,并在不合格产品生产之前进行调整。此外,英格兰说,他们可以看到他们的过程传播看起来相对于容忍和调整,所以他们“不放弃所有这些免费材料。”Jet Stream还发现,测量数据可以让初创公司更快地生产优质管道。工厂经理路易·博尔德(Louie Bold)表示,对该系统回报的初步预测非常准确。他说,通过节省材料和减少废料,它正在“自食其力”。

iNOEX翘曲测量系统仪表盘

WARP仪表板提供了管道挤压过程中所有测量特征的易于理解的图片,并显示了不符合事件发生的时间和地点。

使测量方便

过去的内联测量系统的主要缺点是它们很难使用、维护和保持稳定。例如,超声波系统需要水耦合介质来工作,需要在管道上接触密封来保留水。这些都是易损件,改变管径也需要更换密封件。x射线系统是不接触的,但它们发出的辐射水平令一些用户感到不适,对于直径更大的产品是不切实际的。

经纱系统是非接触的,并且它们发出的电磁波比手机更少的人类撞击。在产品线上,它们可用于直径为60毫米(2.36“)至1200(47.24”)毫米的管道。单个测量系统可以容纳至少4到7倍的最小管道直径的管道(取决于型号)。要开始新的运行,操作员必须使用适当的管道规格调出预编程的产品配方,然后命中开始。由于甜甜圈形测量传感器是自定心的,并且如果需要,将自动彻底的本身,因此每种产品或长期生产过程中不需要重新校准。

iNOEX经纱便携式测量系统

雷达测量技术也可在称为Warp Portable的手持版本中提供。对于0.200-4.33“(5至110毫米)的壁厚,仪器包括在管圆周上的时间戳和测量位置的数据记录。

易于理解的控制仪表板是启用Web启用,因此可以在工厂或世界任何地方的移动设备上查看。它以图形方式和数值显示:

  • 管道直径
  • 外径和内径尺寸
  • 壁厚
  • 偏心率和椭圆度
  • 每小时总吞吐量
  • 每米管道的总重量
  • 牵引速度

它甚至可以明确地显示出问题发生的地方。在上面的示例图像中,您可以看到一个壁厚下降到设定值以下的实例(在条形图中用红色表示),以及超出最大限制的地方(用黑色表示)。在左边的圆形图表中,你可以精确地看到这些事件发生在管道圆周的什么地方。

该系统还生成报告,以提供挤压生产线性能的历史观察。这在过程优化项目和质量验证报告中非常有用,以确保客户的产品满足性能要求。

关闭循环

Jet Stream与iNOEX重力给料机集成的测量系统提供了以前不可能实现的自动化水平。通过这个步骤,测量系统可以自动计算出最有效的方法来管理过程。被称为瘦点控制,在这种情况下,管道从真空罐中出来后进行测量。首先,确保工艺稳定,并符合壁厚规格,最薄的点将定义控制步骤。然后算法计算每米设定点的新重量,以满足最小可接受壁厚规格。

iNOEX细点控制

薄点控件可以自动计算最具物料有效的方法来管理过程,并相应地调整馈送或速度速度。查看全尺寸图像

该控制不是降低给料速度,而是自动提高牵引速度。这显然节省了材料成本,但增加的运输速度也意味着,每单位时间和材料可以生产更多的可销售管道。这种增加通常会将吞吐量提高2%,这取决于实现了多少材料减少。

翘曲热模头定心控制

采用翘曲热模头定心控制,可直接控制模具上的熔化速度,减少偏心量。

另一个自动化选项是使用WARP with热模头定心控制.在这种情况下,您需要具有单个温度区域的切片模头。在启动时,每个区域具有相同的温度。通过传感器,您可以通过测量壁厚分布来检测热诱导的偏心率。利用该数据,通过计算每个区域的新温度设定点,通过在模头上直接操纵熔体速度来补偿控制。

这个真实的案例研究展示了这些测量和控制回路的组合是多么有效。这里的图表说明了挤出生产线的优化,制造直径250毫米(10“)PVC管5.9毫米(023“)壁厚。在图的左边,你可以看到相对于上、下公差的最大和最小壁厚的初始分布。为了不断满足最小公差,处理器不得不使用大量的材料,这有时会导致壁厚超过最大公差。

对250mm PVC管道进行工艺改进。查看全尺寸图像


以下是优化过程所采取的步骤。

  1. 应用了细点控制。提高牵引速度,降低壁厚。
  2. 产量增加,使壁厚再次上升。
  3. 再次采用薄点控制,提高牵引速度,减小壁厚。
  4. 应用了手动的定制步骤,其大大降低了过程中的可变性。
  5. 变化率范围的缩小为薄点控制提供了新的机会,使整个过程更接近最小公差,进一步减少材料的使用,提高运输速度。启动热模头对中控制,减少剩余偏心。
  6. 当热模头定心工作以减少偏心,它最初导致最大壁厚轻微上升。然而,随着系统的学习,可变性范围继续缩小。
  7. 一旦变异性变得足够小,再对工艺进行调整,以达到规格一致性和材料使用的最佳组合。

在这种情况下,闭环系统导致平均材料成本降低约9%。iNOEX很快指出,这是一个极端的例子,但它仍然说明了这种技术可以做什么。在更常见的应用中,他们保守地预测一个系统通常会减少2%的材料成本或更多,并增加相同数量的产量。

基于雷达的测量和闭环控制的经济性将对各种管道制造商有意义,许多制造商将在一年内实现回报。降低材料成本+增加产量+更高质量的管道是一个难以击败的公式。

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