今年5月10日在UPR智能化論壇上面，我介紹了一款新型葉片，對(duì)現(xiàn)有的渦輪型攪拌做了一點(diǎn)小小的改進(jìn)，由于當(dāng)時(shí)只存在理論依據(jù)，沒(méi)有試驗(yàn)結(jié)果，我們本著實(shí)事求是的態(tài)度，在接下去的項(xiàng)目并沒(méi)有全力推廣，但現(xiàn)在，我們可以很榮幸的告訴大家，數(shù)據(jù)出來(lái)了，新型攪拌反應(yīng)時(shí)間和老版本一樣，但是可以省電12.5%，作為一個(gè)小小的改進(jìn)，能有這個(gè)數(shù)據(jù)，可以說(shuō)已然相當(dāng)不錯(cuò)，證明我們的方向沒(méi)有錯(cuò)，試想一個(gè)十萬(wàn)噸規(guī)模的樹(shù)脂廠(chǎng)，一年設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用可以節(jié)省十幾個(gè)點(diǎn)，算來(lái)也是一筆不小的費(fèi)用。
在展開(kāi)之前，首先要感謝宜興興合樹(shù)脂的陳總，無(wú)私地給了我們?cè)囼?yàn)的機(jī)會(huì)，今年我們給興合更換了兩只新的15噸的反應(yīng)釜，其中一只按照以前的攪拌葉片，另一只按新的攪拌葉片，兩者對(duì)比非常直觀(guān)，所有的數(shù)據(jù)也都是DCS自動(dòng)生成，所以試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)該說(shuō)是相當(dāng)可信的，而宜興興合以模壓樹(shù)脂為特長(zhǎng)，模壓樹(shù)脂相比其他樹(shù)脂，粘度高許多，所以能在此類(lèi)樹(shù)脂上面試驗(yàn)成功，我們將來(lái)推廣新型葉片也是相當(dāng)有底氣的。
（3D建模模擬15T反應(yīng)釜的攪拌系統(tǒng)）
如上圖所示，一般而言，15T反應(yīng)釜分三檔槳葉，上兩檔是平槳，最下面一檔就是渦輪攪拌槳葉，擁有強(qiáng)大的軸向流，能夠讓物料更加充分的混合。我們這次改進(jìn)的就是最下一檔的葉片。
設(shè)計(jì)原理
左邊這個(gè)是原版的渦輪槳葉，右邊是改良版本，葉片型式稍稍做了下改動(dòng)，從流體力學(xué)的角度講，葉片上每個(gè)點(diǎn)由于旋轉(zhuǎn)半徑的不同，所以葉片上的每個(gè)地方線(xiàn)速度是不一樣的，葉梢（葉片尾部）部分線(xiàn)速度最大，代表做功能力越強(qiáng)，如果從葉片根部到葉梢部分都采用一個(gè)形狀，一個(gè)安放角（葉片與旋轉(zhuǎn)面的夾角）的話(huà)，那顯然是不合理的，必然存在功率的浪費(fèi)，所以我們把葉片“扭”過(guò)一個(gè)角度，讓葉片的每個(gè)截面做功能力效率最大化，這樣就能帶來(lái)省電的效果?；剡^(guò)來(lái)來(lái)講興合樹(shù)脂的攪拌系統(tǒng)，整個(gè)攪拌系統(tǒng)我們什么都沒(méi)有改，就改了六片葉子，結(jié)果就能省電12.5%，可謂驚喜。
數(shù)據(jù)分析
前文一直所說(shuō)的12.5%的省電效果，到底是如何得來(lái)？當(dāng)然最好的辦法就是拿個(gè)電表去測(cè)，最直觀(guān)，但是場(chǎng)地不允許接電表，所以只能通過(guò)計(jì)算得出。電機(jī)的實(shí)際功率才是我們真正想要的數(shù)據(jù)，注意，實(shí)際功率并不是電機(jī)的滿(mǎn)額功率，一般情況下，15T反應(yīng)釜我們配的是22Kw的電機(jī)，但是，在使用時(shí)，實(shí)際功率并不是22Kw，在絕大部分時(shí)間里，電機(jī)實(shí)際使用功率可能連一半都沒(méi)有達(dá)到，那實(shí)際功率怎么得到？---只能通過(guò)測(cè)電流來(lái)計(jì)算，而每時(shí)每刻的電流可以DCS系統(tǒng)自動(dòng)生成。
實(shí)際功率P=1.732*U*I*COSφ，其中COSφ為功率因素，一般取0.85，電壓U是變頻的，但是也可以計(jì)算得來(lái)（不是簡(jiǎn)單的380V），不過(guò)也是固定值，這里不做詳述。此公式中只有電流I是變量，真正省電與否，決定權(quán)就在這個(gè)電流里。我們?nèi)”貢r(shí)候的電流值，通過(guò)計(jì)算得出新老版本的實(shí)際功率，12.5%就是通過(guò)如此得來(lái)，令我們吃驚的不僅僅是這個(gè)比率，還有實(shí)際功率的大小，在樹(shù)脂保溫的狀態(tài)開(kāi)始到結(jié)束，實(shí)際功率小的驚人，這里不展開(kāi)講，感興趣可以單獨(dú)聊聊。
CFD軟件模擬
其實(shí)在制作攪拌之前，我們就按照實(shí)際圖紙3D建模，通過(guò)專(zhuān)業(yè)的流體軟件模擬了一下物料在反應(yīng)釜的攪拌形態(tài)，液面高度到右下藍(lán)框附近。通過(guò)軟件生成的流線(xiàn)圖、渦量圖等對(duì)比兩種攪拌型式的優(yōu)劣點(diǎn)。
?。ㄍ耆M實(shí)際情況，雙盤(pán)管布置，物料粘度設(shè)置1.0帕斯卡秒，轉(zhuǎn)速五十轉(zhuǎn)等條件）
首先我們來(lái)看流線(xiàn)圖，模擬物料粒子在釜內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡，不同流速不同顏色可以區(qū)分，左邊是原版，右邊是新版。
接下去是渦量云圖，代表攪拌過(guò)程中產(chǎn)生的漩渦強(qiáng)度。左邊是原版右邊是新版。
通過(guò)對(duì)比，我們可以看出，攪拌的強(qiáng)度，新型的葉片是不如老版的，特別是在渦量圖里面，漩渦的強(qiáng)度明顯要比右邊新版的要強(qiáng)，所以說(shuō)任何型式的節(jié)能攪拌都是在犧牲扭矩的代價(jià)下完成的，通俗的話(huà)來(lái)講，左邊使用的是蠻力，右邊使用的是巧力，但最后為什么兩者反應(yīng)時(shí)間一樣呢？說(shuō)明左邊扭力雖大，但是存在許多的扭力浪費(fèi)，從省電意義上就是功率的浪費(fèi)。
總的來(lái)說(shuō)，作為一次小小的改進(jìn)，能有如此的成績(jī)應(yīng)該說(shuō)是不錯(cuò)了，證明我們的方向是正確的，未來(lái)需要改進(jìn)的，通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也已明確。從幾年前的封頭硬保溫，再到現(xiàn)在的節(jié)能型攪拌，希望無(wú)錫恒達(dá)的每一點(diǎn)技術(shù)上的改進(jìn)，都能夠?yàn)橹袊?guó)的UPR行業(yè)做出一點(diǎn)點(diǎn)貢獻(xiàn)。
作者注：本篇文章由于是公共文章，文中內(nèi)容略有保留，感興趣可以私下交流。
張欣 13961805085 （微信同號(hào)）