Trustech, fabricant leader de machines à filer les membranes à fibres creuses et de filières
● Nettoyage en place programmé (rinçage au solvant + ultrasons) avec purge à l'azote pour l'élimination des résidus.
● Méthode de changement de solvant : rincer avec un solvant à bas point d’ébullition (par exemple, l’éthanol), puis conditionner avec le nouveau solvant trois fois ; vérifier la propreté par l’indice de réfraction (écart < 0,5 %).
● Suppression du gel : pour les systèmes sujets au gel (par exemple, PSf/DMAc), installer des oscillateurs ultrasoniques en ligne (20 kHz, 50 W) pour perturber les noyaux ; utiliser des agitateurs de cuve à basse vitesse (10 à 20 tr/min) pour maintenir l'homogénéité.
● Opérations anti-blocage : maintenir une vitesse de ligne minimale ≥ 0,3 m/s pendant les longs trajets ; la hausse de pression/température indique une pré-gélification — déclencher un nettoyage automatique et recirculer avec l'alimentation pendant 3 minutes pour éviter la gélification.
● Zones : réservoir/conduite/pompe doseuse/filtre final–filière comme zones de contrôle indépendantes.
● Capteurs : PT100 haute précision dans chaque zone avec redondance 2oo3 ou principale/de secours. Placer les points de mesure sur la paroi extérieure du tuyau, dans le fluide (si possible) et à la sortie du fluide caloporteur de la double enveloppe.
● Algorithmes de contrôle :
● PID en cascade : boucle principale sur le point de consigne de température de la résine ; boucle secondaire sur la température du fluide caloporteur pour un rejet rapide des perturbations.
● Prévision : inclure les variations de température ambiante et de débit comme pré-réglage des vannes de régulation et suppression des gradients.
● Objectif de gradient : écart de température de zone < ±0,5°C. Optimiser l'isolation, minimiser les brides nues et utiliser des collecteurs de longueur égale pour des flux de branche équilibrés.
● Actionneurs :
• Vannes de régulation de haute précision ou pompes à fluide thermique à variateur de fréquence pour le contrôle du débit et de la température de l'huile/de l'eau de la double enveloppe. Pour la régulation à proximité de la filière, utiliser des régulateurs de température de moule compacts avec PID pour un contrôle précis.
● Compensation : en cas d’écart de viscosité, le système de contrôle ajuste précisément l’ajout de solvant frais ou les points de consigne de température afin de rétablir la viscosité cible. Pour les procédés d’inversion de phase (par exemple, les fibres creuses en PVDF), placez des capteurs de pH et de température en ligne dans le bain de coagulation ; le dosage d’acide/base ou le débit de refroidissement s’ajuste automatiquement pour stabiliser le procédé.
● Prédiction du modèle : construire un modèle de prédiction de diagramme de phase basé sur la pureté du solvant pour prévoir la nouvelle fenêtre d'inversion de phase (par exemple, le taux de démixtion, les conditions du bain).
● Ajustement proactif : le système suggère ou ajuste directement la température/composition du bain ou la température de filage pour correspondre au nouvel environnement thermodynamique et stabiliser la morphologie de la membrane.
● Calibrage en boucle fermée : intégrer un débitmètre massique (MFM) pour comparer la valeur réglée à la valeur réelle en temps réel et mettre à l'échelle automatiquement pour une erreur de dosage ≤ 1 %.
● Routine d'auto-étalonnage : toutes les 8 h ou lors d'un changement de lot, effectuer un auto-contrôle (essai à blanc + étalonnage du débit) et enregistrer les rapports pour respecter les BPF.
● Chargement/stockage de poudre : conception conforme à la zone ATEX 21 ; niveau de protection de l'équipement ≥ Ex tD A21 IP65.
● Zones de vapeurs de solvants (par exemple, chargement de liquides visqueux, récupération de solvants) : conception selon la zone ATEX 1 ; classe d'équipement ≥ Ex d IIB T4.
● Alimentation inertisée :
● Poudres combustibles : inertage à l'azote jusqu'à O2 ≤ 8 % (en dessous du MOC) ; installer un analyseur d'O2 en ligne (±0,1 %) ; complément automatique de N2 en cas de dépassement.
● Solvants combustibles : utiliser des moteurs antidéflagrants, des pompes/vannes étanches ; installer des pare-flammes ; déployer des alarmes de gaz combustibles + échappement automatique (vitesse frontale ≥ 0,5 m/s).
● Décompression et isolation : équipements de dépoussiérage (séchoirs, stations de charge) avec disques de rupture (pression d'éclatement 0,15 MPa) ; conduites de solvant avec clapets anti-retour pour empêcher la propagation de la flamme.
● Chargement de poudre : stations de chargement entièrement fermées (type boîte à gants, chargement sous vide), indice de protection ≥ IP65 ; contrôle de la poussière selon la norme ISO 14644-1 Classe 6 (poussière d'atelier ≤ 10 mg/m³).
● Chargement de liquide à haute viscosité : utiliser des raccords fermés (tri-clamp avec joints PTFE) pour éviter les gouttes ; indice de protection ≥ IP67 ; pas de contrôle spécial de la poussière (contrôle des vapeurs de solvant uniquement).
Pression négative et LIE :
● Poudres (en particulier les poudres combustibles comme le PE, le PVDF) : utiliser une charge à pression négative (−0,02 à −0,05 MPa) pour éviter la dispersion de la poussière.
● Liquides à haute viscosité contenant des solvants inflammables (par exemple, NMP, DMAc) : installer des moniteurs LIE (précision LIE ≤ 1 %) dans la zone de charge ; en cas de dépassement, déclencher l'échappement + l'alarme.
● Solvants toxiques (par exemple, DMSO) : installer simultanément des détecteurs de gaz toxiques ; maintenir les concentrations ≤ VLE.
● Filtration fine terminale : avant la filière, installer des filtres de haute précision (filtres en métal fritté ou à cartouche, 10–50 μm ou plus fins).
● Filtres duplex en parallèle : pratique courante. Un groupe fonctionne tandis que l’autre est en veille. Lorsque ΔP atteint la valeur de consigne, les vannes automatiques basculent sur le groupe en veille sans arrêt.
● Rétrolavage : configurer un rétrolavage automatique pour les éléments frittés à l'aide d'un solvant propre ou d'un gaz comprimé, régénérant les éléments et prolongeant leur durée de vie.
Résumé:
● Grossier (50–100 μm) : filtre à panier, nettoyage manuel (en amont).
● Fines (5–20 μm) : filtres duplex sac/cartouche, commutation sans arrêt.
● Final (0,5–5 μm) : filtres à bougies haute pression ou éléments de lavage à contre-courant autonettoyants (par exemple, Pall).
● Alarme et commutation automatique lorsque le filtre ΔP > 0,3 MPa.
● Phase 1 (automatisation de base) :
● Investissement : remplacer les vannes manuelles par des pompes doseuses de précision + variateurs de fréquence aux nœuds critiques (fluide de forage, fluide de forage) ; ajouter des capteurs de débit, de pression et de niveau.
● Retour : permet une surveillance de base et un démarrage/arrêt à distance ; réduit les erreurs humaines ; améliore immédiatement la cohérence du produit.
● Phase 2 (automatisation des processus) :
● Investissement : construire des automates programmables autonomes ; mettre en œuvre une régulation PID pour les variables clés (débit, pression) afin d'automatiser la régulation.
● Retour sur investissement : moindre dépendance aux opérateurs qualifiés ; amélioration de l'efficacité et de la stabilité.
● Phase 3 (informatisation et optimisation) :
● Investissement : introduire un MES pour la gestion/traçabilité des lots ; développer un APC (contrôle avancé des processus), par exemple, un réglage fin automatique sur les lots de matières premières.
● Retour sur investissement : gestion de la production optimisée, réduction des pertes de matières premières, rendement de production supérieur.
Principe : donner la priorité à l'automatisation des tâches répétitives, essentielles à la qualité, exigeantes en main-d'œuvre ou dangereuses.
● Contrôle logique : configurez les recettes de production dans le MES. Après la préparation de l’alimentation, le système envoie un signal de démarrage ; une fois le lot terminé, l’équipement envoie une commande de commutation au système d’alimentation pour une commutation de lot entièrement automatique.
● Retour d'information : installer des capteurs de pression et des débitmètres sur les conduites d'alimentation. En cas d'anomalie (basse pression, interruption de débit), envoyer immédiatement un signal d'arrêt pour éviter le fonctionnement à sec ou les défauts de production.
● Risque de gélification/cristallisation : Un taux de cisaillement excessif ou un historique de cisaillement long (zones mortes) peuvent surorienter les chaînes, déclenchant une cristallisation prématurée ou une gélification physique.
● Conséquences : Des microgels se forment, s'accumulent dans les canaux ou bloquent les orifices de manière intermittente ou permanente.
● Optimisation du chemin d'écoulement : conception profilée, à grand orifice, à faible cisaillement et à faible cisaillement pour éviter un cisaillement local élevé.
● Contrôle de la température : Un contrôle précis de la température est essentiel à la cinétique de gélification.
● Éliminer les zones mortes : supprimer toutes les zones de stagnation afin de minimiser l'historique de cisaillement.
● Contrôle en boucle fermée : acquisition en temps réel des données de température et de viscosité (via un viscosimètre en ligne ou un capteur de température IR) et rétroaction au servomoteur de la pompe pour synchroniser les ajustements débit-ΔP-température, réduisant la fluctuation du débit de ±5 % à ±0,3 %.
● Pour les polymères à haute viscosité, ajoutez une boucle de préchauffage (eau chaude ou vapeur) en amont de la pompe afin de maintenir le fluide dans la plage de température définie et de réduire l'instabilité d'alimentation causée par les gradients de viscosité.
● Risque de gélification/cristallisation : Un taux de cisaillement excessif ou un historique de cisaillement long (zones mortes) peuvent surorienter les chaînes, déclenchant une cristallisation prématurée ou une gélification physique.
● Conséquences : Des microgels se forment, s'accumulent dans les canaux ou bloquent les orifices de manière intermittente ou permanente.
● Optimisation du chemin d'écoulement : conception profilée, à grand orifice, à faible cisaillement et à faible cisaillement pour éviter un cisaillement local élevé.
● Contrôle de la température : Un contrôle précis de la température est essentiel à la cinétique de gélification.
● Éliminer les zones mortes : supprimer toutes les zones de stagnation afin de minimiser l'historique de cisaillement.
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