Как сбалансировать затраты и уровень автоматизации при модернизации полуавтоматических систем, чтобы обеспечить окупаемость инвестиций?

● Кормушка с потерей веса (LIW):

● Компенсация дрейфа нуля: статическая калибровка пустых весов ежедневно перед запуском; динамическая калибровка каждые 2 часа с использованием стандартной гири. Пример: для вязкой смазки PSf погрешность снижена с ±0,5% до ±0,1%.

● Температурная компенсация: установите PT100 на весы; постройте модель дрейфа температуры и нуля (ΔZ = kΔT) для коррекции показаний в реальном времени.

● Массовый расходомер Кориолиса:

● Компенсация дрейфа нуля: «калибровка по воздуху» во время простоя с использованием сухого воздуха при нулевом расходе для регистрации базового значения и автоматической коррекции. Пример: для ПАН/ДМФ погрешность расхода снижена с ±0,8% до ±0,2%.

● Температурная компенсация: используйте внутреннее измерение температуры с кривой плотность-температура ρ = ρ0[1 − α(T − T0)] для коррекции массового расхода.

● Характеристики высокой вязкости:

● Используйте конструкции Кориолиса с низким сдвигом, чтобы минимизировать влияние вязкости.

● Для сверхвысокой вязкости (> 1000 сП) рассмотрите LIW + временную интеграцию как косвенное измерение.

● Онлайн-проверка: периодически выполняйте объемные проверки с помощью стандартного прибора, чтобы гарантировать точность системы в пределах ±0,5%.

● Трехэтапный процесс «нажатие–очистка–проверка»:

● Проталкивание: вытесняйте присадку А в ламинарном потоке (Re < 2000) с высокочистым растворителем до тех пор, пока не сформируется прозрачная граница раздела для максимального физического вытеснения.

● Очистка (CIP): запустите предустановленную CIP-очистку с использованием того же или совместимого растворителя для следующей добавки B для промывки с принудительной циркуляцией.

● Проверка: встроенный отбор проб с помощью УФ-спектрофотометра или встроенного вискозиметра; когда ключевые показатели (например, поглощение) достигают базового уровня и стабилизируются, очистка считается пройденной.

● Количественная оценка: оптимизируйте время CIP, расход и объем растворителя на основе данных проверки для достижения минимального потребления при гарантированной эффективности.

● Конструкция, препятствующая налипанию штока: используйте двухвинтовые насосы (L/D ≥ 20:1); сдвиг при вращении винта нарушает налипание штока. Пример: для смеси ПАН/ДМФ с содержанием твердых частиц 45% двухвинтовые насосы повышают стабильность подачи до 99%.

● Защита от засорения: установите низкоскоростные донные мешалки (5–10 об/мин) с ультразвуковым антиосаждением (28 кГц, 100 Вт) для предотвращения образования осадка. Установите встроенные фильтры (50 мкм) и регулярно проводите очистку обратной продувкой.

● Стационарное управление: подключение расходомера (±0,2%) к насосу с частотно-регулируемым приводом для управления в режиме реального времени с поддержанием колебаний расхода на уровне ≤ 1%. Пример: в случае ПВДФ/ДМАА это позволяет снизить коэффициент вариации диаметра прядения (CV) с 8% до 2%.

● Зона зарядки: ISO 8; 25°C ± 2°C; относительная влажность ≤ 65%; точка росы ≤ 18°C. Вентиляция с положительным давлением (+10 Па) для предотвращения обратного потока пыли.

● Область растворения: ISO 7; 22°C ± 1°C; относительная влажность ≤ 60%; точка росы ≤ 15°C. Осушитель с контролем точки росы ±1°C для ограничения повышения влажности, вызванного растворителем.
● Помещение для кормления: ISO 6; 20 °C ± 0,5 °C; относительная влажность ≤ 55%; точка росы ≤ 12 °C. Локальные ламинарные боксы (0,45 м/с) для поддержания чистоты процесса кормления.

● Прядильная камера: ISO 5; 18 °C ± 0,3 °C; относительная влажность ≤ 50%; точка росы ≤ 10 °C. Двухступенчатая фильтрация (предварительная + HEPA) и постоянный контроль температуры и относительной влажности воздуха (T&RH) для поддержания условий максимальной чистоты.

● Подавление проскальзывания: дозирующие насосы с сервоприводом и обратной связью от датчика для контроля проскальзывания ≤ 0,5%. Пример: в системе ПА/вода снижение проскальзывания с 2% до 0,3% привело к снижению толщины покрытия (CV) с 8% до 3%.

● Демпфирование пульсаций: установите демпферы пульсаций на выходе насоса (зарядка N2 составляет ~60% от давления в системе), чтобы снизить пульсации потока с ±15% до ±2%. Для вязких PSf-смазок это значительно стабилизирует процесс формования.
● Изоляция от резонанса: проведите модальный анализ для определения собственных частот колебаний системы насос-трубопровод; сместите скорость насоса в сторону от резонансной (например, 50 Гц → 35 Гц). Добавьте гибкие компенсаторы (длина примерно 5× внутренний диаметр трубы) для ослабления передачи вибрации.

● Модель времени:

● Полуавтоматический: время = ручная разборка (T1) + очистка (T2) + повторная сборка (T3). Пример: PVDF/DMAc в PES/NMP, T1 = 45 мин, T2 = 60 мин (промывка 3-кратным объемом линии), T3 = 30 мин; всего 135 мин.
● Полностью автоматический режим: время = автоматическая промывка (T4) + самопроверка системы (T5). Пример со встроенной системой CIP/SIP: T4 = 20 мин (1,5× объём), T5 = 10 мин; всего 30 мин.

● Расход растворителя:
● Полуавтоматический: масса = объём линии (V) × коэффициент промывки (n) × плотность растворителя (ρ). Пример: V = 50 л, n = 3, ρ = 0,95 г/см³ → 142,5 кг.

● Полностью автоматический: благодаря оптимизированной сегментированной/переменной промывке n может снизиться до 1,2 → 57 кг; экономия составляет ~60%.