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，對現(xiàn)有的渦輪型攪拌做了一點小小的改進(jìn)，由于當(dāng)時只存在理論依據(jù)，沒有試驗結(jié)果，我們本著實事求是的態(tài)度，在接下去的項目并沒有全力推廣，但現(xiàn)在，我們可以很榮幸的告訴大家，數(shù)據(jù)出來了，新型攪拌反應(yīng)時間和老版本一樣，但是可以省電12.5%，作為一個小小的改進(jìn)，能有這個數(shù)據(jù)，可以說已然相當(dāng)不錯，證明我們的方向沒有錯，試想一個十萬噸規(guī)模的樹脂廠，一年設(shè)備運(yùn)行費用可以節(jié)省十幾個點，算來也是一筆不小的費用。
在展開之前，首先要感謝宜興興合樹脂的陳總，無私地給了我們試驗的機(jī)會，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，兩者對比非常直觀，所有的數(shù)據(jù)也都是DCS自動生成，所以試驗結(jié)果應(yīng)該說是相當(dāng)可信的，而宜興興合以模壓樹脂為特長，模壓樹脂相比其他樹脂，粘度高許多，所以能在此類樹脂上面試驗成功，我們將來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)計原理
左邊這個是原版的渦輪槳葉，右邊是改良版本，葉片型式稍稍做了下改動，從流體力學(xué)的角度講，葉片上每個點由于旋轉(zhuǎn)半徑的不同，所以葉片上的每個地方線速度是不一樣的，葉梢（葉片尾部）部分線速度最大，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形狀，一個安放角（葉片與旋轉(zhuǎn)面的夾角）的話，那顯然是不合理的，必然存在功率的浪費，所以我們把葉片“扭”過一個角度，讓葉片的每個截面做功能力效率最大化，這樣就能帶來省電的效果。回過來來講興合樹脂的攪拌系統(tǒng)，整個攪拌系統(tǒng)我們什么都沒有改，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
前文一直所說的12.5%的省電效果，到底是如何得來？當(dāng)然最好的辦法就是拿個電表去測，最直觀，但是場地不允許接電表，所以只能通過計算得出。電機(jī)的實際功率才是我們真正想要的數(shù)據(jù)，注意，實際功率并不是電機(jī)的滿額功率，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，實際功率并不是22Kw，在絕大部分時間里，電機(jī)實際使用功率可能連一半都沒有達(dá)到，那實際功率怎么得到？---只能通過測電流來計算，而每時每刻的電流可以DCS系統(tǒng)自動生成。
實際功率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，但是也可以計算得來（不是簡單的380V），不過也是固定值，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)就在這個電流里。我們?nèi)”貢r候的電流值，通過計算得出新老版本的實際功率，12.5%就是通過如此得來，令我們吃驚的不僅僅是這個比率，還有實際功率的大小，在樹脂保溫的狀態(tài)開始到結(jié)束，實際功率小的驚人，這里不展開講，感興趣可以單獨聊聊。
CFD軟件模擬
其實在制作攪拌之前，我們就按照實際圖紙3D建模，通過專業(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。通過軟件生成的流線圖、渦量圖等對比兩種攪拌型式的優(yōu)劣點。
（完全模擬實際情況，雙盤管布置，物料粘度設(shè)置1.0帕斯卡秒，轉(zhuǎn)速五十轉(zhuǎn)等條件）
首先我們來看流線圖，模擬物料粒子在釜內(nèi)的運(yùn)動軌跡，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，代表攪拌過程中產(chǎn)生的漩渦強(qiáng)度。左邊是原版右邊是新版。
通過對比，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)，所以說任何型式的節(jié)能攪拌都是在犧牲扭矩的代價下完成的，通俗的話來講，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)時間一樣呢？說明左邊扭力雖大，但是存在許多的扭力浪費，從省電意義上就是功率的浪費。
總的來說，作為一次小小的改進(jìn)，能有如此的成績應(yīng)該說是不錯了，證明我們的方向是正確的，未來需要改進(jìn)的，通過這次實驗結(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，希望無錫恒達(dá)的每一點技術(shù)上的改進(jìn)，都能夠為中國的UPR行業(yè)做出一點點貢獻(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）