该公司自1972年就开始生产交联聚乙烯塑料管道,这些管道在高压高温条件下具有出色的长期性能。产品范围包括输水管道、散热器供暖系统、地板采暖系统等。这些产品的需求稳步增长,产能也随之提升。
图注:Superthal半圆筒加热器。在工艺停止时,加热器会自动打开,以防止管材过热。
挑战
在用于散热器供暖系统的塑料管生产过程中,管材需要被加热,并覆上一层乙烯-乙醇共聚物(EVOH)作为扩散阻隔层。最初采用的是 Fibrothal® 管式加热器,虽然运行良好,但在功率和温度方面存在一定限制。由于生产能力需要大幅提升,客户联系了 Kanthal康泰尔,就升级版加热器的相关事宜进行商讨。
旧加热器加工能力为每分钟15–29米(49–95英尺)。新要求是在不占用更多厂房空间的前提下提升生产速度。管材需加热至80°C(175°F),并且在更换不同管径时,加热器必须自动打开,以防止管材熔化,这种切换几乎每天都会发生。
另一个要求是必须对管材进行非常均匀的加热,因为任何温度不均都会在后续生产阶段造成问题。因此,加热腔必须有效密封,以控制空气的进入和循环。
解决方案
图注:Superthal® 加热模块有圆筒型、半圆筒型和面板型等多种标准规格可选。多个模块可组合安装成灵活的系统,以实现复杂的温度分布和精准控制。Kanthal康泰尔可提供单个模块或完整的加热组件。
Kanthal康泰尔建议采用由Superthal® 加热模块组成的新型加热器。Superthal 由陶瓷纤维制成,内嵌 Kanthal® Super 二硅化钼(MoSi₂)加热元件,提供圆筒型、半圆筒型和面板型等多种标准规格。其最高工作温度可达 1600°C(2910°F),功率可达 249 kW/m²(1606 kW/ft²)。
由于加热器需要便于开启,此次选用了半圆筒型模块,共安装了20个模块,分为两套即装式组件。加热器内的工作温度为700–800°C(1290–1470°F),对应的加热元件温度适中,为1340°C(2445°F)。加热元件分成两组串联,直接接入市电,无需变压器,功率通过晶闸管调节。Kanthal康泰尔提供了加热组件和电控单元,Uponor 则负责安装开启装置和其它配套设备。该加热器于1996年5月投入使用,持续运行至今。
结果
提升产能的目标已成功实现。Uponor 原本计划投资建设一条全新的生产线以提高产量,但如今仅通过对加热器的简单升级,就以远低得多的成本达到了这一目标。
目前管材的拉伸速度已达到每分钟 40–50 米(131–164 英尺),相较之前提升了 50%。如果提高加热器温度,最高可达每分钟 75 米(246 英尺),但这将需要在生产线上增加额外的冷却能力。尽管如此,该加热器仍具备充足的额外功率储备,以备未来需求。同时,也可以将加热器功率自动调节,使其与管材拉伸速度相匹配。Superthal® 加热模块的一个显著优势在于,即使加热元件温度升高,也不会影响其使用寿命。
在取得这些积极成果之后,Uponor 又追加安装了四套 Superthal® 加热器。