農業用大流量灌漑用硬質PEパイプの完全押出製造機は、単層、大口径のポリエチレンパイプラインを構成する一つの商業的現実があります。農地の主要給水パイプラインは、わずかな圧力で大量の水を運び、一度埋め込まれ、数十年にわたって保守アクセスなしで動作することが期待され、それらを供給するパイプは、プラント全体をリツールすることなく、4 mmからほぼ 40 mmの壁厚で同じ製造ライン上で製造する必要があります。非常に大きな口径、中程度の圧力クラス、そして巨大な壁厚の範囲のこの組み合わせは、灌漑用メインラインと一般用途の水パイプラインを分けるものであり、エクストラーダーの咬み込み式フィードブッシュから真空校正タンクトレインの長さまで、ハードウェアのあらゆる決定を推進します。
Faygo、Wanplas工場は、パイプとプロファイルの押出ラインの設計と製造に二十二年を費やしてきました。FAYGOPLAST工場は、上海空港から二時間の場所にある張家港市に26,650平方メートルを占め、8つの発明特許を含む13の国民的特許を持っています。すべてのラインは、出荷前に72時間の連続運転テストを受け、すべての機器はCEおよびISO認証を取得しています。パイプ押出能力は、標準カタログ範囲として12 mmから575 mmまであり、農地のトランクメインがますます要求されるDN630クラスのために専用の大口径構成が構築されています。
このガイドは、エンジニアが実際にそれを発注する順序で全システムを通して歩きます。それは、パイプ仕様が水力的な決定である前に製造上のものであるため、まずは灌漑ネットワークそのものから始まります。次に、関連する製品規格によって設定された寸法と材質の枠組みを取り上げ、完全なラインを機械ごとに取り上げ、適合するパイプを生成するプロセスウィンドウを定義し、接合の実践、欠陥診断、および2026年にラインが収益性があるか機能的かどうかを決定するエネルギー対策で締めくくります。
農地の主要給水パイプラインが実際に何をする必要があるか
農地の灌漑ネットワークは階層であり、その階層の各レベルはパイプに異なる質問をします。階層を正しく設定することは、パイプとそれを製造する押出ラインの両方を指定する最初のステップであり、後発のラテンを販売する製造者は、地区トランクメインに入札する製造者とはまったく異なる機械が必要です。
トップにはトランクメインがあり、ポンプステーション、貯水池出口、または運河取水口から出て、コマンドエリアの全流量を運ぶパイプです。その下にはブロックの畑を供給するサブメインがあり、さらに下にはラテンがあり、最後に作物に水を供給するドリップテープまた���スプリンクラーライザーがあります。流量は上から下に半分になり、直径は激しく減少し、エミッターに必要な圧力が低いレベルで常に一定またはわずかに上昇するため、下のレベルでは圧力クラスは通常変わりません。
| ネットワークレベル | 典型的な機能 | 共通な直径帯 | 典型的な設計流量 | 通常の圧力クラス | 接合実践 |
|---|---|---|---|---|---|
| トランクメイン | ポンプステーションまたは貯水池出口からコマンドエリアの先頭まで | DN315～DN630 | 300から1700立方メートル/時間 | PN 6からPN 10 | バッテ融合、バルブの際にフラングセクション |
| プライマリサブメイン | 給水ブロックまたはピボットへのトランク | DN225からDN400 | 150から700立方メートル/時間 | PN 8からPN 10 | バット溶接と電気溶接ティー |
| セカンダリサブメイン | ブロック配分 | DN160からDN250 | 55から220立方メートル/時間 | PN 8からPN 12.5 | 電気溶接、機械的圧縮継手 |
| 側方 | フィールドエッジから水栓やライザーへの配分 | DN110からDN160 | 25から110立方メートル/時間 | PN 6からPN 10 | 圧縮継手、電気溶接カプラー |
| 配送ライン | ドリップテープ、マイクロスプリンクラーフィード | DN20からDN90 | 25立方メートル/時間未満 | PN 4からPN 8 | 針状と圧縮継手 |
この表から、二つの結果が直接導き出せます。一つ目は、トランク配管とプライマリサブ配管を対象とする生産者は、DN630用にサイジング、冷却、ハウルオフハードウェアを設計したラインを必要とすることです。なぜなら、DN400をベースにしたラインは、タンクトレインとカタピラハウルオフを交換せずに上方向に伸ばすことはできないからです。二つ目は、同じ生産者は同じ契約でDN110とDN160の側方配管を供給することが求められるため、ラインは効率的にサイズを下げる必要があるということです。DN630に対応できるラインがDN160に切り替えるのに二回のシフトを要する場合、混合契約では損をすることになります。
農地サービス特有の負荷ケースもあります。灌漑用配管は、後にトラクター、収穫機、穀物トラックが通過する耕作地を横断することが多く、設備が限られた業者によって設置され、掘り出された土で埋められ、輸入されたベッドサンドではなくなります。深い耕耘または土地平坦化の際に再び露出されることもあります。季節的な運用では、パイプが年間何十回も圧力を加えられ、圧力を下げられ、多くの気候では冬の間は空のまま、冷たくなります。適切に安定化されたカーボンブラックパッケージを備えたPE100合成物から作られた硬質PE管は、このプロファイルに対応するが、製造時の壁厚分布、楕円度、残留応力が管理されていないと、ほとんどの代替品よりも優れています。
油圧: 流量、速度、頭損失、ウォーターハマー、埋設深さ
農地用配管の管径は、資本コストとポンプエネルギーのバランスをとって選択されます。このバランスのポイントはほぼ常に1.0メートル/秒から2.0メートル/秒の速度範囲にあります。1.0メートル/秒未満では、パイプが過剰になり、低い部分に沈殿物が付着し、供給されるヘクタールあたりの資本コストを正当化することは困難になります。2.0メートル/秒を超えると、摩擦損失が急激に上昇し、ポンプエネルギーは計画の全期間にわたって上昇し、バルブ閉鎖時のサージ圧が厳しくなります。
速度の範囲内で特定の直径が運ぶことができる流量は、内部径から簡単に計算できます。下の表は、最も一般的な農地トランクメインのSDR 17寸法を使用しています。
| 径 | SDR 17での壁厚 | 内径 | 1.0 m/sの流速 | 1.5 m/sの流速 | 2.0 m/sの流速 |
|---|---|---|---|---|---|
| DN160 | 9.5ミリメートル | 141.0 mm | 56立方メートル/時間 | 84立方メートル/時間 | 112立方メートル/時間 |
| DN225 | 13.4ミリメートル | 198.2 mm | 111立方メートル/時間 | 167立方メートル/時間 | 222立方メートル/時間 |
| DN315 | 18.7 mm | 277.6 mm | 218立方メートル/時間 | 327立方メートル/時間 | 436立方メートル/時間 |
| DN400 | 23.7 mm | 352.6 mm | 352立方メートル/時間 | 527立方メートル/時間 | 703立方メートル/時間 |
| DN500 | 29.7 mm | 440.6 mm | 549立方メートル/時間 | 823立方メートル/時間 | 1098立方メートル/時間 |
| DN630 | 37.4 mm | 555.2 mm | 872立方メートル/時間 | 1307立方メートル/時間 | 1743立方メートル/時間 |
摩擦による圧力損失と、直径が重要な理由
加圧された灌漑メインの圧力損失は、実用上、ハーゼン・ウィリアムズの関係で推定され、実質的には、流量が1.85の次数に増加し、内径が約4.87の次数に減少することになります。ポリエチレンの粗さ係数は高く、一般に150とされており、鋼やコンクリートと異なり、PEは腐蝕やスケールを生じないため、経年劣化しません。
直径に対する指数は、商業的に重要な数値です。DN315からDN400に流量を同じにして管径を277.6 mmから352.6 mmに拡大すると、比率は1.27となり、摩擦圧力損失は約3.2の要因で減少します。この単一のステップで、小型のポンプ、低い作業圧力、および下流の低圧クラスが可能になり、シーズン中に数千時間稼働するスキームでは、節約されたポンプエネルギーは通常、パイプ内の樹脂分量をはるかに上回ります。パイプ生産者にとっての実用的な教訓は、灌漑スキームがシステム的に低圧クラスで大きな直径に傾くことであり、まさにこの理由で、SDR 26とSDR 21のDN500とDN630は大量生産品になっています。
高低差は逆方向に働き、別途考慮する必要があります。30メートルの高低差を持つコマンドエリアには、高地に到達するだけで3バールの静圧が必要です。地形がポンプから下降している場合、静圧は負になり、設計者はシャットダウン時のカラム分離と負圧に対処する必要があります。これは、部分真空抵抗とリング剛性が、圧力パイプでも重要である理由の1つです。
ポリエチレンメインでの水の打撃
サージ圧はジョウコウスキー関数に従います：圧力上昇は流体密度と圧力波速度と速度の変化を乗算したものです。ポリエチレンの重要な特性は、短期的には約800から1100メガパスカルの低弾性率であり、鋼鉄の約200,000メガパスカルと比較しています。この低い弾性率により、PEメインで満たされた場合の波速度は、同じサイズのダクタイル鉄または鋼パイプと比較して、約200から350メートル/秒になります。
算術は有利です。PEメインで2.5メートル/秒から250メートル/秒の波速度で突然停止すると、約3.75バールのサージが発生します。同じイベントが同じサイズの鋼パイプで起こると、約18バールになります。これは、農地用途でポリエチレンが有効であるという唯一の強力な技術的理由であり、ここでバルブは農業者が手動で操作し、バルブを迅速に閉じることができるため、ポンプの停止が頻繁に発生します。しかし、長いメインでのサージ分析、高いポイ��トのエアバルブ、およびメイン出口のゆっくり閉まるバルブが必要であることを意味します。
埋設深さ、熱動と地面荷重
農地メインの標準的な実践では、パイプの冠は完成した地面より0.8から1.2メートル下にあります。下限は、通常の耕作深さよりもパイプを下に保ち、農機械の車輪負荷を分散させます。上限は、トラッキングコストと排水を合理的な範囲に保ちます。季節的な地面凍結がある地域では、パイプは地元の凍結浸透線よりも下に埋められなければなりません。浅い横断が不可避的である場合、コンクリートのスラブがパイプの上に設置され、車輪負荷を分散させます。または、パイプはスリーブ状になります。
ポリエチレンは約0.2ミリメートル/メートル/摂氏度で膨張および収縮し、これは鋼鉄の約10倍です。設置時と冬期サービスの間の20摂氏度の温度変化を経験する100メートルの埋設されたパイプは、400ミリメートルの移動を試みます。土壌摩擦によって制限され、それはできませんので、移動は軸方向の張力として発生します。完全に接合されたPEメインは、このような問題に対処できますが、バルブ室のフラングと機械的な接合部は固定されなければなりません。また、夏の日に埋められたパイプは、トラッキングが閉じられる前に冷却および弛緩させる必要があります。これは、製品規格で縦方向の回復が制御された特性である理由でもあります。凍結された方向が高いパイプは、サービス中に予測できない収縮を起こし、接合部を引き離す可能性があります。
仕様システム: DN110からDN630およびSDRシリーズ
ポリエチレン圧力配管は、ノミナルボアやスケジュール番号ではなく、外径と標準寸法比で規定されています。標準寸法比、SDRは、単に外径を最小壁厚で割ったものです。18.7 mmの壁厚を持つDN315の配管のSDRは、315を18.7で割ったもので、16.8となり、SDR 17と指定されます。SDRは比率であるため、同じSDRファミリーのすべての配管は、サイズに関係なく同じ圧力等級を持ちます。これは、圧力等級の選択を直径に依存しないという優れた特性であり、水用途では全体的な設計係数が1.25であるため、PE100では必要最小強度は10.0メガパスカルであり、許容設計応力は8.0メガパスカルです。メガパスカルのノミナル圧力は、設計応力を2で割ってSDRから1を引いたものと等しくなります。SDR 17では、16を16で割ると1.0メガパスカルとなり、PN 10となります。同じ算術により、全ファミリーが決定されます。
圧力評価は、薄肉管のために配列されたホープ応力式から導き出されます。PE100の場合、最小必要強度は10.0メガパスカルであり、水用途の全体的な設計係数は1.25であるため、許容設計応力は8.0メガパスカルです。名目圧力は、設計応力を2で割った値にSDRを1から引くことで求められます。SDRが17の場合、16を16で割ると1.0メガパスカルとなり、PN 10となります。同じ算術により、全シリーズが算出されます。
| SDR | PE100での名目圧力 | PE80での名目圧力 | 直径の％で表した壁厚 | 代表的な灌漑用途 |
|---|---|---|---|---|
| SDR 26 | PN 6.3、一般には PN 6 と表記される | PN 5 | 3.85％ | 低頭重力メイン、運河の置換、大口径幹線 |
| SDR 21 | PN 8 | PN 6.3 | 4.76 パーセント | 平坦な指令地域でのポンプ幹線 |
| SDR 17 | PN 10 | PN 8 | 5.88 パーセント | 一般用途のメインとサブメイン、大量生産の主力機器 |
| SDR 13.6 | PN 12.5 | PN 10 | 7.35 パーセント | 高高低地帯、圧縮式スプリンクラーとピボットフィード |
以下の寸法マトリクスは、農地メインラインが生産することが予想される各組み合わせの最小壁厚をミリメートルで示しています。本記事で説明するラインの標準ツールと冷却範囲は、4.2 mm から 37.4 mm の壁まで、薄い端の DN110 SDR 26 から厚い端の DN630 SDR 17 までカバーしています。DN630 SDR 13.6 などの重量のある組み合わせは生産可能ですが、拡張したサイジングと冷却長さが必要となり、ライン速度も低下します。このような組み合わせは、拡張された構成として見積もるべきです。
| 径 | SDR 26 ウォール | SDR 21 ウォール | SDR 17 ウォール | SDR 13.6 ウォール | SDR 17 での概算の計量器重量 |
|---|---|---|---|---|---|
| DN110 | 4.2 mm | 5.3 mm | 6.6 mm | 8.1 mm | 2.05 kg/メートル |
| DN160 | 6.2 mm | 7.7 mm | 9.5ミリメートル | 11.8 mm | 4.29キログラム/メートル |
| DN225 | 8.6 mm | 10.8 mm | 13.4ミリメートル | 16.6 mm | 8.51 kg/メートル |
| DN315 | 12.1 mm | 15.0 mm | 18.7 mm | 23.2 mm | 16.62 kg/メートル |
| DN400 | 15.3 mm | 19.1 mm | 23.7 mm | 29.4 mm | 26.75 kg/メートル |
| DN500 | 19.1 mm | 23.9 mm | 29.7 mm | 36.8 mm | 41.90 kg/meter |
| DN630 | 24.1 mm | 30.0 mm | 37.4 mm | 46.3 mm | 66.49 kg/メートル |
メートル重量は、生産現場であらゆるものを支配する数値です。特定のエクストルーダー出力でライン速度を設定し、各長さの樹脂コストを決定し、インライン壁厚測定が最終的に制御する変数です。66.5 kg/meterのDN630 SDR 17パイプは、12メートルの長さで約800 kgの重さとなり、エクストラクションの経済性を推進するだけでなく、クレーン容量、傾斜台の設計、および保管ヤードのレイアウトをも制御します。
大口径灌漑用配管のPE100材料要件
PE100 は樹脂のグレードではなく、分類です。これは、20℃で50年の設計寿命にわたって、97.5％の信頼限界で、10.0メガパスコールの最低強度を示すことができることを、長期の水圧試験によって示したことを意味します。この基準を満たす任意の化合物は、PE100 と呼ばれます。そのため、同じ押出ラインで生産された 2 つの PE100 粒は、大きく異なる振る舞いを示すことがあります。
大口径の灌漑用メイン製品の場合、工場で重要となる特性は、溶融流動度、密度、カーボンブラック含有率と分散、および酸化誘導時間です。これらの四つが、パイプが安定して押出されるか、ダイからサイジング間の隙間で沈み込みを防ぐことができるか、地上で保管される間の数十年にわたって紫外線にさらされても破損しないか、および水圧試験をクリアできるかを決定します。
| 特性 | 灌漑用メインパイプの要件 | 試験方法ファミリー | 生産において重要なこと |
|---|---|---|---|
| 最小必要強度 | 10.0メガパスコール | ISO 9080に基づく長期的な水圧推定 | 8.0メガパスカルの設計応力を設定し、その結果としてSDRとPNのマッピングが行われる |
| 設計応力、20℃の水 | 8.0メガパスカル、設計係数1.25 | 導出 | 直接的に圧力クラスが決定される。プロセス制御では、ここでは樹脂不足を回復することはできない |
| 190℃で5kgの溶融流動率 | 10分あたり0.2～0.5グラム | ISO 1133 | 低い溶融流動率は、厚い壁の場合に高い溶融強度と低い垂れをもたらす。あまり低すぎると、ヘッド圧力とモーター負荷が上昇する |
| 加工後の溶融流動率の変化 | 製品の合計値のプラスマイナス20パーセント以内であること | パイプサンプルに関するISO 1133 | より大きな変化は、熱または摩擦による劣化、または酸化による鎖延長を示します。 |
| 黒色合成物の密度 | 0.949から0.960グラム/立方センチメートル | ISO 1183 | 強度、メーター重量計算、および結晶収縮を規定する |
| カーボンブラック含有量 | 質量比 2.0 ～ 2.5% | ISO 6964 | 2.0パーセント以下では紫外線保護が不十分であり、2.5パーセント以上ではノッチ感度と溶融粘度が上昇する |
| カーボンブラック分散剤 | 見た目評価スケールの3等級以上 | ISO 18553 | 粒状化は亀裂発生の起因点として機能し、目立つ表面の斑点を引き起こす |
| 200度セルシウスで酸化誘導時間 | 最低20分 | ISO 11357-6またはEN 728 | 合成と押出しに対する抗酸化剤パッケージが耐用年数を確保するために生き残ったことを確認する |
| 破断時の伸長率を測定すること | 350パーセント以上であること | ISO 6259 | 伸縮性指標。低下は劣化、汚染、または過剰リグリンドを示します。 |
| 長さ方向の反転を測定すること | 3パーセントを超えない | ISO 2505 | 凝結方向を確認する;高い値は接合部の引き抜きと寸法の変化を引き起こす |
なぜ低溶融流動度が太い壁の場合は不可欠なのか
ダイ出口と最初のサイジングスリーブの間には、熱溶融の支えのないアヌラスがあります。DN630 SDR 17のパイプでは、そのアヌラスの重量は約66キログラム/メートルであり、約200度セルシウスでポリエチレンはほとんど引張強度を持たないところです。重力が常に働きます。溶融強度が不十分であると、溶融は沈み込みます:クラウンは薄くなり、インバーターは厚くなり、200度セルシウスでポリエチレンがほとんど引張強度を持たないところです。その結果、上部で最小厚さ要件に合格しない偏心壁が生じます、たとえ平均が正しい場合でも。MFRが0.2から0.5グラム/10分であるDN100のパイプグレードのPE100は、2.16キログラムの条件で約0.02から0.06グラム/10分に相当する溶融弾性を持っており、この隙間を生き延びることができます。DN500以上では、下限の範囲にある合成物が好まれます。DN110からDN250では、沈み込みが制限要因ではなく、より高い出力が溶融強度よりも価値があるため、0.5に近い合成物が運用しやすくなります。1ラインでDN110からDN630の全範囲を運用する製造業者は、この理由から通常、2つの合成物を用意します。
190℃で5kgの溶融流動率が0.2～0.5グラムであるDN500以上のパイプグレードのPE100は、このギャップを生き延びるほどの溶融弾性を備えている。範囲の下端の化合物は、DN500以上の場合に好まれる。DN110～DN250の場合は、垂れが制限要因ではなく、高い出力が溶融強度よりも価値があるため、0.5に近い化合物がより容易に運用できる。1ラインでDN110～DN630の全範囲を運用する製造業者は、この理由から、2つの化合物を常備することが一般的である。
PE80、PE100、およびPE100-RCの比較
| 特性 | PE80 | PE100 | PE100-RC |
|---|---|---|---|
| 最小必要強度 | 8.0メガパスコール | 10.0メガパスコール | 10.0メガパスコール |
| 水用設計応力 | 6.3メガパスコール | 8.0メガパスコール | 8.0メガパスコール |
| DN315でPN 10に必要な壁厚 | SDR 13.6で23.2mm | SDR 17で18.7mm | SDR 17で18.7mm |
| 分子構造 | 単峰または軽度二峰 | コモナーが高分子量部位に含まれる二峰 | 結合分子密度が高められた二峰 |
| 緩慢な亀裂成長への耐性 | 中程度 | 良好、通常は数百時間のノッチ管試験で使用される | 非常に高い、点荷重と傷の耐性に優れています |
| 一般的な灌漑用途 | 旧規格、低圧ライン | オープントランケの幹線とサブメイン用の標準規格 | トレンチレス設置、砂を使わない埋設、岩の多い地盤 |
| 相対的な材料コスト | 低 | 中 | 高い |
| 排出挙動 | より広いプロセスウィンドウ、より少ないシグを抑えることができる | 規律ある温度管理が必要 | PE100 とほぼ同じ、ヘッド圧がわずかに高い |
灌漑用配管で PE80 より PE100 を選択する場合の商業的な判断は、壁の厚さによって決まる。DN315 で PN 10 を供給するには、PE80 の場合は 23.2 mm が必要だが、PE100 の場合は 18.7 mm だけで済む。これは PE80 より PE100 の方が 19% 少ない樹脂を使用できること、それに伴ってボアが大きくなり、水力容量も増えることを意味する。そのため、PE100 はほぼすべての新しい農地計画で PE80 を置き換え、今日指定されるエクストルーダーラインは PE100 のレオロジーに基づいて最適化されるべきである。
PE100-RC は簡単に触れておくべきである。農地計画では、立地している作物を損なわないようにするために、トランケレス法（掘削や方向井を利用する方法）がますます使用されるようになっている。そのような方法では、パイプを石などの障害物の上に引きずり、点圧荷と表面の傷が生じ、ひび割れの発生源となる。PE100-RC の化合物は、まさにそのような悪用に耐えるように設計されている。ISO 13479 によるノッチ付きパイプ試験が通常の受け入れ方法である。エクストルーダーラインの観点から、RC 化合物は従来の PE100 とほぼ同じように動作するので、ハードウェアの変更は必要ない。違いは、レジンの調達方法と生産者がコミットする試験体制にある。
リグリンド、マスターバッチ、およびフィード準備
農業用配管製造業者は、起動時、サイズ変更時、切断端時などで多くの余剰材を生成する。製品規格では、同じ化合物の生産者自身のクリーンでトレース可能な材料を再利用することが認められており、規律ある工場では、主管パイプの壁に 5 から 10% のリグリンドを使用しても、特性が著しく低下することはない。管理は厳格である：リグリンドは同じ化合物ファミリーと同じ色のものでなければならず、汚染物質を含まないこと、粒子サイズが新品ペレットに近く、フィード流中で分離しないように粒状化されていること、そして重量法で投入することが求められる。工場が高いリグリンド割合や混合ソースのスクラップを再処理したい場合、適切な答えは、その材料を Polyretec などの Wanplas の工場で構築された専用リサイクリング装置を経由させ、その結果のペレットを圧力をかけない用途に使用することである。
大口径の多くの農業用配管は、事前に混合された黒色ペレットから生産される。これは、最も安全な方法であり、カーボンブラックの分散は、化合物エクストルーダーで既に達成されている。工場が、カーボンブラックのマスターバッチをパイプラインで自然 PE100 に投入することを好む場合、分散に責任を負う必要がある。つまり、基材樹脂と相性の良いキャリアを備えたマスターバッチ、正確な重量法による投入装置、および十分な分散混合を実現できるスクリューが必要となる。生産者が自らのマスターバッチを混合する場合、カーボンブラックの分散混合はツインスクリューで行うことができるが、シングルスクリューではできない。Kerke などの Wanplas の工場が構築したツインスクリューエクストルーダーが適切なツールである。
一目で全体像を把握する
農業用硬質 PE 配管のエクストルーダーラインは、8 つの機能ブロックから成る。各ブロックは同じスループットで設計され、最も弱いものがライン全体の出力を決める。以下の図は DN315 から DN630 の構成を示している。小口径の構成は、同じアーキテクチャを使用して、ハードウェアを縮小したものである。
| 位置 | 機器 | 主要機能 | 主要サイジングパラメータ | サイズが小さい場合の影響 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 真空ローダー、シロ、および重量法ブレンダー | 新品ペレット、リグリンド、およびマスターバッチを運搬し、配分する | 運搬速度はライン出力の 1.5 倍以上である | ホッパーの乏しさ、出力の急上昇、不適切な再粉砕比率 |
| 2 | ひだが付いた供給用単軸押出機 | 製品を溶融させ、均一化し、圧力を加える | スクリューの直径と長さ対直径比 | 出力上限、溶融温度の超え、均一性の欠如 |
| 3 | スクリーンチェンジャーと溶融圧力制御 | フィルターの汚染とヘッド圧力の安定化 | 流通量に対するフィルター面積 | 圧力の急上昇、壁内のゲルと斑点 |
| 4 | スパイラルマンドレルまたはバスケット型ダイヘッド | 溶融流を均一な円環に変換する | ダイ直径の範囲、加熱ゾーンの数 | 溶接ライン、壁の偏心、制限された直径範囲 |
| 5 | 真空校正タンク | 外径を固定し、外皮を凍結する | 有効な真空長さとポンプ容量 | 楕円度、直径の変化、高速時のパイプの崩壊 |
| 6 | スプレー冷却タンク | 壁を通して残った熱を除去する | タンク全長と冷却水流量 | ホットコア、押出後の収縮、回復不良 |
| 7 | キャタピラのハウルオフ | パイプを一定の速度で引き出す | トラック数と総引き力 | スリップ、チャターマーク、メーター重量の変化 |
| 8 | チップレスカッター、面取りユニット、傾斜台 | 長さに切断し、端を整え、安全に出荷する | 切断直径と壁容量 | スワール汚染、不完全な溶接端、取り扱い上の危険 |
2つの機能を全ラインにわたって切断します。一つ目は制御システムで、現代のラインでは、エクストラーダのスクリュー速度、ハウルオフ速度、インラインの壁厚ゲージを一つの閉ループに統合し、メーター重量を目標値に保ちます。二つ目は冷却水システムで、校正タンク、スプレータンク、溝付きフィードブッシュ、ギアボックスオイルクーラーを供給し、初回購入者がしばしば不十分に仕様を設定する項目です。
グローブドフィードシングルスクリューエクストラーダ
エクストラーダはラインの中心であり、グローブドフィードセクションは、現代のPEパイプエクストラーダを競争力のあるものにするものです。従来の滑らかな穴径エクストラーダでは、出力はペレットベッドとバレル壁面の摩擦に依存し、ヘッド圧が上昇すると低下します。グローブドフィードエクストラーダでは、フィードトホートに硬化されたブッシュに加工された軸方向の溝が固体ベッドを機械的にロックし、ほぼ歯車ポンプのように固体を運びます。出力はヘッド圧にほとんど依存せず、回転ごとの具体的な出力が上昇し、同等の滑らかな穴径マシンに比べて実質的なスループットの向上は20から40パーセントです。
グローブドフィードブッシュの設計
ブッシュには通常、6から8の長軸またはわずかに螺旋状の溝が付いており、トホートで最大深さまで細長くなり、3から5のスクリュー径にわたってゼロになります。ポリエチレンでは、トホートでの深さはスクリュー径の4から8パーセント程度です。このゾーンで固体ベッドに行われる機械的作業は多くの摩擦熱を生成するため、および早期の溶融が伝送機構を破壊するため、ブッシュは強力に冷却され、加熱されたバレルと熱的に隔離されています。フィードブッシュの水温は通常20から40度摂氏に保たれ、専用回路で管理されます。60度以上に漂うと溝に溶融の膜が形成され、固体ベッドはグリップを失い、出力が崩壊します。
そのトレードオフは圧力です。グローブドフィードは最初の数径で非常に高い圧力を生み出すため、バレル、ブッシュ、およびスラストベアリングはそれに対応するように寸法を設定する必要があり、フィードゾーンのスクリュー根元は堅牢である必要があります。これは、グローブドフィードマシンが単に滑らかな穴径マシンに新しいライナーを装着したものではない理由の一つです。
スクリュージオメトリー
大径PEパイプ用の標準スクリューは、グローブドフィードマシンではバリアースクリューで、分散混合セクションがあります。バリアーフライトは溶融プールと残りの固体ベッドを分離するため、未溶融のペレットが測定セクションに前方に流されないようにします。これは、太いパイプ壁のゲルと冷たいスプラックの典型的な原因です。グローブドフィードセクションはすでに積極的に伝送しているため、圧縮比は中程度で、通常は2.0から2.5から1の範囲です。滑らかな穴径マシンで使用される3から1またはそれ以上のものではなく、33から1の長さ対径比がこの用途に適しています。これは、高出力で完全に溶融する十分な滞在時間を提供し、バリアー部と最後の5径に混合要素を備えます。混合要素は通常、パイナップル、スパイラル、またはマドックタイプで、分散ではなく分散作用を選択します。なぜなら、混合物はすでに分散されており、メルトがダイに到達する前に、熱と粘度のグラデーションを均一にするのが仕事です。
エクストラーダモデル
| スクリュー径とL/D | スクリュードライバーの直径とL/D比 | PE100の定格出力 | メインドライブ定格 | 最大ねじ速度 | バレル加熱ゾーン | サービスされるパイプ径の範囲 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SJ-75/33 | 75 mm, 33 to 1 | 時速250kg | 90 kW | 120回転/分 | 5 | DN20からDN160 |
| SJ-90/33 | 90 mm, 33 to 1 | 400kg/時間 | 132 kW | 110 回転/分 | 6 | DN63からDN250 |
| SJ-120/33 | 120 mm, 33 to 1 | 800 kg/時間 | 250 kW | 100 回転/分 | 7 | DN160～DN450 |
| SJ-150/33 | 150 mm, 33 to 1 | 1200 kg/hour | 315 kW | 90 回転/分 | 8 | DN250～DN630 |
Rated output assumes a black PE100 compound with an MFR near 0.3 grams per 10 minutes at the 5 kilogram condition, a grooved and water-cooled feed section, and a die head pressure in the normal 25 to 35 megapascal band. Actual specific energy consumption on a well-tuned grooved feed line runs between 0.20 and 0.25 kilowatt hours per kilogram at the motor shaft, which is why installed motor power is roughly one and a half times the theoretical requirement: the margin covers start-up torque, cold compound, and the pressure excursions that occur during size changes.
120 mm機と150 mm機の選択は、購入者が直面する最も一般的な決定です。契約の混合物がDN315とDN400を中心とする場合、800キログラム/時間の120 mm機がより良い投資です。これは、ほとんどの場合設計点に近い状態で稼働するため、80％の定格出力で稼働するエクストラーダの方が、40％で稼働するものよりも熱的安定性が高く、よりエネルギー効率が高いからです。DN500とDN630がコア製品である場合、150 mm機は必須です。800キログラム/時間の66キログラム/メートルのパイプでライン速度は0.20メートル/分にまで低下します。これは、冷却タンクの滞留が過剰になり、表面品質が低下するほどに遅くなるので、必要になります。
スパイラルマンドルダイとバスケットダイヘッドの設計
ダイヘッドは、エクストラーダから単一の円形溶融ストリームを均一な円環に変換します。それがどれだけうまく行うかは、壁厚の分布、溶接ラインの有無、およびサイズ変更後にラインをどれだけ速く規格に戻せるかを決定します。
スパイラルマンドレル原理
スパイラルマンドレル型金型は、入口溶融物を通常 6 から 12 個の給気口に分割し、マンドレル表面に形成された螺旋形のチャネルに供給します。各スパイラルチャネルはその長さに従って徐々に浅くなり、マンドレルの周囲の空隙は徐々に大きくなります。そのため、溶融物は各スパイラルから連続的に漏れ出し、周囲の空隙領域に集まります。溶融物が金型地面に到達するまでに、何度も層状化および再合成され、単純なスパイダーレグ型金型で生じる溶接ラインは事実上排除されます。
このことは、灌漑用パイプにとって直接的な意味を持ちます。溶接ラインは、パイプ全長にわたる弱い分子結合の平面であり、持続的なホープ応力下では、緩やかな亀裂の成長の好ましい経路となります。50 年の水圧設計寿命を維持する必要があるパイプでは、溶接ラインは許容できません。スパイラルマンドレル配分がなければ、50 ℃、1000 時間の試験で 5.0 メガパスカルの圧力下でパイプが破損する可能性があります。
大口径用バスケット型金型
大きな口径 (DN500 以上) では、純粋なスパイラルマンドレル形状が困難になります。スパイラルチャネルは非常に長くなり、金型内の滞留時間が長くなり、流れチャネルの外壁にある材料は、クリアする前に劣化する可能性があります。バスケット型金型、バスケットディストリビュータまたはスクリーンバスケット型金型とも呼ばれ、溶融物を多数の小さな給気孔を備えた網状のディストリビュータから径方向に送り、短い周囲のチャンバーで流れを合成します。その結果、溶融物のパスが大幅に短くなり、滞留時間が短くなり、同じ出力で圧力が低下し、周囲に非常に均一な分布が得られます。
現在の多くの大口径ヘッドは、融液を放射状に広げるバス状ディストリビュータと、バスの穴から残る流線を除去する短いスパイラル部からなるハイブリッド構造を採用しています。DN500とDN630の商業出力を実現するラインでは、このハイブリッドアーキテクチャが推奨の構成です。DN450以下では、従来のスパイラルマンドレルヘッドが十分で、清掃も簡単です。
| 金型ヘッドのパラメータ | DN110～DN250ヘッド | DN200～DN450ヘッド | DN315～DN630ヘッド |
|---|---|---|---|
| 配分原理 | スパイラルマンドレル、6～8スパイラル | スパイラルマンドレル、8～10スパイラル | 短スパイラル部を備えたバスケットディストリビュータ |
| 設計溶融圧力 | 28～35メガパスカル | 26～33メガパスカル | 25～32メガパスカル |
| ヘッドの加熱ゾーン | 4 | 5～6 | 6～8 |
| 金型の隙間と壁厚の比率 | 1.15～1.30 | 1.20～1.32 | 1.22～1.35 |
| センタリング方法 | 金型リング上の4本のラジアルボルト | 6本の放射状ボルト、ダイヤルインジケータのセットアップ | 8本の放射状ボルト、微調整のための熱ゾーンの調整 |
| 一般的な溶融滞在時間 | 2分以内 | 2〜4分 | 3〜6分 |
ダイの隙間、引き下げ、センタリング
ダイの隙間は、パイプがダイ出口とサイジングスリーブの間で引き下げられるため、通常はパイプの完成された壁厚よりも大きくなります。ダイの外径とサイジングスリーブの直径の比率は、一般にPEパイプの場合は1.15〜1.35であり、引き下げが径向と円周方向の両方でバランスがとれるように調整する必要があります。不均衡な引き下げでは、ポリマー鎖がパイプ軸に沿って優先的に配置され、後で過度の縦方向の回復と、サービス中に緩慢な亀裂の成長に対する抵抗の低下に表れます。
センタリングはパイプラインで最も頻繁に誤った調整をされる調整です。ダイリングに付けられた放射状ボルトは、ダイをマンドレルに対して相対的にずらし、粗調整となります。微調整は、ヘッド周囲で個々の加熱ゾーンのセットポイントを調整することで行われ、局所的に暖かいセグメントはより低粘度であり、流動が速くなります。現代的な慣行では、冷たいときにダイヤルインジケータでセンタリングを調整し、最初のカット長の壁厚測定で確認し、ラインが稼働しているときにインライン超音波ゲージで調整します。DN630ヘッドでは、1ミリメートルの偏心は、生産ライン中に放置されると、多くの無駄な樹脂を意味します。これは、平均壁を高くして薄い側を最小値より上に保つ必要があるためです。
真空校正タンクとサイジングスリーブの設計
真空校正タンクは、パイプの外径を固定し、自己支援型の外皮を凍結します。これは、溶融の柔らかい円環を寸法的に定義された製品に変える機械であり、大口径の灌漑メインラインでは、大型で最も高価な単品であることが多くなります。
真空サイジングの仕組み
溶融チューブはダイから出て、サイジングスリーブに入ります。スリーブの内径は、目標パイプの外径にプラスして収縮許容を加えた値と等しくなります。スリーブを囲むタンクは部分真空に保たれ、パイプボアは大気圧に保たれます。その結果、パイプ壁はスリーブに対して外側に押し出されます。スリーブとパイプの表面に水を噴霧し、外皮が参照面と接触しながら結晶化し、数ミリメートルの固体皮が形成されたら、パイプは自らの直径を保持します。
真空レベルは主要なプロセスハンドルです。PEパイプの作業範囲は大気相対でマイナス0.02〜マイナス0.06メガパスカルです。DN110 SDR 26などの薄壁パイプは、範囲の低い側を必要とし、過剰な差分で柔らかい壁がスリーブに硬く押し出され、パイプがタンクの遠い端で内側に折り曲がったり、ドラッグマークができたりします。DN630 SDR 17などの厚壁パイプは、高い側を必要とし、壁が硬く、溶融チューブが重いため、不十分な差分でパイプが小さくなり、楕円になります。真空は安定的でなければなりません：0.005メガパスカル以上の変動は、直径の波動として直接表れ、これは古典的な竹輪の欠陥です。
サイジングスリーブの材質とジオメトリー
サイジングスリーブは真鍮またはステンレス鋼で作られます。真鍮は高い熱伝導率を持ち、より速く熱を取り除き、より光沢のある表面を与え、少なかなきの接触に対して寛容です。DN400までで、真鍮が従来の選択です。ステンレス鋼は硬く、研磨作業下でそのボア寸法を長く保ち、真鍮が最終的に獲得する表面酸化物を生成しませんので、大口径ではスリーブが交換するのに高価です。いずれの場合でも、スリーブは真空がスリーブを通ってパイプ表面に作用できるように穴あけまたはスロット状に加工されており、スロットパターンは連続的な縦線のスロットがパイプに目立つストライプを残さないように段階的に配置されています。
スリーブの長さは、小口径ではパイプ直径の1.0〜1.5倍であり、大口径ではスリーブが短い精密リングに変化し、サポートリングとスプレーゾーンのシリーズに裏付けられます。エントリーチャンファーは重要です：過剰に鋭くなると、入口溶融を削ぎ落とし、浅くなると、溶融がきれいに座りません。
| タンクのパラメータ | DN110 から DN250 の構成 | DN250 から DN450 の構成 | DN400からDN630の構成 |
|---|---|---|---|
| タンクセクション数 | 1 から 2 | 2 | 2 から 3 |
| 総有効長 | 6 から 9 メートル | 9～12メートル | 12から18メートル |
| 作業真空 | 0.02 から 0.04 メガパスコール | 0.03から0.05メガパスカルまでの圧力 | 0.04から0.06メガパスカルまでの圧力 |
| サイジングスリーブ材質 | ブラス | ブラスまたはステンレス鋼 | ステンレス鋼304 |
| タンクシェル | ステンレス鋼304、アクリル視認パネル付き | ステンレス鋼304 | ステンレス鋼304、強化フレーム付き |
| 縦方向の移動 | プラスまたはマイナス 300 ミリメートル、モーター化 | プラスまたはマイナス 400 ミリメートル、モーター化 | プラスまたはマイナス 500 ミリメートル、モーター化 |
| 横方向と高さの調整 | プラスまたはマイナス 50 ミリメートル | プラスまたはマイナス 75 ミリメートル | プラスまたはマイナス 100 ミリメートル |
| 排気ポンプの配置 | 単一水リングポンプ | 2 つの水リングポンプ、独立したチャンバー | 2 つまたは 3 つのポンプ、独立して調整されたチャンバー |
独立した真空チャンバーは、買い手が期待するよりも重要です。タンクを 2 つまたは 3 つの独立して調整されたチャンバーに分割すると、パイプが最も圧力を受ける入口部分で強力な差圧を適用でき、スキンが形成されてから余分な真空が生じる部分では穏やかな差圧を適用できます。DN630 の作業では、この段階的なプロファイルが、楕円度許容範囲を満たすか否かの違いになることがよくあります。
水位、スプレー、およびサポート
タンク内では、パイプは冷却されるにつれて中心に保たれるように、調整可能なローラーまたはリングサポートで支えられています。重いパイプの場合、これらのサポートは実際の荷重を担い、サイズが変わるたびに調整する必要があります。低くしたサポートは、ステーション間でパイプが垂れ下がり、楕円度が生じる可能性があります。水は、制御された水位を維持するための浸水と、リングに配置されたスプレーノズルによって供給されます。浸水部分では、パイプの下半分で高い熱伝達が行われ、スプレーは周囲の熱除去を均一にし、クラウンがインバーターと同じ速度で冷却されます。スケールがノズルを塞がっている場合、クラウンはよりゆっくり冷却され、タンクから出た後、パイプは楕円度と壁厚の偏差を生じます。
スプレー冷却タンクと冷却グラデーション
調整タンクの後、パイプの外径は固定されますが、太い壁の灌漑配管の場合、コアはまだ溶融しています。続くスプレー冷却タンクには、1 つの仕事があります。パイプの内側の壁から外側に向けて、残る熱を徐々に除去し、パイプが破壊的な残留応力を生じさせずに十分に冷却されるようにし、ラインが 100 メートル以上にならないようにします。
熱負荷
ポリエチレンを 200 度近くの溶融温度から 40 度近くの取り扱い温度に冷却するには、約 600 キロジュール/キログラムが必要となり、可溶性熱とポリマーが結晶化する際に放出される潜在的な熱を組み合わせます。 1000 キログラム/時間であれば、約 167 キロワットの連続的な熱放出が必要です。冷却水に 5 度の温度上昇を許可すると、必要な循環量は 29 キュービット/時間に近くなります。 4 から 6 度の温度上昇で 1000 キログラムの毎時出力あたり 25 から 35 キュービット/時間の冷却水が必要な場合がほとんどであり、ラインを注文する前に、チラーの仕様と照らし合わせて確認する必要があります。
| ライン出力 | 除去するための熱量 | 5 Kの上昇で冷却水の流れ量 | マージンを持つ推奨のチラー容量 | 典型的な冷却全長 |
|---|---|---|---|---|
| 時速250kg | 約 42 キロワット | 7 ～ 9 キュービット/時間 | 55 ～ 65 キロワット | 9～12メートル |
| 400kg/時間 | 約 67 キロワット | 12 ～ 14 キュービット/時間 | 85 ～ 100 キロワット | 12から18メートル |
| 800 kg/時間 | 約 133 キロワット | 23 ～ 28 キュービット/時間 | 170 ～ 200 キロワット | 18～30 メートル |
| 1200 kg/hour | 約200キロワット | 34から42立方メートル/時間 | 250から300キロワット | 30 to 48 meters |
温度グラデーションが暖かいところから冷たいところへ向かう理由
可能な限り冷たい水をどこでも流すという本能は間違っている。太い壁の外皮を冷やしながら中核がまだ溶融している状態にしておくことは、急な温度グラデーションを引き起こす。その後、中核が冷えて収縮すると、既に硬化した外皮に引っ張られ、完成したパイプは外壁を圧縮し、内壁を張力にさらす。これらの残留応力は、サービス中にパイプがホープ応力にさらされている部分で、緩やかな亀裂の成長に抵抗を減らし、標準試験で過剰な縦方向の回復を示す。
正しい配置はグラデーションです。校正タンクと最初のスプレータンクは16〜20度の温度で運転され、制御された皮膚を凍らせるのに十分な温度で、ショックを与えないようにします。その後のタンクは12〜15度の温度に下がり、最後のタンクは表面を処理するために最低の実用温度で運転されます。10度以下ではほとんどの利点はなく、湿度の高い作業場では凝縮の問題が発生する可能性があります。各タンクには独自のサーモスタット制御と独自のリターンラインが必要です。これにより、グラデーションを実際に維持することができます。
冷却は壁の厚さの二乗に比例します。壁を通した伝熱が主役なので、DN630 SDR 17のパイプで37.4mmの壁を持つものは、同じ出力のDN160のパイプよりも何倍も長いタンクが必要です。また、DN630に到達するラインは、最初から30～48メートルの冷却スペースを確保して設置する必要があります。DN400のライン用に建てられた工場にタンクの長さを追加することは、この業界で最も高価な過ちの一つです。
Caterpillar Haul-Off、チップレス切断、パイプハンドリング
カタピララフオフは、ライン速度を設定し、その結果、エクストラーダ出力と組み合わせると、パイプのメートル重量になります。その二つの要件は、変形せずにグリップを保つことと、リップが発生しない速度安定性です。
Haul-Off 構成
トラックはパイプの周りに対称に配置されており、グリップを均等に配分することでパイプの平坦化を防ぐため、直径と壁厚に応じて番号が増えます。小型および中型パイプには4本のトラック、中間サイズでは6本のトラック、DN500以上の大型パイプでは8本のトラックが使用されます。各トラックは空気圧またはサーボハイドロリクライニングによって荷重され、クランプ圧を正確に設定できます。圧力が少なければトラックが滑り、メートル重量の変動が発生し、圧力が多ければパッドが印を残したり、パイプがまだ暖かいコアのまま丸みを失います。
| ハウルオフモデルクラス | カタペタールトラックの数 | 最大引っ張り力 | 速度範囲 | パイプ直径範囲 | ドライブ |
|---|---|---|---|---|---|
| コンパクト | 4 | 20キロニュートン | 0.3～30メートル/分 | DN20からDN160 | 減速機付きサーボモーター |
| 中 | 4～6 | 40キロニュートン | 0.2～15メートル/分 | DN63～DN315 | 減速機付きサーボモーター |
| 大型 | 6 | 60キロニュートン | 0.1～10メートル/分 | DN200～DN500 | デュアルサーボ、電子制御で同期化 |
| 重量型 | 8 | 80～120キロニュートン | 0.1～6メートル/分 | DN315～DN630 | クワッドサーボ、電子制御で同期化 |
速度安定性こそ、優れたハウオフと十分なハウオフを区別する要素です。0.30メートル/分は、1200キログラム/時間のDN630 SDR 17の動作点であり、モーターはその定格速度のほんの一部で動作しています。サーボモーターに高解像度のエンコーダーとプレロードされた減速機があれば、コギングやバックラッシュ、制御のリップルはパイプ全体に定期的に壁厚の変化をもたらします。単純なインバータ駆動のアсинクロモーターでは、必要な滑らかさを保てません。
閉ループメートル重量制御
最新の配置では3つの要素がリンクされています。インライン超音波壁厚計は冷却セクションのすぐ後に周囲のいくつかの位置で壁の厚さを測定します。制御システムは計算されたメートル重量と目標値を比較し、ハウルオフ速度を調整します。エクストラーダーのスクリュースピードはより遅い調整として使用されます。ハウルオフ速度を一定にして出力を増やすと、壁が薄くなり、逆に出力を減らすと、壁が厚くなります。このループは直接的で速く、適切にチューニングされたループではメートル重量が約1％以内に保たれます。これにより、生産者は標準最小値よりわずかに高い目標の壁を維持することができ、大きな安全マージンを持たなくてもよいようになります。
チップレス切断、面取り処理、および排出
歯付きの鋸で大型のPEパイプを切断するとスワールが発生し、水道パイプ内のスワールは許容できません。チップレス切断は、回転するパイプに徐々に押し込まれた硬化された円形の刃で、材料を移動する代わりに除去し、チップがまったくないきれいな正方形の面を残します。これは、最大25から30ミリメートルの壁厚までのパイプに使用される最良の方法です。壁厚がそれ以上になると、チップレス切断に必要な力が非常に高くなり、代わりに惑星型の鋸が使用されます。パイプは数値制御で回転する鋸刃に囲まれ、スワールは元の場所で収集されます。どちらのタイプも切断中にパイプと共に移動するため、ラインは決して停止しません。
すぐに面取り処理が続きます。ソケットとガスケットジョイント用のパイプ端の面取りは必須であり、ブッタ融合でも有益です。自動面取りヘッドがカッターのキャリッジに取り付けられており、このサイクルで処理します。
排出は直径によって異なります。DN110以下のパイプは通常コイル状になり、制御されたバッ��テンションとストラッピングステーションを備えたコイラが適切な下流装置です。コイル化は現場でのジョイント作業を大幅に節約します、なぜなら横方向の配管が1つの連続した長さで敷設できるからです。DN110以上ではパイプは直線的な長さにカットされ、通常6メートルまたは12メートルの長さにして、傾斜台に載せられます。DN630のラインでは、12メートルの長さが800キログラム近くになるため、傾斜台は油圧ダンピングとインターロック機構を備え、受け皿はコアがまだ暖かい間に平面を作らないように設計されています。
アップストリームおよびインライン付属装置
付属装置は、未経験の買い手が節約し、経験豊富な買い手がしないものです。以下のすべてのアイテムは、完成パイプに欠陥をもたらします。
- 真空積込みと中央輸送。ペレットは、スクリューが消費できる速度よりも速く、余裕をもってホッパーに到達する必要があります。ライン出力の少なくとも一倍の輸送能力があると、ホッパーのレベルが変動しません。ホッパーのレベルが変動すると、出力の急激な変化を引き起こすバルク密度の変化が発生します。
- 重量ベースの混合。リグリンドまたはマスターバッチが投入されている場合は、ボリュームベースのものではなく、ロスインウェイトのブレンダーが必要です。リグリンドのバルク密度は、新品のペレットとは異なり、粒子形状によって変化するため、リグリンドのボリューム投入は事実上制御されていません。
- 乾燥。ポリエチレンは吸湿性がないため、パイプコンパウンドは通常乾燥する必要はありません。しかし、表面の結露から保護する必要があります。冷たいシロに置かれたペレットを暖かい作業場に移すと、表面の水が蒸気に変化し、厚い壁に気泡や空洞として現れます。70〜80度の温度で1〜2時間乾燥させる簡単なホットエアホッパードライヤーでこの問題を解決でき、カーボンブラックマスターバッチや屋外で保管されたリグリンドには本当に必要です。
- スクリーンチェンジャー。油圧プレートまたは連続的なスクリーンチェンジャーは、ダイを汚染から保護し、同様に重要なことは、安定した背圧を提供することです。連続的なタイプは、ラインを停止せずにスクリーンを交換できるため、20分間に安定する厚壁製品では、非常に価値があります。
- 溶融圧力と温度の計測装置。スクリーンチェンジャーの前と後で使用されるトランスデューサーは、スクリーンを通過する圧力降下を示します。これは、変更が必要な時期を示す最もクリーンな指標です。ダイアダプターの溶融温度計は、実際の溶融温度を測定する唯一の信頼できる方法であり、バレルゾーンの測定値は壁温度であり、溶融温度ではありません。
- インライン超音波壁厚測定装置。マルチセンサ超音波ゲージは、四つ、六つ、または八つの周囲の位置で壁を測定し、最小壁、平均壁、楕円度、偏心度をリアルタイムで計算します。1200キログラム/時間で高価なPE100コンパウンドを製造するラインでは、この装置はプラントで最も速く利益を生むアイテムの一つです。
- インクジェットコーディング。製品規格では、製造者、寸法、SDRまたは圧力クラス、材質の指定、標準参照、生産追跡データを示す間隔で耐久性のあるマーキングが必要です。ライン速度に同期化された高コントラストインクジェットプリンタがこれを処理し、印刷するトレースバリデーションコードは、バッチが疑われた場合に生産ウィンドウを単一化できるよ���にします。
プロセスパラメータウィンドウとライン速度計算
PE100パイプのプロセス設定は、魔法の数を探すというよりも、一貫して狭い帯域を維持することです。以下のウィンドウは、5キログラムの条件でMFRが0.3グラム/10分近くの黒色PE100コンパウンドの出発点であり、特定のコンパウンドとダイに合わせて調整する必要があります。
| ゾーン | 設定範囲 | 目的と調整ロジック |
|---|---|---|
| フィードブッシュ水 | 20〜40度の温度 | ソリッドベッドが溝にグリップし続けるようにします。60度以上の温度を許可しないでください。 |
| バレルゾーン1 | 170から180度摂氏 | 軟化を開始し、溶融フィルムが生じる前に溝を伝送することを防ぎます。 |
| バレルゾーン2 | 180 から 190℃ | メイン溶融。未溶融が出現した場合は上げ、モータ負荷が低くて溶融が熱くなった場合は下げる |
| バレルゾーン3 | 190～200度摂氏温度 | バリアセクションより先に溶融を完了する |
| バレルゾーン4 から 6 | 195～205度摂氏温度 | メータリングと均一化、熱ストレーキングを防ぐため平らに保つ |
| スクリーン交換器とアダプター | 200～210度摂氏温度 | わずかに暖めることで圧力損失を減らす |
| ダイヘッド本体ゾーン | 195～210度摂氏温度 | 個々のゾーンを数度下げて、周囲の壁の偏差を修正する |
| ダイリップゾーン | 190～200度摂氏温度 | 下部リップ温度を上げることで溶融強度を向上させる。溶融破裂が生じる場合は温度を上げる |
| アダプターでの実際の溶融温度 | 195～215度摂氏温度 | 制御変数。220度摂氏以上になると、たわみと酸化のリスクが急激に上昇する |
| ダイヘッド溶融圧力 | 25～35メガパスカル | 定速で圧力が上昇すると、スクリーンが詰まり、または溶融温度が下がる |
スクリュースピード、出力、ラインスピード
彫輪付きフィードエクストラーダーでは、スクリュースピードと出力の関係は、ほぼ全ての動作域で線形に近い。90回転/分で1200キログラム/時間を出力する150mmの機械では、約13.3キログラム/時間/回転となり、この特定の出力は約30回転/分以上で数パーセント以内に維持される。その下では、バレルからの熱入力が剪切熱よりも優勢になるため、関係は予測しにくくなる。
ライン速度は、メートル重量をメートルに割った値に直接関係します。メートル重量は直径に応じて急激に上昇するため、ライン速度と壁厚は、小径から大径へ移動するオペレーターを驚かすような逆相関関係にあります。
| 製品 | 壁厚 | メートル重量 | エクストラーダ出力 | 結果のライン速度 | 必要な冷却長さ |
|---|---|---|---|---|---|
| DN110 SDR 26 | 4.2 mm | 1.33 kg/meter | 時速250kg | 3.13メートル/分 | 9～12メートル |
| DN160 SDR 17 | 9.5ミリメートル | 4.29キログラム/メートル | 400kg/時間 | 1.55メートル/分 | 12～15メートル |
| DN225 SDR 17 | 13.4ミリメートル | 8.51 kg/メートル | 600 kg/時間 | 1.18 メートル/分 | 15～21 メートル |
| DN315 SDR 17 | 18.7 mm | 16.62 kg/メートル | 800 kg/時間 | 0.80 メートル/分 | 21～27 メートル |
| DN400 SDR 17 | 23.7 mm | 26.75 kg/メートル | 1000 kg/時間 | 0.62 メートル/分 | 27～36 メートル |
| DN500 SDR 21 | 23.9 mm | 34.14 kg/メートル | 1100 kg/時間 | 0.54 メートル/分 | 30 ～ 39 メートル |
| DN630 SDR 17 | 37.4 mm | 66.49 kg/メートル | 1200 kg/hour | 0.30 メートル/分 | 36 ～ 48 メートル |
DN315 SDR 17 の列は、詳細に説明する価値がある。これは、最も一般的な農地主生産品である。18.7 mm の壁と 16.62 kg/メートルの場合、800 kg/時間のエクストラーダで 0.80 メートル/分、つまり 48 メートル/時間の生産量が得られる。同じ製品を 1.0 メートル/分にするには 1000 kg/時間が必要であり、それが達成可能かどうかは、冷却トレインが引き戻しテストに合格するほどのコア温度を維持できるかどうかで決まる。太い壁のパイプの出力は、冷却の問題であり、エクストラーダの問題よりもずっと前に問題となる。
起動、停止、およびサイズ変更手順
厚壁の大径パイプは、不注意な起動を許しません。規律ある手順で行うことで、樹脂と時間の両方を節約できます。
冷たい起動
- バレル、アダプター、およびダイヘッドを最低2時間、大型バスケットヘッドの場合はより長く、設定温度に保ちます。ヒーター帯は、その背後にある鋼材よりもはるかに早く設定温度に達します。ヘッド内の冷たいポリマーに対してスレッドを回すと、シェープピンが破損したり、スラストベアリングが損傷することが最もよくあります。
- 給料ブッシュの冷却水が循環していることと、ペレットが吐出口に入る前に温度が一定であることを確認してください。
- スクリューを低速で回し、5〜10回転/分で、溶融圧を観察します。ラインが完全なダイ周囲から安定して溶融を出すようになるまでスピードを上げないでください。
- まで消去し、その後スレッドを段階的に上げ、圧力と溶融温度がそれぞれの段階で安定するようにします。
- メルトチューブをスライドロープとスタートプラグを使ってサイジングスリーブに手動で通し、真空を徐々にゼロから作業レベルまで上げます。一度の操作でなく、そうすることで圧力と溶融温度が安定します。
- 低速でハウルオフを動かし、同時にハウルオフとスレッドを作業点に向かって上げながら、インラインゲージで壁厚を観察します。
- 最初の長さを切り取り、廃棄し、8つの位置で直径、楕円度、壁を測定し、センタリングを修正してから生産に取り組みます。
サイズ変更
直径を変更することは、工場の実際の生産性に最も大きな影響を与える作業です。手順は、スクリューの速度を低下させ、ラインを外に流すこと、ハウルオフを停止すること、ヘッドが熱くなっている間にダイヘッドとマンドレル、ダイリング、およびディストリビュータ部品を交換し、適切な熱グローブと製品量に対応したダイカートを使用すること、サイジングスリーブを変更し、タンクを新しいセンターヒートに水平および垂直に移動すること、ハウルオフのトラックとカッタークランプを再配置すること、そして上記のスレッドとラムの手順を繰り返すことです。
迅速な切替が可能な設備、予め加熱された予備工具、タンクレールに表示された位置スケールを備えた整理整頓された工場では、隣接するサイズ間の切替が2〜3時間で完了し、DN160とDN630などの極端なサイズ間の切替は1シフトで完了します。そうした設備がない工場では、通常2倍の時間がかかります。切替時間は純粋な生産損失であるため、ラインの見積もりにおいて、迅速な切替設備は非常に高い利益をもたらす選択肢の一つです。特に混合灌漑契約を受注する生産者の場合、各プロジェクトで複数の直径が必要となります。
シャットダウン
短時間の停止の場合は、ねじの回転速度を最小限に減らし、金型の温度を維持し、ヘッドを溶融物で満たす。ポリエチレンは、200度の低温でも短時間の停止に耐えます。長時間の停止や材料の変更の場合は、バレルとヘッドを完全にピュアポリエチレンで徹底的に洗浄し、その後、金型ヘッドの温度を下げます。金型ヘッドを黒い溶融物で満たして一晩放置しないでください。カーボンブラックの積載は、抗酸化剤パッケージの局所的な熱負荷を増加させ、翌朝の最初の押出物は、劣化したゲルで満たされ、その後は必ずピュアポリエチレンで洗浄する必要があります。
製品基準と試験体制
農地用メインパイプは、50年の設計寿命を保証する圧力製品であるため、試験体制は形式的なものではありません。国際的な灌漑取引では、四つの製品規格が支配的であり、数値的な要件は緊密に調和されていますが、マーキング規則、寸法公差クラス、および証明要件はそれぞれ異なるため、生���者は各契約でどの規格が適用されるかを知っておく必要があります。
| 標準的なもの | 主要使用地域 | 適用範囲 | 灌漑生産者向けの注意事項 |
|---|---|---|---|
| GB/T 13663.2 | 中国国内および中国仕様に準拠する多くの輸出市場 | 水道用ポリエチレン配管システム、パイプをカバーする部品 | PE80 および PE100 の寸法公差等級、水圧要求事項、およびマーキングを定義します。 |
| ISO 4427-2 | 国際基準 | 水供給および排水用プラスチック配管システム、ポリエチレンパイプ | 他の国の規格のほとんどが基準としている文書 |
| EN 12201-2 | ヨーロッパおよびヨーロッパの慣行に準拠する市場 | 水供給用プラスチック配管システム、ポリエチレンパイプ | マーキング、バッチ追跡可能性、材質特性に関する具体的な要件を追加 |
| AS/NZS 4130 | オーストラリアとニュージーランド | 圧力用ポリエチレンパイプ | オーストラリアの灌漑および農村用水プロジェクトで広く引用される; 特定のSDRの好みがある |
静水圧試験
PE100の適格性の核心は、完成したパイプに対して実施される、制御されたホープ応力で行われる三点の静水圧試験プログラムです。各点は異なる破壊メカニズムを検証します。
| 試験条件 | ホープ応力 | 破壊までの最小時間 | 破壊メカニズムのスクリーニング | 生産者にとっての実用的な意味 |
|---|---|---|---|---|
| 20度セルシウス | 12.4メガパスコール | 100時間 | 短期の延性強度 | 合成物が真にPE100であることと、壁が仕様に適合していることを確認する |
| 80 ℃ | 5.5メガパスコール | 165 時間 | 可塑性から脆性への移行 | 壁の欠陥、汚染、不十分な均一化を検出する |
| 80 ℃ | 5.0 メガパスカル | 1000 時間 | 緩やかな亀裂成長耐性 | 長寿命インジケータ。ここで発生する故障は、通常、溶接ライン、ゲル、または劣化した安定剤に起因します。 |
80 ℃で実施される1000時間の試験は、約6週間かかります。したがって、これはバッチリリース試験ではありません。これはタイプ試験であり、定期的な検証です。日常的な生産は、より速い試験、寸法および材質のチェックによって管理されます。1000時間の試験に失敗した製造業者は、ほとんどの場合、レジンの問題ではなく、プロセスの問題を抱えています。溶接ラインの残留、未溶解を生成するねじ、過剰な溶融温度で調理された安定剤パッケージ、または不十分なスクリーンパックによる汚染です。
日常的な生産管理
| チェック | 要求事項 | 頻度 | 機器 |
|---|---|---|---|
| 外径、平均値 | 統制基準で指定された許容範囲内 | 直線の各コイルまたは各バッチごとに | 円周テープまたはレーザー測定器 |
| 壁厚、最小値、任意の点で | 表中の最小値より小さくない | 連続的なインライン検査と手動検査を各シフトで行うこと | 超音波ゲージと点微量計を使用すること |
| 現場でのオーバル度を測定すること | コイル化または積み上げ前に直径を測定し、規格の範囲内であること | 各生産ラインとタンク調整後は必ず検査すること | 直径方向と長さ方向の両方で測定すること |
| 破断時の伸長率を測定すること | 350パーセント以上であること | 各生産バッチで検査すること | 管壁から切り出したダンベル試料を使用した引張試験機で測定すること |
| 長さ方向の反転を測定すること | 3パーセントを超えないこと、クラックやブリスティングがないこと | 各生産バッチで検査すること | 指定の温度でオーブンまたは液体浴で加熱すること |
| 溶融流動率の変化を測定すること | 製品の合計値のプラスマイナス20パーセント以内であること | 各材料ロットおよび生産時の定期的な検査 | 溶融流動指数テスターを使用すること |
| 酸化誘導時間を測定すること | 200度の温度で20分以上であること | 各材料ロットおよび生産時の定期的な検査 | 微小差分熱量計 |
| カーボンブラック含有量 | 質量比 2.0 ～ 2.5% | 各材料ロット | 扁平炉熱分解法 |
| カーボンブラック分散剤 | 等級 3 以上 | 各材料ロット | マイクロトーム切片と光学顕微鏡 |
| 印字の判別可能性と内容 | 管理基準に従い完全かつ耐久性がある | 継続的な視覚的検査、各シフトで確認 | マーキング仕様シートに対する視覚検査 |
縦方向の回復は、特に配管メインに関しては、ダイとサイジングスリーブとの間のエキスプレスラインではなく、樹脂に関するテストであるため、特に注目に値します。回復率が3％を超える場合、壁に方向が凍結されており、通常の原因は、ダイとサイジングスリーブとの間の下降が過剰である、前方のラインでの冷却グラデーションが過度に激しかった、またはコアがまだ柔らかい状態のときにハウオフ張力が高すぎたことです。これらのいずれもは、機械上で修正可能です。
農地配管の接合方法
パイプの品質は、接合部がパイプと同じ品質である場合にのみ実現されます。灌漑プロジェクトでは、4つの接合部ファミリーを使用し、選択は直径、現場条件、および現場で利用可能なスキルレベルによって決定されます。
バット融合
バット融合は、DN110以上のトランクおよびサブメインパイプの主な方法です。2つの正方形面のパイプ端が機械に取り付けられ、回転する平面機で平行なクリーンな表面を作り、指定されたベッドが形成されるまで加熱プレートに面しています。その後、分離され、圧力下で冷却されるまで強制的に結合されます。その結果の接合部は、パイプ壁と同じ強さを持ち、スラストブロックが不要です。
| バット融合パラメータ | 典型値 | DN315 SDR 17、18.7 mm の壁の場合の作業例 |
|---|---|---|
| ヒータプレートの表面温度 | 200 ～ 220 ℃ | 210度摂氏、4つのポイントで表面ピロメーターで確認済み |
| 向きの許容範囲 | 0.5ミリメートル未満の隙間、壁の10パーセント未満のズレ | 0.5ミリメートル未満の隙間、段差1.9ミリメートル未満 |
| ビードアップの終わりの初期ビードの高さ | 約0.5ミリメートルに加え、壁の厚さの10分の1 | 両側のパイプ全周約2.4ミリメートル |
| 低い接触圧で熱保持時間 | 約10秒/ミリメートルの壁 | 約190秒 |
| 交換時間、プレートの取り外しから接触まで | 可能な限り短く、通常は厚い壁の場合で10秒未満 | 目標は8秒 |
| 最大圧力下の冷却時間 | 大まかに言えば、1ミリメートルの壁ごとに1.0から1.5分 | 19から28分間固定 |
| 最後のビードの外観 | 2つの均一に巻き込まれたビード、パイプ表面の谷 | ビードの幅はビードの高さの約3～5倍で、対称的です |
最も重要なフィールド規則は冷却時間です。スケジュール圧力の下で、20分ではなく8分後にDN315ジョイントを取り外したクルーは、完璧に見えるジョイントを作り、破損します。データロギングフュージョンマシンは、すべてのジョイントの温度、圧力、時間を記録するため、資金提供された灌漑計画では標準になっています。この故障モードは、検査では見えません。
電気溶接
電気溶接では、埋め込まれた抵抗線を備えた成形されたカプラーを使用します。パイプの端は、酸化された表面層を0.2から0.4ミリメートル削ぎ落とし、承認された溶剤で洗浄した後、カプラーに挿入され、コントロールボックスが定められた電圧（通常39.5または48ボルト）を適用し、カプラーのバーコードから読み取られた時間を使用します。ボタン溶接よりも遅く、ジョイントごとに高価ですが、狭いスペースに対する耐性が高いため、稼働中の灌漑ネットワーク上の修理、接続、ティー、および分岐サドルに最適な方法です。削ぎ落としは、作業員がスキップするステップであり、ほぼすべての電気溶接の失敗の原因です。酸化された層は溶融しません。
フランジと機械ジョイント
バルブ、ポンプ、メーター、または鋼製セクションにパイプが接する場合、および将来的な分解が必要な場合には、バットフュージョンされたスタブエンドと緩いバックリングリングから作られたフランジアセンブリが使用されます。パワー、熱、および専門的なトレーニングを必要としないため、発電機から遠く離れた場所で働く農場スタッフに適した、電動式圧着継手がDN110以下の範囲では主流です。これらの継手は、パイプの外径とSDRを正確に測定し、曲げと端部で推力制限が必要です。長期的な性能は、パイプが丸いままに保たれることによって左右されます。
農地計画におけるフィールド実習
農地プロジェクトでは、いくつかの設置ポイントが繰り返されます。パイプゾーンでは、約30ミリメートルより大きな石がなく、掘り出された土壌が石でできている場合は、パイプゾーンに砂または細粒のベッド層を設置するのがお得です。パイプは、温度収縮に対応できるように、トラッキングに沿ってわずかに曲げられます。バット融合は、トラッキングの横で行われ、融合されたストリングが単位としてトラッキング内に下げられます。これは、より速く、より良い品質管理を実現することができます。また、パイプが設置前に太陽に保管された場合は、最終的なタイインまでに、パイプをトラッキング内で均等に冷却してください。真中日の時点で閉じられたストリングは、夜間までに張力にあります。
欠陥診断マトリクス
大径PEパイプラインのほとんどの欠陥は、4つのシステムにつながります。溶融準備、金型の形状とセンタリング、サイジング、および冷却、または運搬の安定性。以下のマトリクスは、観察された症状によって整理されています。これは、工場フロアで問題がどのように現れるかを示すものです。
| 症状 | 最も可能性の高い原因 | 診断チェック | 是正措置 |
|---|---|---|---|
| 偏心した壁、片側が薄い | 金型がセンタリングされていない;周囲の金型温度が不均一;大径パイプの溶融が下がっている;サイジングスリーブが金型と同心ではない | 壁を切り輪の8つの位置で測定し、インラインゲージマップと比較し、ダイゾーンの温度の均一性を確認します。 | ダイセンタリングボルトを小さくずらし、個々のダイゾーン設定値を3～5度摂氏ずらし、タンクの位置合わせを確認し、大口径の場合はダイとスリーブの隙間を短くします |
| 竹リングの跡、周期的な直径波動 | ハウルオフの回転速度が不安定、真空変動、校正タンクの水位が急激に上昇、カタペタリの圧力が低すぎて断続的にスリップする | リングのピッチを測定し、ライン速度で割って周波数を求め、ハウルオフの回転と真空ポンプのサイクルと比較します | ハウルオフサーボドライブを修理または再調整し、真空バッファー容量を増やし、調整弁をより細かく調整し、タンクのオーバーフローのウェアを安定化し、トラックの締め込み圧力を適度に上げます |
| 粗い内面、シャークスキンまたは溶融破裂 | ダイの陸部のせん断速度が高すぎる、ダイリップの温度が低すぎる、ダイの隙間が小すぎる、ダイリップが汚れているまたは傷んでいる | パターンを検査する。定期的なヘリカル溝は、機械的損傷ではなく溶融破裂を示す。 | ダイリップの温度を5～10℃上昇させ、ダイの隙間を開き、引き下げのバランスを再調整する。化合物が許す場合は、ポリマー処理補助剤を検討する。 |
| 壁に気泡または空洞がある | ペレットまたはマスターバッチの表面に水分がある、湿った再粉砕、劣化した材料からの揮発物、空気の混入（供給が不足している場合） | セクションを切り取り、検査する。供給物に水分を測定し、空洞が均一であるか、集中しているかを観察する。 | 70から80度の温度で1から2時間の前処理;屋外の再生材の保管場所を覆う;ホッパーのレベル安定性を確認する;劣化した材料を排出する |
| 許容値を超えるオベラティ | ハウオフ前に十分な冷却が行われていない、タンクの支柱間にゆがみがある、サイジングスリーブが破損または劣化している、カタピラーの締め付けが過剰である、暖かい状態で積み上げている | カッターのすぐ後にオベラティを測定し、24時間後にラック内で再度測定する。 | 冷却長を延長するか、後期の水温を下げる;サポートリングを追加または上げる;締め付け圧力を減らす;クレードルラックを使用し、スタックの高さを制限する |
| 外面に長尺の傷がある | サイジングスリーブにバリやスケールがある、冷却水にゴミがある、タンクのガイドローラーが破損している、タンクの入口シールに硬い沈着物がある | スリーブの入口に指を当てて、ラインを停止し、冷たくする。水フィルターを検査する。 | 管の内側を磨き、エントリ面を整える。冷却水フィルターを設置し、メンテナンスする。回路を除錆する。摩耗したローラーとシールを交換する |
| 金型のドロール、金型のリップに蓄積 | 流路内の死角;リップ温度が低すぎる;添加物の塗布;安定剤の劣化 | 汚染物質が清掃後どれだけ速く回復するかを確認する;汚染物質の色と状態を調べる | 流路を清掃し磨く;リップ温度をわずかに上げる;サプライヤーと化合物を検討する;ヘッド容量を削減して溶融滞留時間を短縮する |
| 壁面に黒い点滴やゲルが付着している | 死角からの劣化した材料;スクリーンパックが耐用年数を超えている;再粉砕の汚染;不十分なバリアスクリュー性能による溶融の不完全 | 点滴を切り取って拡大鏡で調べる;スクリーンパックの圧力損失を確認する | スクリーンを交換する;ダイヘッドを削り取って清掃する;再粉砕を分別して調べる;バレルゾーン2と3の温度が十分であることを確認する |
| 80度の水圧試験に失敗した | ダイからの残留溶接ライン;溶融不完全;過剰な溶融温度が抗酸化剤パッケージを劣化させている;汚染 | 破損の場所と形態を確認し、ダイの給水口との配列を調べる | ダイディストリビュータの設計を検討し、バスケットまたはハイブリッドヘッドを検討する;溶融温度を200度以下に下げる;パイプサンプルでの酸化誘導時間を確認する |
| 3パーセント以上の長尺逆転 | 降圧比が高すぎる;前部の急冷が過激;コアが柔らかい状態でハウル力が高すぎる | ダイの隙間と壁厚を比較する;タンクごとの水温プロファイルをログする | 降圧比を1.2に下げる;最初のタンクの水温を16〜20度に上げる;ハウル力を低下させ、冷却トレインにより多くの作業をさせる |
エネルギー節約と生産性向上
エネルギーは、樹脂に次ぐパイプ押出機の可制御なコストであり、1200キログラム/時間のラインで24時間稼働した場合、数百万キロワット時/キログラムのわずかな変化は年間で大きな金額になる。以下の対策は、回収率の信頼性ではなく、目立つ点から順に並べられている。
| 対策 | 機構 | 典型的な効果 | 相対投資 | 注意事項 |
|---|---|---|---|---|
| 専用のブッシュ冷却装置を備えた溝付きフィード | 陽性固形物輸送により、出力がヘッド圧と切り離され、特定のエネルギーが削減される | 出力が20～40％高く、特定のエネルギーは0.20～0.25キロワット時間/キログラムではなく0.28～0.35キロワット時間/キログラムとなる | 中程度で、通常は機械に組み込まれている | 高圧用に設計されたバレル、ブッシュ、およびスラストベアリングが必要である |
| バレルとダイヒーター帯にインシュレーションジャケットを装着する | 熱い表面からの対流熱損失と放射熱損失を削減する | 加熱エネルギーを20～30％削減し、また作業場の環境温度も下げる | 低 | 利益が得られる期間が最も短いアイテムのひとつである。メンテナンスのためにジャケットは取り外せる必要がある |
| ポンプとブロワーに可変周波数駆動装置を搭載する | 冷却水と真空容量を実際の需要に合わせて調整し、スロットリングを行わない | 影響を受ける補助負荷では通常15～30％の削減となる | 低～中程度 | 影響を受けるのは、直径ごとにフル負荷で稼働する冷却水循環ポンプであり、このアイテムで最大の節約が得られる |
| インライン超音波厚さ測定装置を閉ループ制御で使用する | メータの重量を目標値に近づける代わりに、安全マージンを持たせる | メータ重量を3～5％減らし、直接樹脂を節約することができます。 | 中 | 大口径ラインでは、樹脂を節約できるため、単に電力を節約するよりも通常、最も早く利益が得られるアイテムです。 |
| 溶融温度を管理することができます。 | 無駄な溶融温度は、冷却装置によって再び除去する必要があります。 | 200度で運転すると、バレルの加熱と冷却負荷の両方が減ります。 | 低い、手続き的な | また、引張強度と安定剤の保持性も向上します。 |
| 冷却装置の廃熱回収 | コンデンサーの熱は、プラントの熱水や空調用に事前加熱されます。 | 現地に応じて、寒冷な気候では有意があります。 | 中 | リトフトとしてではなく、プラント設計段階で最適な方法です。 |
| 冷却装置の前に、冷却水タワーを事前冷却します。 | 環境条件を利用して、機械的冷却よりも負荷の一部を排除します。 | 暖帯地域では、冷却装置の稼働時間を大幅に短縮できます。 | 中 | 湿球温度に自動的に切り替える制御戦略が必要です。 |
| スクリーンとダイの清掃を予定します。 | 圧力損失が低いということは、同じ出力のためにモーター負荷も低くなります。 | ドライブエネルギーの数パーセント、さらに表面品質の向上 | 低い、手続き的な | 画面パック全体のトラック圧力をトリガーとして使用し、固定カレンダーを使用しない |
メートル重量測定は誤解されがちであるため、重視されるべきです。製品規格では、任意のポイントでの最小壁厚が指定されており、平均値ではありません。インライン測定を持たない生産者は、自然の変動が最小値を下回らないように、平均値を十分に高く設定する必要があります。DN630のパイプで37.4ミリメートルの名目壁厚を使用する場合、その余裕は1.5ミリメートルの余分な材料をどこでも使用することができます。超音波ゲージでループを閉じることで、同じ生産者はより厳しい分布を実現し、メーター重量を3〜5パーセント削減し、準拠状態を維持できます。1200キログラム/時間であれば、それは1時間あたり36〜60キログラムのPE100が販売可能なメーターに入る代わりに余分な壁に入ることになります。
プロジェクト規模によるラインパッケージの選択
適切なラインは、生産者が実際に販売している直径の組み合わせに合わせたもので、カタログで提供されている最も広い範囲ではなくなります。四つの構成は、ほとんどの灌漑用パイプ事業をカバーします。
| 構成 | 直径範囲 | エクストラーダー | 定格出力 | 冷却長さ | ハウルオフ | 下流側 | 相対投資 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 横方向および小型のサブメインライン | DN20からDN160 | SJ-75/33溝付きフィード | 時速250kg | 9～12メートル | 4本のトラック、20キロニュートン | チップレスカッターとコイラー | 低 |
| 一般灌漑用ライン | DN63からDN250 | SJ-90/33溝付きフィード | 400kg/時間 | 12から18メートル | 4から6本のトラック、40キロニュートン | チップレスカッター、面取り、傾斜台、オプションのコイラー | 中 |
| メインパイプラインライン | DN160～DN450 | SJ-120/33溝付きフィード | 800 kg/時間 | 18～30 メートル | 6 軌道、60 キロニュートン | プラネタリーサー、面取り、傾斜台 | 高い |
| 大口径トランクライン | DN250～DN630 | SJ-150/33溝付きフィード [2] 8トラック、80～120キロニュートン [3] 非常に高い | 1200 kg/hour | 30 to 48 meters | 8 tracks, 80～120キロニュートン | プラネタリーサー、面取り加工、重い傾斜台、クレーンインターフェース | Very High |
2 つのオプションは、これらのパッケージのいずれかにも投資を増やすことで経済性を変えます。インライン超音波厚さ測定と閉ループ制御は、レジンの節約により、ほとんどの他のオプションよりも早く投資を回収します。クイックチェンジツールの備えは、ダイカート、予熱済みのスペアマンドレル、タンクレールに表示された位置スケールなどを含め、価格をわずかに上昇させます。これらすべてのオプションは、混合契約を扱う製造者にとって回収可能な生産時間を提供します。Faygo のこの点に関する立場は、記録に残っています。22 年間のパイプとプロファイル押出し、3 つの専門工場、納品前に 72 時間の連続運転テスト、オープン工場ポリシーによる事前検査、24 時間の技術サポート、および Wanplas のアフターサービスポリシーの下で毎年無料の予備品を提供することです。
買い手がサプライヤーを比較すると、高度に自動化された大口径システムを備えたヨーロッパのメーカー（バッテンフェルド・シナシスやクラウスマッフェイなど）が、市場の高価な端で、中国のメーカーは価格帯全体にわたって幅広い選択肢を提供しています。ラインが規格に適合するパイプを生産できるかどうかという問題はほとんどありません。ほとんどの有能なラインはそれを実現できます。問題は、一日の全ての生産時間にわたる出力安定性、切り替え時間、制御ループの品質、そしてサプライヤーが第七年でも電話に出てくれるかどうかです。Faygoのこの点に対する立場は、記録に残っています。22年間のパイプとプロファイル押出機の経験、3つの専門工場、納品前に72時間の連続運転テスト、出荷前に事前に検査を行うことができるオープン工場ポリシー、24時間の技術サポート、およびWanplasのアフターサービスポリシーの下で毎年無償の予備品を提供することです。
ファイゴは、大口径ラインで、バイヤーが期待するよりも重要な工場レベルのコンサルティングも提供しています。それは、水と電気の設計、三次元のワークショップレイアウト、労働者の構成とトレーニング、新しい工場のターンキー施工、古い機械のゼロダウンタイムでの段階的な交換、そして実際のボトルネックを特定する能力拡大研究です。DN400からDN630の能力に移行する生産者の場合、ワークショップレイアウトの研究はしばしば決定的な要因となります。なぜなら、48メートルの冷却トレインに加えて、800キログラムのパイプ長さのためのクレーンベイが建物上の問題であるからです。機械上の問題よりも前に、それは建物上の問題です。
よくある質問
DN630 の灌漑用パイプを商業生産するには、どのエクストラーダサイズが必要ですか？
150 ミリメートルのスレッドを持つ溝付きフィード式単軸エクストラーダで、33 ～ 1 の長径比で、約 1200 キログラム/時間の出力を実現する 315 キロワットの主駆動装置を備えている場合、DN630 SDR 17 のパイプは 66.5 キログラム/メートルの重量となります。したがって、1200 キログラム/時間の出力であっても、出力速度は 0.30 メートル/分に過ぎません。小型のエクストラーダでパイプを作ることはできますが、ライン速度が不経済になり、冷却時間が長くなります。
なぜ滑らかな内径のエクストラーダよりも溝付きフィード式が高価なのですか？
溝付きフィード式では、固体ペレットベッドをバレル壁に対して摩擦に頼るのではなく、積極的に運搬するため、同じスレッド径で出力が 20 ～ 40% 上昇し、ダイヘッド圧力にほぼ依存しないようになります。具体的なエネルギーは 0.28 ～ 0.35 キロワット時間/キログラムから 0.20 ～ 0.25 キロワット時間/キログラムに低下します。ただし、フィードブッシュは強力に水冷却され、加熱されたバレルから熱的に隔離されている必要があります。
農地メインのためにSDR 26、SDR 21、およびSDR 17を選択するにはどうすればよいですか?
最大の持続的な作業圧力を計算し、速度の変化とパイプの波速度に基づいて増加率を加え、それをカバーする最も低い圧力クラスを選択します。4 ～ 6 バーで 1.5 メートル/秒近くの速度で運転されるほとんどの農地配管では、PN 10 で SDR 17 が十分なヘッドルームを提供します。平坦な地形の重力配管では、SDR 26 だけで十分で、DN500 または DN630 では樹脂を大幅に節約できます。
大径パイプ合成物のためにどのような溶融流動速度を指定すべきですか?
190度の温度と5キログラムで0.2から0.5グラム/10分を指定し、DN500以上では低い溶融流動速度を選択してください。低い溶融流動速度は高い溶融強度を意味し、これは金型とサイジングスリーブの間の無支柱溶融チューブが下がらないようにします。重い壁の下にある下がりは、最小壁要件を満たすことができても、平均が正しい場合に、薄い冠を生成します。
DN630のラインにとって、実際に必要な冷却タンクの長さはどのくらいですか？
30メートルから48メートルの組み合わせ真空校正とスプレー冷却の間で、37.4ミリメートルの壁を通る伝導が、壁の厚さの平方にほぼ比例して冷却の長さを規定するため、建物を最初からこの点に基づいて計画する必要があります。DN400ライン用にレイアウトされた作業場にタンク長を後付けすることは、当初のレイアウトに備えてタンク長を確保するよりもはるかに高いコストになります。
どのような真空レベルで校正タンクを稼働させるべきですか？
0.02から0.06メガパスコールまで、低い側は薄い壁のパイプで、高い側は厚い大径パイプです。安定性は絶対値よりも重要であり、0.005メガパスコールを超える変動は明らかな直径波動を生じます。タンクを独立に制御可能なチャンバーに分割することで、エントリ部分では強い差動を、下流では穏やかな差動を適用できます。これはDN630の楕円形を維持するための通常の鍵です。
私のパイプには、長さに沿って周期的なリングマークが付いています。これの原因は何ですか？
リングのピッチを測定し、ライン速度で割って周波数を求め、回転またはサイクリングコンポーネントと一致させます。通常の原因は、ハウルオフサーボドライブのリップルまたはバックラッシュ、バッファ容量のない真空ポンプのサイクリング、および校正タンクの水位の急上昇です。クレーンが締め付け圧力が低すぎるために間欠的に滑ると、同じシグネチャーが生じます。
灌漑用配管にリグリンドを使用できますか？
はい、規定の範囲内で使用できます。クリーンで、追跡可能で、生産者自身のプロセスからの単一ソースの材料、同じ化合物と色、粒度が原料ペレットに近い粉砕品、および重量測定で投与されたものを使用できます。通常、5〜10％の材料を使用しても、可変性の損失はほとんどありません。混合ソースまたは外部からのスクラップは、圧力パイプの壁には属しませんし、非圧力製品にルートする必要があります。
私のパイプは、80℃で1000時間の水圧試験に合格しなかったにもかかわらず、短期試験に合格しました。なぜですか？
1000時間の試験は、緩やかな亀裂の成長をスクリーニングするため、故障は時間が経つにつれ重要になる欠陥を示します。一般的な原因は、不十分なダイディストリビューターの残留溶接ライン、完全に溶融しないまたはゲルのあるスクリュー、過剰な溶融温度で劣化した安定化剤パッケージ、およびスクリーンパックを通過した汚染です。まず、故障位置をダイの給送ポートの位置と照合してください。周囲に沿った相関により、ダイをすぐに特定できます。
DN315 SDR 17パイプのブッタ融合ジョイントは、どのくらいの時間クランプされなければなりませんか？
1.0〜1.5分/ミリメートルの壁厚さで、18.7ミリメートルの壁厚さでは、全圧下で19〜28分です。早期の解除は最も一般的な現場の故障モードであり、目に見える証拠がありません。データロギング融合機は、すべてのジョイントに温度、圧力、時間を記録することで、この理由のために資金提供された灌漑計画で標準的な慣行です。
農地灌漑用配管の埋設深さ��どのくらいですか？
標準的な慣行では、パイプの冠は完成した地面の0.8〜1.2メートル下にあり、通常の耕作深さよりも低く、農機械の車輪負荷を分散させます。季節的な地面凍結がある地域では、パイプは地元の凍結浸透ラインよりも下に位置する必要があり、深さは1.5または2.0メートルに達する可能性があります。避けられない浅い横断点には、コンクリートの荷重分散スラブまたは保護スリーブが必要です。
インライン壁厚測定は実際にどのくらい節約できますか？
通常、メーター重量の3〜5％です。規格は任意のポイントでの最小壁を定義しているので、インライン測定を持たない生産者は、自然の変動が最小値を超えないように平均を高く設定する必要があります。ループを閉じると、分布が引き締まり、平均が下がります。1200キログラム/時間で流れるラインでは、それは36〜60キログラムのPE100コンパウンド/時間であり、余分な壁から売れるパイプにリダイレクトされます。
DN160からDN630にどのくらいの時間でラインを変更できますか？
クイックチェンジダイカート、予熱済みの予備工具およびタンクとハウルオフレールにマーク付きの位置決めスケールを備えている場合、このような大きな範囲の変更はシフト長の作業であり、隣接するサイズの変更には2〜3時間がかかります。これらの条件がない場合、約2倍になると考えてください。変更は純粋な生産損失であるため、生産者が混合灌漑契約を提供している場合、クイックチェンジ条件はどのライン見積もりでも最高のリターンのオプションの一つです。
農地灌漑用パイプにはPE100-RCが必要ですか？
インストール方法がそれを要求する場合のみです。従来の開放型トレンチ作業では、制御されたベッドで、標準的なPE100が適しています。無秩序埋設法、例えば掘削による埋設や方向性の高い掘削、または石の掘削土で埋設する方法では、パイプは亀裂の始動要因となる点荷と表面の傷にさらされ、PE100-RCコンパウンドはノッチ付きパイプ試験で認定されている適切な仕様です。エクストラクションライン自体はRCコンパウンドを運ぶために変更する必要はありません。
まとめ
農業用大流量灌漑用硬質PEパイプの完全エクストラクション生産機は、パイプが非常に大きく、壁が非常に厚いという2つの事実によって決まるシステムです。大口径はダイアーキテクチャをバスケットとハイブリッドディストリビューターに向け、ハウルオフを8サーボ同期化トラックに向け、そして排出端をハンドリングされていない傾斜台とクレーンアクセスに向けます。厚い壁はレジンを低溶融流量のPE100に向け、冷却トレインを30〜48メートルの長さに、暖かいところから冷たいところへのグラデーションに向け、ライン速度をメートル/分の一部にまで下げ、高解像度のサーボハウルオフだけが品質を維持できるようにします。
仕様フレームワークを正しく設定すると、残りはそれに従います。DN110からDN630まで、SDR 26、21、17、および13.6は、トランクメインから側方までの農地階層全体をカバーします。PE100は、最小必要強度が10.0メガパスカルであり、設計応力が8.0メガパスカルであることから、SDRを圧力クラスにきちんとマッピングします。2.0から2.5パーセントのカーボンブラックの負荷、20度の温度で少なくとも20分の酸化誘導時間、350パーセント以上の伸び破断、3パーセント未満の縦方向回復は、50年の設計寿命の主張が成り立つかどうかを決定する材料とプロセスのゲートです。12.4メガパスカルで100時間、5.5メガパスカルで165時間、5.0メガパスカルで1000時間の水静圧力はその証明です。
生産側では、収益性の高いラインと単に機能的なラインを区別するのは、以下の要素です。規律あるブッシュ冷却装置を備えた溝付きフィードエクストラーダ、残留溶接ラインのないダイ、十分な長さの校正タンクでの段階的真空処理、暖かいところから始まる冷却グラデーション、毎分0.3メートルの速度で十分に滑らかなサーボハウルオフ、およびメートル重量が1％以内に保たれる閉ループの壁厚ゲージメーター。また、ヒーター帯に絶縁ジャケットを装着し、補助ポンプに可変周波数駆動装置を備え、溶融温度を摂氏215度ではなく200度近くに設定すれば、具体的なエネルギー消費と樹脂消費は、年間を通じて増加します。
Faygoは、22年間の専門的なパイプとプロファイル押出機の経験を持つWanplas工場で、13の国内特許（うち8つは発明特許）、CEとISO認証の設備、そしてすべての配送前に72時間の連続運転テストを実施して、農地の給水プロジェクトに必要な全径範囲の完全な灌漑メインラインを製造しています。Wanplasブランドの使命は、中国のプラスチック機械で世界中の顧客を温めることですが、実際に販売する全径の組み合わせに基づいてラインを構成すること、最初の基礎ボルトが設置される前にワークショップレイアウトとユーティリティ設計のサポート、最初のサイズ変更までのオペレータトレーニング、24時間の技術サポート、および毎年無料で提供される予備品の許容量など、実用的なコミットメントを実現しています。2026年に灌漑パイプラインを計画する生産者は、目標の直径組み合わせ、圧力クラス、および適用する製品規格を共有してください。これにより、ラインは実際に行う作業に合わせて指定できます。
