Plastik ve Ambalaj Endüstrisinde Enerji Verimliliği

Giriş

Plastik ve ambalaj endüstrisi, yüksek elektrik tüketimiyle öne çıkan üretim sektörlerinden biridir. Üretimde kullanılan enjeksiyon makineleri, ekstrüderler, şişirme makineleri, termoform sistemleri, granül kurutucular, chiller sistemleri ve kompresörler sürekli enerji tüketmektedir.

Üretim kalitesi; eriyik sıcaklığı, kalıp sıcaklığı, soğutma süresi ve çevrim süresi gibi parametrelere doğrudan bağlı olduğundan enerji optimizasyonu yalnızca tüketimi azaltmayı değil, aynı zamanda ürün kalitesini ve üretim hızını korumayı hedeflemelidir.

Plastik tesislerinde toplam enerji tüketiminin önemli bölümü aşağıdaki sistemlerde gerçekleşmektedir:

• Elektrikli üretim makineleri
• Hidrolik sistemler
• Soğutma sistemleri
• Chiller tesisleri
• Basınçlı hava sistemleri
• Vakum sistemleri
• Kurutucular
• Yardımcı motorlar
• HVAC sistemleri

Doğru mühendislik yaklaşımı ile birçok tesiste %10–30 seviyelerinde enerji tasarrufu potansiyeli oluşturulabilmektedir.

Üretim Süreci

Hammadde Depolama
↓
Kurutma
↓
Karıştırma
↓
Besleme
↓
Enjeksiyon / Ekstrüzyon / Şişirme
↓
Kalıplama
↓
Soğutma
↓
Kesim
↓
Kalite Kontrol
↓
Paketleme

Enerjinin En Yoğun Kullanıldığı Sistemler

Plastik ve ambalaj tesislerinde enerji yoğun sistemler şunlardır:

• Enjeksiyon makineleri
• Servo enjeksiyon sistemleri
• Hidrolik enjeksiyon makineleri
• Ekstrüderler
• Film ekstrüzyon hatları
• Şişirme makineleri
• Termoform makineleri
• Plastik kaynak sistemleri
• Granül kurutucular
• Kalıp ısıtıcıları
• Chiller sistemleri
• Cooling Tower
• Soğutma suyu pompaları
• Vakum pompaları
• Kompresörler
• Robot sistemleri
• Konveyörler
• Fanlar
• HVAC sistemleri
• Yardımcı motorlar

En Sık Karşılaşılan Enerji Kayıpları

Enerji etütlerinde en sık rastlanan problemler:

• Hidrolik enjeksiyon makinelerinde sürekli tam devir çalışma
• Servo sistem bulunmaması
• Chiller sıcaklığının gereğinden düşük ayarlanması
• Soğutma suyu debisinin fazla olması
• Basınçlı hava kaçakları
• Kompresörlerin boşta çalışması
• Kurutucuların gereğinden uzun süre çalıştırılması
• Eski rezistans sistemleri
• Kalıp sıcaklıklarının kontrolsüz olması
• Ekstrüder rezistans kayıpları
• Fanların sabit hızda çalışması
• Pompalarda vana ile debi kontrolü
• Üretim duruşlarında makinelerin açık bırakılması
• Atık ısının kullanılmaması
• Enerji performansının izlenmemesi

ENERVIS Enerji Etüdü Yaklaşımı

Enjeksiyon Sistemleri

• Servo motor analizi
• Hidrolik pompa yükü
• Çevrim süresi
• Motor yük profili
• Isıtıcı enerji tüketimi

Ekstrüzyon Hatları

• Vida motoru
• Rezistans grupları
• Isı zonları
• Soğutma sistemi
• Hat kapasitesi

Chiller Sistemi

• COP analizi
• Soğutma suyu sıcaklığı
• Pompa yükleri
• Cooling Tower verimi

Basınçlı Hava

• Kaçak analizi
• Debi analizi
• Basınç optimizasyonu

Yardımcı İşletmeler

• Fanlar
• Pompalar
• HVAC
• Vakum sistemleri

Dijital İzleme

• PLC
• SCADA
• AMPTICA
• SENSONIT Gateway

Ölçüm ve Veri Analizi

Analiz edilen temel parametreler:

• Elektrik tüketimi
• Makine bazlı enerji tüketimi
• Motor yükleri
• Servo motor verimi
• Hidrolik pompa gücü
• Chiller COP
• Soğutma suyu sıcaklığı
• Soğutma suyu debisi
• Basınçlı hava tüketimi
• Vakum seviyesi
• Kalıp sıcaklığı
• Rezistans tüketimi
• Çevrim süresi
• Üretim miktarı
• kWh/kg ürün
• kWh/çevrim

Özgül enerji tüketimi:

Özgül Enerji =
Toplam Elektrik Tüketimi /
Üretilen Plastik Miktarı

Süreç Bazlı İnceleme

Hammadde Kurutma

Granül kurutucuların sıcaklıkları ve çalışma süreleri analiz edilir.

Enjeksiyon

Servo sistemlerin yük profilleri değerlendirilir.

Çevrim süreleri incelenir.

Ekstrüzyon

Rezistans zonları ve motor yükleri analiz edilir.

Vida verimliliği değerlendirilir.

Kalıp Soğutma

Soğutma suyu sıcaklığı

Debi

Basınç

ısı transfer performansı analiz edilir.

Chiller

COP

Kompresör yükü

Kondenser sıcaklığı

Evaporatör sıcaklığı

incelenir.

Basınçlı Hava

Pnömatik ekipman tüketimleri analiz edilir.

SCADA ile Sürekli Enerji Yönetimi

AMPTICA Endüstriyel İzleme Platformu ile aşağıdaki KPI’lar izlenebilir.

• kWh/kg ürün
• Makine bazlı enerji tüketimi
• Servo motor yükü
• Çevrim süresi
• Kalıp sıcaklığı
• Chiller COP
• Soğutma suyu sıcaklığı
• Basınçlı hava tüketimi
• Kompresör yükü
• Vakum seviyesi
• Alarm kayıtları
• Duruş süreleri
• OEE ile enerji ilişkisi
• Karbon emisyonu

SENSONIT Gateway, Modbus RTU, Modbus TCP, MQTT, OPC UA, Profinet, Ethernet/IP ve IEC 61850 protokolleri üzerinden enjeksiyon makineleri, ekstrüderler, chillerler, kompresörler, enerji analizörleri ve PLC sistemlerinden alınan verileri SCADA ve AMPTICA platformuna aktararak tesis genelinde enerji performansının merkezi olarak izlenmesini sağlar.

ENERVIS Uygulama Yaklaşımı

Ön Analiz
↓
Makine Bazlı Ölçümler
↓
Elektrik Analizi
↓
Servo Analizi
↓
Chiller Analizi
↓
Basınçlı Hava Analizi
↓
Soğutma Analizi
↓
SCADA Entegrasyonu
↓
Enerji Modeli
↓
ROI Analizi
↓
Uygulama
↓
Sürekli İzleme

ENERVIS Saha Kontrol Listesi

• Enjeksiyon makineleri
• Ekstrüderler
• Şişirme makineleri
• Termoform makineleri
• Servo sürücüler
• Hidrolik pompalar
• Rezistans grupları
• Chillerler
• Cooling Tower
• Soğutma pompaları
• Kompresörler
• Vakum pompaları
• Fanlar
• Konveyörler
• Enerji analizörleri
• Debimetreler
• Basınç sensörleri
• Sıcaklık sensörleri
• PLC
• SCADA
• AMPTICA
• SENSONIT Gateway

Örnek İncelenen Sistemler

• PET şişe üretim tesisleri
• Plastik enjeksiyon tesisleri
• Film üretim tesisleri
• Ambalaj üretim tesisleri
• Plastik boru üretim tesisleri
• PVC üretim tesisleri
• PP üretim tesisleri
• PE üretim tesisleri
• Masterbatch tesisleri
• Geri dönüşüm plastik tesisleri

Yatırım Değerlendirmesi (ROI)

Başlıca değerlendirme kriterleri:

• Makine enerji tüketimi
• Servo dönüşüm potansiyeli
• Chiller optimizasyonu
• Basınçlı hava tüketimi
• Soğutma sistemi optimizasyonu
• Frekans konvertörü uygulanabilirliği
• Atık ısı geri kazanımı
• Çevrim süresi iyileştirmesi
• Üretim kapasitesi artışı
• Karbon emisyonu azalımı
• Yatırım maliyeti
• Geri ödeme süresi

Plastik sektöründe en kısa geri ödeme süreleri; servo hidrolik dönüşümleri, chiller optimizasyonu, kompresör kaçaklarının giderilmesi ve kalıp sıcaklık kontrolünün iyileştirilmesi projelerinde elde edilmektedir.

Sonuç

Plastik ve ambalaj üretim tesislerinde enerji verimliliği; enjeksiyon ve ekstrüzyon makinelerinin yük profillerinin optimize edilmesi, servo teknolojilerinin kullanılması, soğutma sistemlerinin verimli işletilmesi ve yardımcı işletmelerin sürekli izlenmesiyle sağlanabilir.

Makine bazlı enerji analizleri sayesinde ürün başına enerji tüketimi takip edilebilir, çevrim süreleri ile enerji performansı birlikte değerlendirilebilir. Böylece enerji maliyetleri düşürülürken üretim kalitesi ve proses kararlılığı korunur.

Neden ENERVIS?

ENERVIS, plastik ve ambalaj tesislerinde yalnızca makine tüketimlerini değil; üretim çevrimleri, soğutma sistemleri, basınçlı hava, yardımcı işletmeler ve otomasyon altyapısını birlikte değerlendirir.

AMPTICA ve SENSONIT çözümleri ile makine bazlı enerji tüketimi, OEE, çevrim süresi ve proses parametreleri aynı platformda izlenebilir. Bu yaklaşım, enerji verimliliği projelerinin ölçülebilir ve sürdürülebilir olmasını sağlar.

İlgili Sayfalar

• Chiller Sistemlerinde Enerji Verimliliği
• Basınçlı Hava Sistemlerinde Enerji Verimliliği
• Frekans Konvertörleri ile Enerji Tasarrufu
• Elektrik Motorlarında Enerji Verimliliği
• Endüstriyel Fanlarda Enerji Verimliliği
• Enerji Etüdü Nedir?
• SCADA Nedir?

ENERVIS Mühendislik Önerisi

Plastik üretim tesislerinde enerji verimliliği projelerine başlamadan önce her makinenin çevrim süresi, üretim kapasitesi ve enerji tüketimi birlikte analiz edilmelidir. Aynı tip ürünleri üreten makineler arasında enerji performans karşılaştırması yapılarak en verimli çalışma parametreleri belirlenebilir. Chiller sıcaklık set değerleri ve kalıp sıcaklıkları ise yalnızca enerji tüketimi açısından değil, ürün kalitesi ve çevrim süresi üzerindeki etkileriyle birlikte optimize edilmelidir.

ENERVIS Teknik Notu

Sürekli izlenmesi önerilen KPI’lar:

• kWh/kg ürün
• kWh/çevrim
• Makine bazlı enerji tüketimi
• Servo motor yük oranı
• Çevrim süresi
• Kalıp sıcaklığı
• Chiller COP
• Soğutma suyu sıcaklığı
• Basınçlı hava tüketimi
• Vakum seviyesi
• OEE
• Üretim miktarı
• Karbon emisyonu
• Alarm sayısı
• Plansız duruş süreleri

ENERVIS Güvenlik Notu

Plastik üretim tesislerinde enerji etüdü ve bakım çalışmaları sırasında yüksek sıcaklıklı rezistanslar, hidrolik sistemler, hareketli kalıplar, ekstrüder vidaları ve yüksek basınçlı pnömatik sistemler dikkate alınmalıdır.

Elektrik, hidrolik ve pnömatik enerji kaynakları üzerinde çalışmadan önce kilitleme/etiketleme (LOTO) prosedürleri uygulanmalı; enjeksiyon makineleri ve ekstrüderlerde sıkışma noktaları, sıcak yüzeyler ve hareketli parçalar güvenli hale getirilmelidir. Chiller ve soğutma sistemlerinde yapılacak işlemlerde basınçlı akışkanlar ve kimyasal soğutucu devreleri için üretici talimatlarına uygun güvenlik önlemleri alınmalıdır.