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10 條溫馨提示助力最優使用真空技術

真空技術在食品及其他產品包裝中發揮關鍵作用。從真空包裝到管袋包裝、泡罩包裝和熱成型包裝的一切都需要真空。如果沒有真空,也無法處理和運輸紙箱或自動完成托盤堆垛與訂單揀選系統。各式各樣的灌裝機同樣使用真空供給產品或處理包裝(拾取與放置)。
與壓縮氣體技術相比,許多用戶覺得真空技術難以理解。因此真空泵浦通常會被誤用或其輸出不必要地過大。這導致結果不盡人意、流程易於中斷或供能/運行成本過高。以下整理有 10 條溫馨提示,有助於您盡可能高效使用真空技術,從而優化流程並削減運行成本。

1. 理解真空原理

真空泵浦和真空系統的主要目的在於從密閉系統中抽吸空氣以產生真空。這意味著,它們會生成低於大氣壓或環境壓力的壓力水平。
包裝技術中,您可使用真空抽吸、抽空、塑形、壓制、固定、移動、灌裝與運輸。所用真空度取決於應用,但始終介於 1 至 900 毫巴 [mbar](絕對值)。假設大氣壓力(空氣壓力)為 1,000 mbar,則真空度可能介於 10% 至 99.9%(圖 1)。
除了真空泵浦達到的真空度(也稱為極限壓力),真空泵浦的抽氣速率也是另一關鍵變量。抽氣速率表示真空泵浦能在特定時間內抽出多少空氣。抽氣速率通常以立方米/小時 [m3/h] 為單位。兩個技術參數相互關聯。這種關係以所謂的抽氣速率曲線表示(圖 2)。

2. 選擇理想的真空發生器

市面上提供一系列不同類型的真空技術。下列機械式真空泵浦或鼓風機主要用於包裝技術領域(圖 3):
1. 乾式運轉迴轉葉片真空泵浦
乾式運轉迴轉葉片真空泵浦是諸多包裝製程的理想之選。這些泵浦能夠達到最大真空度 100 mbar。然而,抽氣速率不得超過 40 m3/h,因為尺寸更大的此款真空泵浦葉片磨損更劇烈,造成保養工作量與相應費用直線上升。
2. 油潤滑迴轉葉片真空泵浦
油潤滑迴轉葉片真空泵浦實現真空度 0.1 mbar。它們是真空包裝領域的標桿,同樣也用於眾多其他行業應用。迴轉葉片真空泵浦能夠覆蓋 3 至 1,600 m3/h 的抽氣速率。工作液(油)輸送至內部迴路。
3. 乾式爪式真空泵浦
乾式爪式真空泵浦的壓縮腔無需任何工作液。它們基於非接觸式工作原理,因此幾乎無需維護。它們的極限壓力可高達 40 mbar 並能在 20 至 80 Hz 的轉速範圍內調節,因此十分適合根據需要滿足不斷變化輸出要求之製程。常規抽氣速率介於 40 至 1,000 m3/h。
4. 乾式螺旋式真空泵浦
乾式螺旋式真空泵浦同樣無需工作液便可壓縮抽取空氣。它們的真空度達到 0.1 mbar 乃至更低。由於大多數應用以更高壓力運行,因此螺旋式真空泵浦通常僅用於大型真空包裝機,代替附加真空助力器的迴轉葉片真空泵浦。
5. 環型鼓風機
環型鼓風機的顯著特征之一在於抽氣速率高。因為它們只能達到低壓差,因此僅可實現最大 500 mbar 的真空度。因此,它們非常適合需要高抽氣速率及低真空度的應用。由於環型鼓風機無需維護,因此如果接近效能閾值使用,它們的能源效率便會降低。

3. 確定真空供應之規格

用戶必須準確了解特定製程並知曉需要怎樣的真空度及抽氣速率。不確定性通常造成選擇的真空泵浦尺寸過大,還有不必要的能源和運行費用。對於製程參數不斷變化的情況,我們推薦使用可基於需求控制的真空泵浦,確保始終維持所需的真空度或抽氣速率恆定。 我們始終推薦咨詢真空專家。Busch 真空解決方案公司提供專屬的真空檢查,其中檢測當前製程並著重潛在改善空間。

4. 選擇集中或局部真空供應

選擇中央真空供給完整工廠設施或多個真空消耗器,還是分散式真空供給(每台機器有專屬真空泵浦),可能對購置和運行成本有著決定性影響。因此,關鍵在於謹慎權衡選擇。 在機器內部或近處安裝獨立真空泵浦要比中央真空供給花費少,因為無需承擔購買和安裝管路系統的費用。然而,關鍵在於相比分散式解決方案,中央真空供給所使用的真空泵浦少得多。由於維護和能源成本更低,所以減少了運作成本。此外,中央真空供給可安設在包裝或生產區域外部。這意味著,工作場所不會產生噪音或熱量。中央真空供給配備控制裝置,便於達成基於需求的輸出要求,亦可在更廣泛的輸出範圍內運行。 您也可咨詢真空專家是否要選擇中央真空供給。Busch 真空解決方案公司在設計和製造中央真空系統方面有著數十年經驗,因此能為客戶提供量身打造的解決方案。

5. 藉助真空桶或緩沖罐提升效率

獨立真空泵浦以及更大真空供給系統的真空桶可節省大量能源。 它們可以安裝在真空泵浦或真空系統與消耗器之間。使用簡單的控制機制,可將桶內真空保持在一定水平。達到此水平後,真空泵浦將自動關閉或切換至怠速模式。如果桶內壓力高於特定值,真空泵浦將重新打開。如果沒有上游真空桶,真空泵浦將始終以全功率運行,也就是會消耗更多能量。使用帶有變速驅動的真空泵浦可進一步節約能源。 Busch 真空解決方案公司提供標配調節式真空泵浦和真空桶的全套單元,藉助上游真空桶打造獨立真空系統。

6. 與真空專家協作

每一種真空技術和真空系統配置都有其優勢與劣勢。選擇最佳真空解決方案需要深入了解真空技術並理解使用者製程。 因此我們始終推薦與真空專家協作。Busch 真空解決方案公司擁有遍及全球的真空專家網路,專注於特定應用和市場。得益於公司廣泛而全面的真空技術組合,這些專家能夠為各種應用提供最理想的解決方案。

7. 考量能源成本

真空發生器的能源成本無法基於馬達額定功率計算,因為只能有限地反映出實際消耗電力。馬達額定功率相關資訊及附加服務參數規格使事情越發複雜。US NEMA 標準允許這種形式,事實上它要比您實際消耗的能源少。 最重要的是,各類真空技術在不同壓力範圍下消耗的電量不等。要達到真空度 0.1 至 10 毫巴,油潤滑迴轉葉片真空泵浦只需 40% 至 60% 的指定標稱功率。只有知曉壓力曲線全程的軸功率以及包裝製程期間的壓力條件,才能直接對比耗能量。真空泵浦和系統的知名製造商能夠為客戶計算預期耗能量。

8. 計算總成本

選購真空技術時,您不僅要對比不同真空泵浦和製造商的投入和能源成本,助您作出決定。還要始終關注更長時間的預計總成本。與能源成本相似,運作成本也可能差異顯著。重要的是考慮維護工作與相應停機時間、備件、採購與處置工作液之成本。

9. 檢查服務和備件之可用性

包裝製程的靠與否通常直接取決於真空泵浦或真空系統之運行安全。因此,關鍵在於挑選值得信賴的供應商,能夠在您的所在地提供快速可靠的服務,迅速供應 備件。Busch 真空解決方案公司擁有最大規模的全球服務網絡,提供 24 小時應急服務。

10. 面向未來:工業 4.0

如今的真空泵浦便於保養,還可輕鬆接近所有維護相關部件。Busch 還提供固定收費的 合同服務,負責真空泵浦和真空系統的運行安全。由此保護運營商利益,無需自行組織服務技術人員團隊。Busch 目前在產品組合納入配備智慧感測器的真空泵浦,能夠即時告知運營商或服務技術人員有待處理的保養工作。此外,還推出面向工業 4.0 的現有真空泵浦改裝套件。