塑料行業的生產過程中,從原料熔融、注塑成型到吹塑定型、擠出冷卻,每一個環節都離不開精準的溫度控制。冷水機作為核心冷卻設備,需在高溫、高壓且可能接觸腐蝕性介質(如增塑劑、脫模劑)的環境中,提供穩定的冷卻能力(控溫精度 ±1℃),同時兼顧能耗控制與設備耐用性。塑料用冷水機的選型與運行,直接影響產品的成型效率、尺寸精度和表面質量,是平衡生產效益與產品品質的重要環節。
塑料加工的溫度范圍跨度大,冷水機需具備靈活的調節能力:
? 注塑成型的模具冷卻需將溫度從 180℃快速降至 50℃,冷卻時間占成型周期的 60%-80%,要求冷水機能在 30 秒內達到設定流量(偏差≤5%);
? 擠出片材的輥筒冷卻需分區域控溫(如進料段 80℃、成型段 60℃),相鄰區域溫差需≥10℃,避免片材翹曲;
? 吹塑瓶的模具冷卻需應對間歇式負荷(每 10 秒一個循環),冷水機需具備快速啟停能力(啟動時間≤10 秒)。
某注塑廠因冷水機響應滯后(延遲 20 秒),導致塑件冷卻不均,尺寸公差超差(±0.2mm),廢品率達 8%。
塑料加工中接觸的介質可能對設備造成侵蝕:
? PVC 加工中釋放的氯化氫氣體(溶于水呈酸性,pH 3-4)會腐蝕普通碳鋼管道,每年腐蝕速率達 0.5mm;
? 色母粒中的顏料顆粒(粒徑 5-20μm)隨回水進入系統,若過濾不徹底會堵塞模具流道(尤其是精密塑件的細小水路);
? 脫模劑中的硅油成分可能附著在換熱器表面,形成油膜(厚度 1-2μm),導致換熱效率下降 15%。
某 PVC 管材廠因冷水機管道腐蝕泄漏,停機維修 2 天,直接損失 15 萬元,還導致 3 噸原料報廢。
塑料行業屬于高能耗領域,冷水機的能效直接影響生產成本:
? 機組滿負荷能效比(COP)需≥3.8(符合 GB 19577-2015),部分負荷(50%)時 COP≥3.2;
? 具備變頻調節功能(流量 30%-100% 可調),匹配注塑機、擠出機的間歇式負荷(如待機時能耗降低 50%);
? 冷卻水路設計合理(管徑、流速匹配),水泵揚程利用率≥80%,避免 “大馬拉小車” 現象。

1. 精密注塑冷卻
某精密注塑廠采用該方案后,塑件尺寸合格率從 90% 提升至 99%,成型周期縮短 12 秒 / 模。
? 核心挑戰:手機外殼、醫療配件等精密塑件(尺寸公差 ±0.05mm)需模具溫度均勻(溫差≤2℃),否則會產生內應力導致變形。
? 定制方案:
? 采用水冷式螺桿冷水機(制冷量 10-100kW),水溫控制精度 ±0.5℃,配備精密流量調節閥(控制精度 ±1%);
? 模具水路采用并聯設計(每腔獨立供水),水流速≥2m/s(避免局部過熱),進出口溫差≤3℃;
? 與注塑機聯動,合模時自動提高流量(120% 額定值),開模時降低流量(50% 額定值),縮短成型周期。
1. 大型注塑件冷卻
? 核心挑戰:汽車保險杠、家電外殼等大型塑件(重量 5-10kg)模具型腔大,需大流量冷卻(單模流量 50-100m3/h),避免表面縮痕。
? 定制方案:
? 采用開放式冷水機組(制冷量 100-500kW),配套冷卻塔(降溫能力匹配),水溫控制在 25±1℃;
? 模具水路采用螺旋式布局(增加 30% 換熱面積),設置導流板(確保水流覆蓋整個型腔);
? 配備水位自動控制(補充蒸發損失)和自動加藥裝置(緩蝕、阻垢),維護水質穩定。
1. 塑料管材擠出冷卻
? 需求:PVC、PE 管材擠出后需通過真空定徑套和冷卻水槽降溫(從 180℃降至 40℃),冷卻不均勻會導致管材橢圓度超差(>1%)。
? 方案:
? 采用風冷式冷水機(制冷量 50-200kW),為真空定徑套提供 15±1℃冷卻水,流量根據管材直徑自動調整(φ200mm 管對應流量 50m3/h);
? 冷卻水槽分三段控溫(前段 60℃、中段 40℃、后段 25℃),采用噴淋 + 浸泡結合方式,降溫速率穩定;
? 定徑套水路采用環形分布(出水均勻),噴嘴間距≤5mm(確保管材周向冷卻一致)。
1. 薄膜擠出冷卻
? 需求:BOPP、PET 薄膜擠出后需經冷卻輥(溫度 20±1℃)定型,輥面溫度波動會導致薄膜厚度偏差(>3%)。
? 方案:
? 采用多機頭冷水機(每輥獨立控制),制冷量 5-30kW / 輥,水溫控制精度 ±0.3℃;
? 冷卻輥內部采用螺旋導流設計(水流速 1.5m/s),確保輥面溫差≤0.5℃;
? 配備油霧分離器(處理軸承潤滑產生的油霧),避免污染換熱器。
1. 中空吹塑冷卻
某飲料瓶廠采用該方案后,瓶身壁厚偏差從 5% 降至 2%,生產速度提升 10 瓶 / 分鐘。
? 核心挑戰:塑料瓶、桶等中空制品吹塑時,模具需快速冷卻(從 200℃降至 60℃≤10 秒),否則會導致瓶口變形、瓶身壁厚不均。
? 定制方案:
? 采用活塞式冷水機(制冷量 20-100kW),響應速度快(冷量從 30% 升至 100%≤15 秒),水溫 20±1℃;
? 模具采用多孔式水路(每平方厘米 1 個噴水孔),配合高壓水泵(壓力 0.6MPa),強化換熱;
? 與吹塑機 PLC 聯動,吹脹階段自動增加冷卻水量(150% 額定值),保壓階段維持穩定流量。
1. 泡沫塑料冷卻
? 需求:EPS、EPE 泡沫塑料成型后需冷卻至 50℃以下(避免后續收縮),冷卻系統需適應發泡劑(如戊烷)的易燃易爆特性。
? 方案:
? 采用防爆型冷水機(Ex dⅡBT4),制冷量 30-150kW,冷卻水路與發泡區域隔離(防止泄漏);
? 冷卻介質為乙二醇溶液(濃度 30%),避免低溫凍結,管道采用無縫鋼管(焊接連接);
? 配備可燃氣體探測器(檢測戊烷濃度,0-100% LEL),超標時自動停機并啟動排風。
1. 循環水處理
? 開放式系統:添加緩蝕阻垢劑(如聚磷酸鹽),控制 pH 值 7.5-8.5,總硬度≤300mg/L(以 CaCO?計),每周檢測一次;
? 封閉式系統:使用去離子水(電導率≤50μS/cm),添加防銹劑(如亞硝酸鈉,濃度 2%-3%),每季度更換一次;
? 過濾裝置:開放式系統配備毛發過濾器(精度 100μm)+ 自動反沖洗過濾器(精度 50μm),封閉式系統用精密過濾器(精度 20μm)。
1. 設備定期維護
? 每日:檢查水溫、壓力、流量(偏差超 ±5% 時報警),清理過濾器雜物;
? 每月:清洗冷凝器(用高壓水沖洗,壓力 5-8MPa),檢查皮帶松緊度(撓度 10-15mm);
? 每年:更換冷凍油(螺桿機每運行 8000 小時),校準溫度傳感器(精度 ±0.1℃),檢測壓縮機排氣壓力(不超過 1.8MPa)。
某塑料廠通過規范維護,冷水機故障率從每月 3 次降至 0.5 次,換熱器清洗周期從 3 個月延長至 6 個月。
1. 智能控制策略
? 變頻調節:根據注塑機、擠出機的運行狀態(如開合模、換料)自動調整壓縮機轉速(30-50Hz),部分負荷時節能 30%-40%;
? 多機組聯動:多臺冷水機并聯運行,根據總冷量需求自動啟停(如 3 臺機組可實現 33%、67%、100% 負荷輸出);
? 某注塑車間應用后,單位產品冷卻能耗從 0.8kWh/kg 降至 0.5kWh/kg,年節電 20 萬度。
1. 余熱回收利用
? 高溫回水(50-60℃):通過換熱器加熱車間供暖(冬季)或預熱原料(如從室溫 20℃升至 40℃);
? 螺桿壓縮機排氣余熱:回收后用于加熱模具(替代電加熱),尤其適用于需要模具升溫的工藝(如 ABS 注塑);
? 某擠出廠余熱回收系統年節約電費 15 萬元,投資回收期 1.5 年。
1. 常見故障處理
? 水溫偏高:檢查冷凝器是否臟堵(清理)、制冷劑是否泄漏(補加)、壓縮機效率是否下降(檢修);
? 流量不足:清洗過濾器(排除堵塞)、檢查水泵葉輪(是否磨損)、排查管道泄漏(修復);
? 壓力異常:高壓過高(清洗冷凝器、檢查風扇),低壓過低(排查泄漏、補充制冷劑)。
1. 成本優化措施
? 設備選型:根據最大負荷(含 10% 余量)選擇機組,避免 “大馬拉小車”(如 100kW 負荷選 110kW 機組而非 150kW);
? 運行時間:避開用電高峰(如 8:00-22:00),利用谷段電價運行(節省電費 30%);
? 定期審計:每季度統計單位產品冷卻能耗,與行業標桿對比(如注塑行業標桿為 0.4kWh/kg),查找優化空間。
某塑料產業園(含 20 家注塑廠、5 家擠出廠、3 家吹塑廠)需建設集中冷卻系統,服務于 50 臺注塑機(100-500 噸)、10 條擠出線、8 臺吹塑機,要求系統總制冷量 5000kW,單位產品冷卻能耗≤0.6kWh/kg,年運行時間 8000 小時。
1. 分區冷卻架構:
? 注塑區:10 臺 300kW 螺桿冷水機(8 用 2 備),供應 15±1℃冷卻水,總循環水量 1000m3/h;
? 擠出區:4 臺 200kW 風冷冷水機,服務管材、薄膜生產線,水溫控制 20±1℃;
? 吹塑區:2 臺 150kW 防爆冷水機,配套封閉式冷卻塔,滿足防爆要求。
1. 節能與管理設計:
? 全系統采用變頻控制(水泵、壓縮機均變頻),根據實時負荷動態調整(響應時間≤30 秒);
? 安裝能源管理系統(EMS),記錄各廠區能耗數據,按用量計費(促進節能);
? 余熱回收系統(回收 50-60℃回水熱量),用于園區供暖和原料預熱(年節約標準煤 1000 噸)。
? 生產效率:注塑成型周期平均縮短 10 秒 / 模,擠出線速度提升 5m/min,園區總產能提高 15%;
? 產品質量:塑件尺寸合格率從 92% 升至 98%,管材橢圓度控制在 0.5% 以內,客戶投訴率下降 60%;
? 成本控制:單位產品冷卻能耗降至 0.45kWh/kg,年節約電費 120 萬元,投資回收期 2.5 年。
塑料行業的冷水機應用,是 “高效冷卻” 與 “成本控制” 的有機結合,它不僅能縮短成型周期、提升產品質量,更能通過節能設計降低生產成本。隨著塑料行業向精密化、輕量化、環保化發展,冷水機將向 “智能自適應控制、零碳排運行、耐腐蝕強化” 方向發展,如開發基于 AI 的負荷預測系統(提前調整冷量)、采用二氧化碳跨臨界制冷技術(環保零 GWP)等。