Ⅰ. مقدمه
آبیاری دقیق منجر به مبارزه با کمبود آب جهانی می شود. همچنین به طور چشمگیری عملکرد محصول را افزایش می دهد. نوار آبیاری قطره ای از طریق فرآیندی با سرعت بالا و پیوسته به نام اکستروژن تولید می شود. پلیمرهای پلاستیکی خام ذوب می شوند و به صورت لوله ای صاف و نازک-تشکیل می شوند. قطره چکان ها دقیقا نصب شده اند. سپس نوار به سرعت سرد شده و سیم پیچ می شود.
این راهنما کل مسیر تولید نوار آبیاری را شرح می دهد. ما ماشینهای حیاتی درگیر را با مثالهایی از خطوط پیشرو مانندنوآهاگرو.
Ⅱ. بنیاد: مواد خام
کیفیت هر نوار قطره ای مدت ها قبل از رسیدن به میدان مشخص می شود. با انتخاب مواد خام با کارایی بالا شروع می شود.
⒈ پلیمرهای اولیه
پلی اتیلن با چگالی کم{0} خطی (LLDPE) ستون فقرات تقریباً همه نوارهای قطره ای را تشکیل می دهد. این پلیمر خاص به دلایل خوبی انتخاب شده است. این ترکیبی استثنایی از انعطاف پذیری، استحکام، مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش و مقاومت در برابر مواد شیمیایی کشاورزی را ارائه می دهد.
قابلیت پردازش آن برای اکستروژن{0}}با سرعت بالا کلیدی است. تولید نوار قطره ای به یک شاخص جریان مذاب خاص (MFI) نیاز دارد که معمولاً در محدوده 1.0 تا 2.5 گرم در 10 دقیقه است. این امر پردازش صاف و محصول نهایی پایدار را تضمین می کند. چگالی مواد به طور کلی حدود 0.918-0.925 g/cm³ است.
گاهی اوقات از ترکیب با پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) یا سایر پلیمرها استفاده می شود. اینها خواص خاصی مانند استحکام کششی یا مقاومت در برابر سوراخ را افزایش می دهند.
⒉ افزودنی ها و مستربچ ها
Virgin LLDPE به تنهایی کافی نیست. دستور العمل دقیقی از مواد افزودنی، که از طریق مستربچ تحویل داده می شود، با پلیمر اولیه ترکیب می شود. این کار طول عمر و عملکرد را تضمین می کند.
این اجزای حیاتی عبارتند از:
• تثبیت کننده های UV:این افزودنیها، مانند تثبیتکنندههای نور آمین مانع (HALS)، ضروری هستند. آنها از پلیمر در برابر تخریب ناشی از قرار گرفتن طولانی مدت در معرض آفتاب محافظت می کنند.
• کربن سیاه:رنگ سیاه اکثر نوارهای قطره ای فقط برای زیبایی شناسی نیست. کربن سیاه-با کیفیت بالا،-به خوبی پراکنده شده، مؤثرترین و مقرون به صرفه ترین عامل غربالگری UV است. از شکننده شدن پلاستیک جلوگیری می کند.
• کمک های پردازش:این افزودنیهای مبتنی بر{0}فلوروپلیمر، اصطکاک بین پلاستیک مذاب و سطوح فلزی اکسترودر و قالب را کاهش میدهند. این اجازه می دهد تا سرعت خروجی بالاتر و سطح نوار صاف تر باشد.
• آنتی اکسیدان ها:اینها از پلیمر در برابر تخریب حرارتی در طول فرآیند ذوب و اکستروژن در دمای بالا محافظت میکنند. خواص مکانیکی آن را حفظ می کنند.
Ⅲ. فرآیند اکستروژن
تبدیل از گلوله های پلاستیکی به یک رول تمام شده از نوار قطره ای در یک خط اکستروژن بسیار هماهنگ اتفاق می افتد. این فرآیند اصلی تولید آبیاری قطره ای یک شگفتی از کارایی صنعتی است.
مرحله 1: تغذیه و ذوب مواد
سفر از قیف شروع می شود. در اینجا، گلوله های خام LLDPE و مستربچ حاوی مواد افزودنی دقیقا اندازه گیری می شوند. آنها به بشکه اکسترودر وارد می شوند.
یک پیچ دوار مواد را به داخل بشکه به جلو منتقل می کند. طراحی پیچ بسیار مهم است. کاهش عمق کانال آن، گلوله های پلاستیکی را از طریق اصطکاک و باندهای گرمایش خارجی فشرده، برش داده و ذوب می کند. هدف تولید یک مذاب کاملاً همگن و بدون هوا-در دما و فشار ثابت است. این اکسترودر موتور مرکزی کل فرآیند است.
مرحله 2: اکستروژن و تشکیل قالب
سپس پلاستیک مذاب تحت فشار از طریق یک سر قالب حلقوی تخصصی عبور داده می شود. این قالب مذاب را به شکل یک لوله نازک و پیوسته-شکل می دهد. این شکل اولیه نوار قطره ای است.
طراحی و نگهداری قالب بسیار مهم است. یک قالب با دقت بالا تضمین می کند که ضخامت دیواره نوار در کل محیط و در تمام طول آن یکنواخت باشد. هر گونه انحراف می تواند نقاط ضعف ایجاد کند.
مرحله 3: قرار دادن یا پانچ کردن امیتر
این مرحله ای است که نوار قابلیت آبیاری خود را به دست می آورد. دو روش اصلی در تولید نوار آبیاری مدرن استفاده می شود.
پیشرفته ترین روش شامل قرار دادن-چتابگرهای مسطح از قبل ساخته شده است. یک -«دوخت» یا چرخ درج با سرعت بالا، این قطره چکانها را در فواصل زمانی دقیق و از قبل برنامهریزیشده به داخل-لوله مذاب وارد میکند. سپس نوار شکل می گیرد و در حین سرد شدن در اطراف امیتر جوش می شود.
یک روش سادهتر و کمهزینهتر{0}}پانچ آنلاین است. در این فرآیند ابتدا نوار به صورت یک لوله جامد تشکیل می شود. سپس، پایینتر از خط، یک دستگاه پانچ مکانیکی یا لیزری با سرعت بالا، شکافها یا سوراخهای دقیق خروجی آب را در فاصله مورد نیاز ایجاد میکند.
مرحله 4: خنک کننده و اندازه گیری با خلاء
بلافاصله پس از خروج از قالب و دریافت ساطع کننده های آن، لوله داغ و انعطاف پذیر وارد یک مخزن اندازه گیری خلاء طولانی می شود. این واحد دو عملکرد حیاتی را به طور همزمان انجام می دهد.
ابتدا یک جاروبرقی در قسمت بیرونی لوله کشیده می شود. این آن را محکم در برابر سایز بندی آستین ها یا حلقه ها نگه می دارد. این نوار را به قطر و شکل نهایی و دقیق خود کالیبره می کند. دوم، آبشاری از آب کنترل شده با دمای{3}}روی نوار جریان دارد. این به سرعت پلاستیک را خنک و جامد می کند و ابعاد آن را در جای خود قفل می کند.
مرحله 5: حمل و نقل{1}}خاموش و کشش
به دنبال مخزن خنککننده، نوار چکهای جامد شده توسط یک واحد تخلیه- گرفته میشود. این اغلب کشنده کاترپیلار نامیده می شود. این دستگاه از دو تسمه متحرک برای کشیدن نوار از کل خط استفاده می کند.
سرعت حرکت{0}}خاموش کاملاً حیاتی است. باید کاملاً با سرعت خروجی اکسترودر هماهنگ شود. اگر کشش-خیلی سریع کشیده شود، دیواره نوار بسیار نازک خواهد بود. اگر خیلی آهسته کشیده شود، دیوار خیلی ضخیم می شود. این تنش ثابت و کنترل شده برای قوام محصول ضروری است.
مرحله 6: سیم پیچی و سیم پیچی
مرحله نهایی پیچیدن محصول نهایی است. نوار به یک سیم پیچ خودکار با سرعت بالا وارد می شود. این ماشینها طوری برنامهریزی شدهاند که طول خاصی از نوار، به عنوان مثال، 1500 یا 3000 متر را روی یک قرقره بپیچند.
خطوط تولید مدرن از بادگیرهای دو ایستگاهی-استفاده میکنند. هنگامی که یک رول کامل شد، دستگاه به طور خودکار نوار را قطع می کند. فوراً خط را به یک قرقره خالی در ایستگاه دوم منتقل می کند و شروع به پیچیدن رول جدید می کند. این امکان تولید مداوم و بدون وقفه را فراهم میکند که یکی از ویژگیهای بارز تولید کارآمد آبیاری قطرهای است.
Ⅴ. آناتومی یک خط مدرن
خط تولید-آبیاری قطرهای-هنری یک دستگاه نیست. این یک سیستم یکپارچه از اجزای تخصصی است که در هماهنگی کامل کار می کنند.
⒈ راه اندازی اکسترودر
ماشین اولیه یک اکسترودر تک پیچی-سرعت بالا است که به طور خاص برای پلی اولفین هایی مانند LLDPE طراحی شده است. این برای خروجی بالا و همگنی مذاب عالی طراحی شده است.
خطوط پیشرفتهتر، مانند خطوط تولید Metzer یا موجود در منابعی مانند خط تولید{0}Plasticpipe، ممکن است از یک راهاندازی اکستروژن مشترک استفاده کنند. این شامل یک یا چند اکسترودر ثانویه کوچکتر است که لایه های داخلی یا خارجی نازکی را به نوار اضافه می کنند. این لایهها را میتوان از مواد مختلف برای افزودن ویژگیهایی مانند بهبود خواص ضد گرفتگی یا نوارهای رنگی متمایز برای شناسایی اضافه کرد.
⒉-سر قالب دقیق
سر قالب جایی است که پلاستیک مذاب شکل اولیه خود را می گیرد. یک سر قالب خوب-طراحی شده جریان مذاب یکنواخت را به تمام قسمت های حلق تضمین می کند. این برای ضخامت دیواره ثابت بسیار مهم است. از فولاد درجه بالا، روکش کروم- ساخته شده است و دارای چندین منطقه گرمایشی برای کنترل دقیق دما است.
⒊ مرتب کننده و درج کننده امیتر
برای خطوط تولید نوار امیتر تعبیه شده، این یک جزء کلیدی است. یک فیدر کاسه ارتعاشی قطره چکان های حجیم را می گیرد، آنها را به درستی جهت می دهد و آنها را به یک کانال تغذیه می کند. از آنجا، یک چرخ یا مکانیزم با سرعت بالا- آنها را به نوار تزریق میکند. این سیستم ها باید با سرعت های باورنکردنی کار کنند و اغلب بیش از 1000 قطره چکان در دقیقه وارد می کنند. آنها کاملاً با سرعت خط هماهنگ هستند.
⒋ تجهیزات پایین دست
همه چیز بعد از دای هد به عنوان تجهیزات "پایین دست" در نظر گرفته می شود. این شامل:
• اندازه و مخزن خنک کننده وکیوم:اینها معمولاً 6-12 متر طول دارند و از فولاد ضد زنگ ساخته شده اند. آنها مجهز به پمپ های خلاء قدرتمند و یک سیستم گردش آب حلقه بسته با یک چیلر برای کنترل دقیق دما هستند.
• حمل و نقل{0}}خارج از ماشین:کشنده سبک{0}}کاترپیلار نیروی کشش بالایی را بدون خرد کردن یا تغییر شکل نوار دیواره نازک- فراهم میکند. سرعت آن توسط یک موتور محرکه دقیق متصل به سیستم کنترل اصلی کنترل می شود.
• انباشته کننده:این واحد اختیاری اما بسیار ارزشمند شامل یک سری غلتک است که می تواند طول مشخصی از نوار (مثلاً 50-100 متر) را در خود ذخیره کند. این به سیم پیچ اجازه می دهد تا بدون نیاز به کند کردن یا متوقف کردن اکسترودر، تغییر خودکار رول را انجام دهد. این امر زمان تولید را به حداکثر می رساند.
• خودکار دوگانه-ایستگاه سیم پیچ:این پایان--خط کار است. دارای اندازه گیری دقیق طول، یک چاقوی پرنده برای برش خودکار، و یک سیستم پنوماتیک یا موتوری برای انتقال نوار از یک قرقره پر به یک قرقره خالی است.
⒌ سیستم کنترل PLC
مغز کل عملیات سیستم PLC (کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی) است. PLC که در یک کابینت کنترل مرکزی با رابط صفحه لمسی{1}} قرار دارد، هر جزء را همگام می کند.
این تضمین می کند که خروجی اکسترودر، سرعت انتقال{0}}خاموش، سرعت درج امیتر و سرعت سیم پیچ کاملاً مطابقت دارند. اپراتورها می توانند همه پارامترها را، از دما و فشار گرفته تا سرعت خط و طول رول، نظارت و تنظیم کنند. سیستم های پیشرفته، مانند آنچه در خطوط ازنوآهاگرو یا Hwyaa، همچنین ثبت داده ها، ذخیره سازی دستور العمل و تشخیص از راه دور را ارائه می دهد. این اصول Industry 4.0 را به تولید نوار آبیاری میآورد.
Ⅵ. فناوری امیتر: کلید یکنواختی
در حالی که نوار خود یک مجرا است، قطره چکان چیزی است که آب را به گیاه می رساند. فناوری مورد استفاده برای ایجاد این قطره چکان ها تنها عامل مهم در عملکرد و ارزش محصول نهایی است.
⒈ ساطع کننده های تخت تعبیه شده
این شامل قرار دادن یک قطره چکان مسطح چند جزیی از قبل ساخته شده-در طول تولید در نوار است. این قطره چکان ها با یک هزارتوی پیچیده داخلی، که به عنوان مسیر جریان آشفته شناخته می شود، مهندسی شده اند.
مزیت اصلی عملکرد فوق العاده است. مسیر جریان آشفته آنها را در برابر گرفتگی ناشی از ماسه یا ذرات آلی بسیار مقاوم می کند. آنها همچنین یکنواختی جریان عالی را ارائه می دهند که با ضریب تغییرات کم (CV) اندازه گیری می شود. این تضمین می کند که هر گیاه مقدار تقریباً یکسانی از آب دریافت می کند. این باعث میشود آنها برای طولهای{4}}درازمدت و استفاده در زمینهای موجدار یا شیبدار ایدهآل باشند.
⒉ مسیر جریان آشفته
نبوغ یک انتشار دهنده با کیفیت-بالا، مانند مواردی که در توسعه محصول توسط شرکت هایی مانندسینوآ، در مسیر جریان متلاطم آن قرار دارد. به جای یک سوراخ ساده، آب از یک کانال طولانی، پیچیده و ناهموار عبور می کند.
این طرح عمداً در جریان آب آشفتگی ایجاد می کند. آب دائماً در حال چرخش به عنوان یک مکانیسم-خود تمیزکننده عمل می کند و سطوح داخلی مسیر را "صاف" می کند. این عمل از ته نشین شدن و تجمع ذرات ریز رسوب جلوگیری می کند. این دلیل اصلی گرفتگی در سیستم های قطره ای است. این طراحی پیشرفته هیدرولیک چیزی است که نوار{5}}با کارایی بالا را از شیلنگهای خیساندن اولیه جدا میکند.
Ⅶ. چالش های رایج و عیب یابی
حتی با بهترین تجهیزات، تولید نوار آبیاری چالش های عملیاتی روزانه را به همراه دارد. بر اساس تجربه ما، پیشبینی و حل سریع این مسائل چیزی است که یک کارخانه کارآمد را از کارخانهای که گرفتار خرابی و ضایعات است جدا میکند.
⒈ مشکل: ضخامت دیوار ناسازگار
این مشکل، که اغلب به صورت لکههای "ضخیم-و-نازک در طول نوار ظاهر میشود، یک نقص کیفیت مهم است.
شایعترین دلایل خروجی ناپایدار اکسترودر (سرعت بالا)، ناهماهنگ بودن سرعت حرکت{0}}یا نوسانات دما در سر قالب است. عدم تطابق بین پمپ مذاب و RPM اکسترودر نیز می تواند عاملی باشد.
راه حل نیاز به یک رویکرد سیستماتیک دارد. ابتدا بررسی میکنیم که سرعت انتقال{1}} کاملاً با RPM پیچ اکسترودر کالیبره و هماهنگ شده است. سپس، بررسی می کنیم که تمام مناطق گرمایشی روی بشکه و قالب دقیقاً نقطه تنظیم خود را حفظ کرده باشند. در نهایت، ما اطمینان حاصل می کنیم که سیستم تغذیه مواد یک جریان ثابت و بدون وقفه گلوله ها را به اکسترودر ارائه می دهد.
⒉ مشکل: مسدود شدن یا از دست دادن امیتر
در تولید امیتر تعبیه شده، درج اشتباه یا مسدود شدن مسیر امیتر یک نقص عمده است.
علل اغلب به کنترل کیفیت ضعیف خود ساطع کننده ها بازمی گردد. ابعاد ناهماهنگ می تواند باعث گیرکردن مکانیسم تغذیه شود. یکی دیگر از علل شایع، از دست دادن هماهنگی بین درج و سرعت خط، یا الکتریسیته ساکن است که باعث چسبیدن قطره چکان ها به سطوح می شود.
برای حل این مشکل، ما به طور انحصاری ساطع کننده-کیفیت بالا و یکنواخت را از تامین کنندگان قابل اعتماد تهیه می کنیم. ما نوارهای ضد{2}}استاتیک را در نزدیکی نقطه درج نصب میکنیم تا هر گونه شارژ را از بین ببریم. نگهداری پیشگیرانه و کالیبراسیون سنسور درج و زمان بندی مکانیکی دوخت بخش غیرقابل مذاکره-روی کار ما هستند.
⒊ مشکل: بیضی یا تغییر شکل نوار
اگر نوار تمام شده در هنگام سیم پیچی کاملا گرد و مسطح نباشد، می تواند در حین نصب مشکلاتی ایجاد کند و ممکن است عملکرد صحیحی نداشته باشد.
این تغییر شکل تقریباً همیشه یک موضوع پایین دستی است. دلایل می تواند سطح خلاء نامناسب در اندازه مخزن (خیلی زیاد یا خیلی کم)، دمای نامناسب آب در حمام خنک کننده، یا کشش بیش از حد سیم پیچ از کویل باشد.
ما این مشکل را ابتدا با تنظیم دقیق فشار خلاء-تا زمانی که نوار فقط با آستینهای اندازهگیری تماس محکمی برقرار کند رفع میکنیم. در مرحله بعد، دمای آب خنک کننده و سرعت جریان را تنظیم می کنیم. آب خیلی سرد می تواند استرس ایجاد کند. در نهایت، سیستم کنترل کشش سیم پیچ را کالیبره می کنیم تا مطمئن شویم که به اندازه کافی کشیده می شود تا یک رول مرتب و بدون کشش یا صاف کردن نوار ایجاد شود.
Ⅷ. نتیجه گیری
در نهایت، پیشرفت های مستمر در تولید آبیاری قطره ای فقط مربوط به تجارت یا فناوری نیست. آنها برای تلاش جهانی برای دستیابی به امنیت غذایی و آب اساسی هستند. آنها کشاورزان را در سراسر جهان قادر می سازند تا با کمترین میزان رشد بیشتری داشته باشند.