Najľahšie prehliadnuteľný zdroj porúch v systémoch prívodu vzduchu na rezanie laserom: skrutkový vzduchový kompresor.

V dielňach na rezanie laserom viac ako polovica abnormálnych prestojov nepochádza z lasera alebo rezacej hlavy, ale zo systému stlačeného vzduchu.

Máme množstvo prípadov spolupráce v oblasti laserového rezania vrátane tovární v juhovýchodnej Ázii, na Strednom východe a v Afrike a videli sme dielne na rezanie laserom s rôznymi konfiguráciami. Bez ohľadu na miesto sú problémy spôsobené stlačeným vzduchom takmer totožné. Dnes nebudeme diskutovať o tom, čo dokážu vzduchové kompresory alebo aké obavy majú továrne; namiesto toho sa porozprávame o problémoch, ktoré vám spôsobujú najväčšie bolesti hlavy, keď vám zavolá uprostred noci.

Problém 1: Otrepy a troska na povrchu rezu, po prešetrení sa zistilo, že príčinou je nestabilný tlak plynu.

Toto je najľahšie nesprávne diagnostikovaná chyba. Povrch rezu zožltne a pribúdajú otrepy; prvým inštinktom je upraviť zaostrenie, vymeniť trysku a skontrolovať objektív. Ale po veľkej práci sa ukáže, že je to zbytočné - skutočným dôvodom je, že kolísanie tlaku prívodného plynu spôsobuje nestabilný prietok pomocného plynu.

Rezanie laserom vyžaduje stabilný, suchý a nepretržitý pomocný plyn.

Uskutočnili sme test v teréne v továrni na automobilové diely v Thajsku: štandardná priemyselná frekvenciaskrutkový vzduchový kompresors výstupným tlakom plynovej nádrže nastaveným na 0,8 MPa zaznamenali skutočné kolísanie tlaku medzi 0,72-0,85 MPa počas cyklu nakladania a vykladania. Pri rovnakých rezných parametroch bola výška otrepu dielov rezaných počas obdobia nízkeho tlaku o 0,15 mm vyššia ako počas obdobia vysokého tlaku. Kvalita dielov vyrezaných z celého plechu bola nekonzistentná, čo zdvojnásobilo pracovné zaťaženie následného procesu odihlovania.

Neskôr sme ho nahradili modelom s premenlivou frekvenciou s permanentným magnetom, ktorý kontroloval kolísanie tlaku v rozmedzí ±0,01 MPa a výrazne sa zlepšila konzistencia povrchu rezu. Táto úroveň kontroly tlaku je dôležitým ukazovateľom na rozlíšenie medzi vstupnou a priemyselnou úrovňouskrutkové vzduchové kompresory.

Problém 2: Časté poškodenie šošovky počas letných vlhkých podmienok pramení z obsahu vlhkosti stlačeného vzduchu.

Tento problém je obzvlášť výrazný v tropických a subtropických oblastiach globálne. Indonézski zákazníci zaznamenávajú pokles frekvencie výmeny šošoviek z raz za dva týždne na raz za dva dni počas obdobia dažďov, niekedy dokonca potrebujú vymeniť dve alebo tri šošovky denne.

Dôvod je jasný: stlačený vzduch nie je úplne suchý. Problém však spočíva v tom, že obsah nasýtenej vlhkosti sa zdvojnásobí s každým zvýšením teploty vzduchu o 10 °C. Rovnaké sušiace zariadenie funguje výrazne odlišne v zime av lete.

Ďalším ľahko prehliadnuteľným faktorom je teplota výfukových plynovskrutkový vzduchový kompresorsám. Zákazník zo Stredného východu ohlásil hrdzu vo vnútri rezacej hlavy; po demontáži sa na objímke objektívu našli zjavné vodné škvrny. Problém v konečnom dôsledku pramenil zo vzduchového kompresora – staršie modely neustále udržiavali teplotu výfukových plynov nad 110 °C, čo chladiaci systém v smere prúdenia nezvládol.

Skrutkové kompresory majú v tomto smere konštrukčnú výhodu s relatívne nižšími teplotami výfukových plynov. Problémom však môže byť aj dlhotrvajúca nízkofrekvenčná prevádzka. Séria PMS je špeciálne navrhnutá s ohľadom na tieto prevádzkové podmienky, pričom využíva riadenie vektorovej frekvenčnej konverzie na udržanie primeranej teploty rotora a zabránenie zrážaniu kondenzátu v nádrži na olej a plyn.

Vydanie 3: Neplánovaná odstávka, vypnutie preťaženia vzduchového kompresora, nútené odstavenie výrobnej linky

Najnepríjemnejšia situácia: Outsourcované zákazky sa ponáhľajú, aby splnili termíny, a počas nočnej zmeny sa skrutkový vzduchový kompresor náhle vypne v polovici rezania. Po reštarte odreže niekoľko dosiek a potom znova zakopne.

Tento typ problému je bežný v továrňach na celom svete a dôvody sú v podstate dva:

Výber predimenzovaného kompresora viedol k dlhšej prevádzke pri nízkej záťaži. Mnoho ľudí verí, že čím väčší vzduchový kompresor, tým lepšie, a vyberajú si modely ďaleko presahujúce ich skutočnú spotrebu vzduchu. Výsledkom je, že kompresor trávi väčšinu času v nezaťaženom stave, s častým zaťažením a odľahčením motora, ktoré spôsobuje silné nahromadenie tepla a spúšťa ochranu proti preťaženiu.

Porucha prevodového systému. V modeloch poháňaných remeňom starnutie remeňa znižuje trenie, čo spôsobuje preklzávanie. To vedie riadiaci systém k nesprávnemu výkladu zvýšenej záťaže, čím sa spustí ochrana proti preťaženiu. Stretli sme sa so situáciou na výrobnej linke v Poľsku, kde systém vypadol päťkrát v priebehu troch mesiacov; ako príčina sa nakoniec zistilo drastické opotrebovanie drážok remenice, čo viedlo k prudkému poklesu účinnosti prevodovky.

Záznamy o údržbe ukazujú, že modely s priamym pohonom majú v tomto smere výrazne nižšiu poruchovosť. To je dôvod, prečo priemyselné skrutkové vzduchové kompresory vo všeobecnosti prijímajú štruktúru s priamym pohonom – vďaka svojej konštrukcii znižujú počet komponentov prevodovky a znižujú potenciálne body zlyhania. Séria PMS využíva motor s permanentným magnetom priamo spojený s rotorom, čím sa eliminujú remene a prevodovky; táto zjednodušená štruktúra sa premieta do vyššej spoľahlivosti.

Vydanie 4: Príliš vysoké náklady na elektrickú energiu, vzduchové kompresory sa stávajú najväčšou jednotkou spotrebou energie na výrobnej linke

Toto nie je nová téma. V mnohých továrňach predstavujú systémy stlačeného vzduchu 15 % až 25 % celkových nákladov na elektrickú energiu. V dielňach na rezanie laserom je toto percento kvôli dlhším prevádzkovým časom a väčším objemom vzduchu ešte vyššie.

Výpočty mnohých ľudí sú však chybné. Pozerajú sa len na menovitý výkon zariadenia na štítku, pričom ignorujú skutočnú prevádzkovú účinnosť.

Menovitá priemyselná frekvencia 37 kWskrutkový vzduchový kompresor, ktorý by nepretržite fungoval 8 000 hodín ročne, pri globálnej priemernej cene priemyselnej elektriny 0,12 USD/kWh, by mal ročné náklady na elektrinu približne: 37 × 0,12 × 8 000 = 35 520 USD.

Energeticky účinný invertorový kompresor s permanentným magnetom 1. stupňa za rovnakých prevádzkových podmienok ušetrí približne 30 % až 35 % elektrickej energie ročne, čo predstavuje úsporu 10 000 až 12 000 USD ročne. Úspora elektriny za dva roky by stačila na nákup nového stroja.

Najľahšie prehliadnuteľným nákladom sú straty pri vykládke. Keď je plynová turbína so sieťovou frekvenciou zaťažená a odľahčená, motor sa počas odľahčenia ďalej otáča, pričom spotrebuje približne 30 % - 40 % prúdu naprázdno v porovnaní s plným zaťažením; táto energia je úplne zbytočná. Modely s premenlivou frekvenciou s permanentným magnetom však upravujú rýchlosť v reálnom čase podľa spotreby plynu, čo vedie k takmer nulovým stratám pri vykladaní.

Problém 5: Časté menšie poruchy a nevybavené objednávky údržby ovplyvňujú celkovú efektivitu zariadenia.

Ide o komplexnú problematiku. Systém stlačeného vzduchu zahŕňa skrutkový vzduchový kompresor, sušič, filter, vzduchovú nádrž a potrubie; problém v niektorom z týchto komponentov ovplyvní kvalitu rezu.

Analyzovali sme údaje od 32 používateľov laserového rezania na celom svete, ktorí slúžili v rokoch 2023 až 2024. Bežné problémy súvisiace so skrutkovým vzduchovým kompresorom, zoradené podľa frekvencie výskytu, sú:

■ Prešmyknutie alebo pretrhnutie pásu (29 %)

■ Zablokovanie odlučovača oleja vedúce k nadmernému rozdielu tlaku (24 %)

■ Porucha ventilu regulácie teploty spôsobujúca vypnutie pri vysokej teplote (16 %)

■ Porucha sacieho ventilu (13 %)

■ Opotrebenie ložísk motora a abnormálny hluk (10 %)

■ Problémy súvisiace s ovládačom (8 %)

Problémy s remeňmi a ventilmi predstavujú viac ako polovicu z nich. Tieto problémy vo veľkej miere chýbajú v jednoduchších modeloch s priamym pohonom s permanentným magnetom.

Vyššie uvedené problémy sa opakovane vyskytli na výrobných linkách v rôznych krajinách a regiónoch. V súčasnosti je najvyspelejším riešením v tomto odvetví nahradenie starých krytov s pevnou frekvenciou alebo trakčným pohonom energeticky účinným priamym pohonom s premenlivou frekvenciou s permanentným magnetom.skrutkové vzduchové kompresory.

Neznamená to, že tento rad krytov je úplne bezporuchový, ale skôr to, že jeho konštrukcia sa vyhýba niekoľkým závažným poruchovým bodom: eliminácia trakčného pohonu, eliminácia vykladania pomocou regulácie variabilnej frekvencie a používanie inteligentného riadenia údržby na udržanie stability výfuku. Samotné motory s permanentnými magnetmi triedy energetickej účinnosti IE5 generujú málo tepla, ale majú relatívne vysokú poruchovosť.

Vykonali sme porovnávaciu štúdiu na troch výrobných linkách na rezanie laserom vo Vietname, Mexiku a Turecku za rovnakých prevádzkových podmienok: po použití krytov s premenlivou frekvenciou s permanentným magnetom sa neplánované incidenty súvisiace so stlačeným vzduchom znížili o najmenej 76 %, ročné náklady na elektrickú energiu sa znížili o 30 % až 34 % a počet sťažností súvisiacich s kvalitou rezania sa znížil o viac ako 60 %.

Údaje v tomto článku pochádzajú z viacerých súborov meraní na mieste a štatistík spätnej väzby od používateľov; výsledky sa môžu líšiť v rôznych prevádzkových podmienkach a podmienkach prostredia.

Ak máte momentálne problémy so stlačeným vzduchom, pošlite nám svoje aktuálne prevádzkové parametre – spotrebu vzduchu, požiadavky na tlak, existujúce modely zariadení a počet rezacích strojov. Náš technický tím môže poskytnúť bezplatnú analýzu spotreby energie a riešenie problémov. Kontaktné údaje sú dostupné vo formulári na tejto stránke; riešenie bude poskytnuté do 24 hodín.