Най-лесно пренебрегваният източник на повреда в системите за подаване на въздух за лазерно рязане: винтов въздушен компресор.

В цеховете за лазерно рязане над половината от необичайните престои не произтичат от лазера или режещата глава, а от системата за сгъстен въздух.

Имаме множество случаи на сътрудничество при лазерно рязане, включително фабрики в Югоизточна Азия, Близкия изток и Африка, и сме виждали работилници за лазерно рязане с различни конфигурации. Независимо от местоположението, проблемите, причинени от сгъстен въздух, са почти идентични. Днес няма да обсъждаме какво могат да направят въздушните компресори или опасенията на фабриките; вместо това ще говорим за проблемите, които ви създават най-големи главоболия, когато получите обаждане посред нощ.

Проблем 1: Неравности и шлака по повърхността на рязане, след изследване се установи, че причината е нестабилно налягане на газа.

Това е най-лесно погрешно диагностицираната повреда. Повърхността на среза пожълтява и се увеличават неравностите; първият инстинкт е да регулирате фокуса, да смените дюзата и да проверите обектива. Но след много работа се оказва безполезно - истинската причина е, че колебанията в налягането на захранващия газ причиняват нестабилен спомагателен газов поток.

Лазерното рязане изисква стабилен, сух и непрекъснат спомагателен газ.

Проведохме полеви тест във фабрика за автомобилни части в Тайланд: стандартна индустриална честотавинтов въздушен компресор, с налягане на изхода на газовия резервоар, зададено на 0,8 MPa, имаше действителни колебания на налягането между 0,72-0,85 MPa по време на цикъла на товарене и разтоварване. При същите параметри на рязане, височината на резеца на части, изрязани по време на периоди на ниско налягане, е с 0,15 mm по-висока, отколкото по време на периоди на високо налягане. Качеството на частите, изрязани от цял ​​лист, беше непостоянно, удвоявайки работното натоварване на последващия процес на премахване на ръбове.

По-късно го заменихме с модел с променлива честота на постоянен магнит, контролиращ флуктуацията на налягането в рамките на ±0,01MPa и консистенцията на повърхността на рязане значително се подобри. Това ниво на контрол на налягането е важен индикатор за разграничаване между входно ниво и индустриален класвинтови въздушни компресори.

Проблем 2: Честата повреда на обектива по време на летни влажни условия произтича от съдържанието на влага във въздуха под налягане.

Този проблем е особено изразен в тропическите и субтропичните региони в световен мащаб. Индонезийските клиенти изпитват спад на честотата на смяна на лещи от веднъж на всеки две седмици до веднъж на всеки два дни по време на дъждовния сезон, понякога дори се налага да сменят две или три лещи на ден.

Причината е ясна: сгъстеният въздух не е напълно сух. Проблемът обаче се крие във факта, че съдържанието на наситена влага се удвоява на всеки 10°C повишаване на температурата на въздуха. Едно и също оборудване за сушене работи значително по-различно през зимата и лятото.

Друг лесно пренебрегван фактор е температурата на отработените газове навинтов въздушен компресорсебе си. Клиент от Близкия изток съобщи за ръжда вътре в режещата глава; при разглобяването бяха открити очевидни петна от вода по байонета на обектива. Проблемът в крайна сметка произтичаше от въздушния компресор - по-старите модели постоянно поддържаха температури на отработените газове над 110°C, с които охлаждащата система надолу по веригата не можеше да се справи.

Винтовите компресори имат структурно предимство в това отношение, с относително по-ниски температури на отработените газове. Продължителната работа на ниски честоти обаче също може да доведе до проблеми. Серията PMS е специално проектирана с оглед на това работно състояние, като използва векторно управление на честотното преобразуване, за да поддържа разумна температура на ротора и да предотврати утаяването на кондензат в резервоара за нефт-газ.

Проблем 3: Непланиран престой, прекъсване на въздушния компресор при претоварване, принудително спиране на производствената линия

Най-неприятната ситуация: Изнесените поръчки бързат да спазят крайните срокове, а по време на нощната смяна винтовият въздушен компресор внезапно прекъсва по средата на рязането. След рестартиране реже няколко дъски, след което се препъва отново.

Този тип проблем е често срещан във фабриките по целия свят и причините по същество са две:

Изборът на голям компресор доведе до продължителна работа при леко натоварване. Много хора смятат, че колкото по-голям е въздушният компресор, толкова по-добре, и избират модели, които далеч надвишават действителната им консумация на въздух. В резултат на това компресорът прекарва по-голямата част от времето си в ненатоварено състояние, като честото натоварване и разтоварване на двигателя причинява силно натрупване на топлина и задейства защитата от претоварване.

Неизправност на трансмисионната система. При моделите с ремъчно задвижване стареенето на ремъка намалява триенето, причинявайки приплъзване. Това кара системата за управление да тълкува погрешно повишеното натоварване, задействайки защита от претоварване. Срещнахме ситуация на производствена линия в Полша, при която системата се задейства пет пъти в рамките на три месеца; В крайна сметка се установи, че причината е драстичното износване на каналите на шайбата, което води до рязък спад в ефективността на трансмисията.

Записите за поддръжка показват, че моделите с директно задвижване имат значително по-нисък процент на отказ в това отношение. Ето защо винтовите въздушни компресори от промишлен клас обикновено приемат структура с директно задвижване - намалявайки компонентите на трансмисията и намалявайки потенциалните точки на повреда чрез дизайна. Серията PMS използва двигател с постоянен магнит, директно свързан към ротора, елиминирайки ремъци и скоростни кутии; тази опростена структура означава подобрена надеждност.

Въпрос 4: Разходите за електроенергия са прекалено високи, въздушните компресори се превръщат в най-консумиращото енергия устройство на производствената линия

Това не е нова тема. В много фабрики системите за сгъстен въздух представляват 15%-25% от общите разходи за електроенергия. В цеховете за лазерно рязане, поради по-дълго време на работа и по-големи въздушни обеми, този процент е още по-висок.

Изчисленията на много хора обаче са погрешни. Те гледат само номиналната мощност на табелката на оборудването, като пренебрегват действителната оперативна ефективност.

Номинална индустриална честота от 37kWвинтов въздушен компресор, работещ непрекъснато в продължение на 8000 часа годишно, при глобална средна промишлена цена на електроенергията от $0,12/kWh, ще има годишен разход за електроенергия от приблизително: 37 × 0,12 × 8000 = $35 520.

Енергийно ефективен инверторен компресор с постоянен магнит клас 1, при същите работни условия, спестява приблизително 30%-35% електроенергия годишно, което означава спестявания от $10 000 до $12 000 на година. Спестената електроенергия за две години би била достатъчна за закупуване на нова машина.

Най-лесно пренебрегваният разход тук са загубите при разтоварване. Когато газова турбина с честотна линия е под натоварване и разтоварване, двигателят продължава да се върти по време на разтоварване, консумирайки приблизително 30%-40% от тока на празен ход в сравнение с пълното натоварване; тази енергия се губи напълно. Моделите с променлива честота с постоянен магнит обаче регулират скоростта в реално време според потреблението на газ, което води до почти нулеви загуби при разтоварване.

Проблем 5: Честите незначителни неизправности и натрупването на работни поръчки за поддръжка влияят на общата ефективност на оборудването.

Това е комплексен въпрос. Системата за сгъстен въздух включва винтов въздушен компресор, сушилня, филтър, резервоар за въздух и тръбопроводи; проблем в някой от тези компоненти ще повлияе на качеството на рязане.

Ние анализирахме данни от 32 потребители на лазерно рязане по целия свят, обслужвани между 2023 и 2024 г. Често срещани проблеми, свързани с винтов въздушен компресор, класирани по честота на възникване, са:

■ Плъзгане или счупване на колана (29%)

■ Запушване на масления сепаратор, водещо до прекомерна разлика в налягането (24%)

■ Неизправност на вентила за контрол на температурата, причиняваща изключване при висока температура (16%)

■ Неизправност на всмукателния клапан (13%)

■ Износване на лагерите на двигателя и необичаен шум (10%)

■ Проблеми, свързани с контролера (8%)

Проблемите с ремъците и клапаните представляват повече от половината от тях. Тези проблеми до голяма степен липсват в по-простите модели с директно задвижване с постоянен магнит.

Проблемите, споменати по-горе, са се появявали многократно на производствени линии в различни страни и региони. В момента най-зрялото решение в индустрията е да се заменят старите корпуси с фиксирана честота или тягово задвижване с енергийно ефективно директно задвижване с постоянен магнит и променлива честотавинтови въздушни компресори.

Това не означава, че тази серия от корпуси е напълно безпроблемна, а по-скоро, че нейният дизайн избягва няколко основни точки на повреда: елиминиране на тягата, елиминиране на разтоварването с контрол на променливата честота и използване на интелигентно управление на поддръжката за поддържане на стабилността на отработените газове. Самите двигатели с постоянен магнит с клас на енергийна ефективност IE5 генерират малко топлина, но имат относително висок процент на отказ.

Проведохме сравнително проучване на три производствени линии за лазерно рязане във Виетнам, Мексико и Турция при еднакви работни условия: след използване на корпуси с променлива честота с постоянен магнит, непланираните инциденти, свързани със сгъстен въздух, намаляха с най-малко 76%, годишните разходи за електроенергия намаляха с 30%-34%, а оплакванията, свързани с качеството на рязане, намаляха с повече от 60%.

Данните в тази статия идват от множество набори от измервания на място и статистики за обратна връзка от потребителите; резултатите може да варират при различни работни условия и обстоятелства на околната среда.

Ако в момента имате проблеми със сгъстения въздух, моля, изпратете ни текущите си работни параметри - консумация на въздух, изисквания за налягане, съществуващи модели оборудване и брой машини за рязане. Нашият технически екип може да предостави безплатен анализ на потреблението на енергия и отстраняване на проблеми. Информацията за контакт е достъпна във формата на тази страница; решение ще бъде предоставено в рамките на 24 часа.