Джерело несправності в системах подачі повітря для лазерного різання, яке найпростіше не помітити: гвинтовий повітряний компресор.

У майстернях лазерного різання більше половини ненормальних простоїв пов’язано не з лазером чи ріжучою головкою, а з системою стисненого повітря.

Ми маємо численні випадки співпраці з лазерним різанням, включаючи заводи в Південно-Східній Азії, на Близькому Сході та в Африці, і ми бачили майстерні лазерного різання з різними конфігураціями. Незалежно від місця розташування проблеми, спричинені стисненим повітрям, майже ідентичні. Сьогодні ми не будемо обговорювати, що можуть робити повітряні компресори, чи проблеми, які мають заводи; натомість ми поговоримо про проблеми, які завдають вам найбільшого головного болю, коли вам дзвонять посеред ночі.

Проблема 1: задирки та шлак на поверхні різу, після дослідження було встановлено, що причиною є нестабільний тиск газу.

Це несправність, яку найпростіше помилково діагностувати. Поверхня зрізу жовтіє, збільшуються задирки; перший інстинкт - налаштувати фокус, змінити сопло та перевірити об'єктив. Але після тривалої роботи це виявилося марним — справжня причина полягає в тому, що коливання тиску подаваного газу викликають нестабільний потік допоміжного газу.

Для лазерного різання потрібен стабільний, сухий і постійний допоміжний газ.

Ми провели польове випробування на фабриці автомобільних запчастин у Таїланді: стандартна промислова частотагвинтовий повітряний компресор, з тиском на виході газового бака, встановленим на 0,8 МПа, фактичні коливання тиску становили 0,72-0,85 МПа під час циклу завантаження та розвантаження. За тих самих параметрів різання висота задирок деталей, вирізаних у періоди низького тиску, була на 0,15 мм вищою, ніж у періоди високого тиску. Якість деталей, вирізаних із цілого аркуша, була нестабільною, що подвоїло навантаження на подальший процес видалення задирок.

Пізніше ми замінили його моделлю зі змінною частотою постійного магніту, контролюючи коливання тиску в межах ±0,01 МПа, і консистенція поверхні різу значно покращилася. Цей рівень контролю тиску є важливим показником для розрізнення початкового та промислового рівнягвинтові повітряні компресори.

Проблема 2: часті пошкодження лінз під час літніх вологих умов спричинені вмістом вологи в стисненому повітрі.

Ця проблема особливо виражена в тропічних і субтропічних регіонах у всьому світі. Індонезійські клієнти стикаються зі зниженням частоти заміни лінз з одного разу на два тижні до одного разу на два дні протягом сезону дощів, іноді навіть потрібно замінити дві-три лінзи на день.

Причина зрозуміла: стиснене повітря не повністю сухе. Однак проблема полягає в тому, що вологість насичення подвоюється на кожні 10 °C підвищення температури повітря. Одне й те саме сушильне обладнання працює суттєво по-різному взимку та влітку.

Іншим фактором, який легко не помітити, є температура вихлопугвинтовий повітряний компресорсебе. Клієнт із Близького Сходу повідомив про іржу всередині ріжучої головки; під час розбирання на байонето об’єктива були виявлені плями води. Зрештою, проблема виникла через повітряний компресор — старіші моделі постійно підтримували температуру вихлопу вище 110°C, з якою не могла впоратися система охолодження, що була за потоком.

Гвинтові компресори мають конструктивну перевагу в цьому відношенні з відносно нижчою температурою вихлопу. Однак тривала робота на низьких частотах також може призвести до проблем. Серія PMS спеціально розроблена з урахуванням цих робочих умов, використовуючи векторне керування перетворенням частоти, щоб підтримувати прийнятну температуру ротора та запобігати випаданню конденсату в нафтогазовому баку.

Проблема 3: незапланований простой, спрацьовування повітряного компресора від перевантаження, вимушене зупинення виробничої лінії

Найбільш неприємна ситуація: аутсорсингові замовлення поспішають у терміни, а під час нічної зміни гвинтовий повітряний компресор раптово спрацьовує на півдорозі різання. Після перезапуску він розрізає кілька дощок, а потім знову спрацьовує.

Цей тип проблеми є поширеним на заводах у всьому світі, і причини, по суті, дві:

Вибір великого компресора призвів до тривалої роботи при невеликому навантаженні. Багато людей вважають, що чим більше повітряний компресор, тим краще, і вибирають моделі, що значно перевищують їх реальне споживання повітря. Як наслідок, компресор проводить більшу частину свого часу в ненавантаженому стані, при частому завантаженні та розвантаженні двигуна, що спричиняє значне нагрівання та спрацьовує захист від перевантаження.

Несправність системи трансмісії. У моделях з ремінним приводом старіння ременя зменшує тертя, спричиняючи ковзання. Це призводить до того, що система керування неправильно тлумачить збільшення навантаження, спрацьовуючи захист від перевантаження. Ми зіткнулися з ситуацією на виробничій лінії в Польщі, коли система відключалася п’ять разів протягом трьох місяців; Зрештою причиною було виявлено різке зношення канавок шківа, що призвело до різкого падіння ефективності трансмісії.

Записи про технічне обслуговування показують, що моделі з прямим приводом мають значно нижчий рівень відмов у цьому відношенні. Ось чому гвинтові повітряні компресори промислового класу зазвичай використовують структуру прямого приводу, що зменшує кількість компонентів трансмісії та знижує потенційні точки відмови завдяки конструкції. Серія PMS використовує двигун з постійними магнітами, безпосередньо з’єднаний з ротором, усуваючи ремені та коробки передач; ця спрощена структура означає підвищену надійність.

Питання 4: Витрати на електроенергію надмірно високі, повітряні компресори стають найбільшою енергоємною одиницею на виробничій лінії

Це не нова тема. На багатьох підприємствах системи стисненого повітря складають 15-25% загальних витрат на електроенергію. У майстернях лазерного різання цей відсоток ще вищий через довший час роботи та більші об’єми повітря.

Однак розрахунки багатьох людей помилкові. Вони дивляться лише на паспортну потужність обладнання, ігноруючи фактичну ефективність роботи.

Номінальна промислова частота 37 кВтгвинтовий повітряний компресор, що працює безперервно протягом 8000 годин на рік, за глобальної середньої промислової ціни на електроенергію 0,12 дол./кВт-год, матиме річну вартість електроенергії приблизно: 37 × 0,12 × 8000 = 35 520 дол.

Енергоефективний інверторний компресор із постійним магнітом 1 класу за тих самих умов експлуатації економить приблизно 30–35% електроенергії на рік, що означає економію від 10 000 до 12 000 доларів США на рік. Економії електроенергії за два роки вистачило б, щоб купити нову машину.

Витрати, які тут найпростіше не помітити, – це втрати при розвантаженні. Коли газова турбіна лінійної частоти знаходиться під навантаженням і розвантаженням, двигун продовжує обертатися під час розвантаження, споживаючи приблизно 30%-40% струму холостого ходу порівняно з повним навантаженням; ця енергія повністю витрачена. Однак моделі зі змінною частотою на постійних магнітах регулюють швидкість у реальному часі відповідно до споживання газу, що призводить до майже нульових втрат при розвантаженні.

Проблема 5: часті дрібні несправності та відставання від замовлень на технічне обслуговування впливають на загальну ефективність обладнання.

Це складне питання. Система стисненого повітря включає гвинтовий повітряний компресор, осушувач, фільтр, повітряний резервуар і трубопроводи; проблема в будь-якому з цих компонентів вплине на якість різання.

Ми проаналізували дані 32 користувачів лазерного різання з усього світу, які обслуговувалися між 2023 і 2024 роками. Поширені проблеми, пов’язані з гвинтовим повітряним компресором, упорядковані за частотою виникнення:

■ Зсув або обрив ременя (29%)

■ Блокування масловіддільника, що призводить до надмірної різниці тиску (24%)

■ Несправність клапана регулювання температури, що спричиняє відключення при високій температурі (16%)

■ Несправність впускного клапана (13%)

■ Знос підшипників двигуна та ненормальний шум (10%)

■ Проблеми, пов'язані з контролером (8%)

Проблеми з ременем і клапаном складають більше половини з них. Ці проблеми здебільшого відсутні в простіших моделях із прямим приводом на постійних магнітах.

Зазначені вище проблеми неодноразово виникали на виробничих лініях у різних країнах і регіонах. На даний момент найбільш зрілим рішенням у галузі є заміна старих корпусів із фіксованою частотою або тяговим приводом енергоефективним прямим приводом зі змінною частотою на постійних магнітах.гвинтові повітряні компресори.

Це не означає, що ця серія корпусів повністю безвідмовна, а скоріше те, що її конструкція дозволяє уникнути кількох основних точок відмови: усунення тяги, усунення розвантаження за допомогою регулювання частоти та використання інтелектуального контролю технічного обслуговування для підтримки стабільності вихлопу. Двигуни з постійними магнітами класу енергоефективності IE5 самі виробляють мало тепла, але мають відносно високий рівень відмов.

Ми провели порівняльне дослідження на трьох виробничих лініях лазерного різання у В’єтнамі, Мексиці та Туреччині за однакових умов експлуатації: після використання кожухів із змінною частотою на постійних магнітах кількість незапланованих інцидентів, пов’язаних із стисненим повітрям, зменшилася принаймні на 76%, річні витрати на електроенергію зменшилися на 30–34%, а скарги на якість різання зменшилися більш ніж на 60%.

Дані в цій статті отримані з кількох наборів вимірювань на місці та статистики відгуків користувачів; результати можуть відрізнятися залежно від умов експлуатації та навколишнього середовища.

Якщо у вас зараз виникають проблеми зі стисненим повітрям, будь ласка, надішліть нам поточні робочі параметри — споживання повітря, вимоги до тиску, наявні моделі обладнання та кількість машин для різання. Наша технічна команда може надати безкоштовний аналіз споживання енергії та усунення несправностей. Контактна інформація доступна у формі на цій сторінці; рішення буде надано протягом 24 годин.