Nejsnáze přehlédnutelný zdroj poruch v systémech přívodu vzduchu pro řezání laserem: šroubový vzduchový kompresor.

V dílnách na řezání laserem více než polovina abnormálních prostojů nepochází z laseru nebo řezací hlavy, ale ze systému stlačeného vzduchu.

Máme četné případy spolupráce při řezání laserem, včetně továren v jihovýchodní Asii, na Středním východě a v Africe, a viděli jsme dílny na řezání laserem s různými konfiguracemi. Bez ohledu na umístění jsou problémy způsobené stlačeným vzduchem téměř totožné. Dnes nebudeme diskutovat o tom, co umí vzduchové kompresory, ani o tom, jaké obavy mají továrny; místo toho budeme hovořit o problémech, které vás nejvíce bolí hlava, když vám zavolá uprostřed noci.

Problém 1: Otřepy a struska na povrchu řezu, po šetření bylo zjištěno, že příčinou je nestabilní tlak plynu.

Toto je nejsnáze chybně diagnostikovaná závada. Řezná plocha zežloutne a přibývá otřepů; prvním instinktem je upravit zaostření, vyměnit trysku a zkontrolovat čočku. Po spoustě práce se ale ukáže, že je to zbytečné – skutečným důvodem je to, že kolísání tlaku přiváděného plynu způsobuje nestabilní tok pomocného plynu.

Řezání laserem vyžaduje stabilní, suchý a nepřetržitý pomocný plyn.

Provedli jsme provozní test v továrně na automobilové díly v Thajsku: standardní průmyslová frekvencešroubový vzduchový kompresors výstupním tlakem plynové nádrže nastaveným na 0,8 MPa došlo během cyklu nakládání a vykládání ke kolísání skutečného tlaku mezi 0,72-0,85 MPa. Při stejných řezných parametrech byla výška otřepů dílů řezaných během období nízkého tlaku o 0,15 mm vyšší než během období vysokého tlaku. Kvalita dílů vyříznutých z celého plechu byla nekonzistentní, což zdvojnásobilo pracovní zátěž následného procesu odstraňování otřepů.

Později jsme jej nahradili modelem s proměnlivou frekvencí s permanentním magnetem, ovládajícím kolísání tlaku v rozmezí ±0,01 MPa a výrazně se zlepšila konzistence povrchu řezu. Tato úroveň regulace tlaku je důležitým ukazatelem pro rozlišení mezi základní a průmyslovou úrovníšroubové vzduchové kompresory.

Problém 2: Časté poškození čočky během letních vlhkých podmínek pramení z obsahu vlhkosti stlačeného vzduchu.

Tento problém je zvláště výrazný v tropických a subtropických oblastech po celém světě. Indonéští zákazníci zažívají v období dešťů pokles frekvence výměny čoček z jednou za dva týdny na jednou za dva dny, někdy dokonce potřebují vyměnit dvě nebo tři čočky denně.

Důvod je jasný: stlačený vzduch není úplně suchý. Problém však spočívá ve skutečnosti, že obsah nasycené vlhkosti se zdvojnásobí s každým zvýšením teploty vzduchu o 10 °C. Stejné sušící zařízení funguje výrazně odlišně v zimě a v létě.

Dalším snadno přehlédnutelným faktorem je teplota výfukových plynůšroubový vzduchový kompresorsám. Zákazník ze Středního východu ohlásil rez uvnitř řezací hlavy; po demontáži byly na objímce objektivu nalezeny zjevné skvrny od vody. Problém nakonec pramenil ze vzduchového kompresoru – starší modely trvale udržovaly teploty výfukových plynů nad 110 °C, což navazující chladicí systém nezvládal.

Šroubové kompresory mají v tomto ohledu konstrukční výhodu s relativně nižšími teplotami výfukových plynů. K problémům však může vést i dlouhodobý nízkofrekvenční provoz. Řada PMS je speciálně navržena s ohledem na tyto provozní podmínky a využívá řízení vektorové frekvence pro udržení přiměřené teploty rotoru a zabránění srážení kondenzátu v nádrži na olej a plyn.

Problém 3: Neplánovaná odstávka, vypnutí přetížení vzduchového kompresoru, nucené odstavení výrobní linky

Nejnepříjemnější situace: Outsourcované zakázky spěchají, aby stihly termíny, a během noční směny se šroubový vzduchový kompresor náhle vypne v polovině řezání. Po restartu odřízne několik desek a znovu se vypne.

Tento typ problému je běžný v továrnách po celém světě a důvody jsou v zásadě dva:

Volba předimenzovaného kompresoru vedla k dlouhodobému provozu při nízké zátěži. Mnoho lidí věří, že čím větší vzduchový kompresor, tím lépe, a volí modely daleko přesahující jejich skutečnou spotřebu vzduchu. Výsledkem je, že kompresor tráví většinu času v nezatíženém stavu s častým zatěžováním a odlehčováním motoru, které způsobuje silné zahřívání a spouští ochranu proti přetížení.

Porucha převodového systému. U modelů poháněných řemenem stárnutí řemenu snižuje tření, což způsobuje prokluzování. To vede řídicí systém k nesprávné interpretaci zvýšené zátěže a spuštění ochrany proti přetížení. Na výrobní lince v Polsku jsme narazili na situaci, kdy systém během tří měsíců selhal pětkrát; nakonec bylo zjištěno, že příčinou bylo drastické opotřebení drážek řemenice, což vedlo k prudkému poklesu účinnosti převodu.

Záznamy o údržbě ukazují, že modely s přímým pohonem mají v tomto ohledu výrazně nižší poruchovost. To je důvod, proč průmyslové šroubové vzduchové kompresory obecně používají strukturu s přímým pohonem – díky konstrukci se snižují součásti převodovky a snižují se potenciální místa selhání. Řada PMS používá motor s permanentními magnety přímo připojený k rotoru, což eliminuje řemeny a převodovky; tato zjednodušená struktura se promítá do vyšší spolehlivosti.

Vydání 4: Příliš vysoké náklady na elektřinu, vzduchové kompresory se stávají největší jednotkou spotřebovávající energii na výrobní lince

Toto není nové téma. V mnoha továrnách představují systémy stlačeného vzduchu 15 % až 25 % celkových nákladů na elektřinu. V laserových řezacích dílnách je toto procento díky delší době provozu a větším objemům vzduchu ještě vyšší.

Výpočty mnoha lidí jsou však chybné. Dívají se pouze na jmenovitý výkon zařízení a ignorují skutečnou provozní účinnost.

Jmenovitá průmyslová frekvence 37 kWšroubový vzduchový kompresor, běžící nepřetržitě po dobu 8 000 hodin ročně, při celosvětové průměrné průmyslové ceně elektřiny 0,12 USD/kWh, by měly roční náklady na elektřinu přibližně: 37 × 0,12 × 8 000 = 35 520 USD.

Energeticky účinný invertorový kompresor s permanentním magnetem 1. třídy za stejných provozních podmínek ušetří přibližně 30 % až 35 % elektrické energie ročně, což znamená úsporu 10 000 až 12 000 USD ročně. Úspora elektřiny za dva roky by stačila na nákup nového stroje.

Nejsnáze přehlédnutelným nákladem jsou ztráty při vykládce. Když je plynová turbína se síťovou frekvencí zatěžována a odlehčována, motor se během odlehčování dále otáčí a spotřebovává přibližně 30 % - 40 % proudu naprázdno ve srovnání s plným zatížením; tato energie je zcela promarněna. Modely s proměnnou frekvencí s permanentními magnety však upravují rychlost v reálném čase podle spotřeby plynu, což vede k téměř nulovým ztrátám při vykládce.

Problém 5: Časté drobné poruchy a nevyřízené objednávky údržby ovlivňují celkovou efektivitu zařízení.

To je složitá problematika. Systém stlačeného vzduchu zahrnuje šroubový vzduchový kompresor, sušičku, filtr, vzduchovou nádrž a potrubí; problém v kterékoli z těchto součástí ovlivní kvalitu řezání.

Analyzovali jsme data od 32 uživatelů laserového řezání po celém světě, kteří sloužili v letech 2023 až 2024. Běžné problémy související se šroubovým vzduchovým kompresorem, seřazené podle četnosti výskytu, jsou:

■ Prokluzování nebo prasknutí pásu (29 %)

■ Zablokování odlučovače oleje vedoucí k nadměrnému tlakovému rozdílu (24 %)

■ Porucha ventilu regulace teploty způsobující vypnutí při vysoké teplotě (16 %)

■ Porucha sacího ventilu (13 %)

■ Opotřebení ložisek motoru a abnormální hluk (10 %)

■ Problémy související s ovladači (8 %)

Více než polovinu z nich tvoří problémy s řemeny a ventily. Tyto problémy většinou chybí u jednodušších modelů s přímým pohonem s permanentními magnety.

Výše uvedené problémy se opakovaně vyskytly na výrobních linkách v různých zemích a regionech. V současné době je nejvyspělejším řešením v tomto odvětví nahrazení starých krytů s pevnou frekvencí nebo trakčním pohonem energeticky účinným přímým pohonem s proměnnou frekvencí s permanentními magnety.šroubové vzduchové kompresory.

To neznamená, že tato řada pouzder je zcela bezporuchová, ale spíše to, že její konstrukce se vyhýbá několika závažným poruchovým bodům: eliminace trakčního pohonu, eliminace vykládání pomocí řízení s proměnnou frekvencí a použití inteligentního řízení údržby k udržení stability výfuku. Samotné motory s permanentními magnety třídy energetické účinnosti IE5 generují málo tepla, ale mají relativně vysokou poruchovost.

Provedli jsme srovnávací studii na třech výrobních linkách pro řezání laserem ve Vietnamu, Mexiku a Turecku za stejných provozních podmínek: po použití pouzder s proměnlivou frekvencí s permanentními magnety se neplánované incidenty související se stlačeným vzduchem snížily nejméně o 76 %, roční náklady na elektřinu se snížily o 30 % až 34 % a stížnosti související s kvalitou řezání se snížily o více než 60 %.

Data v tomto článku pocházejí z několika sad měření na místě a statistik zpětné vazby od uživatelů; výsledky se mohou lišit za různých provozních podmínek a podmínek prostředí.

Pokud máte aktuálně problémy se stlačeným vzduchem, zašlete nám prosím své aktuální provozní parametry – spotřebu vzduchu, požadavky na tlak, stávající modely zařízení a počet řezacích strojů. Náš technický tým může poskytnout bezplatnou analýzu spotřeby energie a řešení problémů. Kontaktní údaje jsou k dispozici ve formuláři na této stránce; řešení bude poskytnuto do 24 hodin.