Najlakše previdjeti izvor kvara u sustavima opskrbe zrakom za lasersko rezanje: vijčani kompresor zraka.

U radionicama za lasersko rezanje više od polovice neuobičajenih zastoja ne proizlazi iz lasera ili glave za rezanje, već iz sustava komprimiranog zraka.

Imamo brojne slučajeve suradnje u laserskom rezanju, uključujući tvornice u jugoistočnoj Aziji, na Bliskom istoku i u Africi, a vidjeli smo i radionice laserskog rezanja s različitim konfiguracijama. Bez obzira na mjesto, problemi uzrokovani komprimiranim zrakom gotovo su identični. Danas nećemo raspravljati o tome što zračni kompresori mogu učiniti ili o brigama tvornica; umjesto toga, razgovarat ćemo o problemima koji vam zadaju najveće glavobolje kada vas nazovu usred noći.

Problem 1: Neravnine i šljaka na reznoj površini, nakon istraživanja utvrđeno je da je uzrok nestabilan tlak plina.

Ovo je greška koju je najlakše pogrešno dijagnosticirati. Rezana površina postaje žuta i neravnine se povećavaju; prvi instinkt je prilagoditi fokus, promijeniti mlaznicu i provjeriti leću. Ali nakon mnogo rada, pokazalo se da je beskorisno—pravi razlog je da fluktuacije u tlaku opskrbnog plina uzrokuju nestabilan pomoćni protok plina.

Lasersko rezanje zahtijeva stabilan, suh i kontinuirani pomoćni plin.

Proveli smo terensko testiranje u tvornici automobilskih dijelova u Tajlandu: standardna industrijska frekvencijavijčani zračni kompresor, s izlaznim tlakom spremnika plina postavljenim na 0,8 MPa, doživio je stvarne fluktuacije tlaka između 0,72-0,85 MPa tijekom ciklusa utovara i istovara. Pod istim parametrima rezanja, visina srha dijelova rezanih tijekom razdoblja niskog tlaka bila je 0,15 mm veća nego tijekom razdoblja visokog tlaka. Kvaliteta dijelova izrezanih iz cijelog lista bila je nedosljedna, što je udvostručilo radno opterećenje naknadnog procesa skidanja ivica.

Kasnije smo ga zamijenili modelom varijabilne frekvencije trajnog magneta, kontrolirajući fluktuaciju tlaka unutar ±0,01 MPa, a konzistencija površine rezanja značajno se poboljšala. Ova razina kontrole tlaka važan je pokazatelj za razlikovanje između početne i industrijske razinevijčani zračni kompresori.

Problem 2: Česta oštećenja leće tijekom ljetnih vlažnih uvjeta proizlaze iz sadržaja vlage u komprimiranom zraku.

Ovaj problem je posebno izražen u tropskim i suptropskim područjima na globalnoj razini. Korisnici u Indoneziji iskuse pad učestalosti zamjene leća s jednom svaka dva tjedna na jednom svaka dva dana tijekom kišne sezone, ponekad čak i potrebu za zamjenom dvije ili tri leće dnevno.

Razlog je jasan: komprimirani zrak nije potpuno suh. Međutim, problem leži u činjenici da se sadržaj zasićene vlage udvostručuje za svakih 10°C povećanja temperature zraka. Ista oprema za sušenje radi znatno drugačije zimi i ljeti.

Drugi čimbenik koji se lako previdi je temperatura ispušnih plinovavijčani zračni kompresorse. Klijent s Bliskog istoka prijavio je hrđu unutar glave za rezanje; nakon rastavljanja, očite mrlje od vode pronađene su na bajonetu objektiva. Problem je u konačnici proizašao iz zračnog kompresora—stariji modeli dosljedno su održavali temperaturu ispušnih plinova iznad 110°C, što sustav hlađenja nizvodno nije mogao podnijeti.

Vijčani kompresori imaju konstrukcijsku prednost u tom pogledu, s relativno nižim temperaturama ispušnih plinova. Međutim, dugotrajan rad na niskim frekvencijama također može dovesti do problema. Serija PMS posebno je dizajnirana imajući na umu ove radne uvjete, korištenjem vektorske kontrole pretvorbe frekvencije za održavanje razumne temperature rotora i sprječavanje taloženja kondenzata u spremniku nafte i plina.

Problem 3: Neplanirani zastoji, okidanje zračnog kompresora od preopterećenja, prisilno gašenje proizvodne linije

Najproblematičnija situacija: vanjske narudžbe žure kako bi ispoštovale rokove, a tijekom noćne smjene, vijčani kompresor zraka iznenada se pokvari na pola puta rezanja. Nakon ponovnog pokretanja, prereže nekoliko dasaka, a zatim ponovno zaskoči.

Ova vrsta problema uobičajena je u tvornicama diljem svijeta, a razlozi su u biti dvojaki:

Odabir predimenzioniranog kompresora doveo je do produljenog rada pod malim opterećenjem. Mnogi ljudi vjeruju da što je veći zračni kompresor, to bolje, i biraju modele koji daleko premašuju njihovu stvarnu potrošnju zraka. Kao rezultat toga, kompresor većinu svog vremena provodi u neopterećenom stanju, s čestim opterećenjem i rasterećenjem motora što uzrokuje ozbiljno nakupljanje topline i aktivira zaštitu od preopterećenja.

Kvar prijenosnog sustava. U modelima s remenskim pogonom, starenje remena smanjuje trenje, što uzrokuje klizanje. To navodi upravljački sustav da pogrešno protumači povećano opterećenje, aktivirajući zaštitu od preopterećenja. Susreli smo se sa situacijom na proizvodnoj liniji u Poljskoj gdje se sustav pet puta isključio unutar tri mjeseca; Na kraju je utvrđeno da je uzrok drastično trošenje utora remenice, što je dovelo do oštrog pada učinkovitosti prijenosa.

Evidencija o održavanju pokazuje da modeli s izravnim pogonom imaju znatno nižu stopu kvarova u tom pogledu. To je razlog zašto industrijski vijčani zračni kompresori općenito imaju strukturu izravnog pogona—smanjujući komponente prijenosa i smanjujući moguće točke kvara kroz dizajn. PMS serija koristi motor s trajnim magnetom izravno spojen na rotor, eliminirajući remene i mjenjače; ova pojednostavljena struktura znači poboljšanu pouzdanost.

Problem 4: Troškovi električne energije pretjerano visoki, zračni kompresori postaju jedinice koje troše najveću energiju na proizvodnoj liniji

Ovo nije nova tema. U mnogim tvornicama sustavi komprimiranog zraka čine 15%-25% ukupnih troškova električne energije. U radionicama za lasersko rezanje, zbog dužeg vremena rada i većih količina zraka, taj je postotak još veći.

Međutim, izračuni mnogih ljudi su pogrešni. Gledaju samo nazivnu snagu opreme na natpisnoj pločici, zanemarujući stvarnu radnu učinkovitost.

Nazivna industrijska frekvencija od 37kWvijčani zračni kompresor, koji neprekidno radi 8000 sati godišnje, uz globalnu prosječnu industrijsku cijenu električne energije od 0,12 USD/kWh, imao bi godišnji trošak električne energije od otprilike: 37 × 0,12 × 8000 = 35 520 USD.

Energetski učinkovit inverterski kompresor s trajnim magnetom 1. stupnja, pod istim radnim uvjetima, štedi približno 30%-35% električne energije godišnje, što znači uštedu od 10.000 do 12.000 USD godišnje. Ušteda električne energije tijekom dvije godine bila bi dovoljna za kupnju novog stroja.

Trošak koji se ovdje najlakše previdi su gubici pri istovaru. Kada je plinska turbina mrežne frekvencije pod opterećenjem i rasterećenjem, motor se nastavlja okretati tijekom rasterećenja, trošeći približno 30%-40% struje praznog hoda u usporedbi s punim opterećenjem; ova energija je potpuno potrošena. Modeli s promjenjivom frekvencijom s permanentnim magnetom, međutim, prilagođavaju brzinu u stvarnom vremenu u skladu s potrošnjom plina, što rezultira gubicima pri pražnjenju gotovo nultim.

Problem 5: Česti manji kvarovi i gomila radnih naloga za održavanje utječu na ukupnu učinkovitost opreme.

Ovo je složeno pitanje. Sustav komprimiranog zraka uključuje vijčani kompresor zraka, sušilo, filter, spremnik zraka i cjevovod; problem u bilo kojoj od ovih komponenti utjecat će na kvalitetu rezanja.

Analizirali smo podatke od 32 korisnika laserskog rezanja širom svijeta koji su opsluženi između 2023. i 2024. Uobičajeni problemi povezani s vijčanim zračnim kompresorom, poredani prema učestalosti pojavljivanja, su:

■ Klizanje ili lom remena (29%)

■ Blokada separatora ulja dovodi do prekomjerne razlike tlaka (24%)

■ Kvar ventila za regulaciju temperature koji uzrokuje isključivanje pri visokoj temperaturi (16%)

■ Kvar usisnog ventila (13%)

■ Istrošenost ležajeva motora i nenormalna buka (10%)

■ Problemi povezani s kontrolerom (8%)

Problemi s remenom i ventilom uzrok su više od polovice. Ovih problema uglavnom nema u jednostavnijim modelima s izravnim pogonom s permanentnim magnetom.

Gore spomenuti problemi opetovano su se javljali na proizvodnim linijama u različitim zemljama i regijama. Trenutačno je najzrelije rješenje u industriji zamijeniti kućišta starog stila s fiksnom frekvencijom ili vučnim pogonom energetski učinkovitim izravnim pogonom s promjenjivim frekvencijama s permanentnim magnetomvijčani zračni kompresori.

To ne znači da je ova serija kućišta u potpunosti besprijekorna, već da njezin dizajn izbjegava nekoliko glavnih točaka kvara: eliminiranje vučnog pogona, eliminiranje istovara s kontrolom promjenjive frekvencije i korištenje inteligentne kontrole održavanja za održavanje stabilnosti ispušnih plinova. Motori s permanentnim magnetom razreda energetske učinkovitosti IE5 sami stvaraju malo topline, ali imaju relativno visoku stopu kvarova.

Proveli smo komparativnu studiju na tri proizvodne linije za lasersko rezanje u Vijetnamu, Meksiku i Turskoj pod identičnim radnim uvjetima: nakon korištenja kućišta s promjenjivom frekvencijom s trajnim magnetom, neplanirani incidenti povezani s komprimiranim zrakom smanjili su se za najmanje 76%, godišnji troškovi električne energije smanjili su se za 30%-34%, a pritužbe vezane uz kvalitetu rezanja smanjile su se za više od 60%.

Podaci u ovom članku dolaze iz više skupova mjerenja na licu mjesta i statistike povratnih informacija korisnika; rezultati mogu varirati u različitim radnim uvjetima i okolnostima okoline.

Ako trenutno imate problema sa komprimiranim zrakom, pošaljite nam svoje trenutne radne parametre - potrošnju zraka, zahtjeve za tlakom, postojeće modele opreme i broj strojeva za rezanje. Naš tehnički tim može pružiti besplatnu analizu potrošnje energije i rješavanje problema. Kontakt podaci dostupni su u obrascu na ovoj stranici; rješenje će biti osigurano u roku od 24 sata.