สาเหตุของความล้มเหลวในระบบจ่ายอากาศของการตัดด้วยเลเซอร์ที่มองข้ามได้ง่ายที่สุด: เครื่องอัดอากาศแบบสกรู

ในโรงงานตัดด้วยเลเซอร์ การหยุดทำงานที่ผิดปกติมากกว่าครึ่งหนึ่งไม่ได้มาจากเลเซอร์หรือหัวตัด แต่มาจากระบบอัดอากาศ

เรามีกรณีความร่วมมือด้านการตัดด้วยเลเซอร์มากมาย รวมถึงโรงงานในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ตะวันออกกลาง และแอฟริกา และได้เห็นเวิร์กช็อปการตัดด้วยเลเซอร์ที่มีรูปแบบต่างๆ กัน ไม่ว่าจะอยู่ที่ใดก็ตาม ปัญหาที่เกิดจากอากาศอัดก็เกือบจะเหมือนกัน วันนี้ เราจะไม่พูดถึงว่าเครื่องอัดอากาศสามารถทำอะไรได้บ้างหรือโรงงานมีความกังวลอะไร แต่เราจะพูดถึงปัญหาที่ทำให้คุณปวดหัวมากที่สุดเมื่อคุณได้รับโทรศัพท์กลางดึก

ปัญหาที่ 1: เสี้ยนและตะกรันบนพื้นผิวที่ถูกตัด หลังจากตรวจสอบแล้ว พบว่าสาเหตุมาจากแรงดันแก๊สไม่เสถียร

นี่เป็นข้อผิดพลาดที่วินิจฉัยผิดพลาดได้ง่ายที่สุด พื้นผิวที่ตัดจะเปลี่ยนเป็นสีเหลืองและมีเสี้ยนเพิ่มขึ้น สัญชาตญาณแรกคือปรับโฟกัส เปลี่ยนหัวฉีด และตรวจสอบเลนส์ แต่หลังจากทำงานไปมาก กลับกลายเป็นว่าไร้ประโยชน์ สาเหตุที่แท้จริงก็คือความผันผวนของแรงดันก๊าซจ่ายทำให้การไหลของก๊าซเสริมไม่เสถียร

การตัดด้วยเลเซอร์ต้องใช้ก๊าซเสริมที่เสถียร แห้ง และต่อเนื่อง

เราทำการทดสอบภาคสนามที่โรงงานชิ้นส่วนยานยนต์ในประเทศไทย ซึ่งเป็นความถี่มาตรฐานอุตสาหกรรมเครื่องอัดอากาศแบบสกรูโดยตั้งค่าแรงดันทางออกของถังแก๊สไว้ที่ 0.8MPa แรงดันที่เกิดขึ้นจริงจะผันผวนระหว่าง 0.72-0.85MPa ในระหว่างรอบการขนถ่าย ภายใต้พารามิเตอร์การตัดเดียวกัน ความสูงของครีบของชิ้นส่วนที่ตัดในช่วงแรงดันต่ำจะสูงกว่าช่วงแรงดันสูง 0.15 มม. คุณภาพของชิ้นส่วนที่ตัดจากทั้งแผ่นไม่สอดคล้องกัน ทำให้ภาระงานของกระบวนการลบคมในภายหลังเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า

ต่อมา เราแทนที่ด้วยแบบจำลองความถี่ตัวแปรแม่เหล็กถาวร ซึ่งควบคุมความผันผวนของแรงดันภายใน ±0.01MPa และความสม่ำเสมอของพื้นผิวการตัดได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ การควบคุมแรงดันในระดับนี้เป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญในการแยกแยะระหว่างระดับเริ่มต้นและระดับอุตสาหกรรมเครื่องอัดอากาศแบบสกรู.

ปัญหาที่ 2: เลนส์เสียหายบ่อยครั้งในสภาพอากาศชื้นในฤดูร้อน สาเหตุมาจากปริมาณความชื้นของอากาศอัด

ปัญหานี้เด่นชัดโดยเฉพาะในเขตร้อนและกึ่งเขตร้อนทั่วโลก ลูกค้าชาวอินโดนีเซียพบว่าความถี่ในการเปลี่ยนเลนส์ลดลงจากทุกๆ สองสัปดาห์เป็นทุกๆ สองวันในช่วงฤดูฝน บางครั้งอาจจำเป็นต้องเปลี่ยนเลนส์สองหรือสามครั้งต่อวันด้วยซ้ำ

เหตุผลก็ชัดเจน: อากาศอัดไม่แห้งสนิท อย่างไรก็ตาม ปัญหาอยู่ที่ข้อเท็จจริงที่ว่าปริมาณความชื้นอิ่มตัวเพิ่มขึ้นสองเท่าเมื่ออุณหภูมิอากาศเพิ่มขึ้นทุกๆ 10°C อุปกรณ์อบแห้งแบบเดียวกันมีประสิทธิภาพแตกต่างกันอย่างมากในฤดูหนาวและฤดูร้อน

อีกปัจจัยที่มองข้ามได้ง่ายคืออุณหภูมิไอเสียของเครื่องอัดอากาศแบบสกรูตัวมันเอง ลูกค้าชาวตะวันออกกลางรายงานว่ามีสนิมภายในหัวตัด เมื่อถอดแยกชิ้นส่วน พบคราบน้ำที่ชัดเจนบนเมาท์เลนส์ ในที่สุดปัญหาก็เกิดจากเครื่องอัดอากาศ รุ่นเก่าจะรักษาอุณหภูมิไอเสียให้สูงกว่า 110°C อย่างสม่ำเสมอ ซึ่งระบบระบายความร้อนดาวน์สตรีมไม่สามารถจัดการได้

คอมเพรสเซอร์แบบสกรูมีข้อได้เปรียบทางโครงสร้างในเรื่องนี้ โดยมีอุณหภูมิไอเสียค่อนข้างต่ำ อย่างไรก็ตาม การใช้งานความถี่ต่ำเป็นเวลานานอาจทำให้เกิดปัญหาได้เช่นกัน ซีรีส์ PMS ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะโดยคำนึงถึงสภาวะการทำงานนี้ โดยใช้การควบคุมการแปลงความถี่เวกเตอร์เพื่อรักษาอุณหภูมิโรเตอร์ที่เหมาะสม และป้องกันไม่ให้คอนเดนเสทตกตะกอนในถังน้ำมัน-ก๊าซ

ปัญหาที่ 3: การหยุดทำงานโดยไม่ได้วางแผน การสะดุดการทำงานเกินของคอมเพรสเซอร์แอร์ การบังคับให้ปิดสายการผลิต

สถานการณ์ที่ลำบากที่สุด: คำสั่งซื้อจากภายนอกกำลังเร่งรีบเพื่อให้ตรงตามกำหนดเวลา และในระหว่างกะกลางคืน เครื่องอัดอากาศแบบสกรูสะดุดกลางการตัด หลังจากรีสตาร์ท มันจะตัดบอร์ดไปสองสามบอร์ดแล้วทริปอีกครั้ง

ปัญหาประเภทนี้เป็นเรื่องปกติในโรงงานทั่วโลก และสาเหตุหลักๆ มี 2 ประการ:

การเลือกคอมเพรสเซอร์ขนาดใหญ่ทำให้การทำงานยาวนานภายใต้ภาระที่เบา หลายๆ คนเชื่อว่ายิ่งปั๊มลมมีขนาดใหญ่เท่าไรก็ยิ่งดีเท่านั้น และเลือกรุ่นที่มีปริมาณการใช้อากาศเกินจริงมาก เป็นผลให้คอมเพรสเซอร์ใช้เวลาส่วนใหญ่อยู่ในสถานะไม่โหลด โดยมอเตอร์จะโหลดและขนถ่ายบ่อยครั้ง ทำให้เกิดความร้อนสะสมอย่างรุนแรง และกระตุ้นการป้องกันการโอเวอร์โหลด

ระบบส่งกำลังทำงานผิดปกติ ในรุ่นที่ขับเคลื่อนด้วยสายพาน อายุของสายพานจะช่วยลดแรงเสียดทาน ทำให้เกิดการลื่นไถล สิ่งนี้ทำให้ระบบควบคุมตีความโหลดที่เพิ่มขึ้นผิด ทำให้เกิดการป้องกันโอเวอร์โหลด เราพบกับสถานการณ์ในสายการผลิตในประเทศโปแลนด์ ซึ่งระบบสะดุดห้าครั้งภายในสามเดือน ในที่สุดสาเหตุก็พบว่าเกิดจากการสึกหรออย่างรุนแรงบนร่องรอก ส่งผลให้ประสิทธิภาพการส่งผ่านลดลงอย่างมาก

บันทึกการบำรุงรักษาแสดงให้เห็นว่าโมเดลไดรฟ์ตรงมีอัตราความล้มเหลวต่ำกว่าอย่างมากในเรื่องนี้ นี่คือเหตุผลว่าทำไมเครื่องอัดอากาศแบบสกรูเกรดอุตสาหกรรมโดยทั่วไปจึงใช้โครงสร้างแบบขับเคลื่อนโดยตรง ช่วยลดส่วนประกอบของระบบส่งกำลัง และลดจุดความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้นผ่านการออกแบบ ซีรีส์ PMS ใช้มอเตอร์แม่เหล็กถาวรที่เชื่อมต่อโดยตรงกับโรเตอร์ ช่วยลดการใช้สายพานและกระปุกเกียร์ โครงสร้างที่เรียบง่ายนี้แปลไปสู่ความน่าเชื่อถือที่ดีขึ้น

ประเด็นที่ 4: ค่าไฟฟ้าสูงเกินไป เครื่องอัดอากาศกลายเป็นหน่วยที่ใช้พลังงานที่ใหญ่ที่สุดในสายการผลิต

นี่ไม่ใช่หัวข้อใหม่ ในโรงงานหลายแห่ง ระบบอัดอากาศคิดเป็น 15%-25% ของค่าไฟฟ้าทั้งหมด ในโรงปฏิบัติงานตัดด้วยเลเซอร์ เนื่องจากระยะเวลาการทำงานที่ยาวนานขึ้นและปริมาณลมที่มากขึ้น เปอร์เซ็นต์นี้จึงยิ่งสูงขึ้นไปอีก

อย่างไรก็ตาม การคำนวณของหลายๆ คนมีข้อบกพร่อง โดยจะพิจารณาเฉพาะพิกัดพลังงานของป้ายชื่ออุปกรณ์ โดยไม่สนใจประสิทธิภาพการทำงานที่แท้จริง

ความถี่อุตสาหกรรมพิกัด 37kWเครื่องอัดอากาศแบบสกรูซึ่งทำงานอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 8,000 ชั่วโมงต่อปี ที่ราคาไฟฟ้าอุตสาหกรรมเฉลี่ยทั่วโลกที่ 0.12 เหรียญสหรัฐฯ/kWh จะมีค่าไฟฟ้าต่อปีประมาณ: 37 × 0.12 × 8000 = 35,520 เหรียญสหรัฐฯ

คอมเพรสเซอร์อินเวอร์เตอร์แม่เหล็กถาวรเกรด 1 ที่ประหยัดพลังงานภายใต้สภาวะการทำงานเดียวกัน ช่วยประหยัดพลังงานไฟฟ้าได้ประมาณ 30%-35% ต่อปี ซึ่งช่วยประหยัดเงินได้ 10,000 ถึง 12,000 ดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อปี การประหยัดไฟฟ้าภายในสองปีก็เพียงพอที่จะซื้อเครื่องใหม่

ต้นทุนที่ถูกมองข้ามได้ง่ายที่สุดคือการขนถ่ายความสูญเสีย เมื่อกังหันก๊าซความถี่ไลน์อยู่ระหว่างการขนถ่าย มอเตอร์จะยังคงหมุนต่อไปในระหว่างการขนถ่าย โดยใช้กระแสไฟที่ไม่มีโหลดประมาณ 30%-40% เมื่อเทียบกับโหลดเต็ม พลังงานนี้สูญเปล่าไปหมดแล้ว อย่างไรก็ตาม โมเดลความถี่ตัวแปรแม่เหล็กถาวรจะปรับความเร็วแบบเรียลไทม์ตามปริมาณการใช้ก๊าซ ส่งผลให้สูญเสียการขนถ่ายเกือบเป็นศูนย์

ปัญหาที่ 5: การทำงานผิดพลาดเล็กน้อยบ่อยครั้งและงานซ่อมบำรุงที่ค้างอยู่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพโดยรวมของอุปกรณ์

นี่เป็นปัญหาที่ซับซ้อน ระบบอัดอากาศประกอบด้วยเครื่องอัดอากาศแบบสกรู เครื่องทำแห้ง เครื่องกรอง ถังลม และท่อ ปัญหาในส่วนประกอบเหล่านี้จะส่งผลต่อคุณภาพการตัด

เราวิเคราะห์ข้อมูลจากผู้ใช้เครื่องตัดด้วยเลเซอร์ 32 รายทั่วโลกที่ให้บริการระหว่างปี 2023 ถึง 2024 ปัญหาที่พบบ่อยเกี่ยวกับเครื่องอัดอากาศแบบสกรู จัดอันดับตามความถี่ของการเกิด ได้แก่:

■ สายพานเลื่อนหรือแตกหัก (29%)

■ การอุดตันของตัวแยกน้ำมันทำให้เกิดความแตกต่างของแรงดันมากเกินไป (24%)

■ วาล์วควบคุมอุณหภูมิทำงานผิดปกติทำให้เกิดการปิดเครื่องที่อุณหภูมิสูง (16%)

■ วาล์วไอดีทำงานผิดปกติ (13%)

■ การสึกหรอของแบริ่งมอเตอร์และเสียงรบกวนผิดปกติ (10%)

■ ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับตัวควบคุม (8%)

ปัญหาเกี่ยวกับสายพานและวาล์วมีสาเหตุมากกว่าครึ่งหนึ่ง ปัญหาเหล่านี้ส่วนใหญ่หายไปในรุ่นขับเคลื่อนโดยตรงด้วยแม่เหล็กถาวรที่เรียบง่ายกว่า

ปัญหาที่กล่าวมาข้างต้นเกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำเล่าในสายการผลิตในประเทศและภูมิภาคต่างๆ ในปัจจุบัน โซลูชันที่เติบโตเต็มที่ที่สุดในอุตสาหกรรมคือการแทนที่ตัวเรือนแบบความถี่คงที่หรือแบบขับเคลื่อนแบบฉุดลากแบบเก่าด้วยไดรฟ์ตรงความถี่แปรผันแม่เหล็กถาวรที่ประหยัดพลังงานเครื่องอัดอากาศแบบสกรู.

นี่ไม่ได้หมายความว่าตัวเรือนซีรีส์นี้ปราศจากข้อผิดพลาดโดยสิ้นเชิง แต่การออกแบบจะหลีกเลี่ยงจุดเกิดข้อผิดพลาดที่สำคัญหลายประการ: กำจัดระบบขับเคลื่อนแบบฉุดลาก กำจัดการขนถ่ายด้วยการควบคุมความถี่แบบแปรผัน และใช้การควบคุมการบำรุงรักษาอัจฉริยะเพื่อรักษาความเสถียรของไอเสีย มอเตอร์แม่เหล็กถาวรเกรดประสิทธิภาพพลังงาน IE5 เองก็สร้างความร้อนเพียงเล็กน้อย แต่มีอัตราความล้มเหลวค่อนข้างสูง

เราทำการศึกษาเปรียบเทียบในสายการผลิตการตัดด้วยเลเซอร์สามสายในเวียดนาม เม็กซิโก และตุรกี ภายใต้สภาพการทำงานที่เหมือนกัน: หลังจากใช้ตัวเรือนความถี่แปรผันแม่เหล็กถาวร เหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องกับอากาศอัดโดยไม่ได้วางแผนลดลงอย่างน้อย 76% ค่าไฟฟ้าต่อปีลดลง 30%-34% และการร้องเรียนเกี่ยวกับการตัดคุณภาพลดลงมากกว่า 60%

ข้อมูลในบทความนี้มาจากชุดการวัดผลในสถานที่และสถิติความคิดเห็นของผู้ใช้หลายชุด ผลลัพธ์อาจแตกต่างกันไปตามสภาพการทำงานและสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน

หากคุณกำลังประสบปัญหาเกี่ยวกับอากาศอัด โปรดส่งพารามิเตอร์การทำงานปัจจุบันของคุณมาให้เรา เช่น ปริมาณการใช้อากาศ ข้อกำหนดด้านแรงดัน รุ่นอุปกรณ์ที่มีอยู่ และจำนวนเครื่องตัด ทีมเทคนิคของเราสามารถวิเคราะห์และแก้ไขปัญหาการใช้พลังงานได้ฟรี ข้อมูลการติดต่อมีอยู่ในแบบฟอร์มในหน้านี้ จะมีการแก้ปัญหาภายใน 24 ชั่วโมง