مصدر الفشل الأكثر سهولة في التغاضي عنه في أنظمة إمداد الهواء بالقطع بالليزر: ضاغط الهواء اللولبي.

في ورش القطع بالليزر، أكثر من نصف فترات التوقف غير الطبيعية لا تنبع من الليزر أو رأس القطع، ولكن من نظام الهواء المضغوط.

لدينا العديد من حالات التعاون في القطع بالليزر، بما في ذلك المصانع في جنوب شرق آسيا، والشرق الأوسط، وأفريقيا، وقد شهدنا ورش عمل للقطع بالليزر بتكوينات مختلفة. وبغض النظر عن الموقع، فإن المشاكل التي يسببها الهواء المضغوط تكاد تكون متطابقة. اليوم، لن نناقش ما يمكن أن تفعله ضواغط الهواء أو المخاوف التي لدى المصانع؛ بدلاً من ذلك، سنتحدث عن المشكلات التي تسبب لك أكبر قدر من الصداع عندما تتلقى مكالمة في منتصف الليل.

المشكلة 1: وجود نتوءات وخبث على سطح القطع، وبعد التحقيق تبين أن السبب هو عدم استقرار ضغط الغاز.

هذا هو الخطأ الأكثر سهولة في تشخيصه. يتحول سطح القطع إلى اللون الأصفر وتزداد النتوءات. الغريزة الأولى هي ضبط التركيز وتغيير الفوهة وفحص العدسة. ولكن بعد الكثير من العمل، اتضح أنه عديم الفائدة - والسبب الحقيقي هو أن التقلبات في ضغط الغاز العرضي تسبب تدفقًا مساعدًا غير مستقر للغاز.

يتطلب القطع بالليزر غازًا مساعدًا ثابتًا وجافًا ومستمرًا.

لقد أجرينا اختبارًا ميدانيًا في مصنع لقطع غيار السيارات في تايلاند: تردد صناعي قياسيضاغط الهواء اللولبي، مع ضبط ضغط مخرج خزان الغاز على 0.8 ميجا باسكال، شهدت تقلبات الضغط الفعلي بين 0.72-0.85 ميجا باسكال أثناء دورة التحميل والتفريغ. وفي ظل نفس معلمات القطع، كان ارتفاع الثقب للأجزاء المقطوعة خلال فترات الضغط المنخفض أعلى بمقدار 0.15 مم منه خلال فترات الضغط العالي. كانت جودة الأجزاء المقطوعة من الورقة بأكملها غير متسقة، مما أدى إلى مضاعفة عبء العمل في عملية إزالة الأزيز اللاحقة.

لاحقًا، قمنا باستبداله بنموذج التردد المتغير للمغناطيس الدائم، للتحكم في تقلب الضغط ضمن ±0.01MPa، وتحسن اتساق سطح القطع بشكل ملحوظ. يعد هذا المستوى من التحكم في الضغط مؤشرًا مهمًا للتمييز بين مستوى الدخول والمستوى الصناعيضواغط الهواء اللولبية.

المشكلة 2: ينجم تلف العدسة المتكرر أثناء الظروف الرطبة في الصيف عن محتوى الرطوبة في الهواء المضغوط.

وتظهر هذه المشكلة بشكل خاص في المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية على مستوى العالم. يعاني العملاء الإندونيسيون من انخفاض معدل استبدال العدسات من مرة كل أسبوعين إلى مرة كل يومين خلال موسم الأمطار، بل ويحتاجون أحيانًا إلى استبدال عدستين أو ثلاث عدسات يوميًا.

والسبب واضح: الهواء المضغوط لا يجف تمامًا. لكن المشكلة تكمن في أن المحتوى الرطوبي المشبع يتضاعف مع كل زيادة بمقدار 10 درجات مئوية في درجة حرارة الهواء. تعمل معدات التجفيف نفسها بشكل مختلف تمامًا في الشتاء والصيف.

هناك عامل آخر يمكن تجاهله بسهولة وهو درجة حرارة العادمضاغط الهواء اللولبينفسها. أبلغ أحد العملاء في الشرق الأوسط عن وجود صدأ داخل رأس القطع؛ عند التفكيك، تم العثور على بقع مائية واضحة على حامل العدسة. نشأت المشكلة في نهاية المطاف من ضاغط الهواء، حيث حافظت الموديلات القديمة باستمرار على درجات حرارة عادم أعلى من 110 درجة مئوية، وهو ما لا يستطيع نظام التبريد التعامل معه.

تتمتع الضواغط اللولبية بميزة هيكلية في هذا الصدد، مع درجات حرارة عادم منخفضة نسبيًا. ومع ذلك، يمكن أن يؤدي التشغيل ذو التردد المنخفض لفترات طويلة أيضًا إلى حدوث مشكلات. تم تصميم سلسلة PMS خصيصًا مع أخذ حالة التشغيل هذه في الاعتبار، وذلك باستخدام التحكم في تحويل التردد المتجه للحفاظ على درجة حرارة معقولة للدوار ومنع المكثفات من الترسيب في خزان النفط والغاز.

المشكلة 3: التوقف غير المخطط له، والانطلاق الزائد لضاغط الهواء، والإغلاق القسري لخط الإنتاج

الموقف الأكثر إزعاجًا: تسارع الطلبات الخارجية للوفاء بالمواعيد النهائية، وأثناء النوبة الليلية، ينتقل ضاغط الهواء اللولبي فجأة إلى منتصف عملية القطع. بعد إعادة التشغيل، فإنه يقطع بعض الألواح، ثم يتعثر مرة أخرى.

هذا النوع من المشاكل شائع في المصانع في جميع أنحاء العالم، والأسباب في الأساس ذات شقين:

أدى اختيار ضاغط كبير الحجم إلى التشغيل لفترة طويلة تحت حمل خفيف. يعتقد الكثير من الناس أنه كلما كان ضاغط الهواء أكبر، كان ذلك أفضل، ويختارون نماذج تتجاوز بكثير استهلاكهم الفعلي للهواء. ونتيجة لذلك، يقضي الضاغط معظم وقته في حالة تفريغ، ويتسبب تحميل وتفريغ المحرك المتكرر في تراكم شديد للحرارة وتفعيل الحماية من الحمل الزائد.

عطل في نظام النقل. في النماذج التي تعمل بالحزام، يؤدي تقادم الحزام إلى تقليل الاحتكاك، مما يؤدي إلى الانزلاق. يؤدي هذا إلى قيام نظام التحكم بإساءة تفسير الحمل الزائد، مما يؤدي إلى الحماية من الحمل الزائد. لقد واجهنا موقفًا على أحد خطوط الإنتاج في بولندا حيث تعطل النظام خمس مرات خلال ثلاثة أشهر؛ تم اكتشاف أن السبب في النهاية هو التآكل الشديد في أخاديد البكرة، مما يؤدي إلى انخفاض حاد في كفاءة ناقل الحركة.

تظهر سجلات الصيانة أن نماذج الدفع المباشر لديها معدل فشل أقل بكثير في هذا الصدد. ولهذا السبب تعتمد ضواغط الهواء اللولبية من الدرجة الصناعية بشكل عام على هيكل الدفع المباشر، مما يقلل من مكونات ناقل الحركة ويقلل نقاط الفشل المحتملة من خلال التصميم. تستخدم سلسلة PMS محركًا مغناطيسيًا دائمًا متصلاً مباشرة بالدوار، مما يزيل الأحزمة وعلب التروس؛ يُترجم هذا الهيكل المبسط إلى موثوقية محسنة.

المشكلة الرابعة: تكاليف الكهرباء مرتفعة بشكل مفرط، وتصبح ضواغط الهواء أكبر وحدة مستهلكة للطاقة على خط الإنتاج

هذا ليس موضوعا جديدا. في العديد من المصانع، تمثل أنظمة الهواء المضغوط ما بين 15% إلى 25% من إجمالي تكاليف الكهرباء. في ورش القطع بالليزر، نظرًا لأوقات التشغيل الأطول وحجم الهواء الأكبر، تكون هذه النسبة أعلى.

ومع ذلك، فإن حسابات الكثير من الناس خاطئة. إنهم ينظرون فقط إلى تصنيف طاقة لوحة المعدات، متجاهلين كفاءة التشغيل الفعلية.

التردد الصناعي المقنن 37 كيلو واطضاغط الهواء اللولبي، والتي تعمل بشكل مستمر لمدة 8000 ساعة سنويًا، بمتوسط ​​سعر الكهرباء الصناعي العالمي البالغ 0.12 دولارًا أمريكيًا / كيلووات ساعة، ستكون تكلفة الكهرباء السنوية تقريبًا: 37 × 0.12 × 8000 = 35.520 دولارًا أمريكيًا.

يوفر الضاغط العاكس ذو المغناطيس الدائم الموفر للطاقة من الدرجة الأولى، في ظل نفس ظروف التشغيل، ما يقرب من 30% إلى 35% من الكهرباء سنويًا، وهو ما يترجم إلى توفير يتراوح بين 10,000 دولار إلى 12,000 دولار سنويًا. وسيكون توفير الكهرباء على مدى عامين كافيا لشراء آلة جديدة.

التكلفة الأكثر سهولة التي يتم التغاضي عنها هنا هي تفريغ الخسائر. عندما يكون توربين الغاز ذو التردد الخطي قيد التحميل والتفريغ، يستمر المحرك في الدوران أثناء التفريغ، ويستهلك حوالي 30%-40% من تيار عدم التحميل مقارنة بالحمل الكامل؛ يتم إهدار هذه الطاقة بالكامل. ومع ذلك، تقوم نماذج التردد المتغير ذات المغناطيس الدائم بضبط السرعة في الوقت الفعلي وفقًا لاستهلاك الغاز، مما يؤدي إلى خسائر تفريغ تقترب من الصفر.

المشكلة 5: تؤثر الأعطال الطفيفة المتكررة وتراكم أوامر أعمال الصيانة على كفاءة المعدات بشكل عام.

هذه مسألة معقدة. يتضمن نظام الهواء المضغوط ضاغط الهواء اللولبي، والمجفف، والفلتر، وخزان الهواء، والأنابيب؛ ستؤثر مشكلة في أي من هذه المكونات على جودة القطع.

قمنا بتحليل البيانات من 32 مستخدمًا للقطع بالليزر في جميع أنحاء العالم تم خدمتهم في الفترة ما بين 2023 و2024. المشاكل الشائعة المتعلقة بضاغط الهواء اللولبي، مرتبة حسب تكرار حدوثها، هي:

■ انزلاق الحزام أو كسره (29%)

■ انسداد فاصل الزيت مما يؤدي إلى فرق الضغط الزائد (24%)

■ عطل في صمام التحكم في درجة الحرارة مما يؤدي إلى توقف درجة الحرارة المرتفعة (16%)

■ عطل في صمام السحب (13%)

■ تآكل محامل المحرك والضوضاء غير الطبيعية (10%)

■ المشكلات المتعلقة بوحدة التحكم (8%)

وتمثل مشاكل الحزام والصمام أكثر من نصف هذه المشاكل. هذه المشكلات غائبة إلى حد كبير في نماذج الدفع المباشر ذات المغناطيس الدائم الأبسط.

لقد حدثت المشاكل المذكورة أعلاه بشكل متكرر على خطوط الإنتاج في بلدان ومناطق مختلفة. في الوقت الحالي، يتمثل الحل الأكثر نضجًا في الصناعة في استبدال مبيتات محرك الجر أو التردد الثابت ذات النمط القديم بمحرك مباشر ذو تردد متغير ومغناطيس دائم موفر للطاقة.ضواغط الهواء اللولبية.

هذا لا يعني أن هذه السلسلة من المبيتات خالية تمامًا من الأخطاء، بل أن تصميمها يتجنب العديد من نقاط الفشل الرئيسية: التخلص من محرك الجر، والتخلص من التفريغ باستخدام التحكم في التردد المتغير، واستخدام التحكم الذكي في الصيانة للحفاظ على ثبات العادم. تولد محركات المغناطيس الدائم ذات كفاءة الطاقة IE5 نفسها حرارة قليلة ولكن معدل فشلها مرتفع نسبيًا.

لقد أجرينا دراسة مقارنة على ثلاثة خطوط إنتاج للقطع بالليزر في فيتنام والمكسيك وتركيا في ظل ظروف تشغيل متطابقة: بعد استخدام مبيتات التردد المتغير ذات المغناطيس الدائم، انخفضت الحوادث غير المخطط لها المتعلقة بالهواء المضغوط بنسبة 76% على الأقل، وانخفضت تكاليف الكهرباء السنوية بنسبة 30%-34%، وانخفضت الشكاوى المتعلقة بجودة القطع بأكثر من 60%.

تأتي البيانات الواردة في هذه المقالة من مجموعات متعددة من القياسات في الموقع وإحصائيات تعليقات المستخدمين؛ قد تختلف النتائج في ظل ظروف التشغيل والظروف البيئية المختلفة.

إذا كنت تواجه حاليًا مشكلات في الهواء المضغوط، فيرجى إرسال معلمات التشغيل الحالية إلينا — استهلاك الهواء، ومتطلبات الضغط، ونماذج المعدات الموجودة، وعدد ماكينات القطع. يمكن لفريقنا الفني تقديم تحليل مجاني لاستهلاك الطاقة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها. معلومات الاتصال متاحة في النموذج الموجود في هذه الصفحة؛ وسيتم توفير الحل في غضون 24 ساعة.