Как да отстранявате често срещани проблеми с генераторите на азот в лазерни работилници?

Разбиране на ролята на генераторите на азот за ефективността при лазерното рязане

Важност на непрекъснатата подача на азот при индустриалното лазерно рязане

За да работят оптимално, системите за лазерно рязане в промишлеността имат нужда от непрекъснат поток от азот през цялото време. Когато подаването на газ се прекъсне, проблемите започват да се появяват много бързо. Появяват се проблеми с оксидацията, онези досадни неравномерни ръбове по рязането и прекалено много отхвърлени части. Според тенденциите в производството от миналата година, тези дефекти всъщност струват на производителите около 12 000 долара на час, когато производството спре. Това е сериозна загуба на пари. Новите генератори за азот осигуряват далеч по-добър контрол върху сместа. Те могат да регулират нивата на чистота на газа между 0% и 99,99%, както и да регулират налягането от 8до 25 бара. Точността е от решаващо значение при работа с материали като неръждаема стомана и алуминиеви сплави, където дори малки отклонения влияят върху качеството на рязането.

Как азотният газ подобрява качеството и скоростта на рязане

Лазерното рязане с азот намалява окисляването по ръба с 92% в сравнение със системите, използващи кислород, създавайки инертна среда, която поддържа по-високи скорости на рязане, докато се запазва металургичната интегритет. Основни предимства включват:

• 40% по-гладки повърхности след рязане на неръждяваща стомана с дебелина 6 мм
• 15% по-бързи скорости на рязане за тънкостенен алуминий
• Отмяна на вторични операции за полиране в 78% от приложенията

Тези подобрения директно водят до 23% намаление в разходите за производство на отделна част при използване на правилно конфигурирана азотна генерация на място, както е потвърдено от скорошни анализи в индустрията.

Сравнение с други системи за газово подпомагане

Кислородът често е предпочитаният избор при работа с дебели въглеродни стомани, поради приятната екзотермична реакция, която се получава при рязането. От друга страна, азотът е предпочитан, когато се изискват изключително чисти ръбове, свободни от оксиди, при прецизионни работи. Нека сега поговорим за системите с въглероден диоксид. Те обикновено създават по-широки резове, които са приблизително с 35 процента по-широки в сравнение с тези, които получаваме с помощта на азот при материали с дебелина над 20 мм. Това означава, че общото количество отпадъчен материал е по-голямо. Има и аргон, който работи отлично с реактивни метали като титан. Но има един недостатък – цената на аргона е 4 до 6 пъти по-висока на кубичен метър в сравнение с обикновения азот. Лесно е да се разбере защо повечето производители не искат да харчат допълнителни средства за аргон, когато работят големи серийни производства.

Диагностициране и отстраняване на неуспешни стартиране на генератор за азот

Проверки на електрозахранването и контролната кутия за генератор на азот

Според Industrial Gas Systems Journal през 202 4, приблизително две трети от всички проблеми при пускане в експлоатация всъщност се дължат на нестабилно захранване или проблеми с контролната система. Първо проверете дали трите фази на напрежението, постъпващи към терминала, са достатъчно стабилни. Измерванията трябва да са доста близки до номиналните стойности, с отклонение не повече от плюс или минус 10%. Погледнете и прекъсвачите. Прекъсват ли те на регулярни интервали? Вземете мултицет и направете някои измервания върху релетата на контролното табло, докато сте там. Повечето по-ново оборудване днес показва кодове на грешки, когато нещо не е наред. Тези кодове могат да се съпоставят с ръководството, предоставено от производителя. Чести проблеми включват нещата като неравномерно разпределение на фазите или проблеми със заземлението, които изискват внимание.

Чести датчици, които предизвикват проблеми при стартиране

Около една трета от всички проблеми с незапочване на работа се дължат на неизправности в превключвателите за налягане и кислородните сензори, предимно поради това, че те излизат от калибрация или се замърсяват с течение на времето. Вземете влажността в постъпващия въздух като един често срещан проблемен участък – тя разяжда кислородните сензори, базирани на цирконий, и предизвиква досадни неверни показания за чистота, които спират системите да стартират правилно. За да проверите нещата, изпълнете няколко редовни циклични теста, при които сравняваме показанията на сензорите с измервания от прецизни преносими анализатори, когато системата се стартира. Ако сензорът покаже резултати, които се различават с повече от половин процент в сравнение с нашите референтни стандарти, тогава най-вероятно той се нуждае от подмяна или поне от основна калибрация.

Грешки в системата за блокировка и протоколи за заобикаляне

Безопасностните блокировки, които спират оборудването, когато нещата станат опасни, например когато охлаждащата течност не циркулира правилно или панелите за достъп останат отворени, понякога създават проблеми, защото свързващите елементи корозират с течение на времето или крайните ключове просто се повреждат. Ако генераторите отказват да се пуснат, техниците трябва да проверят дали има непрекъснатост през тези блокировки чрез временни заобикаляния, въпреки че всяко такова събитие трябва да бъде напълно документирано. Оставянето на тези заобикаляния активни прекалено дълго време може да доведе до сериозни проблеми в бъдеще. Компресорите работят на сухо без подходящо охлаждане и този вид натоварване често поврежда скъпи компоненти като мембрани и адсорбционни слоеве, което никакъв бюджет за поддръжка не иска да поеме.

Идентифициране и коригиране на проблеми с ниска чистота на азота

Причини за ниска чистота на азота, включително деградация на мембранни и PSA системи

Намаляването на ефективността на модулите с мембрани или молекулноситните слоеве в PSA системите е причина за 62% от проблемите с чистотата на азота (Industrial Gas Report 202 4). Загаднителите в компресираното въздухово ускоряват стареенето на мембраните, докато абсорбцията на влага намалява ефективността на PSA ситото. И в двата случая изходът може да падне под необходимата прагова стойност на чистота от 99,5%, необходима за рязане без оксидация.

Влияние на контрола на качеството на въздуха на входа върху азотния изход

Входният въздух, съдържащ маслени аерозоли или влажност над 70% RH, може да намали ефективността на генератора с 18–32%. Кондензационните филтри и рефрижераторните сушилни са от съществено значение за поддържането на чист и сух въздух на входа – защитавайки както мембраната, така и PSA компонентите от преждевременно остаряване.

Методи за тестване за измерване на чистотата на азота на място

Лазерните работилници трябва да използват преносими азот анализатори (±0,1% точност) и метри за точка на оросяване, за да проверяват качеството на азота на всеки час. ASME препоръчва крос-валидиране на показанията между сензори на циркониев оксид и адсорбционни сензори, особено в среди с висока вибрация, където често се среща дрейф на измерванията.

Стратегия: Оптимизиране на филтрите и сушилките за въздух на входа, за да се поддържа чистотата

Внедряване на триетапен протокол за филтрация:

• Заменяйте филтрите за твърди частици на всеки 1500 работни часа
• Седмично следете диференциалното налягане на коалесциращия филтър
• Поддържайте рефрижераторните сушилки два пъти годишно, за да се поддържа точка на оросяване от -40°F
  Този подход намали дефектите, свързани с чистотата, с 41% в рамките на 12-месечен пробен период в производствен обект за автомобилни части.

Стабилизиране на колебанията на налягането в системите за генератори на азот

Колебанията на налягането могат да нарушат процеса на рязане с лазер, което води до непоследователни резове и увеличен брак. За преодоляване на тези отклонения е необходим систематичен подход към проектирането на системата и управлението на компонентите.

Идентифициране на източниците на колебания на налягането в затворените системи

Чести причини включват:

• Вариации в изходното налягане на въздушния компресор (10–20 PSI отклонения в 60% от случаите)
• Недостатъчно големи тръбопроводи, които създават ограничения в потока
• Изтичане в съединения или мембрани, намаляващо ефективното налягане с 15–30%
• Конкурираща консумация от друго оборудване по време на цикли на порции

Роля на регулаторни клапани и контролери на потока при стабилизиране на изхода

Съвременните генератори на азот използват контролери на масовия поток (MFCs), независими от налягането, които поддържат точност на потока ±1%, независимо от входни колебания до 50 PSI. Алгоритми PID коригират позицията на клапаните 200–500 пъти в секунда, за да компенсират внезапни високи изисквания, предизвикани от бързи движения на лазерната глава, активиране на инструменти на няколко станции или обратно налягане от изхвърлянето на разтопен материал.

Стратегия: Избор на размера на резервоарите за изглаждане на върховете в консумацията

Правилно подбрани буферни резервоари намаляват честотата на падане на налягането с 37–52% (202 4Проучване на системи за компресиран газ). Използвайте следната формула за определяне на обема на резервоара:

Размер на резервоара (L) = (Максимален дебит (L/мин) - Капацитет на генератора (L/мин)) × Продължителност на високото търсене (мин) × Коефициент на безопасност (1.2–1.5)

За система от 300 L/мин, изпитваща вълни от 45 секунди, резервоар от 600 L осигурява <5% вариация на налягането по време на преходни събития.

Внедряване на превантивно поддръжане, за да се избегне простоюване

Препоръчителни графици за редовно поддръжане според типа азотен генератор

Генераторите с PSA и мембрана изискват специфични стратегии за поддръжка. Системите PSA изискват месечна проверка на клапаните и подмяна на молекулния сита на всеки 36-60 месеца, докато мембранните единици се възползват от тримесечни проверки за цялостност на канала и полугодишни тестове под налягане. Обекти, които следват графици, специфични за типа, докладват 42% по-малко непланирано простоюване в сравнение с тези, които използват общи планове.

Препоръки от производителя за подмяна на филтри, клапани и компресори

Три основни практики, които запазват чистотата на азота и продължителността на системата:

• Въздух филтър  и маслен филтър s : Смяна на филтърните елементи всеки 500-2000 работни часове, в зависимост от нивото на въздушни частици
• Масло- Газ Сепаратори : Сменяйте на всеки 2000 работни часа.
• Смазочно масло : ч поставете маслото на всеки 2000 работни часа и за първи път след 500 ч.

Преглед в различни индустрии установи, че 67% от системите, които не отговарят на стандартите за чистота, са превишили интервалите за поддръжка на компресора.

Контролен списък за месечна и тримесечна поддръжка на лазерни режещи системи

Месечни задачи:

• Проверете дали точката на оросяване на азота отговаря на прага от -40°F
• Калибриране азот анализатори с точност ±0,1%
• Проверете маркучите между генератора и лазера за прегъвания или износване

Тримесечни протоколи:

• Извършете тест за течове на цялата система (максимално падане на налягане 2 psi/час)
• Потвърдете PLC блокировките за безопасност
• Тествайте отговора на аварийната система за продуване

Според индустриални експерти по поддръжка, обекти, прилагащи този структуриран подход за поддръжка, постигат 98,5% наличност на азот.

Често задавани въпроси

Каква е ролята на азота при лазерната рязка?

Азотът действа като инертен помощен газ при лазерната рязка, за да се предотврати окисляването по време на процеса на рязка, което води до по-чисти резове и по-високи скорости на рязка.

Какви са причините за неуспешни пускове на генераторите на азот?

Чести причини са нестабилното захранване, проблеми с контролната система, отклонения в калибрацията на сензорите и грешки в системата за блокировка.

Как могат да се решат проблемите с чистотата на азота?

Проблемите с чистотата на азота често се дължат на деградация на мембраната или системата PSA. Осигуряването на висококачествен въздух на входа и спазването на протоколите за поддръжка могат да помогнат за поддържане на чистотата.

Как налягането, което се променя, влияе на лазерната резка?

Колебанията на налягането могат да доведат до нееднородни резове и увеличено отпадъчно производство. Стабилизирането на налягането чрез правилно проектиране на системата и управление на компонентите е ключово.

Какви са няколко съвета за превантивна поддръжка на азотните генератори?

Редовна проверка на клапани, филтри и компресори, както и спазване на конкретни графици за поддръжка, може да намали неплановото преустройство и да поддържа чистотата на азота.