Betriebskosten beim automatisierten Plasmaschneiden

Bei den häufigsten Anwendungen des Plasma-Maschinenbetriebs können vier Hauptkostenfaktoren unterschieden werden, die nach der Anschaffung anfallen: Strom, Gas, Verschleißteile und Arbeit.

Stromkosten

Bei den häufigsten Anwendungen der Plasmaschneidtechnologie können vier Hauptkostenfaktoren unterschieden werden: Strom, Gas, Verschleißteile und Arbeit.

Stromkosten = Stromverbrauch x Lichtbogennutzungszeit x USD/kWh

Den größten Stromverbrauch in der Schneidanlage verursacht die Gleichstrom-Stromquelle. Der Großteil der verbrauchten Energie wird direkt für die Bearbeitung des Materials eingesetzt: durch einen sehr heißen Lichtbogen mit hoher Energiedichte. Um eine ungefähre Vorstellung des Stromverbrauchs einer Plasmaanlage zu erhalten, multiplizieren Sie die Ausgangsstromstärke mit der durchschnittlichen Betriebsspannung. Um den verbrauchten Input in Kilowatt zu ermitteln, multiplizieren Sie diesen mit einem Stromquelleneffizienzfaktor von etwa 85 %. Eine 200-A-Plasmaanlage hat beispielsweise eine durchschnittliche Betriebsspannung von rund 140 V. Das bedeutet, dass die Stromquelle 28 kVA liefert. Der Stromverbrauch errechnet sich demnach aus der Gleichung 28 kVA x 0,85 = 23,8 kW.

Um den Stromverbrauch pro Tag oder Jahr zu erhalten, multiplizieren Sie diesen Wert mit der durchschnittlichen Betriebszeit oder Lichtbogennutzungszeit pro Tag. Die Lichtbogennutzungszeit sagt aus, wie lange das Gerät in einem bestimmten Zeitraum tatsächlich in Betrieb ist. Dies kann mithilfe eines Lochstech- oder Lichtbogennutzungszeitzähler gemessen oder aus den einprogrammierten Distanzen und Geschwindigkeiten und dem Durchsatz pro Tag ermittelt werden. Die Lichtbogennnutzungszeit variiert; sie hängt von zahlreichen Faktoren wie der Materialart und Materialstärke, Werkstückgröße, Materialhandhabung, Maschinengeschwindigkeit, Brennerhöhensteuerungsgeschwindigkeit usw. ab.

Gaskosten

Plasmaanlagen verwenden Sauerstoff, Luft, Stickstoff, Argon-Wasserstoff und andere Gase.

Gaskosten = Verbrauch x Lichtbogennutzungszeit x USD/100^Kubikfuß

Die Verbrauchsmenge kann sich je nach Größe der Plasmaanlage und verschiedenen Betriebsbedingungen verändern. In der Betriebsanleitung werden die Verbrauchsmengen gewöhnlich in^Kubikfuß/h je nach Düsengröße und Betriebsdruck oder Durchflussrohreinstellung angegeben. Eine 200-A-Sauerstoffplasmaanlage verbraucht beispielsweise 70^Kubikfuß/h an Sauerstoff während des Schneidvorgangs. Um die Betriebskosten zu ermitteln, multiplizieren Sie die Verbrauchsmenge an Plasmagas mit der Lichtbogennutzungszeit und den Gaskosten.

Die gleiche Anlage verbraucht unter Umständen 300^Kubikfuß/h an Luft-Sekundärgas. Druckluft ist bist auf die damit verbundenen Reinigungskosten im Allgemeinen ein Gratisprodukt. Wasser zum Schneiden oder Wasser-Sekundärgas sind ebenfalls günstige Produkte; Sekundärgase wie Stickstoff, CO₂und Gasmischungen können jedoch teuer sein und sollten wie oben angegeben berechnet werden.

Verschleißteile

Die Verschleißteilekosten können auf Wochen-, Monats- oder Jahresbasis ermittelt werden. Diese Kosten variieren sehr stark, denn sie hängen nicht nur von den Teilekosten, sondern auch von der Leistung und Standzeit der Teile ab, die wiederum von zahlreichen Faktoren abhängen. Die Standzeit der Verschleißteile und des Plasma-Brenners variiert je nach Anwendung, Betriebsparametern, Schnittdauer, Anzahl der Lochstiche, Können des Bedieners usw. Die tägliche Protokollierung der Standzeit in Anzahl der Lochstiche und Lichtbogen-Stunden ermöglicht die Erfassung der Verschleißteilekosten und ist ein guter erster Schritt, um sie zu kontrollieren.

Verschleißteilekosten = Verbrauchsmenge x Lichtbogennutzungszeit x Teilekosten

Im Laufe der Zeit kann eine Produktionsumgebung die Anzahl der Lochstiche und die Gesamt-Lichtbogen-Stunden für einen bestimmten Teilesatz und Schneidauftrag sehr gut nachvollziehen. Wird ein Plasma-Brenner ordnungsgemäß betrieben und gewartet, dann sollten die jährlichen Kosten für Brenner, Gaswirbelvorrichtungen, Schutzschilde, Brennerkappen und andere Teile im Vergleich zu den Düsen- und Elektrodenkosten niedrig ausfallen. In der Praxis fallen die Gesamt-Verschleißteilekosten in vielen Betrieben jedoch doppelt so hoch aus wie die Düsen- und Elektrodenkosten.

Arbeitskosten

Die Arbeitskosten errechnen sich wie folgt:

Arbeitskosten = Gesamtstunden/Jahr x Betriebsstundensatz x Anzahl der Arbeitskräfte

Die meisten Betriebe setzen pro Schicht und Anlage einen Bediener und einen Assistenten ein. Je nach Schnittqualität der Anlage müssen zusätzlich mehrere oder keine weiteren Arbeitskräfte für Nachbesserungsarbeiten eingesetzt werden.

Der Faktor Arbeit ist natürlich der Hauptbetriebskostenfaktor beim Plasmaschneiden. Um das Maximale aus dem Einsatz von Plasmaschneidtechnologie herauszuholen, muss der Unternehmer seine Arbeitskräfte sinnvoll einsetzen. Das heißt nicht, dass jeder Bediener für drei Plasmatische zuständig ist. Besser ist es, einen guten Bediener auszubilden und zu bezahlen, der dafür sorgt, dass die Anlage lange läuft und hochwertige Teile produziert.

Empfehlungen

Die folgenden Empfehlungen sollen Sie dabei unterstützen, die Kosten und Produktivität Ihrer Schneidanlage zu optimieren.

• Betriebszeit der Anlage maximieren– Eine Schneidanlage sollte auch schneiden Eine vorausschauende Wartung ist wichtig, um teure Ausfallzeiten aufgrund von Reparaturen zu vermeiden. Materialhandhabungslösungen wie mehrere Schneidbetten, Brückenkräne und Plattenpositionierer können die manuelle Belastung minimieren und der Bediener kann sich voll und ganz auf den Schneidprozess konzentrieren. Maschinenvorschubparameter sind ebenfalls hilfreich. Ist die Brennerhöhensteuerung oder Querbewegungsgeschwindigkeit der Anlage zu langsam, dann ist die Anlage länger mit der Positionierung des Brenners als mit dem Schneiden von Metall beschäftigt.
  
  
• Nachbesserungen minimieren– Die Nachbesserungskosten können durch die Optimierung der Schnittqualität kontrolliert werden. Dazu ist nicht nur eine sorgsam gewartete Anlage, sondern auch ein gut ausgebildeter Bediener erforderlich. Ein fähiger Bediener produziert mehr hochwertige Teile und eine kleinere Abfallmenge; es fallen zudem weniger Nachbesserungsarbeiten an. Um am Ende des Schneidvorgangs mit einer PAC-Anlage eine gute Schnittqualität zu erhalten, müssen die Prozessparameter sorgfältig kontrolliert werden und alle Einzelheiten genau beachtet werden.
  
  
• Verschleißteilekosten kontrollieren– Die Kontrolle der Verschleißteilekosten hängt, wie die Kontrolle der Schnittqualität, zum einen von der Ausrüstung und zum anderen vom Bediener ab. Ein guter Bediener kann das Beste aus einem Teilesatz herausholen und einen Ausfall verhindern.