PAC-Anlagen – Probleme beim Starten

WARNUNG: Die Wartung und Reparatur von PAC-Anlagen sollte nur von in der elektrischen Störungsbehebung qualifizierten Personen durchgeführt werden. PAC-Anlagen arbeiten mit hoher Spannung und Gleichstrom. Ein elektrischer Schlag kann tödlich sein.

Problem:

Schwierigkeiten beim Starten, d. h. das Zünden eines Lichtbogens im Brenner schlägt fehl, obwohl alle anderen Bedingungen für einen normalen Betrieb gegeben sind: Stromquelle wird mit Strom versorgt, Verriegelungen für Sicherheit und ordnungsgemäßen Einsatz der Teile nicht aktiviert, Gasvorströmung am Brenner normal und Brennerposition liegt im Übertragungsabstandsbereich.

Die Betriebsabfolge bei einer gewöhnlichen PAC-Anlage sieht wie folgt aus: Ein Startsignal wird an die Stromquelle gesendet, damit die Anlage mit Strom versorgt wird. Es öffnet sich ein Magnetventil, sodass Gas zum Brenner geleitet wird. Das Pilotlichtbogen-Relais schließt den Kreislauf und aktiviert die Leerlaufspannung zwischen Düse (+) und Elektrode (-). Im Brenner wird eine Hochfrequenzzündung (siehe Abbildung 1) durch einen Hochspannungsgenerator mit einer Wechselstrom-Ausgangsleistung von 3.000–10.000 V verursacht. Der Hochfrequenzgenerator umfasst gewöhnlich einen Hochspannungswandler, Kondensatoren, eine Funkenstrecken-Baugruppe und Spule.

Die Hochfrequenzzündung ionisiert das Gas, das durch den Brenner strömt und macht es elektrisch leitfähig. Dank dem ionisierten Gas kann Strom zwischen Elektrode und Düse fließen. Dieser Stromfluss wird durch den Pilotwiderstand auf Gleichstrom mit 20–40 A begrenzt. Der Lichtbogen tritt aus der Öffnung aus und bindet sich an die Vorderseite der Düse, wodurch ein Pilotlichtbogen gebildet wird (siehe Abbildung 2).

Der Pilotlichtbogen ist die Bahn, über die elektrischer Strom zum Werkstück geleitet wird. Befindet sich der Brenner im Übertragungsabstandsbereich (gewöhnlich eine Entfernung von 0,25 bis 0,5 Zoll zum Material), dann wird der Pilotlichtbogen auf die Platte übertragen, da die Platte mit dem Pluspol des Gleichstromschaltkreises verbunden und durch keinen Widerstand begrenzt ist (siehe Abbildung 3). Eine Strommessschaltung stellt die Lichtbogenübertragung fest, schaltet den Hochfrequenzgenerator aus und öffnet das Pilotlichtbogen-Relais.

Vereinfacht heißt das, dass der Brenner drei Dinge zur Pilotlichtbogenbildung benötigt: Plasmagas, Gleichstrom und hochfrequenten Wechselstrom. Ist eine dieser Bedingungen nicht gegeben, dann kann der Brenner nicht zünden, übertragen oder schneiden.

Abbildung 1	Abbildung 2	Abbildung 3

 

Fehlerbeseitigung bei Startproblemen

Wenn Startprobleme auftreten, sollte der Bediener zunächst den Pilotlichtbogen untersuchen. Dazu positioniert er den Brenner mehrere Zoll über dem Material, um eine gute, klare Sicht auf den Brenner zu haben. Dann signalisiert er dem Brenner, dass gezündet werden soll. Nachdem einige Sekunden lang Gas in den Brenner fließt, sollte sich ein Pilotlichtbogen am Brenner bilden. Ein guter Pilotlichtbogen kann mehrere Sekunden in der Luft bestehen bleiben. Der Bediener möchte einen Lichtbogen haben, der eine helle weiß-blaue Färbung und, vom Ende der Düse aus gemessen, eine Länge von 0,25–0,5 Zoll hat. Der Lichtbogen sollte nicht knistern und spritzen oder kratzend klingen; er sollte glatt und gleichmäßig brennen. Der Bediener sollte den Pilotlichtbogen mehrmals in der Luft testen, um zu prüfen, ob der Zustand weiterbesteht.

 

Problem 1: Schwierigkeiten beim Starten

Wenn der Pilotlichtbogen knistert und spritzt, aber zwischendurch zündet, dann besteht das Problem wegen Schwierigkeiten beim Starten. Schwierigkeiten beim Starten treten dann auf, wenn die Hochfrequenzimpulse die Hochdruckbarriere zwischen Elektrode und Düse nur schwer durchbrechen können. Das kann durch eine zu niedrige Hochfrequenzleistung oder übermäßigen Gasdruck verursacht werden. Schwierigkeiten beim Starten können durch die folgenden vier Schritte behoben werden.

Überprüfen Sie den Gasdruck und -durchfluss. Der Plasmagasdruck oder -durchfluss sollte die werksseitig empfohlenen Einstellungen nicht überschreiten. Ein zu hoher Druck in der Plasmakammer erschwert es der mit Hochfrequenz abgegebenen Energie, die Lücke zu überbrücken, sodass der Pilotlichtbogen im Prinzip erlischt, bevor er richtig aufgebaut werden kann. Ein hoher Gasdruck ist die Hauptursache für Schwierigkeiten beim Starten und wird häufig übersehen – der eifrige Problemlöser tauscht möglicherweise jede Komponente des Pilotschaltkreises aus, nur um schließlich festzustellen, dass der Luftdruck zu hoch eingestellt war.

Reinigen Sie die Schläuche und Drähte, die Gas und Strom zum Brenner führen, und inspizieren Sie diese auf sichtbare Schäden oder lockere Verbindungen. Wenn der Schutzschild mit Schmutz, Metallstaub oder Feuchtigkeit bedeckt ist, dann wird die hochfrequente Energie unter Umständen abgeführt. Reinigen Sie die Leitungen mit Druckluft oder wischen Sie sie mit einem sauberen Stoff ab. Glätten Sie gewundene Leitungen, da sie zu einer hohen Induktivität führen können. Isolieren Sie die Leitungen von der Schneidmaschine.

Inspizieren und reinigen Sie die Funkenstrecken-Baugruppe und stellen Sie die Funkenstrecke wieder her. Die hochfrequente Energie wird vom Generator mit Hochspannung gewöhnlich an Kondensatoren gesendet, die Elektrizität durch eine Funkenstrecken-Baugruppe abgeben. Im Laufe der Zeit können sich die Elektroden der Funkenstrecken-Baugruppe verschlechtern oder sie werden durch Metallstaub und Schmutz verunreinigt. Reinigen Sie die Elektroden und stellen Sie die Funkenstrecke entsprechend den Spezifikationen des Herstellers wieder her. Die Funkenstrecke sollte je nach Anlage 0,015 bis 0,030 Zoll betragen.

Wird ein mit Wasser gekühlter Brenner verwendet, dann überprüfen Sie den Kühlmittelwiderstand. Für die meisten Anlagen sollte dieser bei unter 10 kOhm/cm oder 10 Mikroohm liegen.

 

Problem 2: Schwache, blaue Zündung am Brenner

Findet am Brenner sichtbar eine Zündung statt, die jedoch klein und blau erscheint und dem Funken an den Funkenstrecken-Zündstellen ähnelt, dann hat der Pilotlichtbogen zwar hochfrequente Energie aber keine Gleichstromkomponente. Die häufigsten Ursachen für den Verlust der Gleichstromkomponente im Pilotlichtbogen sind abgenutzte Kontakte oder eine schlechte Spule in der Pilotlichtbogenschaltung; oder ein defekter Pilotwiderstand.

 

Problem 3: Es gibt keine sichtbare Zündung am Brenner oder an der Funkenstrecke

Kein Wechselstrom zum Generator mit Hochspannung; defekter Generator mit Hochspannung; defekte Kondensatoren; Kurzschluss oder Schaden an Funkenstrecken-Baugruppe.

 

Problem 4:

Keine Zündung am Brenner, Zündung an Funkenstrecke, große Schwierigkeiten beim Starten (siehe Problem 1); kurzgeschlossenes oder offenes Brennerschlauchpaket; kurzgeschlossene oder offene Leitung im Brennerkörper.