Obliczyć koszty eksploatacji zautomatyzowanych systemów plazmowego

W przypadku typowych operacji zmechanizowanego cięcia plazmowego poza początkową inwestycją kapitału występują cztery główne koszty: zasilanie, gaz, materiały eksploatacyjne i robocizna.

Koszty zasilania

Typowym operacjom cięcia plazmowego towarzyszą cztery główne koszty: zasilanie, gaz, materiały eksploatacyjne i robocizna.

Kosz zasilania = zużycie energii x czas włączenia łuku x PLN/kWh

Głównym odbiornikiem energii maszyny do cięcia jest zasilacz prądu stałego. System większość energii zużywa bezpośrednio na obróbkę materiału bardzo gorącym łukiem o dużej gęstości energii. Aby oszacować zgrubnie zużycie energii przez system plazmowy, należy pomnożyć natężenie prądu przez średnie napięcie robocze. Aby obliczyć zużywaną ilość kilowatów, należy pomnożyć moc zasilacza przez współczynnik efektywności zasilania równy około 85%. Rozważmy na przykład 200-amperowy system plazmowy o napięciu roboczym równym około 140 V. Oznacza to, że zasilacz generuje moc 28 kVA, a obliczone zużycie energii wynosi 28 kVA x 0,85 = 23,8 kW.

Aby obliczyć dzienne lub roczne zapotrzebowanie na energię, należy pomnożyć liczbę kilowatów przez dzienny średni czas włączenia systemu oraz czas włączenia łuku. Czas włączenia łuku to czas faktycznie poświęcony na cięcie w danym przedziale czasu. Można go mierzyć za pomocą liczników czasu włączenia łuku i przebijania albo obliczać na podstawie zaprogramowanych odległości i szybkości oraz dziennej wydajności. Czas włączenia łuku zależy od typu i grubości materiału, rozmiaru ciętej części, metody obróbki materiału, szybkości maszyny, szybkości sterowania wysokością palnika oraz od wielu innych czynników.

Koszty gazu

Systemy plazmowe wykorzystują tlen, powietrze, azot, mieszankę argonowo-wodorową oraz inne gazy.

Koszt gazu = zużycie x czas włączenia łuku x PLN/100 m³

Zużycie zależy od rozmiaru systemu plazmowego oraz od różnych warunków roboczych. Zwykle wartości zużycia są podane w podręczniku użytkownika w m³/godz. i odpowiadają konkretnemu rozmiarowi dyszy i ciśnieniu roboczemu lub ustawieniu rury przepływowej. Na przykład w 200-amperowym systemie plazmy tlenowej zużycie tlenu wynosi 21,33 m³/godz. podczas cięcia. Aby określić koszt eksploatacji, należy pomnożyć wskaźnik zużycia gazu plazmowego przez czas włączenia łuku i koszt gazu.

Sam system może zużywać 91 m³/godz. powietrza osłonowego. Powietrze zakładowe jest zasadniczo uznawane za darmowe, ale utrzymanie jego czystości wiąże się z koniecznością ponoszenia kosztów konserwacji. Woda tnąca i osłonowa również są niedrogie, ale takie gazy osłonowe, jak azot, CO₂i mieszaniny mogą być kosztowne, dlatego należy je uwzględnić w obliczeniach.

Materiały eksploatacyjne

Koszt materiałów eksploatacyjnych można monitorować co tydzień, co miesiąc lub co rok. Koszty bardzo się różnią i zależą nie tylko od cen części, lecz także od ich wydajności i trwałości, a na te z kolei wpływa wiele czynników. Trwałość materiałów eksploatacyjnych i palnika plazmowego zależy od zastosowania, parametrów roboczych, czasu cięcia, liczby przebić, umiejętności operatora itd. Najlepszym sposobem oszacowania i rozpoczęcia kontroli kosztów materiałów eksploatacyjnych jest codzienne prowadzenie dzienników trwałości części eksploatacyjnych i wpisywanie do nich informacji o liczbie przebić i godzinach pracy łuku.

Koszt materiałów eksploatacyjnych = wskaźnik zużycia x czas włączenia łuku x koszt części

W miarę upływu czasu w środowisku produkcyjnym można coraz dokładniej śledzić liczbę przebić i całkowitą liczbę godzin pracy łuku konkretnego zestawu części w konkretnej pracy cięcia. Jeśli palnik plazmowy jest prawidłowo obsługiwany i konserwowany, roczny koszt palników, elementów zawirowujących gaz, osłon, nasadek i innych części będzie niski w porównaniu do kosztów związanych z dyszami i elektrodami. W rzeczywistości w wielu warsztatach ogólny koszt materiałów eksploatacyjnych dwukrotnie przewyższa koszt dyszy i elektrod.

Koszty robocizny

Koszty robocizny można obliczyć za pomocą poniższego równania:

Koszt robocizny = łączna liczba godzin/rok x warsztatowa stawka roczna x liczba pracowników

W większości warsztatów na jednej zmianie przy jednej maszynie pracuje jeden operator i jeden pomocnik. Zależnie od jakości cięć uzyskiwanych za pomocą maszyny operacje dodatkowej obróbki mogą być wykonywane przez wielu pracowników lub żadnych.

Oczywiście robocizna to podstawowy koszt eksploatacji systemu do cięcia plazmowego. Aby maksymalnie wykorzystać cięcie plazmowe, wytwórca musi mądrze dobierać i obsadzać kadrę. Nie oznacza to, że każdy z operatorów musi obsługiwać trzy stoły do cięcia plazmowego. Najlepszym rozwiązaniem jest przeszkolenie operatora na własny koszt, tak aby mógł obsługiwać maszynę i wytwarzać części o dobrej jakości.

Zalecenia

Poniżej przedstawiamy kilka zaleceń pozwalających zoptymalizować koszty i produktywność maszyny do cięcia.

• Zmaksymalizuj czas pracy maszyny— maszyna do cięcia powinna ciąć. Konserwacja zapobiegawcza jest niezbędna, aby uniknąć kosztownych czasów przestoju poświęcanych na naprawy. Rozwiązania przenoszenia materiału, takie jak wiele łoży do cięcia, żurawie dźwigowe oraz przenośniki płyt mogą zminimalizować liczbę operacji ręcznego załadunku i rozładunku oraz sprawić, że operator będzie bardziej skoncentrowany na procesie cięcia. Znaczenie mają również parametry ruchu maszyny. Jeśli szybkość kontrolera wysokości palnika lub ruchu poprzecznego maszyny jest mała, pozycjonowanie palnika trwa dłużej niż cięcie metalu.
  
  
• Minimalizuj liczbę dodatkowych operacji— koszty dodatkowych operacji można kontrolować poprzez optymalizację jakości cięcia. Wymaga to nie tylko dobrej konserwacji maszyny, lecz również dobrego wyszkolenia operatora. Dobrze wyszkolony operator tnie więcej części wyższej jakości, generuje mniej odpadów i zmniejsza liczbę niezbędnych operacji dodatkowych. Uzyskanie dobrej jakości cięcia w procesie PAC wymaga starannej kontroli parametrów procesu oraz dbałości o szczegóły.
  
  
• Kontroluj koszty materiałów eksploatacyjnych— kontrolowanie kosztów materiałów eksploatacyjnych, podobnie jak kontrolowanie jakości cięcia, zależy zarówno od sprzętu, jak i od operatora. Dobry operator maksymalnie wykorzysta zestaw części i zapobiegnie poważnym błędom.