Поиск и устранение неисправностей систем охлаждения плазменно-дуговой резки

Что такое охлаждающая жидкость резака?

Охлаждающая жидкость резака — это рабочая жидкость, которая состоит из деионизированной воды с растворенным компонентом, обеспечивающим морозостойкость. Если в конкретных условиях нет риска замерзания жидкости, то многие ремонтные мастерские используют деионизированную воду без добавок. Выбор деионизированной воды обусловлен тем, что в ней нет проводящих ионов, которые могут иметь разрушающее воздействие на трубки подачи охлаждающей жидкости и стать одной из причин затрудненного запуска плазменного резака. На рисунке 1 представлена диаграмма потока охлаждающей жидкости внутри резака. Охлаждающая жидкость подобна веществам, используемым в системе охлаждения автомобиля, за исключением одной важной особенности: в составе антифриза радиатора автомобиля есть компоненты, которые способны закупоривать места утечек. Такие компоненты не могут использоваться в системах плазменной резки.

Рис. 1

Система охлаждения

Типичная система охлаждения системы плазменно-дуговой резки состоит из двигателя, насоса, трубок охлаждения, резака, переключателя потока, теплообменника и резервуара (см. рис. 1). Стандартно используются двигатели мощностью от 1⁄3 до 1⁄2 л. с. Обычно двигатель имеет продолжительный срок службы, если в системе нет участков с усложненной проходимостью, требующих усиленной работы двигателя и насоса.

Насосы

В системах плазменной резки обычно используются центробежные насосы. Они имеют настраиваемый перепускной винт, который повышает или понижает рабочее давление насоса и скорость потока, которую обеспечивает насос. Подшипники в этих насосах изнашиваются. Муфта между двигателем и насосом может выйти из строя. Лопасти насоса могут износиться до такого состояния, когда насос больше не будет нагнетать давление.

Трубки охлаждения

По трубкам охлаждения охлаждающая жидкость передается к плазменному резаку и от него. Обычно охлаждаются также и основные силовые кабели, по которым подается постоянный ток. Силовые кабели с водным охлаждением предотвращают перегрев многожильного медного провода. В механизированных приложениях трубки охлаждения обычно прокладывается через направляющие для кабелей и шлангов или пробрасываются над машиной для резки. Они подвержены утечкам, которые образуются из-за трещин и разрезов шлангов, отверстий от попадания расплавленного материала, поврежденных разъемов и т. д. Достаточно распространена ситуация, когда трубки пережимаются, в особенности возвратный шланг от плазменного резака. Грязь, образующаяся при разрушении деталей, может накапливаться в резаке или в возвратном проводе, препятствуя нормальному течению потока. Медные силовые кабели могут ломаться от постоянного сгибания, что может привести к закупорке краев шлангов медными жилами. Сужения и пережимы проводов приводят к ухудшению течения потока и, соответственно, к более интенсивному износу насоса и двигателя.

Резак

Обычно резак — это то место, где каналы любой системы охлаждения подвержены сужению в наибольшей степени. Внутренние каналы для воды малы, чтобы обеспечить высокую скорость охлаждающей жидкости и максимизировать теплообмен. Большинство электродов, рассчитанных на высокую силу тока, имеют круговую выточку на дне, которая формирует выступ медной поверхности вокруг эмиттера. Труба водяного охлаждения охватывает этот выступ по вертикали, что позволяет охлаждающей жидкости протекать по выступу и по дну электрода, отводя тепло (см. рис. 2). Критически важно не допускать загрязнения резака и охлаждающей жидкости, чтобы обеспечить свободный проток по этим каналам.

Переключатели потока

Переключатели потока служат для того, чтобы не допустить неустранимого сбоя резака и деталей в случае низкой скорости потока охлаждающей жидкости. Устройства типа толкателя из латунного блока обычно используются с микропереключателем, который должен запускать систему только при выполнении требуемых условий. Сбой переключателей потока происходит по механической или электрической причине: толкатель застревает или компоненты переключателя выходят из строя. Фильтры. В большинстве систем используются фильтры, подобные большинству доступных на рынке фильтров для очистки воды. В качестве стандартного варианта используются бумажные фильтры с размером ячейки 5 микрон или системы для получения деионизированной воды. Эти фильтры необходимо менять каждые несколько месяцев или как только падает скорость или давление потока.

Теплообменники

В большинстве систем используются теплообменники с решетками радиатора и вентилятором для отвода тепла от рабочей жидкости. В некоторых системах охлаждающая жидкость фактически охлаждается холодильными установками. Наиболее распространенный сбой в этих простых системах — это перегорание двигателя вентилятора.

Резервуары охлаждающей жидкости

Они обычно оборудованы индикатором уровня или поплавковым реле уровня. Резервуар нужно проверять ежедневно, чтобы убедиться в наличии достаточного объема охлаждающей жидкости. При низком уровне охлаждающей жидкости в поток охлаждающей жидкости может попадать воздух, что приводит к ухудшению охлаждения. Если система заблокирована, то низкий уровень охлаждающей жидкости может привести к прерываниям в работе системы или к полному отключению системы. На дне резервуара могут формироваться отложения. Их необходимо удалять. Обычно возвратный поток охлаждающей жидкости можно увидеть через крышку заливной горловины резервуара охлаждающей жидкости.

Поиск и устранение неисправностей

Проверьте поток охлаждающей жидкости. Если давление или скорость потока охлаждающей жидкости колеблются, проверьте поток охлаждающей жидкости в месте его поступления в верхней части резервуара. Он должен быть чистым. Если он имеет молочно-белый цвет, то, по всей вероятности, в систему попадает воздух. Как правило, это происходит из-за низкого уровня охлаждающего жидкости в резервуаре. Добавьте охлаждающую жидкость до рекомендуемого уровня в течение двух минут, когда работает насос. Если после этого цвет жидкости так и остался молочно-белым, это может быть признаком неплотного соединения на входной стороне насоса, через которое воздух засасывается в систему. Наиболее распространенная проблема с центробежными насосами состоит в том, что колпачковую гайку и уплотнительную прокладку не всегда устанавливают на место после выполнения настройки давления на выходе. Колпачковая гайка и прокладка нужны для того, чтобы не допустить попадания воздуха в систему, поэтому их необходимо установить на место.

Проверьте пути потока охлаждающей жидкости. Если номинальные показатели давления или потока ниже показателей, рекомендованных производителем, необходимо проверить весь путь потока охлаждающей жидкости. Сначала проверьте фильтр, расположенный непосредственно перед насосом. После этого проверьте сам насос. Со временем насосы необходимо регулировать для компенсации на износ. Процедуры регулировки зависят от типа насоса и детально описаны в инструкции по эксплуатации. И наконец, осмотрите все шланги, провода и фитинги, убедитесь в их надежной фиксации, а также в отсутствии любых перекрученных или поломанных шлангов.

Проверьте скорость потока охлаждающей жидкости (выполните так называемый «тест с помощью ведра»). Чтобы проверить фактическую скорость потока охлаждающей жидкости в системе, проведите простой тест. Снимите шланг возврата охлаждающей жидкости с резервуара. Включите насос. Наберите охлаждающую жидкость в чистый контейнер в течение определенного периода времени (обычно от 30 с до 1 мин), затем выключите насос. Измерьте объем и преобразуйте его в л/мин (или в л/час). Сравните полученные результаты с рекомендациями производителя.

Проверьте скорость потока охлаждающей жидкости с помощью расходомера. Лучший способ проверить скорость потока — установить расходомер для охлаждающей жидкости непосредственно перед трубкой, по которой она возвращается в резервуар. Для этой цели подойдет простая расходомерная трубка, измеряющая расход в диапазоне 0–15 л/мин (стоит не больше 50 долларов США). Это недорогая страховка от сбоя деталейрезака.

Проверьте проводимость/сопротивляемость охлаждающей жидкости. Со временем охлаждающая жидкость начнет ионизироваться и (или) загрязняться частицами меди или другого проводящего материала. Это может привести к затруднениям зажигания плазменного резака, поскольку высоковольтный ток, который необходим для зажигания вспомогательной дуги, может рассеиваться через охлаждающую жидкость. Для проверки охлаждающей жидкости можно использовать кондуктометр. Сопротивляемость охлаждающей жидкости должна быть меньше 10 мкОм или ее сопротивление должно быть выше 10 000 Ом/см.