Gamintojams ir toliau sutelkiant dėmesį į sąnaudų mažinimą ir veiklos efektyvumą, vis daugiau įmonių, investuodamos įtaškinio suvirinimo aparatas. Gamybos linijose, kuriose per dieną atliekama tūkstančiai suvirinimo siūlių, elektros suvartojimas tampa pagrindiniu bendrų veiklos sąnaudų veiksniu. Per penkerius metus net nedideli energijos vartojimo efektyvumo skirtumai gali turėti didelį finansinį poveikį.
Šis straipsnis atsako į praktinį klausimą:Kiek elektros energijos galite sutaupyti per penkerius metus naudodami vidutinio dažnio taškinio suvirinimo aparatą, palyginti su tradiciniu kintamosios srovės taškinio suvirinimo aparatu?Naudodami išmatuojamus našumo duomenis ir bendrųjų nuosavybės sąnaudų (TCO) modelį palyginsime abi technologijas tikroviškomis gamybos sąlygomis ir pateiksime tinkamas gaires, kurios padės priimti sprendimą dėl įrangos pasirinkimo.
Energijos konversijos efektyvumas: esminis skirtumas
Kintamosios srovės taškinio suvirinimo aparato energijos struktūra
Kintamosios srovės taškinio suvirinimo aparatas veikia 50/60 Hz dažniu ir remiasi įprastu sluoksniuotos šerdies transformatoriumi, kad sumažintų įtampą ir tiektų didelę srovę. Dėl žemo veikimo dažnio transformatorius yra gana didelis ir patiria didelius magnetinius ir vario nuostolius. Praktinėmis pramoninėmis sąlygomis bendras energijos konversijos efektyvumas paprastai svyruoja nuo 50 % iki 60 %.
Tai reiškia, kad beveik pusė elektros energijos, gaunamos iš tinklo, prarandama kaip šiluma, o ne paverčiama efektyvia suvirinimo energija. Nors trumpalaikės veiklos metu šis nuostolis gali neatrodyti kritinis,{1}}nepertraukiamos gamybos aplinkoje jis tampa finansiškai reikšmingas.
Vidutinio dažnio taškinio suvirinimo mašinos efektyvumo pranašumas
Vidutinio dažnio taškinio suvirinimo aparatas naudoja inverterio technologiją, veikiančią virš 1000 Hz. Įeinanti kintamosios srovės energija pirmiausia ištaisoma į nuolatinę, o po to konvertuojama per vidutinio dažnio transformatorių prieš tiekiant į elektrodus. Didesnis veikimo dažnis žymiai sumažina transformatoriaus dydį ir magnetinius nuostolius, padidindamas bendrą sistemos efektyvumą iki maždaug 85–95%.
Inžineriniu požiūriu didesnis dažnis pagerina elektromagnetinės konversijos efektyvumą ir padidina srovės atsako greitį. Dėl to, laikantis vienodų suvirinimo reikalavimų, vidutinio dažnio taškinio suvirinimo aparatui reikia mažiau įvesties energijos, kad būtų pasiekta tokia pati suvirinimo kokybė. Šis struktūrinio efektyvumo pranašumas yra pagrindinė priežastis, kodėl energiją taupantiems taškinio suvirinimo aparatams vis dažniau teikiama pirmenybė-didelės apimties gamyboje.
Suvirinimo laiko sumažinimas ir jo įtaka energijos suvartojimui
Energijos efektyvumą lemia ne vien konversijos efektyvumas. Suvirinimo laikas yra dar vienas svarbus kintamasis skaičiuojant taškinio suvirinimo aparato energijos suvartojimą.
Kintamosios srovės mašinoms paprastai reikia ilgesnio suvirinimo laiko, nes srovės kilimo laikas yra lėtesnis, o bangos formos stabilumas yra mažesnis. Pavyzdžiui, suvirinant 1,0 mm storio plieną, suvirinimo laikas dažnai svyruoja nuo 0,5 iki 0,6 sekundės, kad būtų užtikrintas tinkamas grynuolio susidarymas.
Vidutinio dažnio taškinio suvirinimo aparatas gali tiekti didžiausią srovę beveik akimirksniu, išlaikant stabilų išėjimą. Suvirinimo laikas paprastai sutrumpėja iki 0,2–0,3 sekundės tomis pačiomis medžiagų sąlygomis. Šis sumažinimas ne tik padidina gamybos našumą, bet ir sumažina energijos sąnaudas vienai siūlei.
Realiame gamybos bandyme pagal palyginamus parametrus:
- Kintamosios srovės mašinos energijos sąnaudos vienai siūlei: maždaug 0,018 kWh
- Vidutinio dažnio mašinos energijos sąnaudos vienai siūlei: maždaug 0,008 kWh
Jei gamybos linija per dieną atlieka 2000 suvirinimų, kintamosios srovės sistema kasdien sunaudoja maždaug 36 kWh, o vidutinio dažnio sistema – apie 16 kWh. Paros skirtumas 20 kWh susikaupia greitai. Skaičiuojant 250 darbo dienų per metus, metinis skirtumas siekia maždaug 5000 kWh.
Vertinant, kiek elektros sunaudoja taškinio suvirinimo aparatas, suvirinimo energijos duomenys yra vienas iš svarbiausių metrikų, kurių reikia pateikti iš tiekėjų.
Galios koeficientas ir tinklo poveikis: paslėptos eksploatacinės išlaidos
Lyginant vidutinio dažnio ir kintamosios srovės taškinio suvirinimo aparatus, daugelis įmonių skaičiuoja tik aktyviosios energijos sąnaudas ir neatsižvelgia į galios koeficiento įtaką.
Kintamosios srovės taškinio suvirinimo aparatai paleidimo metu dažnai sukuria didelę įsijungimo srovę, o tipinis galios koeficientas yra nuo 0,6 iki 0,8. Kad atitiktų komunalinių paslaugų standartus, gamintojai dažnai montuoja papildomą reaktyviosios galios kompensavimo įrangą. Kai kuriuose regionuose dėl mažo galios koeficiento gali būti skiriamos finansinės baudos arba privalomi elektros sistemos atnaujinimai.
Vidutinio dažnio taškinio suvirinimo aparatai dėl ištaisytos nuolatinės srovės išėjimo struktūros paprastai veikia su artimu 1,0 galios koeficientu. Jie sukuria mažiau įtampos elektros tinklui ir palaiko stabilesnes įtampos sąlygas. Įrenginiams, kuriuose vienu metu dirba keli suvirinimo aparatai, šis struktūrinis pranašumas sumažina ne tik energijos nuostolius, bet ir infrastruktūros išlaidas.
Todėl į bet kurį penkerių metų{0}}taškinio suvirinimo aparato sąnaudų palyginimą turėtų būti įtrauktas galios faktoriaus efektyvumas kaip vertinimo modelio dalis.
Penkerių-metų bendrųjų nuosavybės išlaidų (TCO) skaičiavimas
Norėdami pateikti praktinį penkerių{0}}per metus sutaupytų elektros energijos įvertinimą, apsvarstykite šį scenarijų:
Prielaidos:
- Mašinos galia: 100 kVA
- Darbo dienų per metus: 250
- Kasdienis suvirinimo siūlių skaičius: 2000 suvirinimo siūlių
- Pramonės elektros energijos kaina: 0,14 USD už kWh (pavyzdinis tarifas; koreguoti pagal regioną)
Remiantis vidutiniais{0}}suvirinimo energijos duomenimis:
- Kintamosios srovės taškinio suvirinimo aparatas sunaudoja maždaug 9000 kWh per metus, todėl metinės elektros sąnaudos siekia apie 1260 USD.
- Vidutinio dažnio taškinio suvirinimo aparatas sunaudoja maždaug 4000 kWh per metus, todėl metinės elektros sąnaudos siekia apie 560 USD.
- Metinis sutaupymas vienai mašinai: maždaug 700 USD.
- Penkerių{0}}metų sutaupymas vienam įrenginiui: maždaug 3500 USD.
Įstaigoje, kurioje dirba 10 mašinų, per penkerius-metus elektros energijos sutaupymas gali viršyti 35 000 USD. Įtraukus papildomus veiksnius,-pvz., sumažėjusį elektrodų susidėvėjimą, patobulintą suvirinimo nuoseklumą, mažesnį perdirbimo greitį, padidinus gamybos greitį ir sumažinus investicijas į reaktyviosios galios įrangą{5}}bendras finansinis pranašumas tampa dar didesnis.
Tokiose pramonės šakose kaip automobilių komponentai, baterijų korpusai ir energiją kaupiantys laidžiai mazgai, kur suvirinimo dažnis yra didelis, sąnaudų skirtumas tampa dar ryškesnis.
Kada vidutinio dažnio taškinio suvirinimo aparatas turi finansinę prasmę?
Investicijų grąžos požiūriu vidutinio dažnio taškinio suvirinimo aparatas yra ypač naudingas šiais atvejais:
- Metinis suvirinimo kiekis viršija 300 000 siūlių.
- Gamyba veikia keliomis pamainomis arba nepertraukiamu grafiku.
- Medžiagos yra didelio -stiprumo plienas, karštai formuotas{1} plienas arba padengti lakštai.
- Suvirinimo nuoseklumas ir srovės tikslumas yra svarbūs kokybės veiksniai.
- Toje pačioje elektros sistemoje vienu metu veikia kelios mašinos.
Žemo -dažnio priežiūros programoms arba mažoms-paketinėms dirbtuvėms kintamosios srovės įrenginys vis tiek gali pasiūlyti mažesnę išankstinę kainą. Tačiau didelės-apimties gamybos aplinkoje vidutinio dažnio taškinio suvirinimo aparato energijos taupymas paprastai kompensuoja kainų skirtumą per dvejus ar trejus metus.
Išvada
Skirtumas tarp vidutinio dažnio ir kintamosios srovės taškinio suvirinimo aparato yra ne tik techninis-, bet ir ekonominis. Didesnis energijos konversijos efektyvumas, trumpesnis suvirinimo laikas, geresnis galios koeficientas ir mažesni bendri eksploataciniai nuostoliai tiesiogiai lemia mažesnes elektros sąnaudas laikui bėgant.
Gamintojams, vertinantiems naują įrangą, svarbiausia yra prašyti išmatuojamų duomenų, o ne pasikliauti vien specifikacijomis. Prieš priimdami sprendimą pirkti, paklauskite tiekėjų:
- Patvirtinti pagal{0}}suvirinimo energijos suvartojimo duomenis
- Energijos suvartojimo kreivės skirtingo storio medžiagoms
- Galios koeficiento bandymo ataskaitos
- Penkerių{0}} metų bendrų išlaidų prognozė, pagrįsta gamybos apimtimi
Taškinio suvirinimo aparatas yra ne tik kapitalo išlaidos; tai ilgalaikė{0}}operacinė investicija. Vertinant per penkerius-metus, energijos vartojimo efektyvumas gali labai paveikti bendrą pelningumą.
