Генераторы азота и осушители сжатого воздуха для металлообработки и лазерной резки

На предприятиях металлообработки сжатый воздух используется для пневматических приводов, автоматизации, станков, производственного оборудования и общезаводских нужд.

Для лазерной резки металла в качестве вспомогательного газа в ряде технологических процессов применяется азот.

Если предприятие производит азот самостоятельно с помощью PSA-генератора, качество сжатого воздуха на входе становится важной частью всей системы.

Влага, масляные аэрозоли и твёрдые частицы могут отрицательно влиять на оборудование подготовки воздуха и работу адсорбционной системы генератора азота.

Lingyu предлагает рефрижераторные и адсорбционные осушители, многоступенчатую фильтрацию и PSA-генераторы азота для предприятий лазерной резки, металлообработки и машиностроения.

Почему качество сжатого воздуха важно

PSA-генератор азота использует предварительно подготовленный сжатый воздух в качестве исходного газа.

Поэтому перед генератором необходимо контролировать:

• влагу;
• твёрдые частицы;
• масляные аэрозоли;
• температуру воздуха;
• рабочее давление;
• стабильность расхода.

Некачественная предварительная подготовка воздуха может увеличивать нагрузку на фильтры и адсорбционную систему, сокращать интервалы обслуживания и снижать стабильность работы всей установки.

Для пневматических систем металлообрабатывающего предприятия качество воздуха также влияет на клапаны, приводы, инструмент и производственное оборудование.

Основные задачи

Стабильная подача азота

Лазерный станок может потреблять значительный объём азота, особенно при продолжительной резке.

Генератор необходимо подбирать не только по номинальной производительности, но и по фактическому расходу газа, режиму работы и пиковому потреблению.

Требуемая чистота азота

Для разных материалов и режимов резки требуемая чистота азота может отличаться.

На выбор влияют:

• материал;
• толщина металла;
• мощность лазера;
• скорость резки;
• требования к кромке;
• технологические параметры станка.

Поэтому один показатель чистоты нельзя применять ко всем проектам лазерной резки.

Подготовка сжатого воздуха

До поступления воздуха в PSA-генератор необходимо удалить основную влагу, частицы и масляные аэрозоли.

Конфигурация осушителя и фильтров должна соответствовать требованиям конкретной азотной установки.

Переменное потребление газа

Лазерный станок не всегда расходует азот равномерно.

При запуске, остановке, смене материала или работе нескольких станков одновременно возникают колебания расхода.

Поэтому при проектировании необходимо учитывать не только среднее, но и пиковое потребление.

Давление азота

Требуемое давление на лазерном станке может отличаться от давления, при котором работает генератор азота.

При подборе системы необходимо заранее уточнить давление газа в точке потребления и требования производителя лазерного оборудования.

Эксплуатационные расходы

Экономика собственной генерации азота зависит от:

• расхода азота;
• требуемой чистоты;
• давления;
• времени работы;
• энергопотребления компрессора;
• качества воздухоподготовки;
• производственной загрузки.

Поэтому генератор азота следует рассматривать как часть всей системы, а не как отдельный аппарат.

Рекомендуемое решение

Для лазерной резки с собственной генерацией азота система обычно включает несколько последовательных этапов:

Компрессор → ресивер сжатого воздуха → осушитель → многоступенчатая фильтрация → PSA-генератор азота → ресивер азота → лазерный станок

Конкретная конфигурация зависит от требований оборудования и режима производства.

1. Рефрижераторная осушка сжатого воздуха

Для многих стандартных систем предварительной подготовки можно использовать рефрижераторный осушитель серии AH.

Основные параметры:

• точка росы под давлением: 2–10°C;
• номинальное давление: 0,7 МПа;
• рабочий диапазон давления: 0,6–1,0 МПа;
• номинальная температура воздуха на входе: 50°C;
• максимальная температура воздуха на входе: ≤80°C;
• температура окружающей среды: 2–45°C;
• падение давления: ≤0,025 МПа.

Такое решение может использоваться там, где рефрижераторной осушки достаточно для требований генератора азота и производственного процесса.

2. Многоступенчатая фильтрация

Перед PSA-генератором необходимо контролировать содержание частиц и масла.

Lingyu предлагает фильтры серии D:

Фильтры могут применяться последовательно в несколько ступеней.

Окончательная комбинация определяется типом компрессора, осушителя и требованиями PSA-генератора.

3. PSA-генератор азота для лазерной резки

PSA-генератор азота Lingyu получает азот из предварительно подготовленного сжатого воздуха методом короткоцикловой безнагревной адсорбции.

При подборе установки необходимо указать:

• требуемую чистоту азота;
• расход азота, Нм³/ч;
• требуемое давление;
• материал;
• диапазон толщин;
• мощность лазера;
• количество лазерных станков;
• продолжительность работы;
• среднее потребление;
• пиковый расход.

Подбор только по расходу газа недостаточен.

Изменение требуемой чистоты и условий эксплуатации может влиять на производительность азотной установки и общую конфигурацию системы.

4. Ресивер и стабильность подачи газа

Потребление азота во время лазерной резки может быстро изменяться.

Ресивер азота помогает сглаживать кратковременные пики расхода и поддерживать более стабильную подачу газа к оборудованию.

При проектировании следует учитывать:

• объём ресивера;
• рабочее давление;
• средний расход;
• пиковое потребление;
• количество подключённых станков;
• режим работы производства.

Если лазерный станок требует давления выше стандартного давления генератора, необходимость дополнительного повышения давления должна рассматриваться отдельно по техническому заданию.

Когда требуется более низкая точка росы

Не для каждой системы азотогенерации необходим адсорбционный осушитель.

Однако если требования генератора, условия эксплуатации или другая часть производственной системы требуют более низкой точки росы, можно использовать HH — адсорбционный осушитель холодной регенерации.

Основные характеристики:

• точка росы под давлением: ≤−40°C;
• номинальное давление: 0,7 МПа;
• рабочий диапазон: 0,6–1,0 МПа;
• максимальная температура воздуха на входе: ≤40°C;
• расход воздуха на регенерацию: 8–14%;
• адсорбент: активированный оксид алюминия + высокоэффективное молекулярное сито.

Адсорбционную осушку следует применять по фактической необходимости, а не автоматически для любой системы лазерной резки.

Компактные системы глубокой осушки

Для небольших установок или ограниченного монтажного пространства можно использовать модульный адсорбционный осушитель серии M.

Он может применяться для:

• небольших систем генерации азота;
• локальной глубокой осушки;
• оборудования с ограниченным пространством;
• отдельных производственных участков.

Выбор выполняется по расходу, давлению и требуемой точке росы.

Осушка для крупных непрерывных систем

Если крупная система требует постоянной низкой точки росы, важным фактором становится расход сжатого воздуха на регенерацию.

Для таких проектов можно использовать HRB-E — адсорбционный осушитель с малым расходом продувочного воздуха и регенерацией нагретым воздухом от воздуходувки.

Основные параметры:

• точка росы: −20°C / −40°C, опция;
• расход сжатого воздуха на регенерацию: 2–3%;
• номинальное давление: 0,7 МПа;
• рабочий диапазон: 0,6–1,0 МПа;
• интерфейс RS-485 в стандартной комплектации.

Такое решение может быть интересно крупным предприятиям лазерной резки с длительным режимом эксплуатации.

Типовая схема выбора

Где применяется

Решения Lingyu могут использоваться для:

• волоконной лазерной резки;
• листовой металлообработки;
• резки нержавеющей стали;
• обработки алюминия;
• металлообрабатывающих предприятий;
• производственных лазерных линий;
• машиностроения;
• CNC-оборудования;
• пневматической автоматики;
• локальной генерации азота;
• предприятий с несколькими лазерными станками.

Параметры азота должны определяться по требованиям конкретного лазерного оборудования и технологического процесса.