自动化等离子切割的运行成本

如何计算运行成本和确定改进基准

发布日期 2016年1月29日
发布者 Hypertherm

在典型机用等离子切割业务中,除初始资本投资以外还有四项主要成本:电力、气体、易损件和人工。概要了解一下这些成本。

电力成本

在典型等离子切割业务中,共有四项主要成本:电力、气体、易损件和人工。

电力成本 = 功耗 x 弧打开时间 x $/kWh

说明等离子切割运营成本最理想和最糟糕情况的图表

直流电源是切割机中的耗电大户。系统消耗的能量大多以高温高能电弧形式直接作用于材料。要大致了解等离子切割系统的功耗,只需将输出电流与平均工作电压相乘。要计算输入功耗 (kW),只需乘以电源效率因子(约为 85%)。例如,一个 200 A 等离子切割系统的平均工作电压约为 140 V。这意味着电源输出为 28 kVA,因此输入功耗计算公式为:28 kVA x 0.85 = 23.8 kW。

要得出每日或每年功耗,只需乘以日均持续运行时间(或弧打开时间)。弧打开时间是指给定时段内实际用于切割的时间。它可通过穿孔和弧打开计时器测量,或根据编程距离和速度以及每日产能进行计算。弧打开时间随材料类型和厚度、切割工件的尺寸、材料装卸、机器速度、割炬调高控制器速度以及许多其他因素而变化。

气体成本

等离子切割系统使用氧气、空气、氮气、氩氢气以及其他气体。

气体成本 = 气体消耗速率 x 弧打开时间 x $/m3

消耗速率随等离子切割系统的大小以及不同运行条件而变化。通常,操作手册会针对既定喷嘴尺寸和工作压力或流量管设定,提供以 m3/小时表示的消耗速率。例如,切割时,一个 200 A 的氧气等离子切割系统每小时会消耗 1.982 m3 的氧气。要得出运行成本,请用等离子气体的消耗速率乘以弧打开时间和气体成本。

此系统每小时可能要使用 8.495 m<sup>3</sup> 的保护空气。一般认为,除了保持洁净所需的相关维护成本外,车间压缩空气没有成本。用作切割气体或保护气体的水也很廉价,但氮气、二氧化碳<sub></sub>和混合气等保护气体可能成本高昂,应按以上公式计算。

易损件

可按每周、每月或每年追踪易损件成本。这些成本可能大相径庭,不仅与零部件成本有关,还与零部件的性能和使用寿命有关,而后者还取决于诸多因素。易损件和等离子割炬的使用寿命随切割用途、工作参数、切割持续时间、穿孔次数、操作工技能等因素而变化。记录并着手控制易损件成本的最好方法是每天使用穿孔次数和用弧时间记录零部件的使用寿命。

易损件成本 = 消耗率 x 弧打开时间 x 零部件成本

在生产环境中,可以密切跟踪某组零部件在执行某项切割作业期间的穿孔次数和总用弧时数。如果等离子割炬的操作和维护得当,每年割炬、气体涡流装置、保护帽、固定帽以及其他零部件的成本应比喷嘴和电极的成本低。然而,许多车间的实际情况是,易损件总成本达到喷嘴和电极成本的两倍。

人工成本

人工成本可根据以下等式计算得出:

人工成本 = 总工时/年 x 车间时薪 x 人数

大多数车间每台机器每个班次安排一名操作工和一名助手。根据机器的切割质量,可能需要多名工人进行二次加工,也可能无需进行二次加工。

显然,人工是等离子切割的主要运营成本。要充分利用等离子切割业务的价值,结构加工商必须慎用人工。这并不意味着每一位操作工都需要运行三台等离子切割床。更好的解决方案是雇佣并培训能够让机器持续运行并生产合格零件的合格操作工。

建议

以下建议可以降低您的切割机成本并提升生产效率。

  • 尽量延长机器的正常运行时间:切割机应该用来切割。要想避免因维修带来的高成本停机,预防性维护是关键。多台切割床、高架起重机和板材装卸机等材料装卸解决方案可以显著减少人工装卸,从而让操作工可以集中精力完成切割操作。机器运动参数也同样重要。如果割炬调高控制器或机器横移速度过慢,则机器的大部分时间都用来割炬定位而不是切割金属。

  • 尽量减少二次加工:通过优化切割质量来控制二次加工的成本。要做到这一点,不仅要求机器得到妥善维护,操作工也必须得到良好培训。技术精湛的操作工可以生产出数量更多、质量更高的切割件,并可减少废料和下线返工。在等离子切割过程中获得良好的切割质量需要精心控制工艺参数并且一丝不苟。

  • 控制易损件成本:控制易损件成本与控制切割质量类似,部分取决于设备,部分取决于操作工。合格的操作工可以充分利用各种零部件,并防止发生灾难性故障。
发布日期 2016年1月29日
发布者 Hypertherm