等离子切割冷却系统故障检修

通过保持系统清凉,可以延长正常运行时间和零部件的使用寿命。

发布日期 2016年1月29日
发布者 Hypertherm

割炬冷却剂是什么?

割炬冷却剂是一种工作液体,其包含去离子水和用于降低凝固点的溶液。在没有凝固风险的情况下,许多车间都会使用纯去离子水。之所以使用去离子水,是因为它没有可能导致冷却管路损坏以及等离子割炬难以起弧的导电离子。图 1 是等离子割炬中内部冷却剂通道示意图。这里的冷却剂与汽车冷却系统中所使用的冷却剂类似,但有一个重要的区别:汽车用防冻剂包含防堵塞、防泄漏材料。但这些并不适用于等离子切割系统。

图 1:典型的等离子切割系统割炬冷却系统示意图
图 1

冷却系统

典型的等离子切割冷却系统由电机、泵、冷却管路、割炬、流量开关、换热器和贮存槽组成(参见图 1)。标配 1/3 到 1/2 马力的电机。通常,除非系统中存在的堵塞物导致电机和泵工作负荷加大,否则,电机的使用寿命会很长。

等离子切割系统中通常采用旋转叶片泵。这些泵通常可使用旁路螺丝进行调节,旁路螺丝可用于增大或减小泵的工作压力和流量。这些泵中的轴承已磨损。电机和泵之间的连接可能会断裂。泵叶片可能会磨损殆尽,直至泵无法再产生压力。

冷却管路

冷却管路负责向等离子割炬输送或从等离子割炬输出冷却剂。这些管路通常还包含直流电源电缆。水冷电源电缆可防止多股铜缆过热。在机用切割中,冷却管路通常通过柔软的电源线槽布线,或者从切割机上方穿过。这些管路可能会由于软管迸裂或割断、圆孔熔化、接头损坏等因素而出现泄漏。这些管路,尤其是等离子割炬输出的回流管中出现堵塞是很常见的。零件报废而产生的碎屑可能会积聚在割炬或返回电缆中,从而阻碍了冷却剂的流动。电源铜缆由于经常弯曲也可能会断裂,导致铜丝阻塞软管末端。电缆中的堵塞物会降低流量,加剧泵和电机的磨损。

割炬

图 2:等离子割炬中内部冷却剂通道示意图

在任何等离子切割冷却系统中,割炬常常是堵塞的重灾之地。内部水通道通常狭小,这是为了增大冷却剂的流速,尽可能提高换热效率。大多数大电流电极内部被铣空,从而形成一个围绕铪芯的铜柱。割炬内部的水管从这根铜柱上跨过,迫使冷却剂沿着铜柱并贴靠电极后壁流动,从而帮助散热(见图 2)。要确保这些通道上冷却剂的流量正确,非常关键的一点是割炬和冷却剂必须保持无污染。

流量开关

流量开关设计用于防止在冷却剂流量过低时割炬和零部件出现灾难性故障。通常会将黄铜柱塞类型的装置与微型开关一起使用,必须满足一定条件,微型开关才会让系统运行。流量开关会由于机械或电子原因而失效:有可能是柱塞卡住,也有可能是开关元件故障。过滤器:大多数系统使用与大多数市售滤水器相似的过滤器。标配 5 微米的滤纸或去离子过滤器。这些过滤器应每隔几个月更换一次,或者当系统流量或压力下降时更换。

换热器

大多数系统使用某些类型的带散热鳍片和风扇的换热器来散除工作液体的热量。某些系统实际上使用冷冻设备来冷却冷却剂。在这些简单的系统中,最常见的故障是风扇电机烧毁。

冷却剂贮存槽

这些贮存槽通常配备液位指示灯或浮子开关。应当每天检查贮存槽,以确保有足够的冷却剂。如果冷却剂液位过低,可能导致空气进入冷却剂流,进而降低冷却性能。如果系统带有互锁机制,冷却剂流量过低可能会导致系统间歇性关闭乃至完全关闭。颗粒可能会积聚在冷却罐底部。应当冲洗并清除积聚的颗粒。通常可以通过冷却剂贮存槽的填装口盖观察冷却剂回流。

故障检修

检查冷却剂流:如果冷却剂压力或流量似乎出现波动,请在冷却剂流入贮存槽顶部时检查冷却剂流,此时应该会清晰易辨。如果冷却剂流呈乳白色,则说明很可能是有空气进入系统——这通常是因为贮存槽内部液位过低而引起的。在保持泵继续运转的同时,加注冷却剂并持续 2 分钟,以使冷却剂达到推荐的液位。如果这样不能解决冷却剂呈乳白色的问题,则可能是泵的进液口连接出现松动,导致空气进入系统。旋转叶片泵的一个常见问题是:在调节输出压力之后,盖帽式螺母和密封垫圈有时会脱落。盖帽式螺母和垫圈必须卡到位,方可防止空气进入系统。

检查冷却剂路径:如果压力或流量读数低于制造商的建议值,则必须检查整个冷却剂路径。首先,检查泵前面的过滤器。其次,检查泵本身。随着时间的推移,必须调节泵以补偿泵的磨损。调节步骤因泵的类型而异,在使用手册中会有详细的说明。最后,检查所有软管、电缆和管件,确保所有这些组件都正确拧紧并且没有任何软管出现扭结或断裂。

检查冷却剂流速——“漏斗测试”:要验证流经系统的实际流量,请执行这项简单的测试。从贮存槽上拔掉冷却剂回流电缆。启动泵。将回流的冷却剂收集到洁净的容器中,持续一定的时间(通常为 1/2 到 1 分钟),然后关闭泵。测量流量并将测量值换算为每分钟(小时)升数。将计算结果与制造商的建议值进行比较。

检查冷却剂流速——流量仪:确保冷却剂流量合适的更好方法是在回流管进入冷却剂贮存槽的入口处安装一个流量仪。简单的 0 – 15.1 L/M 流量管(不到 50 美元)便足够使用。这种方法经济划算,可以确保零部件或割炬不会过早失效。

检查冷却剂的导电性/电阻率:随着时间的推移,冷却剂可能会开始离子化并/或受到铜粒或其他导电材料的污染。这会导致等离子割炬难以起弧,因为冷却水可能会消耗用于启动引导弧的高压电。可使用电导计来检查冷却剂。冷却剂的电阻率应当低于 10 mΩ/cm 或大于 10000 Ω/cm。

发布日期 2016年1月29日
发布者 Hypertherm