等離子切割機的水冷卻系統(tǒng)與汽車發(fā)動機中使用的水冷卻系統(tǒng)非常相似：兩者均使用水和冷卻劑、泵、冷卻軟管和換熱器來去除熱源散發(fā)的熱量。在汽車中，熱源是發(fā)動機內(nèi)的燃燒室，其工作溫度超過 2000°F。在等離子割炬中，熱源是割炬內(nèi)的等離子腔室，其中的弧溫可能超過 20000°F。

等離子割炬與發(fā)動機一樣，也是通過輻射、對流和傳導(dǎo)相結(jié)合的方式進行冷卻。電弧以強紫外線形式向外輻射能量。割炬和割炬部件上的熱量借對流通過氣體或空氣流動消散。最后，水冷卻系統(tǒng)將割炬部件上的熱量傳導(dǎo)到冷卻劑中。

當傳導(dǎo)冷卻因冷卻系統(tǒng)中的某個組件發(fā)生故障而性能下降時，會發(fā)生什么情況？系統(tǒng)會迅速出現(xiàn)過熱情況。任何經(jīng)歷過汽車過熱故障的人都清楚車輛冒著熱氣在路旁拋錨會帶來多大的不便，以及這種故障通常會帶來的高昂連鎖修理（如更換新的散熱片、軟管、汽缸墊甚至發(fā)動機組）費用。當?shù)入x子切割系統(tǒng)過熱時，同樣會耗費您的時間和金錢。過熱的等離子切割系統(tǒng)會加快割炬部件的磨損，最終可能會燒壞割炬和電纜。如果聽任故障存在而不加糾正，可能導(dǎo)致需要更換電機和泵。但是，過熱帶來的停機時間和支出是可以避免的。了解系統(tǒng)及其組件有助于您在出現(xiàn)故障時進行故障檢修，以及通過預(yù)防性維護預(yù)防未來故障。

冷卻系統(tǒng)

典型的等離子切割冷卻系統(tǒng)包括割炬、電機、泵、冷卻管路、流量開關(guān)、過濾器、換熱器及貯存槽。本文將逐一介紹這些組件，并描述常見故障、故障檢修及維護程序。

等離子割炬

工作在 100 ~ 150A 及更高電流 (15 kVA) 之下的等離子割炬需要通過水冷卻來防止割炬和部件過熱。圖 1 是等離子割炬的橫截面視圖，顯示了內(nèi)部的冷卻水通道。銅電極產(chǎn)生等離子弧，而且最接近熱源，因此需要直接冷卻。大多數(shù)高功率電極都進行了空心銑削加工，以便于提高割嘴處的冷卻性能：一條水管伸入該銑削區(qū)域，與電極間隙很�。ㄍǔＣ總�(cè)間隙為 0.038 ~ 0.051 厘米）并與其精確對中，讓冷卻劑能在電極內(nèi)部后表面上高速流動。在這種割炬設(shè)計中，噴嘴也由水冷卻。

割炬常見故障：

• 割炬堵塞：割炬可能隨時間推移而被顆粒物堵塞。故障電極上掉落的熔化銅顆�？赡軙�堵塞小孔，從而減小或切斷水流。
• 水管損壞：如果水管彎曲、末端損壞或未正確擰入割炬，會減小冷卻水流。
• 割炬泄漏：O 形圈或 O 形圈密封表面損壞可能導(dǎo)致冷卻液泄漏。割炬后部的管和接頭可能滲出冷卻劑，導(dǎo)致冷卻箱液位過低。

圖 1：等離子割炬冷卻通道

圖 2：割炬冷卻劑

冷卻劑

割炬冷卻劑是去離子水和乙烯或 1,2-丙二醇的混合物，用于降低凝固點。在沒有凝固風險的情況下，許多車間都會使用純?nèi)ルx子水。之所以必須使用去離子水，是因為它沒有可能引發(fā)系統(tǒng)故障的導(dǎo)電離子。乙烯或 1,2-丙二醇也是汽車冷卻系統(tǒng)內(nèi)使用的冷卻劑。不過，切勿在等離子切割系統(tǒng)中使用汽車防凍劑！大多數(shù)商用防凍劑內(nèi)都含有用于堵塞小漏點的材料，因此不適合用于等離子割炬。 

冷卻劑常見故障：

• 污染：冷卻劑可能隨時間推移而受到軟管碎屑、導(dǎo)線、故障部件掉落的銅屑、灰塵、鐵銹、藻類植物或其他污染物的污染。這些污染物會降低冷卻效率和流量�？赡苄枰獩_洗系統(tǒng)，以及更換新的過濾器和冷卻劑。
• 電導(dǎo)率過高：如果冷卻劑的電導(dǎo)率過高，或者與此相反，電阻率過低，可能使割炬內(nèi)的冷卻水具備導(dǎo)電能力。這可能會導(dǎo)致割炬在電極與噴嘴之間觸發(fā)電弧時等離子弧難以起弧。即便是新冷卻劑，如果不符合生產(chǎn)商的規(guī)格要求，也可能無法達到系統(tǒng)的電導(dǎo)率要求。最好使用切割機生產(chǎn)商的冷卻劑或定期使用專用測試儀測試冷卻劑電導(dǎo)率，建議的電導(dǎo)率水平為 0.5 至 18 micro Siemens/cm。 （見圖 3）

圖 3：冷卻劑電導(dǎo)率的測量

泵電機

等離子切割系統(tǒng)中的電機和泵通常直接耦合。通常，除非系統(tǒng)中存在的堵塞物導(dǎo)致電機和泵工作負荷加大，否則，電機的使用壽命會很長（幾年）。

在等離子切割系統(tǒng)中，最常使用旋轉(zhuǎn)葉片泵，因為它們相對簡單和穩(wěn)定。泵的運動葉片是由碳材料制成，因此它們常被稱作碳葉片泵。這些泵通常可使用旁路螺絲進行調(diào)節(jié)，旁路螺絲可用于增大或減小泵的工作壓力和流量。

泵常見故障：

• 泵正常磨損：因不間斷使用產(chǎn)生的摩擦和熱量導(dǎo)致碳葉片出現(xiàn)一定程度的磨損屬于正�，F(xiàn)象�？赏ㄟ^調(diào)節(jié)泵對這種狀況作出補償。
• 泵過度磨損：這些泵中的軸承最終可能磨損殆盡，導(dǎo)致噪音和發(fā)熱過度，最后造成泵失靈。泵葉片中的材料可能會磨損殆盡，直至泵無法再產(chǎn)生壓力。這些部件通�？稍诒梅祻S修理時進行更換，或者可能需要對泵進行更換。
• 泵過濾器堵塞：大多數(shù)旋轉(zhuǎn)葉片泵中都裝有一個小型網(wǎng)式過濾器。該過濾器可能會被顆粒物堵塞，從而導(dǎo)致限流。

 

冷卻管路

冷卻管路是負責向等離子割炬輸送或從等離子割炬輸出冷卻劑的軟管。這些管路通常還包含直流電源電纜。水冷電源電纜可防止多股銅纜或鍍錫銅纜過熱。在機用切割中，冷卻管路通常通過柔軟的電源線槽布線，或者從切割機上方穿過。

冷卻管路常見故障：

• 泄漏：軟管破裂、割斷或融化可能導(dǎo)致不可見區(qū)域泄漏冷卻液。割炬正上方固定管內(nèi)是一個常見漏點。
• 堵塞：冷卻劑流堵塞最常形成于從等離子割炬到再循環(huán)裝置的回水管內(nèi)�；厮�電纜中積聚的碎屑會導(dǎo)致阻礙冷卻劑的流動。鍍錫電源銅纜由于經(jīng)常彎曲也可能會斷裂，導(dǎo)致銅絲阻塞軟管末端。電纜中的堵塞物會降低流量，加劇泵和電機的磨損。

圖 7：用于呈現(xiàn)電源電纜的軟管剖面圖

流量開關(guān)

流量開關(guān)設(shè)計用于防止在冷卻劑流量過低時割炬和零部件出現(xiàn)災(zāi)難性故障。通常會將黃銅柱塞類型的裝置與微型開關(guān)一起使用，必須滿足一定條件，微型開關(guān)才會讓系統(tǒng)運行。

流量開關(guān)常見故障：

• 機械故障：冷卻劑流量啟動機械柱塞。柱塞可能會卡在斷開或閉合位置。如果卡在斷開位置，可能會引發(fā)故障狀況；如果卡在閉合位置，那么即使流量過低，也不會引發(fā)故障狀況。有時可以拆卸并清潔機械部分，但最好進行更換。
• 電氣故障：電氣開關(guān)故障不太常見，但在開關(guān)觸點磨損殆盡時也可能會發(fā)生。
• “跳線”斷開：流量開關(guān)因之前故障檢修而“跳線”斷開系統(tǒng)的情況并不罕見。這是一種危險的做法，因為流量開關(guān)是一項安全功能，可防止因過熱而導(dǎo)致嚴重割炬故障。

圖 8：流量開關(guān)

圖 9：冷卻劑過濾器

過濾器

大多數(shù)系統(tǒng)使用顆粒物過濾器來清除割炬冷卻劑中的污染物。這些過濾器類似于市售的水處理過濾器——通常使用 5 微米紙濾器或去離子過濾器。這些過濾器應(yīng)每隔幾個月更換一次，或者當系統(tǒng)流量下降時更換。

水流過濾器常見故障：

• 過濾器被污染
• 過濾器不正確或無過濾器

 

換熱器

圖 10：換熱器前視圖和后視圖

等離子冷卻系統(tǒng)的換熱器通常由散熱器和風扇的組合構(gòu)成。風扇引導(dǎo)氣流穿過散熱器，帶走割炬冷卻劑中的熱量。有些系統(tǒng)使用冷卻器來冷卻割炬冷卻劑。

換熱器常見故障：

• 風扇電機燒壞：應(yīng)定期檢查所有風扇以確保其工作正常。
• 效率下降：冷卻風扇上積聚的灰塵會降低冷卻效率。應(yīng)定期使用壓縮空氣清潔散熱器。

 

冷卻劑貯存槽

圖 11：帶液位和溫度開關(guān)的冷卻劑貯存槽

冷卻劑貯存槽是用于容納割炬冷卻劑的塑料或金屬貯存槽。貯存槽中通常安裝有用于預(yù)防過熱的液位指示燈、浮子開關(guān)和溫度開關(guān)。應(yīng)每日檢查冷卻劑貯存槽并根據(jù)需要加滿冷卻劑，以確保冷卻劑供應(yīng)始終充足。如果冷卻劑液位過低，可能導(dǎo)致空氣進入冷卻劑流，進而降低冷卻性能。如果系統(tǒng)帶有互鎖機制，冷卻劑流量過低可能會導(dǎo)致系統(tǒng)間歇性關(guān)閉乃至完全關(guān)閉。如果系統(tǒng)不帶有互鎖機制，空氣可能導(dǎo)致泵過熱和出現(xiàn)故障。

冷卻劑貯存槽常見故障：

• 顆粒物污染：顆�？赡軙�積聚在冷卻罐底部。應(yīng)當沖洗并清除積聚的顆粒。可能需要定期拆卸并用蒸汽清潔冷卻罐。
• 冷卻劑液位不足。

 

系統(tǒng)故障檢修

圖 12：液體流量計

等離子冷卻系統(tǒng)內(nèi)的各組件全都設(shè)計用于確保實現(xiàn)一個目的：通向割炬的體積流量能夠滿足冷卻的需要。流量通常以每分鐘加侖數(shù) (gpm) 或每分鐘升數(shù) (lpm) 為單位計量。每個割炬都有特定流量要求，可在操作手冊的規(guī)格部分找到該要求。典型流量為每分鐘 3.8 至 5.7 升。以下將分步介紹確認冷卻劑流量正常和檢修流量故障的方法。

小心！在對等離子切割系統(tǒng)執(zhí)行維護和故障檢修之前，請務(wù)必先閱讀操作手冊并了解所有安全預(yù)防措施。

1. 拆卸割炬部件：進行故障檢修時，從割炬開始。拆卸易損件，并檢查它們有無過熱、污染或損壞跡象。
2. 開啟制冷泵。（您可能需要一名助手在流量測量期間保持泵的運行，以及在冷卻劑液位過低時加滿冷卻劑。）冷卻劑應(yīng)從割炬內(nèi)部冷卻管的中心直接流出。
3. 測量通向割炬的冷卻劑供應(yīng)流量：用桶收集從冷卻管排出的冷卻劑。收集 30 秒時間間隔的冷卻劑，然后關(guān)閉泵。以加侖或升為單位測量冷卻劑體積。用收集的冷卻劑體積除以時間間隔（0.5 分鐘），將該體積轉(zhuǎn)換為以每分鐘加侖數(shù) (gpm) 或每分鐘升數(shù) (lpm) 為單位的流量。將該測量值與操作手冊中的規(guī)定流量進行比較。未被堵塞的割炬（其內(nèi)不含部件）中的流量應(yīng)遠超制造商的規(guī)格。如若不然，請進行下列檢查：
   • 泵壓過低——調(diào)節(jié)泵設(shè)置。
   • 泵中的網(wǎng)式過濾器堵塞——清潔。
   • 至割炬的供應(yīng)管堵塞或者割炬堵塞——用壓縮空氣吹出碎屑或進行更換。
4. 重新組裝割炬：使用干凈的新部件重新組裝割炬。部件必須安裝到位，方可進行正確的流量檢查
5. 測量來自割炬的冷卻劑返回流量：必須在通向冷卻劑貯存槽的回流管中測量冷卻劑流量。斷開塑料軟管與冷卻罐的連接。同樣，由一名助手用桶收集 30 秒時間間隔的水，然后關(guān)閉泵。將測量值轉(zhuǎn)換為 lpm。將該流量與制造商的規(guī)格進行比較。如果該 lpm 值未超過制造商的規(guī)格，則進行下列檢查：
   • 泵壓過低——調(diào)節(jié)泵設(shè)置。
   • 冷卻劑回流管路或割炬堵塞——用壓縮空氣吹出碎屑或進行更換。
   • 散熱器堵塞——使用高壓清洗器清潔或進行更換。
   • 紙濾器堵塞——更換，或臨時拆卸進行故障檢修。

必要時，可以在各疑似故障組件的下游端檢查流量，直至找到堵塞位置。桶測試的備選方案是購買一臺設(shè)計用于 0-7.57 lpm 范圍液體流量測量的廉價流量儀�？蓪⑦@個簡單裝置永久性地安裝在系統(tǒng)回流側(cè)的貯存槽中。它既是一款得心應(yīng)手的可視化等離子切割系統(tǒng)維護工具，也是一種防范高昂故障成本的廉價保障手段。

武漢海辰機電工程有限公司主要經(jīng)營代理美國Hypertherm公司的產(chǎn)品，我們可以向切割機制造商和用戶提供世界著名品牌Hypertherm的等離子電源、數(shù)控控制器、弧壓高度控制器和電容調(diào)高器以及原裝進口的海寶易損件，同時承接各種 數(shù)控切割機、激光切割機的維護以及改造.歡迎廣大用戶來電咨詢：24小時服務(wù)熱線董小姐 13667239593   027-87638853