等離子切割機(jī)的水冷卻系統(tǒng)與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(lái)去除熱源散發(fā)的熱量。在汽車中，熱源是發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃燒室，其工作溫度超過(guò) 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(guò) 20000°F。

等離子割炬與發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，也是通過(guò)輻射、對(duì)流和傳導(dǎo)相結(jié)合的方式進(jìn)行冷卻。電弧以強(qiáng)紫外線形式向外輻射能量。割炬和割炬部件上的熱量借對(duì)流通過(guò)氣體或空氣流動(dòng)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(dāng)傳導(dǎo)冷卻因冷卻系統(tǒng)中的某個(gè)組件發(fā)生故障而性能下降時(shí)，會(huì)發(fā)生什么情況？系統(tǒng)會(huì)迅速出現(xiàn)過(guò)熱情況。任何經(jīng)歷過(guò)汽車過(guò)熱故障的人都清楚車輛冒著熱氣在路旁拋錨會(huì)帶來(lái)多大的不便，以及這種故障通常會(huì)帶來(lái)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(dòng)機(jī)組）費(fèi)用。當(dāng)?shù)入x子切割系統(tǒng)過(guò)熱時(shí)，同樣會(huì)耗費(fèi)您的時(shí)間和金錢。過(guò)熱的等離子切割系統(tǒng)會(huì)加快割炬部件的磨損，最終可能會(huì)燒壞割炬和電纜。如果聽(tīng)任故障存在而不加糾正，可能導(dǎo)致需要更換電機(jī)和泵。但是，過(guò)熱帶來(lái)的停機(jī)時(shí)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(shí)進(jìn)行故障檢修，以及通過(guò)預(yù)防性維護(hù)預(yù)防未來(lái)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(jī)、泵、冷卻管路、流量開(kāi)關(guān)、過(guò)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(jiàn)故障、故障檢修及維護(hù)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(guò)水冷卻來(lái)防止割炬和部件過(guò)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(jìn)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(duì)中，讓冷卻劑能在電極內(nèi)部后表面上高速流動(dòng)。在這種割炬設(shè)計(jì)中，噴嘴也由水冷卻。

割炬常見(jiàn)故障：

• 割炬堵塞：割炬可能隨時(shí)間推移而被顆粒物堵塞。故障電極上掉落的熔化銅顆�？赡軙�(huì)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(huì)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(guò)低。

圖 1：等離子割炬冷卻通道

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(diǎn)。在沒(méi)有凝固風(fēng)險(xiǎn)的情況下，許多車間都會(huì)使用純?nèi)ルx子水。之所以必須使用去離子水，是因?yàn)樗鼪](méi)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?yán)鋮s系統(tǒng)內(nèi)使用的冷卻劑。不過(guò)，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(diǎn)的材料，因此不適合用于等離子割炬。 

冷卻劑常見(jiàn)故障：

• 污染：冷卻劑可能隨時(shí)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(huì)降低冷卻效率和流量。可能需要沖洗系統(tǒng)，以及更換新的過(guò)濾器和冷卻劑。
• 電導(dǎo)率過(guò)高：如果冷卻劑的電導(dǎo)率過(guò)高，或者與此相反，電阻率過(guò)低，可能使割炬內(nèi)的冷卻水具備導(dǎo)電能力。這可能會(huì)導(dǎo)致割炬在電極與噴嘴之間觸發(fā)電弧時(shí)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(wú)法達(dá)到系統(tǒng)的電導(dǎo)率要求。最好使用切割機(jī)生產(chǎn)商的冷卻劑或定期使用專用測(cè)試儀測(cè)試?yán)鋮s劑電導(dǎo)率，建議的電導(dǎo)率水平為 0.5 至 18 micro Siemens/cm。 （見(jiàn)圖 3）

圖 3：冷卻劑電導(dǎo)率的測(cè)量

泵電機(jī)

等離子切割系統(tǒng)中的電機(jī)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(jī)和泵工作負(fù)荷加大，否則，電機(jī)的使用壽命會(huì)很長(zhǎng)（幾年）。

在等離子切割系統(tǒng)中，最常使用旋轉(zhuǎn)葉片泵，因?yàn)樗鼈兿鄬?duì)簡(jiǎn)單和穩(wěn)定。泵的運(yùn)動(dòng)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�？墒褂门月仿萁z進(jìn)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(jiàn)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。可通過(guò)調(diào)節(jié)泵對(duì)這種狀況作出補(bǔ)償。
• 泵過(guò)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(guò)度，最后造成泵失靈。泵葉片中的材料可能會(huì)磨損殆盡，直至泵無(wú)法再產(chǎn)生壓力。這些部件通�？稍诒梅祻S修理時(shí)進(jìn)行更換，或者可能需要對(duì)泵進(jìn)行更換。
• 泵過(guò)濾器堵塞：大多數(shù)旋轉(zhuǎn)葉片泵中都裝有一個(gè)小型網(wǎng)式過(guò)濾器。該過(guò)濾器可能會(huì)被顆粒物堵塞，從而導(dǎo)致限流。

圖 4： 
調(diào)節(jié)泵壓

圖 5： 
泵中的碳葉片

圖 6： 
拆卸泵濾網(wǎng)

冷卻管路

冷卻管路是負(fù)責(zé)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(guò)熱。在機(jī)用切割中，冷卻管路通常通過(guò)柔軟的電源線槽布線，或者從切割機(jī)上方穿過(guò)。

冷卻管路常見(jiàn)故障：

• 泄漏：軟管破裂、割斷或融化可能導(dǎo)致不可見(jiàn)區(qū)域泄漏冷卻液。割炬正上方固定管內(nèi)是一個(gè)常見(jiàn)漏點(diǎn)。
• 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)。回水電纜中積聚的碎屑會(huì)導(dǎo)致阻礙冷卻劑的流動(dòng)。鍍錫電源銅纜由于經(jīng)常彎曲也可能會(huì)斷裂，導(dǎo)致銅絲阻塞軟管末端。電纜中的堵塞物會(huì)降低流量，加劇泵和電機(jī)的磨損。

圖 7：用于呈現(xiàn)電源電纜的軟管剖面圖

流量開(kāi)關(guān)

流量開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)用于防止在冷卻劑流量過(guò)低時(shí)割炬和零部件出現(xiàn)災(zāi)難性故障。通常會(huì)將黃銅柱塞類型的裝置與微型開(kāi)關(guān)一起使用，必須滿足一定條件，微型開(kāi)關(guān)才會(huì)讓系統(tǒng)運(yùn)行。

流量開(kāi)關(guān)常見(jiàn)故障：

• 機(jī)械故障：冷卻劑流量啟動(dòng)機(jī)械柱塞。柱塞可能會(huì)卡在斷開(kāi)或閉合位置。如果卡在斷開(kāi)位置，可能會(huì)引發(fā)故障狀況；如果卡在閉合位置，那么即使流量過(guò)低，也不會(huì)引發(fā)故障狀況。有時(shí)可以拆卸并清潔機(jī)械部分，但最好進(jìn)行更換。
• 電氣故障：電氣開(kāi)關(guān)故障不太常見(jiàn)，但在開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)磨損殆盡時(shí)也可能會(huì)發(fā)生。
• “跳線”斷開(kāi)：流量開(kāi)關(guān)因之前故障檢修而“跳線”斷開(kāi)系統(tǒng)的情況并不罕見(jiàn)。這是一種危險(xiǎn)的做法，因?yàn)榱髁块_(kāi)關(guān)是一項(xiàng)安全功能，可防止因過(guò)熱而導(dǎo)致嚴(yán)重割炬故障。

圖 8：流量開(kāi)關(guān)

過(guò)濾器

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

水流過(guò)濾器常見(jiàn)故障：

• 過(guò)濾器被污染
• 過(guò)濾器不正確或無(wú)過(guò)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(fēng)扇的組合構(gòu)成。風(fēng)扇引導(dǎo)氣流穿過(guò)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(lái)冷卻割炬冷卻劑。

換熱器常見(jiàn)故障：

• 風(fēng)扇電機(jī)燒壞：應(yīng)定期檢查所有風(fēng)扇以確保其工作正常。
• 效率下降：冷卻風(fēng)扇上積聚的灰塵會(huì)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

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(guò)熱的液位指示燈、浮子開(kāi)關(guān)和溫度開(kāi)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(guò)低，可能導(dǎo)致空氣進(jìn)入冷卻劑流，進(jìn)而降低冷卻性能。如果系統(tǒng)帶有互鎖機(jī)制，冷卻劑流量過(guò)低可能會(huì)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(jī)制，空氣可能導(dǎo)致泵過(guò)熱和出現(xiàn)故障。

冷卻劑貯存槽常見(jiàn)故障：

• 顆粒物污染：顆粒可能會(huì)積聚在冷卻罐底部。應(yīng)當(dāng)沖洗并清除積聚的顆粒�？赡苄枰�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

等離子冷卻系統(tǒng)內(nèi)的各組件全都設(shè)計(jì)用于確保實(shí)現(xiàn)一個(gè)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(jì)量。每個(gè)割炬都有特定流量要求，可在操作手冊(cè)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(rèn)冷卻劑流量正常和檢修流量故障的方法。

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

1. 拆卸割炬部件：進(jìn)行故障檢修時(shí)，從割炬開(kāi)始。拆卸易損件，并檢查它們有無(wú)過(guò)熱、污染或損壞跡象。
2. 開(kāi)啟制冷泵。（您可能需要一名助手在流量測(cè)量期間保持泵的運(yùn)行，以及在冷卻劑液位過(guò)低時(shí)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(cè)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(shí)間間隔的冷卻劑，然后關(guān)閉泵。以加侖或升為單位測(cè)量冷卻劑體積。用收集的冷卻劑體積除以時(shí)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(cè)量值與操作手冊(cè)中的規(guī)定流量進(jìn)行比較。未被堵塞的割炬（其內(nèi)不含部件）中的流量應(yīng)遠(yuǎn)超制造商的規(guī)格。如若不然，請(qǐng)進(jìn)行下列檢查：
   • 泵壓過(guò)低——調(diào)節(jié)泵設(shè)置。
   • 泵中的網(wǎng)式過(guò)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(jìn)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(jìn)行正確的流量檢查
5. 測(cè)量來(lái)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(cè)量冷卻劑流量。斷開(kāi)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(shí)間間隔的水，然后關(guān)閉泵。將測(cè)量值轉(zhuǎn)換為 lpm。將該流量與制造商的規(guī)格進(jìn)行比較。如果該 lpm 值未超過(guò)制造商的規(guī)格，則進(jìn)行下列檢查：
   • 泵壓過(guò)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(jìn)行更換。
   • 散熱器堵塞——使用高壓清洗器清潔或進(jìn)行更換。
   • 紙濾器堵塞——更換，或臨時(shí)拆卸進(jìn)行故障檢修。

必要時(shí)，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(cè)試的備選方案是購(gòu)買一臺(tái)設(shè)計(jì)用于 0-7.57 lpm 范圍液體流量測(cè)量的廉價(jià)流量?jī)x。可將這個(gè)簡(jiǎn)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(hù)工具，也是一種防范高昂故障成本的廉價(jià)保障手段。

武漢海辰機(jī)電工程有限公司主要經(jīng)營(yíng)代理美國(guó)Hypertherm公司的產(chǎn)品，我們可以向切割機(jī)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(jìn)口的海寶易損件，同時(shí)承接各種 數(shù)控切割機(jī)、激光切割機(jī)的維護(hù)以及改造.歡迎廣大用戶來(lái)電咨詢：24小時(shí)服務(wù)熱線董小姐 13667239593   027-87638853