评估喷砂作业的运营成本|压缩空气最佳实践manbetx王者荣耀

作者:Scott van Ormer，美国空军

介绍

当你走过工厂角落里的“喷砂柜”时，你是否想到了运营成本？如果是这样，您是否乐于知道机柜是自动的，不需要全职操作员？然后，你有没有对自己说，我想知道这种粗糙的媒体要花多少钱？持续多长时间？这是一个更具成本竞争力的选择吗？有可能持续更长时间的吗？

这些都是很好的问题，应该评估它们对运营成本的总体影响。然而，我们忽略了与运营成本相关的两个最明显的问题。该装置上的喷嘴类型和尺寸是什么？它们使用多少压缩空气？

今天，大多数机柜式机组使用压缩空气来流动研磨介质(即砂)。在过去，有一段时间，这些使用“slinger类型”爆破与桨“吊”媒体对对象。今天，如果不是大多数的话，许多已经被修改(一些手动，一些自动)压缩空气-你最昂贵的效用。

在深入讨论这个问题之前，让我们认识到喷砂是一个非常复杂的话题，喷嘴的选择、操作压力和介质类型对被喷砂表面的最终结果是非常关键的。在这种情况下，爆破对质量和生产率至关重要，我们在工厂空气系统审查中发现，总体方案通常是经过深思熟虑的，应用良好，以合理的，即使不是最优的成本运行。

喷砂工作可以从很小的(玻璃蚀刻)到很大的(造船厂)。有许多类型的爆破介质，从干冰到粉碎玉米芯，到氧化铝到钢丸或沙砾。它们都有自己的位置，但本文的重点不是精密喷砂，而是作为生产空气和持续维护计划的一部分的工厂常规喷砂。

喷嘴材料的选择取决于所选择的磨料、喷砂的频率、作业的尺寸以及现场的严格程度。

- Scott van Ormer，美国空军

工业机柜式喷砂

许多喷砂工作可能每年只消耗1 - 2000小时，但也可能有多个喷砂柜用于准备零件、去毛刺零件、分解表面等。这些橱柜可能是直接产品生产的一部分，在组装过程的一部分，或者可能用于清理和重新表面的模具，如那些在玻璃瓶厂使用的。

图1所示。每小时的磨料消耗和每分钟立方英尺的空气流量

我们一直在工厂里看到这些柜式爆炸机，当问操作员“你们有什么类型的喷嘴”时？他们回答：“我不知道。”。当我们问它们在更换喷嘴之间运行多长时间时，这通常不是记录时间。有时我们会问，“你怎么知道什么时候更换喷嘴？”他们的回答是，“喷嘴什么时候坏了”或“什么时候不再干净了”。在最近的一次审计中，这种情况出现在讨论一个爆破箱时，该爆破箱有12个3/16“陶瓷喷嘴，以60 psig的压力运行。通过该过程的计算流量为12个喷嘴，每个喷嘴以30 scfm的速度移动约171 lbs/小时的介质（见上图1）。此处的介质成本与磅/小时无关，因为大部分介质可回收，但压缩空气的成本与运行成本直接相关。如果是新的，没有泄漏，这个爆炸机应该使用大约360 scfm的压缩空气。我们在4“管线上安装了一个流量计，发现它实际上使用了大约910 scfm。

考虑到这一点，单级、旋转螺杆、润滑油冷却压缩机（4 cfm输入马力，100 psig）平均每年运行8000小时的0.06美元/kWh功率率将产生100美元/scfm/年的电能成本。在这些条件下，新机组将使用压缩空气运行，生产成本为3600美元/喷嘴/年，但现在生产相同空气以完成相同工作的电能成本为9100美元/喷嘴/年。这是怎么发生的？

还记得文章开头的两个问题吗?你们用的是什么型号和尺寸的喷嘴?我们知道12个直径为3/16英寸的喷嘴，但它的类型是陶瓷的!我们是说祝贺还是表示哀悼?这取决于过程。

“正如在任何使用昂贵的公用设施——压缩空气——的生产过程中一样，应考虑所有步骤来优化这类操作，并测量流量，以了解您在哪里以及何时更换。”

- Scott van Ormer，美国空军

最佳的喷嘴材料选择是什么?

喷嘴材料的选择取决于所选磨料、喷砂频率、作业尺寸和作业现场的严格程度。以下是各种材料的一般应用指南。

陶瓷喷嘴提供良好的使用寿命，价格比其他材料提供的更低的价格。在低使用率的应用中，它们是一个很好的选择，价格是主要因素，喷嘴寿命不那么重要。

碳化钨当不可避免的粗暴处理和使用矿物和煤渣磨料时，喷嘴提供长寿命和经济。所有的碳化钨喷嘴并不相同。

碳化硅复合材料喷嘴的使用寿命和耐久性非常接近碳化钨，但这些喷嘴的重量仅为碳化钨喷嘴的三分之一左右。当操作员长时间工作时，碳化硅复合喷嘴是一个很好的选择，并且更喜欢轻型喷嘴。

碳化硼喷嘴具有最长的使用寿命和最佳的空气和磨料使用。碳化硼是侵蚀性磨料的理想选择，如氧化铝和精选矿物骨料。当使用侵蚀性磨料时，碳化硼通常比碳化钨磨损五到十倍，比碳化硅磨损两到三倍。它们更容易受到外力的破坏。

下面的图表代表了运行的四个特定喷嘴和三种不同类型的介质的相对使用寿命。关于喷嘴磨损有两件非常重要的事情要记住:

在喷嘴磨损的压力相同的情况下，它会自动吸取和使用更多的空气
在喷嘴磨损的压力相同的情况下，爆炸模式会随着中心浓度较高(通常是质量问题)和外部浓度较低(覆盖问题)而分解，这通常需要更多的时间(和更多的压缩空气)来完成工作。

使用寿命比较

在之前的爆破柜案例研究中，有两个喷嘴断了，所有喷嘴都磨损了，还有几个支架泄漏。由于变量太多，有时很难给适当的喷嘴类型和材料以及适当的过程监控的投射效果指定一个值。

参见图1

使用氧化铝介质和3/16 "陶瓷喷嘴，我们的额定寿命在60 psig时为30 scfm，在60 psig(5/16 ")时为90 scfm，超过4小时。如果采用直线平均，我们可以在4小时内将流量增加60立方英尺或每小时增加15立方英尺。在使用压缩空气能量的爆破器上，由于磨损而增加的空气需求的成本为100美元/scfm/年=每个喷嘴由于磨损而增加的电能成本为1500美元/年。

另一方面，如果使用碳化硼喷嘴进行相同的工作，持续1000小时，我们将在1000小时内从30到90 scfm。平均流量增加为每喷嘴每小时0.06 /scfm或每年增加6美元的电力成本。

压缩空气电能的总运行成本为$100/scfm/年

每4小时更换陶瓷喷嘴时当前空气用量:

3,000 SCFM基础流量+ 1,500 SCFM = 4,500/ SCFM /喷嘴= 4,500美元/年/喷嘴

12个喷嘴的总能源成本估计为54000美元/年

每年2000个陶瓷喷嘴的总成本为$11.00每个= $22,000/年

每1000小时更换一次碳化硼喷嘴时的建议用途：

3000 + 6 = 3006 /scfm/年/喷嘴= $ 3006 /年/喷嘴

12个喷嘴的总电能成本= $36,072/年

使用碳化硼喷嘴的每个机柜每年节约的净电能成本总计= $17,928/年

8碳化硼喷嘴总成本每年为152美元=1216美元/年

节省喷嘴成本= $20,784

项目节省的总费用= $38,712/年

这是一个非常保守的估计，因为磨损与空气使用的关系不是一个直线关系。喷嘴的开口面积随半径的平方而增大。
就陶瓷类型而言，在所有的可能性中，喷嘴不会每4小时更换一次。压缩空气的使用将持续下去，直到进料和分配管道成为限制因素——喷嘴的空气压力下降，所做的工作就报废了。在这一点上，我们使用了大量的空气，结果很差，增加了工作和报废的时间。
氧化铝是我们在这些应用中发现的一种非常常见的爆炸介质。
操作时，运行所有相同的喷嘴，所有零件或对象的压力相同。如果使用较少的喷嘴（较低的压力等）可以获得更好的效果，这也许是合适的。每一组喷嘴都针对特定的工作进行了优化。