Механикалық өңдеудегі энергия шығыны: артық қуат қайда кетеді

Неліктен электр шоты байқалмай өседі

Смена бойынша төлем әдетте тек кесу кезіндегі қуатқа тәуелді болмайды. Паспортта бір ғана мән көрсетіледі, ал цехта киловатт·сағаттар кесу болмаса да жиналады. Сондықтан механикалық өңдеудегі энергия шығындары шпиндельге қарай қарағанда жиі көбірек болады.

Ең жиі жасалатын қате — тек бөлшек өңдеу кезіндегі жүктемені ескеру. Әрине, сол сәтте тұтыну айқын болады. Бірақ жалпы шот ұзақ және процессте үзіліс жоқ жұмыстардан тұрады: гидростанциялар, насостар, майлау жүйесі, жұмыс аймағының жарықтандыруы, вытяжка, чиллер және компрессор.

Станок бір сағаттың ішінде 25 минут қана кесуі мүмкін, ал қосалқы жабдық барлығы 60 минут жұмыс істейді. Чиллерге оператордың күтетінін немесе жоқтығы маңызды емес. Компрессор бөлшек өлшемін тексеру немесе құрал ауыстыру себепті тоқтамайды. Нәтижесінде ЧПУ станоктарының электр тұтынуы — бұл тек кесу қуаты ғана емес, күту режимдері де қосылған барлық режимдердің қосындысы.

Қысқа үзілістерді көбіне елемейді. Бірақ сменада бес рет 6 минуттық үзіліс болса — бұл жарты сағат, участок почти өнім шығармайтын, бірақ есептегіш айналуды тоқтатпайтын уақыт. Егер сондай станоктар бірнеше болса, шығындар апатсыз да тез байқалатын болады.

Тағы бір «тыныш» шығын көзі — станоктың босқа қыздырылуы. Оны жиі алдын ала тым ерте қосады, «бәрі дайын болсын» деп. Егер станок, чиллер және ауа беру күнде 40–50 минут артық жұмыс істесе, ай ішінде елеулі сома қосылады, тіпті оны байқамау ықтималдығы бар.

Бұл тікелей метал өңдеудің өзіндік құнына әсер етеді. Бөлшек тек кесу уақыты үшін төлемейді — оған күту, қыздыру, сығылған ауа және салқындату шығындарының бір бөлігі түседі. Серия қысқа және операциялар арасындағы үзілістер көп болған сайын бұл эффект күшейеді.

Көбіне көрініс мынадай болады: станок есептелгеннен аз кеседі, чиллер мен компрессор үзіліссіз жұмыс істейді, ал қысқа тоқтаулар ешкім жазбайды, бірақ олар күн сайын қосылып отырады. Токарлық ЧПУ станоктар мен өңдеу орталықтары бар учаскілерде бұл өте айқын. Тек паспорттық қуатқа сенсек, нақты сменадағы тұтынуды ондаған пайызға төмен бағалау оңай.

Участкіде артық тұтыну қай жерде жасырынады

Станок электр энергиясын тек кесу кезінде ғана жұмсамайды. Көп жағдайда негізгі шот үзіліс кезінде немесе оператор келуін күтуде жиналады. Сондықтан механикалық өңдеудегі энергия шығындары участок тыныш көрінсе де өседі.

Шпиндель ең айқын жүктеме шыңын береді, бірақ смена бойынша ол әрдайым ең көп тұтынбайды. Жұмыс барысында оған қатар СОЖ беру насосы, гидростанция және майлау жүйесі тыныш үзіліссіз қосылып тұрады. Әр компонент жеке алғанда көп алмауы мүмкін, бірақ 8–12 сағат ішінде қосындысы елеулі болады.

Көбіне артық тұтыну бірдей жерлерде жиналады: СОЖ насосы қажетті уақыттан ұзақ жұмыс істейді, гидравлика күту кезінде қысымды ұстап тұрады, майлау қатаң кестемен жұмыс істейді, ал шпиндель партия басталғанға дейін немесе операция аяқталғаннан кейін тым ұзақ босқа айналады.

Жеке әңгіме — чиллерлер. Оларды бағалау оңай емес, өйткені олар тыныш және өткір секірістерсіз жұмыс істейді. Бірақ чиллер жұмыс пен күту арасын ажырата алмайды: жүйе қосулы болса, ол температурасын ұстап тұрады. Толық смена бойы осындай фон бір уақыттағы бақылауға қарағанда әлдеқайда көп шығын береді.

Цехтағы компрессор да жиі артық тартады. Мәселе тек сығылған ауада ғана емес, утечкаларда. Бір бос фитинг немесе ескі магистраль компрессорды жиі іске қосуға және ұзақ қысымды ұстап тұруға мәжбүр етеді. Егер пневмо жүйеде қосымша қауіпсіздік үшін жоғары қысым орнатылған болса, тұтыну одан әрі өседі.

Партиялар арасындағы шығын ерекше ашуландырады. Станок бөлшек шығармайтын кезде де экрандар, приводтар, салқындату, насостар және дежурлы тізбектер қуат алады. Егер мұндай паузалар сменада бес–алты рет болса, олар оңай қосымша бір сағат жұмыссыз төленген уақытқа айналады.

Токарлық учаскілерде бұл тез көрінеді: кесу, мысалы, сменаның 60% алады, ал қалған уақытта жабдық толық немесе дерлік толық режимде жұмыс істей береді. Сондықтан тек паспорттық қуатқа қарау жеткіліксіз. Көбірек пайдалысы — қандай блоктар үнемі жұмыс істейді және қайсысы паузаларда «демала» алмайтынын анықтау.

Холостой қыздыру өзіндік құнды қалай өзгертеді

Толық қыздыру әр кезде қажет емес. Ол түнгі тоқтаудан, суық таңнан, демалыстан немесе ұзақ үзілістен кейін орынды болады — шпиндель, май мен гидравлика салқындаған кезде. Точность керек кезде де логикалық: станок жұмыс температурасына жетуі керек, әйтпесе алғашқы бөлшектер өлшемінен ауытқу мүмкін.

Бірақ станокты әр жұмыстан бұрын 30–40 минут босқа айналдыру әдеті көбіне ақшаға соғады. Қысқа үзілістен кейін, мысалы, түскі үзілісте немесе кішкене наладкадан кейін блоктар әлі жылы болуы мүмкін. Бұл жағдайларда ұзын холостой қыздыру көмектеспейді, тек электр энергиясын күйдіреді және машинаның уақытынын алады.

Жай мысал: егер станок күту және жеңіл холостой режимінде 6 кВт тұтынса, онда 10 минут шамамен 1 кВт·сағ береді, ал 40 минут — шамамен 4 кВт·сағ. Айырмашылық ұсақ көрінсе де, бір іске қосуда 3 кВт·сағ шығын болады. Егер бұл күнде екі рет қайталанса, бір станок 6 кВт·сағ жоғалтады. 10 станоктық учаскіде бұл шығындар елеулі жолға айналады.

Екінші зиян да бар. Станок «қызу» кезінде металл кеспейді. Егер оператор түскі үзіліс алдында жабдықты босқа айналдырса, смена ауысуында қайта солай істесе және наладкалағанда тағы ұзақ қыздырса, күні бойы бір сағат бос уақыт кетуі мүмкін. Бұл электрошоттан гөрі өзіндік құнға да едәуір әсер етеді.

Жұмыс істейтін іске қосу ережелері

Операторларға «көзбен» емес, қысқа әрі бірдей әрекет тәртібін берген дұрыс. Көбіне қарапайым ережелер жеткілікті:

• 15–20 минутқа дейінгі үзілістен кейін бөлек қыздыру қажет емес, әдеттегі тексерістен жеткілікті;
• 20–90 минуттық тоқтаудан кейін қысқа 5–10 минуттық цикл жасауға болады, егер дәл өңдеу немесе жоғары айналу керек болса;
• түннен кейін, демалыстан және суық цех жағдайында үлгіге сәйкес штаттық қыздыру циклі қажет;
• наладкадан кейін тұрмыстық фактіні емес, тоқтау ұзақтығы мен блоктардың температурасын бақылау маңызды;
• іске қосу уақытын және алғашқы бөлшектің шығарылуын тіркеп отыру жақсы — минуттық шығынды көру үшін.

Осындай ережелерді станок қасында іліп қою ыңғайлы. Егер операторларда бір түсінікті стандарт болса, артық холостой қыздыру тез «әдеттен» шығады. Егер жабдық жаңа немесе режимдер бойынша дау туындаса, іске қосу тәртібін жеткізушінің сервис командасынан нақтылау керек. EAST CNC станоктары үшін бұл пуско‑наладқа және кейінгі сервис кезеңінде жасалуы мүмкін.

Тұтынуды кезең-кезеңімен қалай есептеу керек

Тек паспорттық қуатқа қарап есептесеңіз, сан көбіне нақтыдан төмен шығады. Шығынға бір станок қана емес, оның айналасындағы барлық жүйе кіреді: чиллер, компрессор, СОЖ насосы, стружка транспортері, вытяжка және тіпті линиямен бірге әдет бойынша қосылатын басқа жабдық.

Алдымен әр жұмыс орны үшін қарапайым кесте жасаңыз. Токарлық ЧПУ станок үшін бұл өте пайдалы: станок белсенді 20 минут жұмыс істесе, қосалқы блоктар бүтін смена бойы электрді тартып тұруы мүмкін.

Бірінші қадам — станокпен бірге күн сайын қосылатын барлық нәрсені жазып алу. Содан кейін сменалар бойынша тұтынуды өлшеңіз — жеке есептегіштен немесе әдеттегі линияның жалпы есептегішінен. Одан кейін бөлек кесуге, күтуге, наладкаға және қыздыруға кеткен уақытты белгілеңіз. Кейін киловатт·сағаттарды тарифке аударып, учаскенің сағаты қанша тұйтын және бір бөлшекке қанша энергия кететінін есептеңіз.

Егер жеке есептегіш болмаса, қолмен тіркеу де жарайды. Ең бастысы — бір сәтті күнге қарап қорытынды жасамау. Орташа көріністі көру үшін 5–7 смена дерегі жинаған дұрыс.

Содан кейін станоктың уақыт режимдерін бөліңіз. Бұл жиі тарифтен гөрі нәтижені қатты өзгертеді. Бір сағат белсенді кесу пен бір сағат күту әртүрлі пайда береді, бірақ электр есептеулер бойынша екеуі де ұқсас көрінуі мүмкін.

Қарапайым мысал: бір станок пен обвязка сменада 96 кВт·сағ тұтынды. Смена 8 сағат болды, тариф — 26 тенге за 1 кВт·сағ. Демек, сменаның электр шамалығы 2496 тенге, ал учаскенің сағаты — 312 тенге. Егер сол сменада 24 бөлшек шығарылған болса, тек энергия бір бөлшекке 104 тенге қосады. Егер сол 8 сағаттың 2 сағаты қыздыру мен күтуге кетті болса, мұндай шығындарды ұсақ деп атау қиын.

Есептегеннен кейін учаскілерді бір‑бірімен салыстырыңыз. Бір учаскіде ұзын кесу және бір бөлшекке төмен шығын болуы мүмкін; басқасында — қысқа өңдеу, бірақ көп паузалар, қайта іске қосулар және бос айналу. Сан бойынша бұл бірден көрінеді.

Мұндай есеп тек ескі машиналар үшін маңызды емес. Жаңа станок та қымбат бөлшек бере алады, егер оның қасында чиллер мен компрессор артық режимде күні бойы жұмыс істесе.

Қалыпты сменадан мысал

Қарапайым участок алайық: екі токарлық ЧПУ станок, бір чиллер және бір компрессор. Смена 8:00-де басталады, бірақ шебер участокты 7:00-де қосып қояды — бәрі таңертең дайын болсын деп. Іс жүзінде кесу тек 8:00-де басталады, кей кезде тіпті кешірек.

Есеп үшін қарапайым сандар алайық: әр станок жұмыс кезіндегі қуаты шамамен 9 кВт, холостой режимде 4 кВт; чиллер — 2,5 кВт; компрессор утечкасыз орташа 4 кВт. Сменадағы партия — 40 бөлшек.

Егер участок жұмыс басталардан 15 минут бұрын қосылса, тұтыну былай болады: екі станок үшін 6,5 сағат кесу шамамен 117 кВт·сағ. Осы уақыт ішінде чиллер 16,25 кВт·сағ, компрессор 26 кВт·сағ алады. Қысқа қалыпты қыздыру тағы 3,6 кВт·сағ қосады. Барлығы шамамен 163 кВт·сағ партияға.

Енді цехта жиі ескерілмейтін факторларды қосайық. Ерте қосу 45 минутқа — қосымша 10,9 кВт·сағ береді. Наладкадан кейін бір станок 10 минут емес, 40 минут қызса, тағы 2 кВт·сағ шығын болады. Пневмо жүйеде кішкентай утечка бар болғандықтан, компрессор барлық смена бойы 4 емес, 5,5 кВт тұтынады — 8 сағатта тағы 12 кВт·сағ.

Нәтиже енді басқаша: 163 емес, шамамен 188 кВт·сағ. Тариф 48 тг/кВт·сағ болғанда, партияға электр 9024 тг тұрады, ал алдыңғы есеппен 7824 тг еді. Айырмашылық — бір сменадагі участок үшін 1200 тг.

40 бөлшекке есептесек, бір бөлшектің энергобөлігі 196‑дан 226 тг‑қа дейін өзгереді. Қарапайым түзетулер бір бөлшекке 30 тг үнемдеуге мүмкіндік береді: участокты жұмыс басталғанға жақын қосу, ауа ағуын жою және наладкадан кейінгі қызуды нақты минимумға қысқарту.

Мұндай сандарды өткізіп жіберу оңай, өйткені жеке шығындар үлкен көрінбейді. Бірақ бірігіп олар механикалық өңдеудегі энергия шығынын айтарлықтай көтереді және өзіндік құнды ұлғайтады, тіпті бағдарлама мен шығарылған көлем бірдей болғанда да.

Жоғалтуларды көруге кедергі келтіретін қателіктер

Механикалық өңдеудегі энергия шығындарын көбіне тым қатаң есептейді. Сондықтан цех үлкен шотты көреді, бірақ артық қуаттың қайда кеткенін түсінбейді.

Бірінші қате — станоктың паспорттық қуатын нақты тұтыну ретінде қабылдау. Паспорт жоғарғы шекті көрсетеді, ал күнделікті сменадағы нақты тұтыну әртүрлі. Кесуде, араластыруда, паузада және қыздыруда мәндер өзгереді. Токтық немесе есептегішпен өлшемеусіз ондаған пайыздық қателік болуы мүмкін.

Екінші қате — тек станокты есепке алу. Шын реалда оның қасында чиллер, компрессор, насостар, вытяжка немесе СОЖ жүйесі үнемі жұмыс істейді. Бір станок үнемшіл көрінуі мүмкін, бірақ учаскенің жалпы тұтынуын қоссақ, нәтиже басқа.

Үшінші қате — жұмыс кезіндегі тұтынумен күту кезіндегі тұтынуды араластыру. Егер станок сағатына 20 минут қана кессе, ал қалған уақытты қосалқы жүйелер қосулы күту режимінде тұрса, ақша сол жерде кетеді, дегенмен сіз басқа жерден іздейсіз. Холостой қыздыру, наладчиктің күтуі, құрал ауыстыру және партиялар арасындағы паузалар бөлек есептелуі керек.

Әдетте мәселе мына белгілер арқылы көрінеді:

• компрессор тым жиі қосылады;
• пневмо жүйеде шипілеу естіледі;
• сүзгілер ұзақ уақыт тазаланбаған;
• чиллер үзіліссіз жұмыс істейді;
• жаңа станок ескі тәртіппен жұмыс істейді.

Соңғы пункт жиі бағаланбайды. Цех жаңа станок сатып алады, ал жұмыс тәртібін ескі жабдықтың қағазына қалдырады: сол қыздыру, сол қосу интервалы, сол оператор әдеті. Бұл дұрыс емес. Жаңа машинада басқа приводтар, басқа автоматтандыру және ауа мен салқындату тұтынуы болуы мүмкін.

Мұндай қайта есептеу әрдайым қажет, әсіресе парк жаңартылғанда. Жаңа токарлық ЧПУ станогын іске қосқанда тек шпиндельді ғана емес, чиллер мен компрессордың цехтық жұмысын да қайта тексерген дұрыс. Әйтпесе шығындар жасырынып қалады, ал шот айдың соңында оларды көрсетеді.

Участкіде жылдам тексеру

Механикалық өңдеудегі энергия шығындарын есептегенде көбіне кесуге қарайды да, фондық шығындарды байқамайды. Ал олар ойлағаннан тез жиналады. Бір сменада күрделі құралсыз да артық тұтынудың көп бөлігін көруге болады.

Бір күнге қарапайым журнал жүргізуден бастаңыз. Станок қашан нақты бөлшек жасап жатқанын, қашан босқа қызғанын, қашан наладка немесе оператор күтіп тұрғанын белгілеңіз. Көп цехтарда осы қадамнан-ақ таңертең станок 20–40 минут пайдасыз жұмыс істейтінін және кейін тағы бір рет ұзын қызу болатынын көреді.

Арнайы компрессорға бөлек қараңыз. Егер участок ауа көп қолданбайтын болса, бірақ компрессор жиі қосылса, себебі әдетте утечка немесе артық қысым. Мұндай режим оңай байқалмайды: шудың болуы әдеттегі, манометрдің көрсеткісі аз‑аз қозғалады, ал есептегіш күн бойы айналады.

Жылдам тексеру үшін бес көрсеткіш жеткілікті:

• таңертең және түстен кейін станокты қосу мен бірінші бөлшек шығу арасы қанша минут өтеді;
• компрессор нақты пневматиканы пайдаланбай тұрғанда қанша уақыт айналады;
• тұтынушылар дерлік жабық болғанда компрессор қаншалықты жиі қысымды толтырады;
• ұзын паузаларда не қосулы қалады: чиллер, насостар, вытяжка, СОЖ беру;
• операторларда станокты күту режиміне ауыстыру немесе қайта қыздыру туралы түсінікті ереже бар ма.

Ең жиі кездесетін қате — әр паузаны ұсақ деп санау. Бірақ күн дәл сол ұсақ нәрселерден тұрады. Егер станок 30 минут босқа қыздырылса, компрессор 2 сағат босқа соғылса және чиллерді түскі үзілісте өшірмесеңіз — артық тұтыну өзіндік құнды айтарлықтай арттырады.

Егер участок екі сменада жұмыс істесе, смена передачасын да тексеріңіз. Көп жағдайда сол кезде жабдық әдетте қосулы қалдырылады. Әр тип станок үшін қауіпсіз күту тәртібін бір рет жазып іліп қойсаңыз жақсы. Сонда шешімді оператордың көңіл‑күйі емес, анық ереже қабылдайды.

Жұмысты зиянсыз қысқартуға болатын нәрселер

Көбіне үнемдеу зиян тигізуі мүмкін жерден ізделеді. Подауды, жылдамдықты немесе СОЖ режимін есепсіз өзгерту қауіпті. Ал механикалық өңдеудегі энергия шығындары көбіне бөлшек шығаруға тікелей әсер етпейтін нәрселерден өседі: артық қыздыру, ауа ағулары, лас сүзгілер және қосалқы жүйелердің босқа жұмысы.

Бірінші тексерілетін нәрсе — холостой қыздыру. Көп цехтарда станокты тым ерте қосып, 30–60 минут бос ұстайды. Егер жабдық 10–15 минутта тұрақты жұмыс режиміне келетін болса, қалған уақыт тек электр шотына қосылады. Әр топ станок үшін нақты қызу уақытын өлшеп, оны сменалық тәртіпке енгізу жақсы.

Сығылған ауа да оңай ақша жейді. Компрессор көп үзіліссіз жұмыс істеуі участоктың көп ауа тұтынуынан емес, жүйенің ауа ағызуынан болуы мүмкін: қосылыстар, шлангтар және ескі фитингтер. Жиі кездесетін тағы бір қате — қысымды шамадан тыс жоғары қою. Тек қажетті деңгейге аздап төмендету жиі айтарлықтай үнемдейді.

Іске қосу тәртібінде де резерв бар. Таңертең бір уақытта станоктар, компрессорлар, чиллерлер және желдету бәрін қатар қосса, желіге өткір шың түседі. Көп жағдайда бұл жабдықтың барлығы бір сәтте қажет емес, оларды кезектеп қосу артық жүктемені азайтады және қосалқы жүйелерді ерте қосып тұру әдетінен құтқарады.

Өте қарапайым шаралар да бар: сүзгілерді жоспар бойынша тазарту, жылу алмастырғыштарды уақытында жуу, станок пен периферияның күту режимін тексеру және смена кезінде қатысы жоқты өшіру. Ластанған сүзгі немесе бітелген жылу алмастырғыш үлкен проблема сияқты көрінбеуі мүмкін, бірақ чиллер мен вентиляторлар ұзақ және ауыр жұмыс істей бастайды. Сол сияқты күту режимі: станок, насос немесе конвейер операциялар арасында тұрғанда әрдайым толық жұмыс режимі қажет емес.

Жақсы ереже қарапайым: алдымен бос тұтынуды жою, кейін ғана қатаң үнемдеу туралы ойлану. Токарлық ЧПУ станоктар мен қосалқы жүйелер үшін бұл әдетте өзіндік құнды азайтудың ең қауіпсіз жолы.

Қайдан бастау керек

Бүкіл зауытты бірден қарап шығуға тырыспаңыз. Бір учаскені таңдап, бір апта бойы тек оңай тексерілетін нәрселерді жазыңыз: станоктар қашан қосылды, қанша уақыт босқа қызды, компрессор қашан жұмыс істеді, чиллер қаншалықты жиі қосылды және учаске бір сменада қанша бөлшек шығарды. Мұндай бастапқы тексеру бүкіл цех бойынша үлкен аудиттен әлдеқайда жеңілірек және тезірек нақты картинаны береді.

Механикалық өңдеудегі энергия шығындары кіші көлемде жақсы көрінеді. Жалпы шотқа бірден қарасаңыз, шығындар араласып кетеді: бір бөлігі кесуге, бір бөлігі күтуге және бір бөлігі қосалқы жабдыққа. Бір учаскіде қай жерде артық кететінін анықтау оңайырақ.

Содан кейін ең көрініп тұрған бір шығын көзін таңдап, бірінші болып оны жойыңыз. Көбіне бұл қиын емес: артық қыздыруды қысқарту, компрессорды жөндеу немесе чиллерді үлкен сақтықпен баптау.

Жұмыстың тактикасы да қарапайым болуы тиіс: бастапқыда учаскенің сағаттық құнын бекітіңіз, бұрынғы режим бойынша бір бөлшектің өзіндік құнын есептеңіз, тек бір факторды өзгертіп, аптадан кейін қайтадан сол деректерді алыңыз. Бір уақытта бәрін өзгертіп жіберсеңіз, әсерін бөлек анықтау қиын болады.

Көзқарас тек киловаттарға ғана емес, ақшаға бағытталсын. Участке бастығы үшін «сағаттық жұмыс 900 тенгеге арзандады» немесе «бір бөлшекте 3–5% үнемделді» сияқты нақты айырмашылықтар талқылауға жеңілірек. Бұндай сандарды басшылыққа да, өндірістік топқа да қорғау оңайырақ.

Егер жаңа станок таңдап жатсаңыз, жабдық берушіден тек паспорттық қуатты ғана емес, жұмыс және күту режиміндегі тұтынуды, сондай-ақ чиллер мен компрессорға талаптарды сұраған дұрыс. EAST CNC сияқты компанияларда мұндай сұрақтарды алдын ала талқылауға болады: олар токарлық ЧПУ станоктар, өңдеу орталықтары және өндірістік линиялар жеткізіп қана қоймай, таңдау, пуско‑наладка және сервисте де қолдау көрсетеді. Бұл учаскенің болашақ шығындарын жалпы сөздер емес, нақты жұмыс режимдері бойынша бағалауға көмектеседі.

Дүйсенбіде бір учаскіден бастаңыз. Келесі дүйсенбіге дейін сізде болжам емес, сағаттық жұмыс, бөлшек және кемінде бір табылған артық шығын көзі бойынша нақты сандар болады.