เครื่องปรับแรงดันทำงานอย่างไรในงานเชื่อมและงานตัด

เหตุใดการควบคุมแรงดันจึงมีความสำคัญในการเชื่อมและการตัด

ถังออกซิเจนอัดแบบมาตรฐานจะกักเก็บก๊าซที่ความดันสูงสุด 2,200 PSI (151 บาร์) . กระบอกอะเซทิลีนทำงานที่สูงถึง 250 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (17 บาร์) . แรงดันเหล่านี้ไม่สามารถใช้กับคบเพลิงได้ โดยทั่วไปต้องใช้ออกซิเจนในการตัด 30–60 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว ที่ทางเข้าคบเพลิง และไม่ควรเกินอะเซทิลีน 15 PSI (1 บาร์) ใช้งานอยู่เนื่องจากความเสี่ยงในการสลายตัวที่สูงกว่าเกณฑ์ดังกล่าว

นอกเหนือจากความปลอดภัยแล้ว ความเสถียรของแรงดันยังกำหนดคุณภาพการเชื่อมและการตัดโดยตรง การจ่ายก๊าซที่ผันผวนจะเปลี่ยนลักษณะของเปลวไฟในระหว่างกระบวนการ ส่งผลให้:

• ความกว้างของเม็ดบีดและการเจาะทะลุในการเชื่อมแก๊สไม่สอดคล้องกัน
• ขอบตัดขาดออกซิไดซ์ในการตัดเชื้อเพลิงออกซี
• ความพรุนในการเชื่อม MIG และ TIG จากการป้องกันไฟกระชากของแก๊ส
• ความเสี่ยงจากการเกิด Backfire และ Flashback เมื่อความดันลดลงอย่างไม่คาดคิดที่คบเพลิง

ตัวควบคุมเป็นส่วนประกอบที่ทำให้สามารถควบคุมทั้งหมดนี้ได้ ไม่ใช่อุปกรณ์เสริม — แต่เป็นอุปกรณ์ความปลอดภัยขั้นพื้นฐานและประสิทธิภาพในระบบการเชื่อมหรือตัดแก๊สใดๆ

กลไกภายใน: เกิดอะไรขึ้นภายในตัวควบคุมแรงดัน

อุปกรณ์ควบคุมแรงดันการเชื่อมและการตัดทั้งหมด — โดยไม่คำนึงถึงประเภทก๊าซหรือยี่ห้อ — ทำงานบนหลักการทางกลพื้นฐานเดียวกัน: ไดอะแฟรมแบบสปริงโหลดจะปรับสมดุลแรงดันขาเข้ากับแรงดันทางออกที่ตั้งไว้ล่วงหน้า ต่อไปนี้คือวิธีที่แต่ละองค์ประกอบมีส่วนช่วย:

ช่องทางเข้าและห้องแรงดันสูง

ก๊าซจะเข้าสู่ตัวควบคุมจากกระบอกสูบผ่านทางช่องทางเข้า และเติมเข้าไปในห้องแรงดันสูง เกจทางเข้า — ซึ่งใหญ่กว่าเกจสองตัวในเรกูเลเตอร์ส่วนใหญ่ — อ่านแรงดันกระบอกสูบที่เข้ามาโดยตรง เมื่อถังว่างเปล่า ค่าที่อ่านได้จะลดลงเรื่อยๆ จากประจุเต็มจนถึงศูนย์

ชุดที่นั่งและวาล์ว

ระหว่างห้องแรงดันสูงและห้องส่งแรงดันต่ำ (จัดส่ง) จะมีวาล์วที่มีความแม่นยำ ซึ่งโดยทั่วไปคือวาล์วเข็มหรือวาล์วก้าน ซึ่งวางอยู่บนเบาะนั่งเครื่องจักร วาล์วนี้เป็นจุดลดแรงดัน ก๊าซจะผ่านข้อจำกัดนี้และขยายตัวเข้าไปในห้องแรงดันต่ำ และความดันจะลดลงอย่างมากเมื่อทำเช่นนั้น ขนาดของช่องว่างระหว่างวาล์วและบ่าวาล์ว ณ เวลาใดๆ จะเป็นตัวกำหนดอัตราการไหลและแรงดันในการส่งมอบ

ไดอะแฟรม

โลหะยืดหยุ่นหรือไดอะแฟรมสังเคราะห์แยกห้องแรงดันต่ำออกจากด้านสปริงของตัวตัวควบคุม แรงดันแก๊สในห้องแรงดันต่ำจะดันไปที่ด้านหนึ่งของไดอะแฟรม ไดอะแฟรมเป็นองค์ประกอบการตรวจจับ — ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของแรงกดดันในการส่งมอบแบบเรียลไทม์ โดยเคลื่อนที่เข้าหรือออกเป็นเศษส่วนของมิลลิเมตรเพื่อรักษาสมดุล

สปริงปรับและสกรู

ที่ด้านตรงข้ามของไดอะแฟรม สปริงอัดที่ปรับเทียบแล้วจะใช้แรงที่กำหนดไว้ล่วงหน้า สกรูปรับ (ปุ่มที่ผู้ปฏิบัติงานหมุน) จะบีบอัดหรือคลายสปริงนี้ เพื่อตั้งค่าแรงดันการส่งเป้าหมาย การหมุนสกรูตามเข็มนาฬิกาจะเพิ่มแรงสปริง ซึ่งดันวาล์วให้เปิดออกมากขึ้น และเพิ่มแรงดันในการจัดส่ง การหมุนทวนเข็มนาฬิกาจะช่วยลดแรงสปริง ทำให้วาล์วปิดได้มากขึ้นและลดแรงดันในการจัดส่ง

ห่วงผลตอบรับการควบคุมตนเอง

นี่เป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจว่าตัวควบคุมจะรักษาแรงดันเอาต์พุตให้คงที่โดยอัตโนมัติได้อย่างไร:

1. ผู้ปฏิบัติงานจะตั้งค่าแรงกดเป้าหมายโดยการปรับสปริง
2. ก๊าซจะไหลผ่านวาล์วเข้าไปในห้องแรงดันต่ำและออกไปยังคบเพลิง
3. หากความต้องการเพิ่มขึ้น (เช่น วาล์วคบเพลิงเปิดกว้างขึ้น) แรงดันในการส่งมอบจะลดลงชั่วขณะ
4. ไดอะแฟรมรับรู้การหยด เบนไปทางด้านแรงดันต่ำ และดันวาล์วให้เปิดออกไปอีกเล็กน้อย
5. ก๊าซไหลผ่านมากขึ้น ทำให้แรงดันกลับคืนสู่จุดที่ตั้งไว้
6. หากความต้องการลดลง แรงดันเพิ่มขึ้น ไดอะแฟรมเบี่ยงไปทางอื่น วาล์วจะปิดเล็กน้อย และแรงดันกลับสู่จุดที่ตั้งไว้

วงจรป้อนกลับนี้ทำงานอย่างต่อเนื่องและทันที โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าหรืออินพุตจากผู้ปฏิบัติงาน เครื่องปรับลมที่ได้รับการดูแลอย่างดีจะรักษาแรงดันการส่งภายใน ±1–2 PSI ของจุดที่ตั้งไว้ อัตราการไหลและแรงดันขาเข้าที่หลากหลาย

ตัวควบคุมแบบขั้นตอนเดียวและแบบสองขั้นตอน: ความแตกต่างที่สำคัญ

อุปกรณ์ควบคุมการเชื่อมและการตัดมีการออกแบบพื้นฐานสองแบบ การเลือกระหว่างสิ่งเหล่านี้มีผลกระทบโดยตรงต่อเสถียรภาพของแรงดันตลอดอายุการใช้งานของกระบอกสูบ

หน่วยงานกำกับดูแลขั้นตอนเดียว

ขั้นตอนเดียว เครื่องปรับลมช่วยลดแรงดันกระบอกสูบ เพื่อส่งแรงดันในขั้นตอนเดียวโดยใช้ชุดไดอะแฟรมและวาล์วชุดเดียว สิ่งเหล่านี้ง่ายกว่า เบากว่า และราคาถูกกว่า — โดยทั่วไป $30–$80 สำหรับเกรดการเชื่อมมาตรฐาน ข้อจำกัดก็คือเมื่อกระบอกสูบว่างเปล่าและแรงดันขาเข้าลดลง แรงดันในการส่งมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นเล็กน้อย (ลักษณะที่เรียกว่า "ผลกระทบของแรงดันจ่าย" หรือ "ตกต่ำ") ผู้ปฏิบัติงานจะต้องปรับสกรูตั้งใหม่เป็นระยะเพื่อชดเชย สำหรับงานที่ไม่ต่อเนื่องหรือระยะสั้น ถือว่ายอมรับได้

หน่วยงานกำกับดูแลแบบสองขั้นตอน

ตัวควบคุมแบบสองขั้นตอนทำการลดแรงดันตามลำดับสองครั้ง ขั้นแรกจะลดแรงดันกระบอกสูบลงเหลือแรงดันกลางคงที่ (โดยทั่วไป 200–400 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว ขึ้นอยู่กับแก๊ส) ขั้นตอนที่สองจะลดแรงดันกลางลงเหลือแรงดันส่งมอบสุดท้ายที่ผู้ปฏิบัติงานกำหนด เนื่องจากขั้นที่สองจะเห็นแรงดันกลางคงที่อยู่เสมอ ไม่ว่ากระบอกสูบจะทำอะไรก็ตาม แรงดันในการจัดส่งคงที่แทบจะคงที่ตั้งแต่ถังเต็มไปจนถึงใกล้จะหมด — โดยทั่วไปจะอยู่ภายใน ±0.5 PSI โดยไม่จำเป็นต้องปรับผู้ปฏิบัติงาน ต้นทุนหน่วยงานกำกับดูแลแบบสองขั้นตอน $80–$250 แต่เป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับการเชื่อมในการผลิต การตัดที่แม่นยำ และการใช้งานใดๆ ที่ต้องการผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอตลอดระยะเวลาการทำงานที่ยาวนาน

ประเภทตัวควบคุมแรงดันตามแก๊ส: ออกซิเจน อะเซทิลีน อาร์กอน และ CO₂

หน่วยงานกำกับดูแลเป็นแบบเฉพาะของก๊าซและจะต้องไม่ถูกสับเปลี่ยนระหว่างก๊าซที่เข้ากันไม่ได้ ก๊าซแต่ละชนิดมีช่วงแรงดัน ข้อกำหนดความเข้ากันได้ของสารเคมี และมาตรฐานการเชื่อมต่อที่แตกต่างกัน การใช้ตัวควบคุมที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้ประสิทธิภาพการทำงานล้มเหลวและเป็นอันตรายต่อความปลอดภัย

เกลียวด้านซ้ายบนตัวควบคุมอะเซทิลีนและกระบอกสูบเป็นการออกแบบเพื่อความปลอดภัย โดยจะป้องกันไม่ให้ตัวควบคุมอะเซทิลีนเชื่อมต่อกับถังออกซิเจนโดยไม่ได้ตั้งใจ และในทางกลับกัน ห้ามใช้อะแดปเตอร์เกลียวในการเชื่อมต่อตัวควบคุมกับกระบอกสูบที่ไม่ได้ออกแบบมาสำหรับ

วิธีอ่านมาตรวัดสองตัวบนตัวควบคุมการเชื่อม

เครื่องควบคุมการเชื่อมและการตัดแบบมาตรฐานทุกเครื่องมีเกจวัดแรงดันสองตัว และจะวัดสิ่งต่าง ๆ โดยสิ้นเชิง การสร้างความสับสนถือเป็นข้อผิดพลาดทั่วไปของช่างเชื่อมมือใหม่

เกจวัดแรงดันสูง (ทางเข้า)

เกจนี้ (โดยทั่วไปจะเป็นอันที่ใหญ่กว่า ติดตั้งใกล้กับกระบอกสูบมากที่สุด) จะอ่านแรงดันที่เหลืออยู่ภายในกระบอกสูบ บนถังออกซิเจน ค่าที่อ่านได้ทั้งหมดจะอยู่ที่ประมาณ 2,000–2,200 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว . มาตรวัดนี้จะบอกคุณว่าคุณมีก๊าซเหลืออยู่เท่าใด ไม่ใช่แรงดันที่ไปที่คบเพลิง เมื่อเกจวัดต่ำกว่า 200 PSI แสดงว่ากระบอกสูบว่างเปล่า และควรเปลี่ยนก่อนที่จะถึงศูนย์ การรันกระบอกสูบให้แห้งสนิทอาจเสี่ยงต่อการปนเปื้อนด้วยความชื้นในบรรยากาศ

เกจวัดแรงดันต่ำ (การส่งมอบ / การทำงาน)

เกจที่สองจะอ่านแรงดันที่ตัวควบคุมส่งไปยังท่อและคบเพลิง นี่คือค่าที่ผู้ปฏิบัติงานตั้งค่าโดยใช้สกรูปรับและจอภาพระหว่างการทำงาน นี่เป็นเกจเดียวที่ส่งผลโดยตรงต่อการเชื่อมหรือการตัดของคุณ การตั้งค่าเกจนี้ให้ถูกต้องสำหรับกระบวนการของคุณถือเป็นงานปรับแต่งหลักเมื่อตั้งค่าสถานีเชื่อมหรือสถานีตัด

ความกดดันในการทำงานที่แนะนำตามกระบวนการ

แรงดันในการจัดส่งที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับกระบวนการ ขนาดปลายคบเพลิง และความหนาของวัสดุ ช่วงต่อไปนี้เป็นจุดเริ่มต้นที่เชื่อถือได้ — โปรดอ้างอิงแผนภูมิคำแนะนำของผู้ผลิตไฟฉายของคุณเสมอเพื่อการตั้งค่าที่แม่นยำ:

ปัญหาตัวควบคุมแรงดันทั่วไปและสาเหตุ

การทำความเข้าใจกลไกนี้ทำให้การแก้ไขปัญหาตรงไปตรงมา ความล้มเหลวของตัวควบคุมส่วนใหญ่เกิดจากหนึ่งในสี่สาเหตุหลัก:

คืบ (ความดันในการจัดส่งเพิ่มขึ้นโดยปิดคบเพลิง)

หากการอ่านค่าเกจการส่งผ่านไต่ขึ้นอย่างช้าๆ เมื่อปิดคบเพลิง แสดงว่าบ่าวาล์วทางเข้ากำลังรั่ว - ก๊าซจะผ่านวาล์วที่ปิดอยู่และสร้างแรงดันให้กับห้องแรงดันต่ำ สิ่งนี้เรียกว่า "คืบ" และเป็นสัญญาณบ่งชี้ว่าบ่าวาล์วชำรุด มีการปนเปื้อน หรือเสียหาย ตัวควบคุมที่แสดงการคืบต้องได้รับการซ่อมแซมหรือเปลี่ยนใหม่ เนื่องจากไม่ปลอดภัยหากใช้งานต่อไป

การแช่แข็งตัวควบคุม (การใช้งาน CO₂ และการไหลสูง)

เมื่อก๊าซขยายตัวอย่างรวดเร็วผ่านวาล์ว อุณหภูมิจะลดลงอย่างรวดเร็ว (ปรากฏการณ์จูล-ทอมสัน) ที่อัตราการไหลสูงหรือมี CO₂ ซึ่งเปลี่ยนจากของเหลวเป็นก๊าซภายในกระบอกสูบ การทำความเย็นนี้สามารถแช่แข็งความชื้นในตัวตัวควบคุม ทำให้วาล์วกลายเป็นน้ำแข็ง และจำกัดหรือปิดกั้นการไหลโดยสิ้นเชิง วิธีการแก้ปัญหาคือตัวควบคุมที่มีเครื่องทำความร้อนในตัว หรือเครื่องทำความร้อนแก๊สแบบอินไลน์ที่ติดตั้งระหว่างกระบอกสูบและตัวควบคุม

ความล้มเหลวของไดอะแฟรม

ไดอะแฟรมที่ร้าวหรือมีรูพรุนทำให้ตัวควบคุมสูญเสียการควบคุมแรงดันโดยสิ้นเชิง - แรงดันในการจ่ายจะยุบลงเป็นศูนย์หรือพุ่งอย่างไม่สามารถควบคุมได้ สัญญาณภายนอก ได้แก่ ก๊าซที่หลบหนีออกจากรูระบายอากาศในตัวตัวควบคุม (ออกแบบมาเพื่อระบายอย่างปลอดภัยหากไดอะแฟรมทำงานล้มเหลว) และพฤติกรรมของเกจที่ไม่แน่นอน การเปลี่ยนไดอะแฟรมเป็นรายการบริการควบคุมมาตรฐาน

การปนเปื้อนจากน้ำมันหรือไฟย้อนกลับ

สารควบคุมออกซิเจนมีความไวต่อการปนเปื้อนของไฮโดรคาร์บอนเป็นพิเศษ แม้แต่น้ำมันหรือจาระบีปริมาณเล็กน้อยที่สัมผัสกับออกซิเจนแรงดันสูงก็สามารถติดไฟได้เอง — ปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการจุดระเบิดด้วยการเสริมออกซิเจน ห้ามใช้น้ำยาซีลเกลียว สารฉีดเข้าท่อ หรือสารหล่อลื่นที่มีส่วนผสมของปิโตรเลียมกับการเชื่อมต่อตัวควบคุมออกซิเจน ใช้เฉพาะเทป PTFE ที่กำหนดสำหรับการจ่ายออกซิเจน และเฉพาะกับเกลียวตัวผู้เท่านั้น ห้ามใช้กับทางเข้าตัวควบคุม

ทีละขั้นตอน: วิธีการตั้งค่าและปรับตัวควบคุมแรงดันในการเชื่อม

ปฏิบัติตามลำดับนี้ทุกครั้งที่คุณตั้งค่าตัวควบคุมบนกระบอกสูบใหม่หรือหลังจากเปลี่ยนประเภทแก๊ส:

1. แคร็กวาล์วกระบอกสูบ ชั่วครู่ก่อนที่จะติดตัวควบคุม ซึ่งจะเป่าฝุ่นหรือเศษซากออกจากช่องทางออกที่อาจปนเปื้อนที่นั่งควบคุม
2. ดันสกรูปรับกลับออกจนสุด (ทวนเข็มนาฬิกาจนหลวม) ก่อนเปิดวาล์วกระบอกสูบ เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีการส่งแรงดันไปตามกระแสน้ำระหว่างการเพิ่มแรงดัน
3. เปิดวาล์วกระบอกสูบอย่างช้าๆ — ยืนที่ด้านข้างของหน้าเรกูเลเตอร์ ห้ามยืนที่ด้านหน้าเกจโดยตรง เปิดถังออกซิเจนจนสุด ถังอะเซทิลีนแบบเปิดไม่เกิน 1.5 รอบ เพื่อความปลอดภัย
4. อ่านมาตรวัดทางเข้า เพื่อยืนยันเนื้อหาในกระบอกสูบ หากอ่านค่าเป็นศูนย์บนกระบอกสูบที่ควรเต็ม แสดงว่าการเชื่อมต่อรั่วหรือกระบอกสูบชำรุด
5. เปิดวาล์วคบเพลิง เล็กน้อยเพื่อสร้างสภาวะการไหล จากนั้นหมุนสกรูปรับตามเข็มนาฬิกาจนกระทั่งเกจส่งมอบถึงแรงดันใช้งานเป้าหมายของคุณ
6. ปิดวาล์วคบเพลิง และสังเกตเกจการนำส่งเป็นเวลา 30 วินาที หากการอ่านเพิ่มขึ้น แสดงว่าตัวควบคุมมีปัญหาการคืบและไม่ควรใช้
7. ตรวจสอบแรงดันในการจัดส่งอีกครั้งโดยเปิดคบเพลิง — ความดันภายใต้สภาวะการไหลอาจแตกต่างเล็กน้อยจากการอ่านค่าคงที่ (ปิดคบเพลิง) โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับตัวควบคุมขั้นตอนเดียว

บทสรุปสุดท้าย: สิ่งที่ต้องจำเกี่ยวกับตัวควบคุมแรงดันในการเชื่อมและการตัด

เครื่องปรับแรงดันทำงานโดยใช้ไดอะแฟรมแบบสปริงเพื่อปรับสมดุลและแก้ไขแรงดันการส่งแบบเรียลไทม์อย่างต่อเนื่อง — อัตโนมัติและกลไก โดยไม่มีระบบอิเล็กทรอนิกส์ โมเดลแบบขั้นตอนเดียวเพียงพอสำหรับงานเบาและไม่ต่อเนื่อง โมเดลแบบสองขั้นตอนเป็นมาตรฐานระดับมืออาชีพเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอตลอดเซสชันที่ยาวนาน ก๊าซทุกชนิดต้องมีตัวควบคุมเฉพาะของตัวเองซึ่งมีการเชื่อมต่อ ซีล และระดับแรงดันที่ถูกต้อง — มีมาตรฐานเฉพาะของก๊าซด้วยเหตุผลด้านความปลอดภัยที่สำคัญ และจะต้องไม่มีการหลีกเลี่ยง

ตั้งค่าความดันในการส่งมอบให้ตรงกับข้อกำหนดกระบวนการและปลายคบเพลิงของคุณ ตรวจสอบการคืบหลังการตั้งค่าทุกครั้ง และตรวจสอบซีลและไดอะแฟรมตามกำหนดเวลา เครื่องปรับลมที่เลือกอย่างเหมาะสม ตั้งค่าอย่างถูกต้อง และบำรุงรักษาอย่างดีเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่เชื่อถือได้มากที่สุดในระบบการเชื่อมหรือการตัดใดๆ และเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่ตามมามากที่สุดเมื่อเกิดความล้มเหลว