Koje hlađenje i napajanje strujom su potrebni mašini za lasersko čišćenje?

Navedeni brojevi potiču iz dokumentacije proizvođača pojedinih laserskih izvora, uređaja i rashladnih agregata i pokazuju redove veličine — obavezujući su podaci za konkretan uređaj.

Kada je reč o električnoj bezbednosti i ispitivanjima, ovaj članak ne zamenjuje ni procenu rizika, ni savet stručnog lica za elektrotehniku, ni pravni savet.

Zašto razjašnjavanje počinje pre isporuke

Prema Nemačkoj uredbi o bezbednosti pogona (BetrSichV), poslodavac pre upotrebe radne opreme procenjuje opasnosti koje se javljaju. Prema § 3 stav 3, ovu procenu rizika treba započeti već pre izbora i nabavke.

Prepreke na dan isporuke mogu se nalaziti i u perifernoj opremi:

• utični spoj ne odgovara utikaču uređaja
• strujno kolo nije dimenzionisano za potrošnju snage
• propisano rashladno sredstvo nedostaje
• potreban priključak za komprimovani vazduh ne postoji

Vazdušno hlađenje: malo periferne opreme, jasne granice

Kod vazdušno hlađenih uređaja otpadna toplota laserskog izvora predaje se direktno vazduhu u prostoriji. Rashladni krug, rashladna voda i zaštita od smrzavanja otpadaju.

Dokumentacija proizvođača prikazuje ovu konstrukciju pre svega kod lasera manje snage. JPT, na primer, nudi vazdušno hlađeni pulsni vlaknasti laserski izvor sa 200 i 300 vati za čišćenje, kojem nije potreban spoljni rashladni uređaj, i navodi radni opseg temperature od 0 do 40 °C. Kod Clean-Lasersysteme Low-Power sistemi sa 12 do 100 vati opisani su kao vazdušno hlađeni. Za Mid-Power sisteme od 150 do 600 vati pregled proizvoda navodi vazdušno ili vodeno hlađenje, pri čemu je kod vazdušnog hlađenja dozvoljena temperatura okoline niža (36 umesto 40 °C). Čvrsta granica u vatima između ove dve konstrukcije, dakle, ne postoji.

Otpadna toplota ipak ostaje u prostoriji, a i ovde važi dozvoljeni opseg temperature.

Kod Beamluxa je prenosivi BL Portable Pulse vazdušno hlađen i može da radi na bateriju. Za radove bez priključka na mrežu time otpada pitanje utičnice — trajanje rada i vreme punjenja tada treba unapred uskladiti sa podacima uređaja.

Vodeno hlađenje sa rashladnim agregatom

U korišćenoj dokumentaciji za ručne kontinuirane uređaje i laserske izvore u kilovatnom opsegu predviđeno je vodeno hlađenje. Rashladni agregat — naziva se i čiler ili rashladni uređaj — pumpa vodu u zatvorenom krugu kroz laserski izvor i, zavisno od konstrukcije, kroz druge komponente, i predaje toplotu vazduhu u prostoriji.

Koliki je rashladni kapacitet potreban, zavisi od snage lasera. Raycus za svoje kontinuirane vlaknaste laserske izvore navodi više od 5.000 vati rashladnog kapaciteta pri 2.000 vati snage lasera i više od 15.000 vati pri 6.000 vati; temperatura rashladne vode zadata je sa 22 ± 1 °C. Agregat, dakle, mora da odvede znatno više toplote nego što laser emituje kao zračenje.

Kod Beamluxa su BL CW 2000 i BL mašina za lasersko zavarivanje vodeno hlađeni. Kod njih se kao tačke planiranja dodaju rashladno sredstvo, zaštita od smrzavanja i tačka rose.

Rashladna voda, mraz i duže pauze

Koja tečnost ide u krug, određuje proizvođač. Korišćena uputstva navode prečišćenu, destilovanu ili dejonizovanu vodu. Uputstvo za rashladni uređaj TEYU CW-5000/5200 isključuje tečnosti sa čvrstim česticama ili korozivnim sastojcima i predlaže zamenu vode otprilike na svaka tri meseca.

Ako se napunjeni rashladni uređaj skladišti na temperaturi ispod 2 °C, isto uputstvo zahteva dodatak protiv smrzavanja; preporučuje se sredstvo na bazi etilen-glikola ili propilen-glikola sa najviše 30 procenata. Raycus za temperature okoline između −10 i 0 °C propisuje rastvor etanola od 30 zapreminskih procenata, a ispod toga rashladni uređaj sa funkcijom grejanja u neprekidnom radu. Zahtevi se znatno razlikuju — merodavno je uputstvo ugrađenog rashladnog uređaja i laserskog izvora.

Prema Raycus uputstvu, rashladnu vodu treba ispustiti i kada se uređaj duže vreme ne koristi, jer inače prete trajna oštećenja.

Tačka rose i kondenzat

Ako je rashladna voda hladnija od tačke rose vazduha u prostoriji, vlaga se taloži na vodovima i hlađenim komponentama. Raycus upozorava da kondenzacija u laseru ili na izlaznom kablu može prouzrokovati nepopravljiva oštećenja i zabranjuje rad ispod tačke rose.

Uputstvo sadrži tabelu tačke rose sa temperaturom rashladne vode od 22 °C kao referencom. Dve vrednosti iz nje:

• pri sobnoj temperaturi od 30 °C i relativnoj vlažnosti vazduha od 60 procenata tačka rose iznosi 21,5 °C — tik ispod temperature vode
• pri 30 °C i 70 procenata ona iznosi 24 °C — tada proizvođač pre rada zahteva protivmere

Navode se uvođenje čistog, suvog vazduha preko za to predviđenog priključka ili snižavanje temperature u prostoriji, na primer klima-uređajem za razvodni orman. TEYU kod kondenzata preporučuje višu temperaturu vode ili izolaciju vodova i hlađenih delova.

Temperatura okoline i mesto postavljanja

Za kontinuirane vlaknaste laserske izvore kompanije Raycus navedeni su temperatura okoline od 10 do 40 °C, relativna vlažnost vazduha od 30 do 70 procenata i ravno mesto postavljanja bez vibracija.

Rashladnom agregatu potreban je prostor za dovod i odvod vazduha. Za TEYU CW-5000/5200 proizvođač zahteva najmanje 30 cm razmaka kod zadnjeg izlaza vazduha i najmanje 8 cm kod bočnog ulaza vazduha; filtersku tkaninu za prašinu treba redovno čistiti. Veći agregati mogu zahtevati drugačije razmake.

Pored toga važi:

• Za optički kabl Raycus navodi minimalne prečnike savijanja za transport i rad.
• Korišćena uputstva za lasere zahtevaju propisno priključen zaštitni provodnik.
• DGUV publikacija FBHM-139 ukazuje na to da su laserski uređaji uvek delotvorni izvori paljenja. Zapaljive materije u okruženju spadaju u procenu rizika.

Jednofazni ili trofazni priključak

U nemačkoj niskonaponskoj mreži između faznog i neutralnog provodnika vlada napon od 230 V, a između dva fazna provodnika 400 V. Kod laserskih uređaja vrsta priključka zavisi od klase snage.

Uputstvo jednog proizvođača ručnih vlaknastih laserskih uređaja daje za to primer, sa nazivnim vrednostima 220 i 380 V, kojima kod nas odgovaraju 230 i 400 V:

• 1.000 i 1.500 vati snage lasera: jednofazno, potrošnja snage ispod 6 odnosno ispod 8 kW
• 2.000 i 3.000 vati: trofazno, potrošnja snage ispod 10 odnosno ispod 12 kW

Raycus laserski izvori od 2.000 do 6.000 vati projektovani su za naizmenični napon od 360 do 510 V i priključnu snagu od 7,5 do 22 kVA.

Za profesionalnu upotrebu postoje CEE utični spojevi prema DIN EN 60309. Prema MENNEKES-u, plava boja označava opseg od 200 do 250 V, a crvena od 380 do 440 V; jednofazne izvedbe imaju dva pola i zaštitni kontakt, trofazne tri pola sa zaštitnim kontaktom, po potrebi i sa neutralnim provodnikom. Nazivne struje su na primer 16 A ili 32 A. Boja, broj polova i nazivna struja utikača uređaja treba da budu poznati pre isporuke.

Potrošnja snage i osiguranje

Snaga lasera u tehničkom listu nije potrošnja snage iz mreže. U gornjem primeru je za uređaj sa 2.000 vati snage lasera navedena potrošnja snage ispod 10 kW.

Za napajanje strujom bitni su:

• potrošnja snage celog uređaja, uključujući zaseban rashladni agregat
• kratkotrajni strujni vrhovi: kod TEYU CW-5000/5200 struja prema navodima proizvođača, uprkos maloj prosečnoj potrošnji, povremeno može dostići 6 do 10 A
• drugi potrošači na istom strujnom kolu, na primer odsisavanje
• stabilan napon: Raycus zahteva da se pre uključivanja proveri da li je napon napajanja stabilan i da li je zaštitni provodnik ispravan; pogrešan priključni napon može oštetiti uređaj

Odgovarajuće osiguranje ne može se iz toga paušalno očitati. Ako treba postaviti utičnicu ili izmeniti strujno kolo, preduzetnik prema § 3 DGUV Vorschrift 3 mora da obezbedi da to radi isključivo stručno lice za elektrotehniku ili da se radi pod njegovim rukovođenjem i nadzorom.

Komprimovani vazduh i kvalitet vazduha

Neki ručni laseri zahtevaju priključak za komprimovani vazduh. Uputstvo jednog proizvođača ručnih vlaknastih laserskih uređaja zahteva tokom rada lasera priključen komprimovani vazduh ili azot; komprimovani vazduh treba da bude čist i suv, pri oko 0,2 do 0,3 MPa, odnosno 2 do 3 bar. Prema tom uputstvu, zagorelo zaštitno staklo treba zameniti, jer se inače može oštetiti sočivo za fokusiranje.

I kod laserskog izvora vazduh može igrati ulogu: Raycus predviđa priključak za čist, suv vazduh protiv kondenzacije — sa tačkom rose najviše 0 °C, kao i filterima za čestice i uljnu maglu do 0,1 µm.

Da li je uređaju potreban komprimovani vazduh i kog kvaliteta, navedeno je u njegovom uputstvu. Tamo gde se zahteva, treba unapred proveriti da li pritisak i priprema vazduha u radioničkoj mreži odgovaraju.

Električna bezbednost i ispitivanja

DGUV Information 203-071 opisuje prenosivu električnu opremu kao opremu koja se tokom rada pomera ili se može lako premestiti s jednog mesta na drugo dok je priključena; prevozna oprema tretira se kao prenosiva. Kako treba razvrstati pokretnu mašinu za lasersko čišćenje, utvrđuje se u proceni rizika.

Između ostalog važi:

• Prenosiva električna oprema spremna za priključivanje mora prema DGUV Information 203-071 proći najmanje pregled na vidljive nedostatke, kao što su oštećenja nastala pri transportu.
• Ako bezbednost radne opreme zavisi od uslova montaže, ona prema § 14 stav 1 BetrSichV pre prve upotrebe mora biti ispitana od strane lica osposobljenog za ispitivanje.
• Radna oprema koja je izložena uticajima koji izazivaju oštećenja, a koja mogu dovesti do ugrožavanja zaposlenih, mora se periodično ispitivati. Rokove utvrđuje i određuje poslodavac; orijentacione vrednosti iz uputstava za sprovođenje uz § 5 DGUV Vorschrift 3 prema DGUV Information 203-071 imaju orijentacioni karakter.
• FBHM-139 za ispitivanje električne bezbednosti upućuje na uputstvo za upotrebu i za hitne slučajeve navodi isključivanje laserskog uređaja, po mogućnosti bez napona. Zato bi pre prve upotrebe trebalo da bude utvrđeno gde se uređaj odvaja od mreže.

Koja su ispitivanja potrebna u sopstvenom pogonu, razjašnjava procena rizika, po potrebi uz stručni savet.

Kontrolna lista za mesto postavljanja

Pre isporuke ovi podaci treba da budu dostupni i usklađeni sa mestom primene:

1. Vrsta priključka prema tehničkom listu: jednofazno ili trofazno, napon i frekvencija
2. Potrošnja snage, kao i boja, broj polova i nazivna struja utikača
3. postojeće strujno kolo i osiguranje, kod izmena uz stručno lice za elektrotehniku
4. Vrsta hlađenja, a kod vodenog hlađenja rashladno sredstvo, interval zamene i zaštita od smrzavanja
5. Temperatura i vlažnost vazduha u prostoriji tokom godine
6. Razmaci za dovod i odvod vazduha uređaja i rashladnog agregata
7. Komprimovani vazduh: da li je potreban, pod kojim pritiskom i kog kvaliteta
8. Vizuelni pregled nakon isporuke i uključivanje u organizaciju ispitivanja

Laserska zona, zaštitna oprema i odsisavanje dolaze kao zasebne teme procene rizika.

Izvori

• Raycus — Continuous-Wave Fiber Laser User Guide RFL-C2000S-HP do RFL-C6000S-HP — Radno okruženje, priključna snaga, napon napajanja, rashladna voda, tabela tačke rose, priključak za vazduh.
• TEYU S&A — CW-5000/5200 Industrial Chiller User Manual — Strujni vrhovi, razmaci za ventilaciju, rashladna voda, zaštita od smrzavanja, kondenzat.
• STYLECNC — Handheld 3 in 1 Laser Machine User Manual — Vrsta priključka i potrošnja snage prema klasi snage, komprimovani vazduh, zaštitno staklo.
• JPT — CL3 vazdušno hlađeni pulsni vlaknasti laser, podaci o proizvodu — Vazdušno hlađenje bez spoljnog rashladnog uređaja, radni opseg temperature.
• Clean-Lasersysteme — pregled proizvoda cleanPRODUKTE — Vazdušno hlađeni Low-Power sistemi, Mid-Power sistemi sa vazdušnim ili vodenim hlađenjem i dozvoljena temperatura okoline.
• MENNEKES — CEE utikači: raspored kontakata, boje i položaj po satu — Boje za označavanje, broj polova i nazivne struje prema DIN EN 60309.
• Energie-Lexikon — niskonaponska mreža — 230 V fazni napon i 400 V linijski napon.
• BetrSichV — Nemačka uredba o bezbednosti pogona, § 3 i § 14 — Procena rizika pre nabavke, ispitivanje radne opreme, rokovi ispitivanja.
• DGUV Vorschrift 3 „Elektrische Anlagen und Betriebsmittel“, § 3 — Radovi na električnim instalacijama koje izvodi stručno lice za elektrotehniku ili se izvode pod njegovim nadzorom.
• DGUV Information 203-071 „Wiederkehrende Prüfungen elektrischer Anlagen und Betriebsmittel“ — Izdanje januar 2020; pojmovi, ispitivanje pre prvog puštanja u rad, rokovi ispitivanja.
• DGUV — FBHM-139 „Strahlarbeiten – Reinigen und Entschichten mit Laserstrahlung“ — Stanje 20.06.2024; izvori paljenja, ispitivanje električne bezbednosti, hitni slučajevi.

Povezani sadržaji