Российские сварочные аппараты полностью с цифровым управлением и модульной архитектурой силовой части
ООО «Завод технологических источников» (ЗТИ) — российский разработчик и производитель программируемых промышленных источников тока на базе цифрового унифицированного силового модуля. Они отличаются от аналогов наличием в контуре управления дуги микропроцессора, который обеспечивает не просто обмен данными с пультом управления, а постоянную корректировку в режиме реального времени вольтамперных характеристик источника. ООО «ЗТИ» серийно выпускает промышленное сварочное оборудование под брендом EVOSPARK, которое реализует наиболее востребованные способы электродуговой сварки (MAG, MIG/MAG, MMA, TIG DC, TIG AC/DC, GOUGING). Под этой маркой предприятие предлагает заказчикам две линейки источников для решения стандартных и специальных задач: EVOMIG — сварочные аппараты для механизированной сварки и EVOTIG — универсальные аппараты для аргонодуговой сварки на постоянном и переменном токе. Завод технологических источников, кроме серийного, изготавливает оборудование под заказ — источники тока высокой мощности для плавки металлов, питания плазмотронов, а также источники, применяемые в гальванотехнике. Рекордсмен завода — источник тока на 15 тыс. А для плавки титана — работает уже более семи лет. В перспективах — применение технологий предприятия для реализации современных направлений: производство станций заряда аккумуляторных батарей электротранспорта, выпуск источников питания для пиролиза мусора и отходов. О том, как меняется система управления сварочным производством за счет применения высокотехнологичных источников ЗТИ, портфеле продукции и ее преимуществах, рассказал генеральный директор завода Евгений Козырев.
С чего начиналась деятельность ООО «ЗТИ»?
Стартап был запущен в начале 2014 г., когда мы совместно с кандидатом технических наук Андреем Владимировым, который сейчас на заводе занимает должность заместителя генерального директора по НИОКР, приступили к исследованиям и разработке источников тока с цифровым управлением для электродуговой сварки. Полученные новые свойства разработанных источников продемонстрировали большие перспективы в этой области. Однако продукция оказалась невостребованной российскими промышленниками, так как в то время существовало «международное разделение труда», в котором Россия должна была продавать ресурсы, а оборудование покупать исключительно за рубежом. На базе наработок завод запустил производство промышленных источников тока уровня, который был представлен в тот момент только у европейских и американских производителей. Заказывать производство оборудования нашей разработки в Китае мы не хотели, так как это привело бы к производству под своим именем скорее всего низкокачественной и не конкурентоспособной продукции. И при этом мы отдали бы китайцам новую разработанную технологию. Данный вариант развития бизнеса был отвергнут, поскольку с момента учреждения ЗТИ перед нами стояла достаточно серьезная цель — успешная конкуренция с производителями оборудования из Европы и США, имеющими опыт разработок и присутствия на рынке более 80 лет.
Таким образом, официально открыв завод в 2015 г., мы первое время были вынуждены преодолевать сопротивление промышленности, которая привыкла к иностранным брендам. Однако сейчас наш многолетний труд оценен и востребован, а уход конкурентов — это не столько удача, сколько вызов. Благодаря санкциям на нас обратили внимание бывшие дилеры европейских марок. Сегодня они делятся с нами своими компетенциями, наработанными за годы сотрудничества с иностранными производителями сварки, и мы с удовольствием перенимаем их опыт, который воплощаем в нашем оборудовании.
В чем заключается основной принцип строения источников тока?
Это разделение силовой части и цифрового управления. Силовая часть источника собирается из унифицированных блоков (силовых модулей), представляющих собой высокочастотные инверторы, обеспечивающие ток в 300 А при 100% ПН в условиях +40 оС. Силовые модули соединяются параллельно для получения источника требуемой мощности, которая легко увеличивается до 40 кА за счет включения необходимого количества силовых блоков. При выходе из строя одного из силовых модулей ремонт заключается в его простой замене, процедура занимает около получаса и может проводиться на месте.
Как работает цифровая система управления источником?
Цифровая система управления источником реализует сварочную программу, которая составляется на специальном языке программирования технологических процессов, разработанного программистами ЗТИ. В программе задается алгоритм переключения вольтамперных характеристик источника при выполнении сварки, последовательность выполнения этапов сварки. Управление силовыми модулями состоит в реализации источником загруженной в данный момент вольтамперной характеристики. Помимо управления силовыми модулями, система обрабатывает данные с органов управления, контролирует периферийные устройства. Основная цель цифрового управления сваркой — точное и качественное выполнение заданного технологического процесса при высокой стабильности дуги.
В чем преимущества силовых инверторов над трансформаторными преобразователями?
Здесь можно выделить целый ряд важных факторов: высокая энергетическая эффективность и компактность установки, высокая ремонтопригодность, плавное регулирование силы тока (отсутствует необходимость переключения секций обмоток силовых трансформаторов), отсутствие магнитострикции — причины низкочастотного гула, присущего работе трансформаторов, и уменьшение трудоемкости обслуживания оборудования благодаря исключению водяного охлаждения источника тока. Кроме того, мощность источника легко увеличивается за счет добавления дополнительных силовых блоков. Модульная конструкция силовой части защищена патентом на изобретение и сейчас не имеет аналогов в мире. Конструкция источника обеспечивает высокую надежность в работе и пылевлагозащищенность электроники (у нас применяется охлаждение источников тока по принципу пылевой трубы).
У вас большое производство?
В структуру предприятия входят сборочный цех, конструкторское бюро, отдел разработки программного обеспечения, лаборатории силовой электроники и исследования сварочных процессов. Штат насчитывает более 70 сотрудников, в том числе 10 программистов. Важно понимать, что программное обеспечение для сварочных источников разрабатываем мы сами. Данные, полученные экспериментальным и расчетным путем в лаборатории сварочных процессов, формализуются нашими программистами и преобразуются в сварочные программы, режимы и синергетические алгоритмы, управлять которыми можно при помощи интуитивных панелей управления с графическим интерфейсом и дистанционных устройств (педалей, горелок).
Ваша продукция как-то кастомизируется?
Да, достаточно уникальным свойством наших источников тока можно считать возможность их легкой и быстрой адаптации под специфику промышленных производств. Например, для судостроения мы написали спецрежимы по материалам, а сам аппарат для полуавтоматической сварки оснастили улучшенным устройством подачи проволоки, обеспечив комфорт при работе на стапеле: кабель-пакет удлинен до 60 м, а само устройство подачи компактное, весит всего 9,5 кг, адаптировано для работы при минусовых температурах, имеет розетку для подключения переносного осветительного прибора и подогревателя газа, оснащено подсветкой внутреннего объема. И таких примеров много.
Как изменяется система управления сварочным производством за счет применения источников ЗТИ?
Для работы сварочного производства программисты и схемотехники создали систему сбора и анализа данных о сварочных работах — программно-аппаратный комплекc WeldWeb®. Он работает на различных по составу и технологиям сварки предприятиях, а стартовал на Выборгском судостроительном заводе и «Метровагонмаше». Разработка такой системы управления стала успешной только благодаря сотрудничеству со специалистами вышеупомянутых предприятий: они сформулировали для нас запрос на систему, дали вводные. Там, где есть взаимодействие, есть результат: в итоге мы разработали для них режимы, опции, сделали сварочное производство контролируемым и управляемым с точки зрения качества исполнения сварочных швов, расхода материалов, учета трудозатрат, составления отчетности и так далее, вплоть до персональной идентификации сварщика, дистанционного назначения задач и ограничения полномочий. Наша система по сравнению с конкурентами контролирует большее число параметров. Кроме того, мы применяем защищенные каналы радиосвязи для передачи информации внутри предприятия.
Можете дать краткую характеристику самых ярких качеств оборудования, выпускаемого заводом?
Буквально несколько тезисов: наше оборудование имеет полностью цифровое управление, модульную структуру силовой части, действительно производительные сварочные режимы (подтверждено экспериментально), дистанционное управление и контроль. За счет модульности и возможности удаленного управления оно легко внедряется, поддерживается и модернизируется. Мы можем удаленно обновить ПО и, например, загрузить новую библиотеку материалов и режимов.
А экономический эффект для заказчиков?
Собственно, ради этого все и делалось. Стоимость покупки оборудования EVOSPARK ниже на 30–50% импортных аналогов и очень мало зависит от валютного курса, стоимость эксплуатации тоже меньше, а благодаря уникальной энергоэффективности (КПД 96%) в три раза ниже потери электроэнергии. Реализация сварочных режимов без разбрызгивания электродного материала существенно сокращает время, необходимое на зачистку швов. Механизированная сварка на удлиненном вылете (до 50 мм) позволяет выполнять сварочные работы с узкой разделкой деталей, при которой значительно сокращается расход электродного материала, время на подготовку и непосредственно сварку. При этом возрастает и качество сварного соединения. Разработанные динамичные, форсированные режимы сварки сокращают число проходов при выполнении сварного соединения. Таким образом, сварочное оборудование ЗТИ обеспечивает заказчикам существенную экономию материальных ресурсов и времени на выполнение поставленных задач. Сегодня ЗТИ — это пример успешного трансфера обычной торговой фирмы в производственную компанию по выпуску современных высокотехнологичных источников тока для промышленности. Сварочные аппараты ЗТИ работают более чем на 200 предприятиях судостроения, оборонной, атомной и нефтегазовой промышленности, экспортируются в Казахстан, Индию, Молдову, Беларусь, ОАЭ, Бангладеш, на Кубу, а разработанная ООО «ЗТИ» технология сварочного оборудования распоряжением Правительства РФ внесена в перечень видов технологий, признаваемых современными технологиями. Продукция завода прошла испытания ООО «Газпром ВНИИГАЗ», внесена в базу НДТ «Росатом», аттестована НАКС.