Кейс: Производство азота на месте снижает затраты при лазерной резке нержавеющей стали
Гайлс ожидает, что система производства азота на месте, предложенная Mobile Mechanical Services, окупится примерно за год и сэкономит около 500 000 долларов за более чем 10 лет. Производство азота на месте заменит зависимость Гайлс от поставок сжиженного азота. Гайлс использует азот с чистотой примерно 99,995% для лазерной резки нержавеющей стали, и система поможет поддерживать качество продукции. Компрессор ELGi EG75 с переменной скоростью подстраивает подачу сжатого воздуха под потребности Гайлс и обеспечивает комплексное долгосрочное решение.
Giles Foodservice Equipment располагает производственным помещением площадью 81 000 квадратных футов с примерно 50 сотрудниками в Монтгомери, штат Алабама. Компания производит оборудование для общественного питания, включая фритюрницы, вытяжные зонты, гипервизоры нагрева и оборудование для очистки масла, обслуживая широкий круг заказчиков и применений в сфере общественного питания. Она также изготавливает многие нержавеющие компоненты, используемые для сборки этого оборудования.
Клиенты Giles Foodservice Equipment включают Walmart (приблизительно 11 000 магазинов в США), Publix (1 442 магазина в США) и точки Chester’s Chicken (более 1 300 в США) внутри многих магазинов Speedway, Circle K, 7-Eleven, Love’s и Pilot.
Производство чистого азота требует значительного количества сжатого воздуха
«Один из наших ключевых производственных процессов — лазерная резка нержавеющей стали. Мы используем лазер для вырезания компонентов, которые затем формуются в баки, рамы оборудования, лицевые панели и другие детали, применяемые в нашем оборудовании для общепита. Азот используется во время лазерной резки, чтобы поддерживать чистоту реза и качество пореза», — говорит менеджер по производству компании Giles Джош Блэлак.
Процесс лазерной резки требует азота с чистотой около 99,995%. «Производство азота такой чистоты требует значительного количества сжатого подающего воздуха, поэтому правильный подбор компрессора и генераторной системы был важен», — поясняет Блэлак.
«Два основных фактора для нас были стоимость и контроль над поставками. Покупка сжиженного азота оптом была дорогой, а зависимость от поставок означала, что наше снабжение азотом зависело от внешнего поставщика», — добавляет Блэлак.
Компания Giles Foodservice Equipment начала сотрудничество с Mobile Mechanical в августе 2024 года; планирование заняло более года для оценки, определения объема и внедрения. Этот процесс включал технико-экономическое обоснование, выбор системы, выезды на объект, обсуждения и установку.
Блэлак отметил, что Mobile Mechanical прорабатывала проект совместно с ними, а не просто предоставляла смету. «В конечном счете мы выбрали решение ELGi из-за совокупной ценности, гарантийного покрытия и уровня участия, который Mobile Mechanical привнесла в проект», — говорит Блэлак, добавляя, что им повезло сотрудничать с компанией, изучившей приложение и объяснившей варианты.
«Наша роль была в значительной степени консультативной. Мы помогли Giles разобраться в технологии, оценить экономическую целесообразность, определить требования к сжатому воздуху, выбрать оборудование и установить систему», — говорит консультант по продажам Mobile Mechanical Services Натан Торо.
Блэлак пояснил, что «это не была простая покупка оборудования. Потребовалось время, чтобы понять наши требования к азоту, оценить экономику и определить подходящую систему для нашего производственного процесса. Участие Mobile Mechanical на всех этапах дало нам партнера, который понимал приложение и мог работать над проектом вместе с нами».
Адаптация ELGi EG75 для производства азота на месте
Стандартный компрессор ELGi EG75 с переменной скоростью, оснащённый фильтрацией и генератором азота, обеспечивает подающий воздух для производства высококачественного азота для лазера. Стандартный компрессор справился с задачей, и специальных модификаций не потребовалось.
По данным ELGi, компрессор мощностью 100 л.с. обеспечивает до примерно 375 кубических футов в минуту (CFM) сжатого воздуха при типичных давлениях около 100 фунтов на квадратный дюйм (PSI). Это обеспечивает стабильный воздушный поток, необходимый для стабильного производства азота и лазерной резки.
Компонент с переменной скоростью помогает системе сжатого воздуха реагировать на изменения спроса, «подстраивая выход компрессора ближе к тому, что требуется системе». Правильный подбор размеров также был важен, чтобы компрессор мог обеспечить подачу воздуха, необходимую генератору азота, без избыточного производства воздуха, когда это не требуется, — объясняет Блэлак.
Система была введена на объекте примерно в ноябре или декабре 2025 года, согласно Блэлаку, который добавил, что Giles продолжает сотрудничать с Mobile Mechanical для поддержки системы. Блэлак не ожидает изменений в потребностях компании в азоте или в производственных потребностях и говорит, что текущая система удовлетворяет потребности Giles.
Митч Бейли, старший техник Mobile Mechanical, объяснил, что «когда система установлена и введена в эксплуатацию, она задумана как относительно простая в эксплуатации для заказчика. Для её постоянного управления не требуется выделенный сотрудник».
Бейли уточнил, что Mobile Mechanical выполняет плановое профилактическое обслуживание, которое проводится примерно через 2 000 часов или каждые 6 месяцев; 4 000 часов, либо ежегодно; и 8 000 часов или каждые два года, в зависимости от компонентов и условий эксплуатации.
Это обслуживание включает сервис компрессора и проверку компонентов для поддержания надежной работы системы, включая проверку температур, инспекцию на наличие утечек и обеспечение надлежащего воздушного потока и охлаждения компрессора.
Конкретно, по словам Бейли, «на стороне сжатого воздуха обычные требования включают проверку уровней масла, фильтров, дренажей, рабочих температур, давлений и сигналов тревоги. Масло, масляные фильтры, воздушные фильтры и элементы масло-воздушного сепаратора также должны обслуживаться согласно графику производителя».
Что касается стороны генерации азота, Бейли добавил, что она «в значительной степени зависит от чистого правильно подготовленного сжатого воздуха. Фильтры должны обслуживаться, чтобы в генератор не попадала влага, масло и загрязнения. Аналогичные PSA-генераторы азота требуют периодической проверки фильтров, клапанов и обслуживания, связанного с контролем чистоты».
Подходит ли производство азота на месте для вашего предприятия?
Для других производителей, рассматривающих производство азота на месте как возможное решение, следует определить, является ли их главной задачей сокращение затрат или приоритетом надежность, чистота, производственная мощность или зависимость от поставок азота.
Важно понимать, что «производство азота на месте не является универсальным решением», — объясняет Торо.
Для большинства компаний, стремящихся сэкономить, «экономия будет значительно варьироваться в зависимости от потребления азота заказчиком, текущих цен на азот, тарифов на электроэнергию и приложения», — говорит Торо, добавляя, что другие факторы включают графики производства, стоимость газа, плату за доставку, арендные платы и другие сборы поставщиков. Потребность в азоте зависит от приложения и производственного процесса.
«Сюда входят их потребление азота, требования по чистоте, потребности по давлению и расходу, расходы на доставку и любые дополнительные сборы, связанные с их текущим снабжением», — поясняет Торо, добавляя, что Mobile Mechanical также рассматривает, как спрос производителя меняется в течение производственного процесса. Он говорит, что стоимость продолжения покупки азота сравнивается со стоимостью его производства на месте, включая электроэнергию, необходимую для работы компрессора.
«Некоторые производства могут иметь относительно стабильные потребности, в то время как у других они меняются в зависимости от загрузки. Мы оцениваем профиль спроса каждого клиента перед рекомендацией и подбором размеров системы», — говорит Торо.
Например, производители с изменяющимися графиками производства и ассортиментом продукции от заказа к заказу, такие как производители прицепов, цеха предварительной сборки, производители запасных частей, изготовители подъемного оборудования и производители листового металла, могут иметь колеблющиеся потребности в азоте.
Торо также рекомендует рассматривать систему в целом, поскольку «компрессор, фильтрация, генератор азота и периферийное оборудование должны работать согласованно».
Подбор размеров определяется требуемым расходом азота, давлением и чистотой, объясняет Торо, добавляя, что для более высокой чистоты азота требуется больше подающего сжатого воздуха.
Бейли добавил, что независимо от места установки система должна быть рассчитана на давление и расход, требуемые приложением. Например, операции лазерной резки требуют подачи азота при нескольких сотнях PSI, и каждый компонент системы должен быть рассчитан на требуемое рабочее давление.
«Для нас ключевым является понимание как среднего спроса клиента, так и пиковых требований. Это позволяет нам подобрать систему сжатого воздуха и генерации азота так, чтобы она поддерживала более интенсивные периоды производства, не будучи чрезмерно большой для периодов с низким спросом», — поясняет Торо.
Кроме того, экономия затрат может быть меньше для компаний в зависимости от того, как спроектированы их системы, если они находятся в долгосрочном контракте на оптовые поставки азота и/или решат сохранить внешнее снабжение азотом в качестве резервного источника.
Наконец, ещё один фактор — долгосрочные производственные планы компании, чтобы система могла поддерживать будущий рост.
Mobile Mechanical считает, что Giles сэкономит 500 000 долларов за 10-летний период с новой системой. Блэлак объясняет: «Оценка экономии была получена путём сравнения того, что мы платили за оптовый азот, с тем, сколько бы стоило производство азота на месте. Расчёт также учитывал электроэнергию, необходимую для работы системы сжатого воздуха, поэтому это не было просто сравнение между купленным газом и бесплатным азотом». По данным Mobile Mechanical, поставки оптового азота стоили около 0,80–0,90 доллара за 100 кубических футов азота.
«Система, по прогнозам, окупилась бы примерно за два года», — говорит Блэлак. «Фактическая экономия потенциально может быть выше, поскольку некоторые расходы на доставку и другие сопутствующие сборы, связанные с нашим прежним снабжением азотом, не были включены в первоначальный расчет».
Автор имеет многолетний опыт в журналистике Кори Сайп имеет более 20 лет опыта в журналистике, работая в различных ежедневных, еженедельных и ежемесячных газетах и на веб-платформах, включая почти 3 года в должности заместителя редактора Simplify Compliance в издании EHS Daily Advisor (ныне EHSLeaders), Facilities Management Advisor и Total Security Advisor B2B публикациях. Он также выполнял функции администратора социальных сетей для EHS Daily Advisor.