Η Midwest Flexible Packaging είναι ένας μεσαίου μεγέθους κατασκευαστής με έδρα το Οχάιο και απασχολεί 320 άτομα. Η εταιρεία παράγει πολυστρωματικές μεμβράνες και θήκες για τις βιομηχανίες τροφίμων και ιατρικής. Στις εγκαταστάσεις του λειτουργούν 12 γραμμές διέλασης υψηλής ταχύτητας, 8 πιεστήρια εκτύπωσης και δεκάδες βοηθητικοί κινητήρες και κινητήρες. Το εργοστάσιο λειτουργεί 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα, με μόνο δύο προγραμματισμένες θυρίδες συντήρησης ετησίως.

Η εταιρεία δεχόταν πίεση να βελτιώσει την απόδοση της έγκαιρης παράδοσης. Οι πελάτες απαιτούσαν αυστηρότερους χρόνους παράδοσης και οποιαδήποτε απροσδόκητη διακοπή γραμμής επηρέασε τα έσοδα. Το έτος πριν από το έργο, ο μη προγραμματισμένος χρόνος διακοπής ήταν κατά μέσο όρο 84 ώρες, 2% της ετήσιας παραγωγικής ικανότητας.

Προκλήσεις και σημεία πόνου

Η βασική αιτία των περισσότερων απρογραμμάτιστων στάσεων ήταν οι ηλεκτρικές υπερτάσεις. Το εργοστάσιο βρίσκεται στο άκρο ενός αγροτικού τροφοδότη διανομής και οι αιχμές τάσης από κεραυνούς και η μεταγωγή κοινής ωφέλειας ήταν συνηθισμένες. Στο εσωτερικό της εγκατάστασης, οι συχνές εκκινήσεις μεγάλων κινητήρων σε συμπιεστές και ψυκτικά συγκροτήματα δημιούργησαν επίσης μεταβατικά ρεύματα μεταγωγής που ταξίδευαν μέσω του δικτύου ισχύος.

Αυτές οι υπερτάσεις δεν έπληξαν πάντα τους διακόπτες αμέσως. Αντίθετα, σταδιακά αποδόμησαν ευαίσθητα συστατικά. Σε μια περίοδο 12 μηνών, το εργοστάσιο αντικατέστησε επτά τροφοδοτικά PLC, τέσσερις μονάδες μεταβλητής συχνότητας και περισσότερες από δώδεκα πάνελ αφής HMI. Κάθε αποτυχία σήμαινε μια διακοπή της παραγωγής που διήρκεσε 2 έως 6 ώρες, ενώ οι τεχνικοί διέγνωσαν τη βλάβη και εγκατέστησαν μια αντικατάσταση. Το συνολικό κόστος άμεσης επισκευής έφτασε τα $38.000, με επιπλέον $120.000 σε χαμένο περιθώριο παραγωγής.

Η ομάδα μηχανικών προσπάθησε αρχικά να εγκαταστήσει φθηνές εξόδους προστασίας από υπερτάσεις σε μεμονωμένους σταθμούς εργασίας. Αυτή η προσέγγιση προστάτευε μόνο εξοπλισμό που ήταν συνδεδεμένος σε αυτές τις πρίζες. Οι μηχανές με σύρμα, όπως οι μονάδες διέλασης και οι αισθητήρες καταχώρισης εκτύπωσης, παρέμειναν εκτεθειμένες. Μια προσπάθεια χρήσης συστημάτων αντικεραυνικής προστασίας ολόκληρου του κτιρίου δεν αντιμετώπισε τις εσωτερικές μεταβατικές συνθήκες μεταγωγής, οι οποίες δεν προέρχονταν από έξω από το κτίριο.

Γιατί η συσκευή προστασίας από υπερτάσεις Soutya AC 230V;

Ο διευθυντής ηλεκτρολόγων μηχανικών του εργοστασίου αξιολόγησε τρεις επιλογές: ένα σύστημα απομόνωσης κινητήρα-γεννήτριας, μια αδιάλειπτη παροχή ρεύματος σε όλο το κτίριο και μια λύση συντονισμένης συσκευής προστασίας από υπερτάσεις. Τα δύο πρώτα είχαν τιμή 80.000 $ και 150.000 $ αντίστοιχα, με μεγάλους χρόνους παράδοσης και υψηλό κόστος συνεχούς συντήρησης.

Η προστατευτική συσκευή Soutya AC 230V, αντίθετα, πρόσφερε προστασία τύπου 2 όπως ορίζεται από το IEC 61643-11 και συμμορφωνόταν με το UL 1449. Η ονομαστική προστασία τάσης της μονάδας ήταν αρκετά χαμηλή για να προστατεύει τις εισόδους PLC και μονάδας δίσκου και διέθετε θερμική αποσύνδεση που απέτρεπε σοβαρή ζημιά μετά από ανεπανόρθωτη υπέρταση. Το συνολικό κόστος για έξι μονάδες, που κάλυπταν τον κεντρικό πίνακα και πέντε υποπίνακες, ήταν 2.400 $, συμπεριλαμβανομένων των διακοπτών και του υλικού τοποθέτησης. Η ομάδα μηχανικών εκτίμησε επίσης την οπτική ένδειξη κατάστασης, η οποία έκανε την επιτόπια επιθεώρηση απλή.

Διαδικασία Υλοποίησης

Το έργο διήρκεσε δύο εβδομάδες από το σχεδιασμό έως την έναρξη λειτουργίας. Ένας αδειούχος εργολάβος ηλεκτρολόγων, σε συνεργασία με την ομάδα συντήρησης του εργοστασίου, ολοκλήρωσε την εγκατάσταση σε τρεις ημέρες.

• Βήμα 1 – Φόρτωση μελέτης:Η ομάδα χαρτογράφησε όλα τα κυκλώματα και εντόπισε τους πέντε πίνακες διανομής που τροφοδοτούσαν τον πιο κρίσιμο εξοπλισμό παραγωγής.
• Βήμα 2 – Τοποθέτηση πίνακα:Κάθε Soutya SPD ήταν τοποθετημένο μέσα στον αντίστοιχο πίνακα, με κοντές, ευθείες απαγωγές για ελαχιστοποίηση της σύνθετης αντίστασης.
• Βήμα 3 – Συντονισμός:Οι εγκαταστάτες επαλήθευσαν ότι η χωρητικότητα ρεύματος υπέρτασης του SPD υπερέβαινε το υπολογιζόμενο επίπεδο υπέρτασης στη χειρότερη περίπτωση σε κάθε σημείο.
• Βήμα 4 – Δοκιμή:Μετά την ενεργοποίηση, οι ενδείξεις κατάστασης επιβεβαίωσαν την κανονική λειτουργία και η ομάδα κατέγραψε τα βασικά επίπεδα τάσης σε κάθε πίνακα.
• Βήμα 5 – Εκπαίδευση:Το προσωπικό συντήρησης έλαβε μια συνεδρία 30 λεπτών για την ανάγνωση του παραθύρου κατάστασης και την αντικατάσταση της συσκευής μετά από ένα σημαντικό συμβάν απότομης αύξησης.

Μια πρόκληση προέκυψε κατά την εγκατάσταση: ο κεντρικός πίνακας διανομής είχε περιορισμένο εσωτερικό χώρο. Ο εργολάβος το έλυσε αυτό χρησιμοποιώντας ένα περίβλημα επιφανειακής στήριξης δίπλα στο πάνελ, διατηρώντας το μήκος του αγωγού κάτω από 10 ίντσες, ενώ παράλληλα πληρούσε τις συστάσεις του κατασκευαστή.

Αποτελέσματα εφαρμογής και ποσοτικοποιημένα αποτελέσματα

Τους επόμενους 12 μήνες, το εργοστάσιο σημείωσε μείωση 41% στον απρογραμμάτιστο χρόνο διακοπής λειτουργίας. Οι αστοχίες υπερτάσεων που σχετίζονται με τον εξοπλισμό μειώθηκαν από 23 περιστατικά σε 9. Το συνολικό κόστος των επισκευών, συμπεριλαμβανομένων των ανταλλακτικών και της εργασίας των εργολάβων, μειώθηκε από 38.000 $ σε 16.000 $.

Η παραγωγή αυξήθηκε κατά 3,2% επειδή οι γραμμές λειτουργούσαν περισσότερο χωρίς διακοπή. Το συσκευαστήριο πέτυχε ποσοστό έγκαιρης παράδοσης 98,5%, από 94,1% το προηγούμενο έτος. Ο διευθυντής του εργοστασίου ανέφερε επίσης ότι οι έξι συσκευές Soutya εξοφλήθηκαν μέσα σε 3 μήνες, με βάση μόνο το κόστος επισκευής και διακοπής που είχαν αποφευχθεί.

Οι συσκευές προστασίας από υπερτάσεις δεν χρειάζονταν συντήρηση. Τον Ιανουάριο, μια μονάδα κοντά σε έναν μεγάλο αεροσυμπιεστή έδειξε μια καμένη θερμική ασφάλεια μετά από μια σειρά εσωτερικών διογκώσεων τάσης. Το κόστος αντικατάστασης ήταν 180 $ και ο χρόνος διακοπής για αυτήν την ανταλλαγή ήταν μόνο 20 λεπτά - ένα μικρό γεγονός σε σύγκριση με τις ώρες που χάθηκαν πριν.

Φωνή πελάτη

"Ήμασταν δύσπιστοι ότι ένα προστατευτικό υπερτάσεων $450 θα μπορούσε να λύσει ένα πρόβλημα που δεν μπορούσε να λύσει ο παλιός μας εξοπλισμός UPS. Μετά από ένα χρόνο δεδομένων, οι αριθμοί μιλούν από μόνοι τους. Οι συσκευές Soutya ήταν το πιο αξιόπιστο μέρος του ηλεκτρικού μας συστήματος", είπε ο μηχανικός διευθυντής, που επέβλεψε το έργο.

Μαθήματα και ιδέες

Τρία προϊόντα μπορούν να βοηθήσουν άλλα φυτά με παρόμοια προβλήματα:

• Συντονίστε την προστασία σε κάθε επίπεδο.Ένα μόνο προστατευτικό υπέρτασης στον κύριο πίνακα δεν αρκεί. Εγκαταστήστε συσκευές τύπου 2 σε υποπίνακες που τροφοδοτούν ευαίσθητα ηλεκτρονικά.
• Ελέγχετε τακτικά την ένδειξη κατάστασης.Μια θερμική αποσύνδεση μπορεί να ενεργοποιηθεί χωρίς ορατό εξωτερικό συμβάν. Προσθέστε μια μηνιαία περιπολία για να επιθεωρήσετε τα παράθυρα ενδείξεων.
• Σχέδιο αντικατάστασης.Οι συσκευές προστασίας από υπερτάσεις υποβαθμίζονται μετά από επαναλαμβανόμενες μεταβατικές καταστάσεις. Κρατήστε μια εφεδρική μονάδα στο ράφι και προϋπολογιστείτε για αντικατάσταση κάθε 3 έως 5 χρόνια.

Εάν το έργο επαναλαμβανόταν, η ομάδα μηχανικών θα εγκαταστήσει συσκευές παρακολούθησης που καταγράφουν τα συμβάντα υπερτάσεων σε ένα κεντρικό σύστημα. Αυτό θα έδινε ακόμη πιο ξεκάθαρα δεδομένα σχετικά με τη συχνότητα και τη σοβαρότητα των υπερτάσεων, βοηθώντας στην αιτιολόγηση της πρόσθετης προστασίας στο δρόμο.

Αναφορές

IEC 61643-11:2011. Συσκευές προστασίας από υπέρταση χαμηλής τάσης — Μέρος 11: SPD συνδεδεμένα σε συστήματα ισχύος χαμηλής τάσης. 

UL 1449. Πρότυπο για συσκευές προστασίας από υπερτάσεις.