Midwest Flexible Packaging — производитель среднего размера, базирующийся в Огайо, на котором работает 320 человек. Компания производит многослойные пленки и пакеты для пищевой и медицинской промышленности. На его предприятии работают 12 высокоскоростных экструзионных линий, 8 печатных машин, десятки вспомогательных двигателей и приводов. Завод работает круглосуточно, без выходных, с двумя плановыми окнами технического обслуживания в год.

Компания была вынуждена улучшить своевременную доставку. Клиенты требовали более сжатых сроков выполнения заказов, и любая неожиданная остановка линии влияла на доходы. За год до реализации проекта незапланированные простои составили в среднем 84 часа, что составляет 2% годовой производственной мощности.

Проблемы и болевые точки

Основной причиной большинства незапланированных остановок были скачки напряжения. Станция расположена в конце сельской распределительной линии, и скачки напряжения из-за молний и коммутации энергосистем были обычным явлением. Внутри предприятия частые запуски мощных двигателей компрессоров и холодильных машин также приводили к переходным процессам переключения, которые распространялись по энергосети.

Эти скачки напряжения не всегда немедленно отключали выключатели. Вместо этого они постепенно разрушали чувствительные компоненты. За 12 месяцев завод заменил семь блоков питания ПЛК, четыре преобразователя частоты и более десятка сенсорных панелей HMI. Каждый сбой означал остановку производства на срок от 2 до 6 часов, пока технические специалисты диагностировали неисправность и устанавливали замену. Общие прямые затраты на ремонт достигли 38 000 долларов США, плюс еще 120 000 долларов США потерянной производственной прибыли.

Команда инженеров сначала попыталась установить дешевые розетки для защиты от перенапряжений на отдельных рабочих станциях. Такой подход защищал только оборудование, подключенное к этим розеткам. Аппаратные устройства, такие как экструзионные приводы и датчики регистрации печати, оставались незащищенными. Попытка использовать системы молниезащиты всего здания не устранила внутренние переходные процессы переключения, которые не исходят извне здания.

Почему устройство защиты от перенапряжения переменного тока 230 В переменного тока Soutya?

Руководитель электротехники завода рассмотрел три варианта: систему изоляции двигателя-генератора, источник бесперебойного питания для всего здания и скоординированное решение по устройству защиты от перенапряжения. Первые два были оценены в 80 000 и 150 000 долларов соответственно, с длительным сроком поставки и высокими затратами на текущее обслуживание.

Устройство защиты от перенапряжения переменного тока Soutya 230 В, напротив, обеспечивало защиту типа 2, как определено IEC 61643-11, и соответствовало UL 1449. Уровень защиты по напряжению устройства был достаточно низким, чтобы защитить ПЛК и входы привода, а также имел терморазъединитель, который предотвращал непоправимые повреждения после сильного скачка напряжения. Общая стоимость шести единиц, охватывающих главный распределительный щит и пять подпанелей, составила 2400 долларов США, включая выключатели и монтажное оборудование. Команда инженеров также высоко оценила визуальный индикатор состояния, который упростил проверку в полевых условиях.

Процесс реализации

От проектирования до ввода в эксплуатацию проект занял две недели. Лицензированный подрядчик по электромонтажу, работающий с командой технического обслуживания завода, завершил установку за три дня.

• Шаг 1 – Исследование нагрузки:Команда нанесла на карту все цепи и определила пять распределительных панелей, которые питали наиболее важное производственное оборудование.
• Шаг 2 – Монтаж панели:Каждый УЗИП Soutya монтировался внутри соответствующей панели с помощью коротких прямых проводов для минимизации импеданса.
• Шаг 3 – Координация:Монтажники убедились, что допустимая нагрузка по току УЗИП превышает расчетный уровень перенапряжения для наихудшего случая в каждой точке.
• Шаг 4 – Тестирование:После подачи питания индикаторы состояния подтвердили нормальную работу, и команда зафиксировала базовые уровни напряжения на каждой панели.
• Шаг 5 – Обучение:Обслуживающий персонал получил 30-минутный сеанс по чтению окна состояния и замене устройства после серьезного скачка напряжения.

При установке возникла одна проблема: внутреннее пространство главного распределительного щита было ограничено. Подрядчик решил эту проблему, используя корпус для поверхностного монтажа рядом с панелью, сохраняя длину проводника менее 10 дюймов и при этом соблюдая рекомендации производителя.

Результаты применения и количественные результаты

В течение следующих 12 месяцев на заводе зафиксировано сокращение времени внеплановых простоев на 41%. Количество аварий, связанных с оборудованием, сократилось с 23 до 9. Общая стоимость ремонта, включая детали и работу подрядчиков, снизилась с 38 000 до 16 000 долларов США.

Объем производства увеличился на 3,2%, поскольку линии работали дольше без перерывов. Упаковочный завод достиг показателя своевременности поставок на уровне 98,5% по сравнению с 94,1% в предыдущем году. Директор завода также сообщил, что шесть устройств Soutya окупились в течение 3 месяцев только за счет предотвращения затрат на ремонт и простои.

Устройства защиты от перенапряжения не требовали технического обслуживания. В январе в одном из агрегатов возле большого воздушного компрессора произошел перегорание термопредохранителя после серии скачков внутреннего напряжения. Стоимость замены составила 180 долларов, а время простоя при этой замене составило всего 20 минут — незначительное событие по сравнению с потерянными ранее часами.

Голос клиента

"Мы скептически относились к тому, что сетевой фильтр стоимостью 450 долларов сможет решить проблему, которую не могло решить наше старое оборудование ИБП. После года сбора данных цифры говорят сами за себя. Устройства Soutya были самой надежной частью нашей электрической системы", - сказал технический руководитель, курировавший проект.

Уроки и идеи

Три вывода могут помочь другим предприятиям с аналогичными проблемами:

• Координируйте защиту на всех уровнях.Одного сетевого фильтра на главной панели недостаточно. Установите устройства типа 2 на субпанелях, питающих чувствительную электронику.
• Регулярно проверяйте индикатор состояния.Термическое отключение может активироваться без видимого внешнего события. Добавьте ежемесячный патруль для проверки окон индикаторов.
• План замены.Устройства защиты от перенапряжения ухудшаются после повторяющихся переходных процессов. Держите запасной блок на полке и запланируйте замену каждые 3–5 лет.

Если бы проект был повторен, команда инженеров установила бы устройства мониторинга, которые регистрировали бы скачки напряжения в центральной системе. Это даст еще более точные данные о частоте и серьезности всплесков напряжения, что поможет оправдать дополнительную защиту в будущем.

Ссылки

МЭК 61643-11:2011. Устройства защиты от перенапряжения низкого напряжения. Часть 11. УЗИП, подключенные к низковольтным энергосистемам. 

UL 1449. Стандарт для устройств защиты от перенапряжения.