Midwest Flexible Packaging یک تولید کننده با اندازه متوسط ​​مستقر در اوهایو است که 320 نفر را استخدام می کند. این شرکت فیلم ها و کیسه های چند لایه را برای صنایع غذایی و پزشکی تولید می کند. تاسیسات آن دارای 12 خط اکستروژن پرسرعت، 8 ماشین چاپ و ده ها موتور و درایو کمکی است. این کارخانه 24/7 کار می کند و تنها دو پنجره تعمیر و نگهداری برنامه ریزی شده در سال دارد.

این شرکت برای بهبود عملکرد تحویل به موقع تحت فشار بود. مشتریان خواستار زمان‌بندی کوتاه‌تر بودند و هرگونه توقف غیرمنتظره خط بر درآمد تأثیر می‌گذاشت. در سال قبل از پروژه، توقف برنامه ریزی نشده به طور متوسط ​​84 ساعت، 2 درصد از ظرفیت تولید سالانه بود.

چالش ها و نکات دردناک

علت اصلی اکثر توقف های برنامه ریزی نشده، نوسانات برق بود. این نیروگاه در انتهای یک فیدر توزیع روستایی قرار دارد و افزایش ولتاژ ناشی از رعد و برق و کلید برق رایج بود. در داخل تاسیسات، راه اندازی مکرر موتورهای بزرگ روی کمپرسورها و چیلرها نیز باعث ایجاد گذرای سوئیچینگ می شود که از طریق شبکه برق عبور می کند.

این جهش‌ها همیشه فوراً باعث خرابی قطع کننده‌ها نمی‌شد. در عوض، به تدریج اجزای حساس را تخریب کردند. طی یک دوره 12 ماهه، این نیروگاه هفت منبع تغذیه PLC، چهار درایو فرکانس متغیر و بیش از ده ها پنل لمسی HMI را جایگزین کرد. هر خرابی به معنای توقف تولید به مدت 2 تا 6 ساعت بود در حالی که تکنسین ها عیب را تشخیص داده و جایگزینی را نصب کردند. مجموع هزینه های تعمیر مستقیم به 38000 دلار رسید و 120000 دلار اضافی حاشیه تولید از دست رفت.

تیم مهندسی ابتدا سعی کردند پریزهای ارزان قیمت محافظ برق را در ایستگاه های کاری جداگانه نصب کنند. این رویکرد فقط از تجهیزاتی که به آن پریزها وصل شده بودند محافظت می کرد. ماشین‌های با سیم سخت، مانند درایوهای اکستروژن و حسگرهای ثبت چاپ، در معرض دید باقی ماندند. تلاش برای استفاده از سیستم های حفاظت در برابر صاعقه کل ساختمان به گذرگاه های سوئیچینگ داخلی که از بیرون ساختمان نمی آمدند، رسیدگی نکرد.

چرا دستگاه محافظ برق Soutya AC 230V؟

مدیر مهندسی برق نیروگاه سه گزینه را ارزیابی کرد: یک سیستم جداسازی موتور ژنراتور، یک منبع تغذیه بدون وقفه در سراسر ساختمان، و یک راه‌حل دستگاه محافظ برق هماهنگ. دو مورد اول به ترتیب 80000 دلار و 150000 دلار قیمت داشتند، با زمان طولانی و هزینه های تعمیر و نگهداری بالا.

در مقابل، دستگاه محافظ برق Soutya AC 230 ولت، حفاظت نوع 2 را طبق استاندارد IEC 61643-11 ارائه می‌کرد و با استاندارد UL 1449 مطابقت داشت. درجه حفاظت ولتاژ دستگاه به اندازه کافی پایین بود تا از PLC و ورودی‌های درایو محافظت کند، و دارای یک قطع حرارتی بود که از آسیب شدید جلوگیری می‌کرد. کل هزینه برای شش واحد، پوشش تابلوی اصلی و پنج پنل فرعی، 2400 دلار شامل بریکرها و سخت افزار نصب بود. تیم مهندسی همچنین از نشانگر وضعیت بصری که بازرسی میدانی را ساده می‌کرد، قدردانی کرد.

فرآیند پیاده سازی

این پروژه از طراحی تا راه اندازی دو هفته طول کشید. یک پیمانکار برق دارای مجوز با همکاری تیم تعمیر و نگهداری نیروگاه، نصب را در سه روز به پایان رساند.

• مرحله 1 - بارگذاری مطالعه:این تیم تمام مدارها را نقشه برداری کرد و پنج پنل توزیع را که حیاتی ترین تجهیزات تولید را تغذیه می کردند، شناسایی کردند.
• مرحله 2 - نصب پنل:هر Soutya SPD داخل پانل مربوطه، با سیم های کوتاه و مستقیم برای به حداقل رساندن امپدانس نصب شده بود.
• مرحله 3 - هماهنگی:نصب‌کننده‌ها تأیید کردند که ظرفیت جریان افزایشی SPD از حد محاسبه‌شده در بدترین حالت افزایش در هر نقطه بیشتر است.
• مرحله 4 - تست:پس از فعال کردن، نشانگرهای وضعیت عملکرد عادی را تأیید کردند و تیم سطوح ولتاژ پایه را در هر پانل ثبت کرد.
• مرحله 5 - آموزش:کارکنان تعمیر و نگهداری یک جلسه 30 دقیقه ای برای خواندن پنجره وضعیت و تعویض دستگاه پس از یک رویداد افزایش شدید دریافت کردند.

یک چالش در هنگام نصب به وجود آمد: تابلوی اصلی فضای داخلی محدودی داشت. پیمانکار این مشکل را با استفاده از یک محفظه نصب روی سطح در مجاورت پانل حل کرد و طول هادی را زیر 10 اینچ نگه داشت در حالی که همچنان توصیه های سازنده را رعایت می کرد.

نتایج کاربرد و نتایج کمی

طی 12 ماه بعد، کارخانه کاهش 41 درصدی در زمان توقف برنامه ریزی نشده را دنبال کرد. خرابی های ناشی از افزایش برق مربوط به تجهیزات از 23 حادثه به 9 مورد کاهش یافت. هزینه کل تعمیرات، شامل قطعات و کار پیمانکار، از 38000 دلار به 16000 دلار کاهش یافت.

تولید 3.2 درصد افزایش یافت زیرا خطوط بدون وقفه طولانی تر کار کردند. کارخانه بسته بندی نرخ تحویل به موقع 98.5 درصد را به دست آورد، نسبت به 94.1 درصد در سال قبل. مدیر کارخانه همچنین گزارش داد که 6 دستگاه Soutya هزینه خود را در عرض 3 ماه پرداخت کردند که تنها بر اساس هزینه های تعمیر و توقف اجتناب شده بود.

دستگاه های حفاظت از نوسانات بدون نیاز به تعمیر و نگهداری نبودند. در ماه ژانویه، یک واحد در نزدیکی یک کمپرسور هوای بزرگ، پس از یک سری افزایش ولتاژ داخلی، یک فیوز حرارتی منفجر شده را نشان داد. هزینه تعویض 180 دلار بود، و زمان توقف برای آن تعویض تنها 20 دقیقه بود - یک رویداد کوچک در مقایسه با ساعت‌های از دست رفته قبلی.

صدای مشتری

مدیر مهندسی که بر این پروژه نظارت داشت، گفت: "ما شک داشتیم که یک محافظ برق 450 دلاری بتواند مشکلی را حل کند که تجهیزات UPS قدیمی ما قادر به حل آن نبودند. پس از یک سال داده ها، اعداد خودشان صحبت می کنند. دستگاه های Soutya قابل اعتمادترین بخش سیستم الکتریکی ما بوده اند."

درس ها و بینش ها

سه غذای آماده می تواند به گیاهان دیگر با مشکلات مشابه کمک کند:

• حفاظت را در هر سطح هماهنگ کنید.یک محافظ برق تنها در پانل اصلی کافی نیست. دستگاه‌های نوع 2 را در پنل‌های فرعی که لوازم الکترونیکی حساس را تغذیه می‌کنند، نصب کنید.
• نشانگر وضعیت را به طور منظم بررسی کنید.قطع حرارتی می تواند بدون یک رویداد خارجی قابل مشاهده فعال شود. یک گشت ماهانه برای بازرسی پنجره های نشانگر اضافه کنید.
• برای جایگزینی برنامه ریزی کنید.دستگاه های محافظ ولتاژ پس از گذرای مکرر تخریب می شوند. یک واحد یدکی را در قفسه نگه دارید و هر 3 تا 5 سال یک بار برای تعویض آن بودجه اختصاص دهید.

اگر پروژه تکرار می شد، تیم مهندسی دستگاه های نظارتی را نصب می کرد که رویدادهای افزایش ناگهانی را در یک سیستم مرکزی ثبت می کند. این اطلاعات حتی واضح‌تری را در مورد فرکانس و شدت افزایش می‌دهد و به توجیه حفاظت بیشتر در جاده کمک می‌کند.

مراجع

IEC 61643-11:2011. دستگاه های حفاظتی ولتاژ پایین - قسمت 11: SPD های متصل به سیستم های برق ولتاژ پایین. 

UL 1449. استاندارد برای دستگاه‌های حفاظت از نوسانات.