A Midwest Flexible Packaging egy ohiói székhelyű közepes méretű gyártó, amely 320 embert foglalkoztat. A cég többrétegű fóliákat és tasakokat gyárt az élelmiszeripar és az orvosi ipar számára. Létesítménye 12 nagy sebességű extrudálósort, 8 nyomdagépet, valamint több tucat segédmotort és hajtást működtet. Az üzem a hét minden napján, 24 órában üzemel, évente csak két ütemezett karbantartási időszakkal.

A vállalatra nyomás nehezedett, hogy javítsa a pontos szállítási teljesítményt. Az ügyfelek szűkebb átfutási időket követeltek, és minden váratlan vonalleállás hatással volt a bevételre. A projektet megelőző évben a nem tervezett leállás átlagosan 84 óra volt, ami az éves termelési kapacitás 2%-a.

Kihívások és fájdalompontok

A legtöbb nem tervezett leállás kiváltó oka az elektromos túlfeszültség volt. Az üzem egy vidéki elosztó-elosztó végén található, és gyakoriak voltak a villámcsapásból és a közüzemi kapcsolásból származó feszültségcsúcsok. A létesítményen belül a kompresszorok és hűtőberendezések nagy motorjainak gyakori indítása kapcsolási tranzienseket is generált, amelyek áthaladtak az elektromos hálózaton.

Ezek a túlfeszültségek nem mindig kapcsolták ki azonnal a megszakítókat. Ehelyett fokozatosan lebontották az érzékeny alkatrészeket. Az üzem 12 hónap alatt hét PLC tápegységet, négy frekvenciaváltót és több mint egy tucat HMI érintőpanelt cserélt le. Minden meghibásodás a gyártás 2-6 órás leállását jelentette, míg a technikusok diagnosztizálták a hibát, és beszerelték a cserét. A teljes közvetlen javítási költség elérte a 38 000 USD-t, és további 120 000 USD veszteséget jelentett a termelési árrés.

A mérnökcsapat először az egyes munkaállomásokon próbált olcsó túlfeszültség-védelmi aljzatokat telepíteni. Ez a megközelítés csak az ezekhez az aljzatokhoz csatlakoztatott berendezéseket védte. A vezetékes gépek, például az extrudáló meghajtók és a nyomtatási regisztrációs érzékelők szabadon maradtak. Az egész épületre kiterjedő villámvédelmi rendszerek alkalmazására tett kísérlet nem foglalkozott a belső kapcsolási tranziensekkel, amelyek nem az épületen kívülről érkeztek.

Miért a Soutya AC 230V túlfeszültségvédő eszköz?

Az üzem elektrotechnikai vezetője három lehetőséget értékelt: a motor-generátor leválasztó rendszert, az egész épületre kiterjedő szünetmentes tápegységet és az összehangolt túlfeszültség-védelmi megoldást. Az első kettő ára 80 000, illetve 150 000 dollár volt, hosszú átfutási időkkel és magas folyamatos karbantartási költségekkel.

A Soutya AC 230V túlfeszültségvédő készülék ezzel szemben az IEC 61643-11 által meghatározott 2-es típusú védelmet kínált, és megfelelt az UL 1449 szabványnak. Az egység feszültségvédelmi besorolása elég alacsony volt ahhoz, hogy megvédje a PLC-t és a hajtás bemeneteit, és hőlekapcsolóval is rendelkezik, amely megakadályozta a súlyos túlfeszültség-károsodást. A hat egység összköltsége, amely magában foglalja a fő kapcsolótáblát és az öt alpanelt, 2400 dollár volt, beleértve a megszakítókat és a rögzítő hardvert. A mérnökcsapat nagyra értékelte a vizuális állapotjelzőt is, amely egyszerűvé tette a terepi ellenőrzést.

Végrehajtási folyamat

A projekt a tervezéstől az üzembe helyezésig két hétig tartott. Egy engedéllyel rendelkező villanyszerelő, az üzem karbantartó csapatával együttműködve három nap alatt végzett a telepítéssel.

• 1. lépés – Terhelésvizsgálat:A csapat feltérképezte az összes áramkört, és azonosította azt az öt elosztópanelt, amelyek a legkritikusabb gyártóberendezéseket táplálták.
• 2. lépés – A panel felszerelése:Minden Soutya SPD-t a megfelelő panel belsejébe szereltek fel, rövid, egyenes vezetékekkel az impedancia minimalizálása érdekében.
• 3. lépés – Koordináció:A telepítők ellenőrizték, hogy az SPD túlfeszültség-kapacitása minden ponton meghaladta-e a számított legrosszabb eset túlfeszültség-szintjét.
• 4. lépés – Tesztelés:Bekapcsolás után az állapotjelzők megerősítették a normál működést, és a csapat minden panelen rögzítette az alapfeszültségszinteket.
• 5. lépés – Képzés:A karbantartó személyzet 30 percet kapott az állapotablak leolvasásáról és az eszköz cseréjéről egy nagyobb túlfeszültség után.

A telepítés során egy kihívás adódott: a főkapcsolószekrény belső terei korlátozottak voltak. A kivitelező ezt úgy oldotta meg, hogy a panel mellett egy felületre szerelhető burkolatot használt, a vezeték hosszát 10 hüvelyk alatt tartotta, miközben továbbra is teljesítette a gyártó ajánlásait.

Pályázati eredmények és számszerűsített eredmények

A következő 12 hónap során az üzem 41%-kal csökkentette a nem tervezett leállásokat. A berendezésekkel kapcsolatos túlfeszültség-meghibásodások száma 23-ról 9-re csökkent. A javítások teljes költsége, beleértve az alkatrészeket és a vállalkozói munkát is, 38 000 dollárról 16 000 dollárra csökkent.

A termelés 3,2%-kal nőtt, mivel a vonalak megszakítás nélkül tovább futottak. A csomagolóüzem 98,5%-os pontos szállítási arányt ért el az előző évi 94,1%-ról. Az üzemvezető beszámolt arról is, hogy a hat Soutya készülék 3 hónapon belül megtérült, pusztán az elkerült javítási és leállási költségek alapján.

A túlfeszültség-védelmi berendezések nem voltak karbantartásmentesek. Januárban az egyik egység egy nagy légkompresszor közelében kiolvadt a hőbiztosíték sorozatos belső feszültségduzzadást követően. A csere költsége 180 dollár volt, és a csere leállása mindössze 20 perc volt – ez kisebb esemény a korábban elveszett órákhoz képest.

Ügyfélhang

"Szkeptikusak voltunk a tekintetben, hogy egy 450 dolláros túlfeszültségvédő megoldhat egy olyan problémát, amelyet a régi UPS-berendezéseink nem. Egy évnyi adathaladás után a számok magukért beszélnek. A Soutya készülékek az elektromos rendszerünk legmegbízhatóbb részét képezték" - mondta a projektet felügyelő mérnöki vezető.

Leckék és betekintések

Három elvitel segíthet más növényeknek, amelyek hasonló problémákkal küzdenek:

• Koordinálja a védelmet minden szinten.Egyetlen túlfeszültség-védő a fő panelen nem elég. Telepítse a 2-es típusú eszközöket az érzékeny elektronikát tápláló alpanelekre.
• Rendszeresen ellenőrizze az állapotjelzőt.A termikus lekapcsolás látható külső esemény nélkül is aktiválható. Adjon hozzá egy havi járőrt a jelzőablakok ellenőrzéséhez.
• Tervezze meg a cserét.A túlfeszültség elleni védőeszközök ismételt tranziensek hatására lebomlanak. Tartson egy tartalék egységet a polcon, és 3-5 évente cserélje ki.

Ha a projektet megismételnék, a mérnökcsapat olyan megfigyelő eszközöket telepítene, amelyek naplózzák a túlfeszültség-eseményeket egy központi rendszerbe. Ez még világosabb adatokat adna a túlfeszültség-gyakoriságról és a súlyosságról, ami hozzájárulna a további védelem indokolásához.

Hivatkozások

IEC 61643-11:2011. Kisfeszültségű túlfeszültség-védő készülékek – 11. rész: Kisfeszültségű energiarendszerekhez csatlakoztatott SPD-k. 

UL 1449. Túlfeszültség-védelmi eszközök szabványa.