Midwest Flexible Packaging este un producător de dimensiuni medii cu sediul în Ohio, care are 320 de angajați. Compania produce folii multistrat și pungi pentru industria alimentară și medicală. Unitatea sa operează 12 linii de extrudare de mare viteză, 8 prese de tipar și zeci de motoare și acționări auxiliare. Fabrica funcționează 24/7, cu doar două ferestre de întreținere programate pe an.

Compania a fost sub presiune pentru a îmbunătăți performanța livrărilor la timp. Clienții au cerut timpi de livrare mai strânși și orice întrerupere neașteptată a liniei a afectat veniturile. În anul de dinaintea proiectului, timpul de oprire neprogramat a fost în medie de 84 de ore, 2% din capacitatea de producție anuală.

Provocări și puncte de durere

Cauza principală a majorității opririlor neplanificate au fost supratensiunile electrice. Uzina se află la capătul unui alimentator de distribuție rurală, iar vârfurile de tensiune de la fulgere și comutarea utilităților erau obișnuite. În interiorul instalației, pornirile frecvente ale motoarelor mari la compresoare și răcitoare de lichid au generat, de asemenea, tranzitorii de comutare care au traversat rețeaua de alimentare.

Aceste supratensiuni nu au declanșat întotdeauna întrerupătorii imediat. În schimb, au degradat treptat componentele sensibile. Pe o perioadă de 12 luni, fabrica a înlocuit șapte surse de alimentare PLC, patru unități de frecvență variabilă și mai mult de o duzină de panouri tactile HMI. Fiecare defecțiune a însemnat o oprire a producției de 2 până la 6 ore, în timp ce tehnicienii au diagnosticat defecțiunea și au instalat un înlocuitor. Costurile totale de reparații directe au ajuns la 38.000 USD, cu o marjă suplimentară de producție pierdută de 120.000 USD.

Echipa de ingineri a încercat mai întâi să instaleze prize ieftine de protecție la supratensiune la stațiile de lucru individuale. Această abordare a protejat doar echipamentele conectate la acele prize. Mașinile cu fir, cum ar fi unitățile de extrudare și senzorii de înregistrare a imprimării, au rămas expuse. Încercarea de a utiliza sisteme de protecție împotriva trăsnetului pentru întreaga clădire nu a abordat tranzitorii interni de comutare, care nu au venit din exteriorul clădirii.

De ce dispozitivul de protecție la supratensiune Soutya AC 230V?

Managerul de inginerie electrică al fabricii a evaluat trei opțiuni: un sistem de izolare a motor-generatorului, o sursă de alimentare neîntreruptibilă la nivelul întregii clădiri și o soluție coordonată pentru dispozitive de protecție la supratensiune. Primele două au avut un preț de 80.000 USD și, respectiv, 150.000 USD, cu termene lungi de livrare și costuri ridicate de întreținere continuă.

Dispozitivul de protecție la supratensiune Soutya AC 230V, în schimb, a oferit protecție de tip 2 așa cum este definită de IEC 61643-11 și a respectat UL 1449. Gradul de protecție a tensiunii a unității a fost suficient de scăzut pentru a proteja PLC-ul și intrările unității și a prezentat o deconectare termică care a prevenit daune ireparabile după o supratensiune gravă. Costul total pentru șase unități, care acoperă tabloul principal și cinci sub-panouri, a fost de 2.400 USD, inclusiv întreruptoarele și hardware-ul de montaj. Echipa de ingineri a apreciat și indicatorul vizual de stare, care a făcut inspecția pe teren simplă.

Procesul de implementare

Proiectul a durat două săptămâni de la proiectare până la punere în funcțiune. Un antreprenor electrician autorizat, care lucrează cu echipa de întreținere a uzinei, a finalizat instalația în trei zile.

• Pasul 1 – Studiul de încărcare:Echipa a cartografiat toate circuitele și a identificat cele cinci panouri de distribuție care au alimentat cele mai critice echipamente de producție.
• Pasul 2 – Montarea pe panou:Fiecare SPD Soutya a fost montat în interiorul panoului respectiv, cu cabluri scurte și drepte pentru a minimiza impedanța.
• Pasul 3 – Coordonare:Instalatorii au verificat că capacitatea curentului de supratensiune a SPD a depășit nivelul calculat de supratensiune în cel mai rău caz în fiecare punct.
• Pasul 4 – Testare:După alimentare, indicatorii de stare au confirmat funcționarea normală, iar echipa a înregistrat nivelurile de tensiune de bază la fiecare panou.
• Pasul 5 – Antrenament:Personalul de întreținere a primit o sesiune de 30 de minute despre citirea ferestrei de stare și înlocuirea dispozitivului după un eveniment major de supratensiune.

O provocare a apărut în timpul instalării: tabloul principal avea spațiu interior limitat. Antreprenorul a rezolvat acest lucru folosind o carcasă montată pe suprafață adiacentă panoului, menținând lungimea conductorului sub 10 inci, respectând în același timp recomandările producătorului.

Rezultate aplicații și rezultate cuantificate

În următoarele 12 luni, uzina a înregistrat o reducere cu 41% a timpului de oprire neprogramat. Defecțiunile legate de supratensiune legate de echipamente au scăzut de la 23 de incidente la 9. Costul total al reparațiilor, inclusiv piesele și forța de muncă, a scăzut de la 38.000 USD la 16.000 USD.

Producția a crescut cu 3,2%, deoarece liniile au funcționat mai mult fără întrerupere. Uzina de ambalare a atins o rată de livrare la timp de 98,5%, în creștere față de 94,1% în anul precedent. Managerul fabricii a mai raportat că cele șase dispozitive Soutya s-au plătit singure în decurs de 3 luni, doar pe baza costurilor evitate de reparații și de oprire.

Dispozitivele de protecție la supratensiune nu necesitau întreținere. În ianuarie, o unitate din apropierea unui compresor de aer mare a arătat o siguranță termică arsă după o serie de creșteri interne de tensiune. Costul de înlocuire a fost de 180 USD, iar timpul de nefuncționare pentru acel schimb a fost de doar 20 de minute - un eveniment minor în comparație cu orele pierdute înainte.

Vocea clientului

"Am fost sceptici că un protector de supratensiune de 450 USD ar putea rezolva o problemă pe care vechiul nostru echipament UPS nu o putea. După un an de date, cifrele vorbesc de la sine. Dispozitivele Soutya au fost cea mai fiabilă parte a sistemului nostru electric", a spus managerul de inginerie, care a supravegheat proiectul.

Lecții și perspective

Trei recomandări pot ajuta alte plante cu probleme similare:

• Coordonați protecția la fiecare nivel.Un singur protector de supratensiune la panoul principal nu este suficient. Instalați dispozitive de tip 2 la subpanourile care alimentează electronice sensibile.
• Verificați regulat indicatorul de stare.O deconectare termică se poate activa fără un eveniment extern vizibil. Adăugați o patrulă lunară pentru a inspecta ferestrele indicatoare.
• Plan de înlocuire.Dispozitivele de protecție la supratensiune se degradează după tranzitorii repetate. Păstrați o unitate de rezervă pe raft și bugetați pentru înlocuire la fiecare 3 până la 5 ani.

Dacă proiectul ar fi repetat, echipa de ingineri ar instala dispozitive de monitorizare care înregistrează evenimentele de supratensiune într-un sistem central. Acest lucru ar oferi date și mai clare despre frecvența și severitatea supratensiunii, ajutând la justificarea unei protecții suplimentare pe viitor.

Referințe

IEC 61643-11:2011. Dispozitive de protecție împotriva supratensiunii de joasă tensiune — Partea 11: SPD-uri conectate la sisteme de alimentare cu tensiune joasă. 

UL 1449. Standard pentru dispozitive de protecție la supratensiune.