Midwest Flexible Packaging je středně velký výrobce se sídlem v Ohiu, který zaměstnává 320 lidí. Společnost vyrábí vícevrstvé fólie a sáčky pro potravinářský a lékařský průmysl. Jeho zařízení provozuje 12 vysokorychlostních vytlačovacích linek, 8 tiskových strojů a desítky pomocných motorů a pohonů. Závod běží 24 hodin denně, 7 dní v týdnu, s pouze dvěma plánovanými okny údržby ročně.

Společnost byla pod tlakem, aby zlepšila výkon včasných dodávek. Zákazníci požadovali kratší dodací lhůty a jakékoli neočekávané zastavení linky mělo dopad na tržby. V roce před projektem činily neplánované odstávky v průměru 84 hodin, 2 % roční výrobní kapacity.

Výzvy a body bolesti

Hlavní příčinou většiny neplánovaných zastávek byly elektrické přepětí. Závod stojí na konci venkovského distribučního napáječe a napěťové špičky způsobené bleskem a přepínáním veřejných služeb byly běžné. Uvnitř zařízení časté spouštění velkých motorů na kompresorech a chladičích také generovalo spínací přechody, které procházely elektrickou sítí.

Tyto přepětí ne vždy okamžitě vypínaly jističe. Místo toho postupně degradovaly citlivé komponenty. Během 12 měsíců závod vyměnil sedm napájecích zdrojů PLC, čtyři frekvenční měniče a více než tucet dotykových panelů HMI. Každá porucha znamenala zastavení výroby na 2 až 6 hodin, kdy technici diagnostikovali závadu a nainstalovali náhradu. Celkové přímé náklady na opravy dosáhly 38 000 USD a dalších 120 000 USD ve ztrátě výrobní marže.

Inženýrský tým se nejprve pokusil nainstalovat levné vývody přepěťové ochrany na jednotlivých pracovních stanicích. Tento přístup chránil pouze zařízení zapojená do těchto zásuvek. Pevně ​​zapojené stroje, jako jsou vytlačovací jednotky a snímače soutisku tisku, zůstaly vystaveny. Pokus o použití systémů ochrany před bleskem celé budovy neřešil vnitřní spínací přechodové jevy, které nepocházely zvenčí budovy.

Proč Soutya AC 230V přepěťová ochrana?

Vedoucí elektrotechniky závodu vyhodnotil tři možnosti: izolační systém motor-generátor, nepřerušitelný zdroj energie pro celou budovu a koordinované řešení přepěťové ochrany. Cena prvních dvou byla 80 000 USD a 150 000 USD, s dlouhými dodacími lhůtami a vysokými náklady na průběžnou údržbu.

Přepěťová ochrana Soutya AC 230V naproti tomu nabízela ochranu typu 2 podle definice IEC 61643-11 a vyhovovala UL 1449. Napěťová ochrana jednotky byla dostatečně nízká, aby chránila vstupy PLC a měniče, a vyznačovala se tepelným odpojením, které zabraňovalo neopravitelnému poškození po silném přepětí. Celkové náklady na šest jednotek pokrývajících hlavní rozvaděč a pět dílčích panelů byly 2 400 USD včetně jističů a montážního hardwaru. Technický tým také ocenil vizuální indikátor stavu, který usnadnil kontrolu v terénu.

Proces implementace

Projekt trval od návrhu po uvedení do provozu dva týdny. Licencovaný dodavatel elektro, spolupracující s týmem údržby elektrárny, dokončil instalaci za tři dny.

• Krok 1 – Načíst studii:Tým zmapoval všechny okruhy a identifikoval pět distribučních panelů, které napájely nejkritičtější výrobní zařízení.
• Krok 2 – Montáž panelu:Každý Soutya SPD byl namontován uvnitř příslušného panelu s krátkými přímými vodiči pro minimalizaci impedance.
• Krok 3 – Koordinace:Instalatéři ověřili, že kapacita rázového proudu SPD v každém bodě překračuje vypočítanou úroveň rázu pro nejhorší případ.
• Krok 4 – Testování:Po připojení napájení potvrdily stavové indikátory normální provoz a tým zaznamenal základní úrovně napětí na každém panelu.
• Krok 5 – Školení:Pracovníci údržby absolvovali 30minutovou relaci na přečtení stavového okna a výměnu zařízení po události velkého rázu.

Během instalace vyvstal jeden problém: hlavní rozvaděč měl omezený vnitřní prostor. Dodavatel to vyřešil použitím krytu pro povrchovou montáž přiléhající k panelu, který udržoval délku vodiče pod 10 palců a přitom stále splňoval doporučení výrobce.

Výsledky aplikace a kvantifikované výsledky

Během následujících 12 měsíců závod zaznamenal 41% snížení neplánovaných odstávek. Přepěťové poruchy související se zařízením klesly z 23 na 9. Celkové náklady na opravy, včetně dílů a práce dodavatele, klesly z 38 000 USD na 16 000 USD.

Výroba se zvýšila o 3,2 %, protože linky běžely déle bez přerušení. Obalovna dosáhla míry včasných dodávek 98,5 %, což je nárůst z 94,1 % v předchozím roce. Vedoucí závodu také uvedl, že šest zařízení Soutya se zaplatilo do 3 měsíců pouze na základě eliminovaných nákladů na opravy a prostoje.

Přepěťová ochrana nebyla bezúdržbová. V lednu jedna jednotka poblíž velkého vzduchového kompresoru vykazovala spálenou tepelnou pojistku po sérii nárůstů vnitřního napětí. Náklady na výměnu byly 180 USD a prostoj pro tento swap byl pouze 20 minut – menší událost ve srovnání s hodinami ztracenými předtím.

Hlas zákazníka

"Byli jsme skeptičtí, že by přepěťová ochrana za 450 USD mohla vyřešit problém, který naše stará UPS zařízení nedokázala. Po roce shromažďování dat čísla mluví sama za sebe. Zařízení Soutya byla nejspolehlivější součástí našeho elektrického systému," řekl technický manažer, který na projekt dohlížel.

Lekce a postřehy

Tři tipy mohou pomoci jiným rostlinám s podobnými problémy:

• Ochrana souřadnic na všech úrovních.Jedna přepěťová ochrana na hlavním panelu nestačí. Nainstalujte zařízení typu 2 na dílčí panely, které napájejí citlivou elektroniku.
• Pravidelně kontrolujte stavový indikátor.Tepelné odpojení se může aktivovat bez viditelné vnější události. Přidejte měsíční hlídku pro kontrolu oken indikátorů.
• Plán výměny.Přepěťová ochranná zařízení se po opakovaných přechodech zhoršují. Udržujte náhradní jednotku na polici a počítejte s výměnou každých 3 až 5 let.

Pokud by se projekt opakoval, technický tým by nainstaloval monitorovací zařízení, která zaznamenávají přepětí do centrálního systému. To by poskytlo ještě jasnější údaje o frekvenci a závažnosti přepětí, což by pomohlo ospravedlnit další ochranu na silnici.

Reference

IEC 61643-11:2011. Nízkonapěťová přepěťová ochrana – Část 11: SPD připojená k nízkonapěťovým energetickým systémům. 

UL 1449. Norma pro přepěťová ochranná zařízení.