Midwest Elastic Packaging هي شركة مصنعة متوسطة الحجم مقرها في ولاية أوهايو، وتوظف 320 شخصًا. تنتج الشركة أفلام وأكياس متعددة الطبقات للصناعات الغذائية والطبية. تعمل منشأتها على تشغيل 12 خط بثق عالي السرعة، و8 مكابس طباعة، وعشرات من المحركات والمحركات المساعدة. يعمل المصنع على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع، مع فترتين فقط للصيانة المجدولة سنويًا.

وكانت الشركة تحت ضغط لتحسين أداء التسليم في الوقت المحدد. كان العملاء يطالبون بفترات زمنية أقصر، وأي توقف غير متوقع للخط يؤثر على الإيرادات. في العام السابق للمشروع، بلغ متوسط ​​فترات التوقف غير المجدولة 84 ساعة، أي 2% من الطاقة الإنتاجية السنوية.

التحديات ونقاط الألم

كان السبب الجذري لمعظم التوقفات غير المخطط لها هو الزيادات الكهربائية. تقع المحطة في نهاية محطة تغذية توزيع ريفية، وكان ارتفاع الجهد الكهربائي الناتج عن البرق وتحويل المرافق أمرًا شائعًا. داخل المنشأة، أدى التشغيل المتكرر للمحركات الكبيرة على الضواغط والمبردات إلى توليد عمليات تحويل عابرة تنتقل عبر شبكة الطاقة.

لم تكن هذه الزيادات المفاجئة تؤدي دائمًا إلى تعطل القواطع على الفور. وبدلاً من ذلك، قاموا بتفكيك المكونات الحساسة تدريجيًا. وعلى مدار 12 شهرًا، استبدل المصنع سبعة مصادر طاقة PLC، وأربعة محركات متغيرة التردد، وأكثر من اثنتي عشرة لوحة تعمل باللمس لواجهة HMI. كان كل فشل يعني توقف الإنتاج لمدة تتراوح بين 2 إلى 6 ساعات بينما قام الفنيون بتشخيص الخلل وتركيب بديل. بلغ إجمالي تكاليف الإصلاح المباشرة 38000 دولار أمريكي، بالإضافة إلى 120000 دولار أمريكي إضافية في هامش الإنتاج المفقود.

حاول الفريق الهندسي أولاً تركيب منافذ رخيصة للحماية من زيادة التيار في محطات العمل الفردية. هذا النهج يحمي فقط المعدات الموصولة بتلك المنافذ. وظلت الآلات المتصلة، مثل محركات الأقراص وأجهزة استشعار تسجيل الطباعة، مكشوفة. إن محاولة استخدام أنظمة الحماية من الصواعق للمبنى بأكمله لم تعالج عمليات التبديل الداخلية، والتي لم تأتي من خارج المبنى.

لماذا جهاز الحماية من التيار المتردد Soutya AC 230V؟

قام مدير الهندسة الكهربائية بالمحطة بتقييم ثلاثة خيارات: نظام عزل المحرك والمولد، وإمدادات الطاقة غير المنقطعة على مستوى المبنى، وحل منسق لجهاز الحماية من زيادة التيار. تم تسعير المنتجين الأولين بمبلغ 80 ألف دولار و150 ألف دولار على التوالي، مع فترات زمنية طويلة وتكاليف صيانة مستمرة عالية.

في المقابل، يوفر جهاز الحماية من زيادة التيار المتردد Soutya AC 230V حماية من النوع 2 كما هو محدد بواسطة IEC 61643-11، ويتوافق مع UL 1449. كان معدل حماية الجهد الكهربي للوحدة منخفضًا بدرجة كافية لحماية PLC ومدخلات القيادة، ويتميز بفصل حراري يمنع حدوث ضرر لا يمكن إصلاحه بعد الارتفاع الشديد. وبلغت التكلفة الإجمالية لست وحدات، تغطي لوحة المفاتيح الرئيسية وخمس لوحات فرعية، 2400 دولار بما في ذلك القواطع وأجهزة التركيب. كما أعرب الفريق الهندسي أيضًا عن تقديره لمؤشر الحالة البصرية، مما جعل الفحص الميداني أمرًا بسيطًا.

عملية التنفيذ

استغرق المشروع أسبوعين من التصميم إلى التشغيل. وقام مقاول كهربائي مرخص، يعمل مع فريق صيانة المحطة، بإتمام عملية التركيب خلال ثلاثة أيام.

• الخطوة 1 – تحميل الدراسة:قام الفريق برسم خرائط لجميع الدوائر وحدد لوحات التوزيع الخمس التي تغذي معدات الإنتاج الأكثر أهمية.
• الخطوة 2 - تركيب اللوحة:تم تركيب كل Soutya SPD داخل اللوحة المعنية، مع وصلات قصيرة ومستقيمة لتقليل المعاوقة.
• الخطوة 3 – التنسيق:تحقق القائمون على التركيب من أن سعة التيار المفاجئ لـ SPD تجاوزت مستوى الارتفاع المحسوب لأسوأ الحالات في كل نقطة.
• الخطوة 4 – الاختبار:بعد التنشيط، أكدت مؤشرات الحالة التشغيل الطبيعي، وسجل الفريق مستويات الجهد الأساسية في كل لوحة.
• الخطوة 5 – التدريب:تلقى موظفو الصيانة جلسة مدتها 30 دقيقة حول قراءة نافذة الحالة واستبدال الجهاز بعد حدوث زيادة كبيرة.

نشأ أحد التحديات أثناء التثبيت: كانت لوحة المفاتيح الرئيسية ذات مساحة داخلية محدودة. قام المقاول بحل هذه المشكلة باستخدام حاوية مثبتة على السطح بجوار اللوحة، مع الحفاظ على طول الموصل أقل من 10 بوصات مع الاستمرار في تلبية توصيات الشركة المصنعة.

نتائج التطبيق والنتائج الكمية

وعلى مدار الـ 12 شهرًا التالية، حقق المصنع انخفاضًا بنسبة 41% في أوقات التوقف غير المجدولة. وانخفضت حالات الأعطال المفاجئة المتعلقة بالمعدات من 23 حادثًا إلى 9 حوادث. وانخفض إجمالي تكلفة الإصلاحات، بما في ذلك قطع الغيار وعمالة المقاول، من 38000 دولار إلى 16000 دولار.

زاد إنتاج الإنتاج بنسبة 3.2% بسبب تشغيل الخطوط لفترة أطول دون انقطاع. حقق مصنع التعبئة والتغليف معدل تسليم في الوقت المحدد بنسبة 98.5%، مقارنة بـ 94.1% في العام السابق. أفاد مدير المصنع أيضًا أن أجهزة Soutya الستة دفعت ثمنها في غضون 3 أشهر، بناءً على تكاليف الإصلاح التي تم تجنبها ووقت التوقف عن العمل وحده.

لم تكن أجهزة الحماية من زيادة التيار خالية من الصيانة. في شهر يناير، أظهرت إحدى الوحدات القريبة من ضاغط هواء كبير انفجارًا في الصمام الحراري بعد سلسلة من تضخم الجهد الداخلي. كانت تكلفة الاستبدال 180 دولارًا، وكان وقت التوقف عن العمل لهذا المبادلة 20 دقيقة فقط - وهو حدث بسيط مقارنة بالساعات المفقودة من قبل.

صوت العميل

"كنا متشككين في أن جهاز الحماية من زيادة التيار الذي تبلغ قيمته 450 دولارًا يمكنه حل مشكلة لم تتمكن معدات UPS القديمة الخاصة بنا من حلها. وبعد عام من البيانات، تتحدث الأرقام عن نفسها. وقال المدير الهندسي الذي أشرف على المشروع: "كانت أجهزة Soutya هي الجزء الأكثر موثوقية في نظامنا الكهربائي".

الدروس والرؤى

يمكن أن تساعد ثلاث وجبات سريعة النباتات الأخرى التي تعاني من مشكلات مماثلة:

• تنسيق الحماية على كل المستويات.لا يكفي وجود واقي من زيادة التيار في اللوحة الرئيسية. قم بتركيب أجهزة من النوع 2 على اللوحات الفرعية التي تغذي الإلكترونيات الحساسة.
• تحقق من مؤشر الحالة بانتظام.يمكن تنشيط الانفصال الحراري دون حدوث حدث خارجي مرئي. إضافة دورية شهرية لتفقد نوافذ المؤشرات.
• خطة للاستبدال.تتحلل أجهزة الحماية من زيادة التيار بعد عمليات العبور المتكررة. احتفظ بوحدة احتياطية على الرف، وخصص ميزانية للاستبدال كل 3 إلى 5 سنوات.

وفي حالة تكرار المشروع، سيقوم الفريق الهندسي بتركيب أجهزة مراقبة تسجل الأحداث المفاجئة إلى النظام المركزي. وهذا من شأنه أن يعطي بيانات أكثر وضوحا عن تواتر وشدة الزيادة، مما يساعد على تبرير الحماية الإضافية في المستقبل.

مراجع

إيك 61643-11:2011. أجهزة الحماية من زيادة الجهد المنخفض - الجزء 11: أجهزة الحماية من ارتفاع الجهد المنخفض المتصلة بأنظمة الطاقة ذات الجهد المنخفض. 

UL 1449. معيار لأجهزة الحماية من زيادة التيار.