Midwest Flexible Packaging er en mellemstor producent baseret i Ohio og beskæftiger 320 medarbejdere. Virksomheden producerer flerlagsfilm og poser til fødevare- og medicinindustrien. Dets anlæg driver 12 højhastighedsekstruderingslinjer, 8 trykpresser og snesevis af hjælpemotorer og drev. Anlægget kører 24/7 med kun to planlagte vedligeholdelsesvinduer om året.

Virksomheden havde været under pres for at forbedre leveringsydelsen til tiden. Kunderne krævede strammere leveringstider, og ethvert uventet linjestop påvirkede omsætningen. I året før projektet var uplanlagt nedetid i gennemsnit 84 timer, 2% af den årlige produktionskapacitet.

Udfordringer og smertepunkter

Grundårsagen til de fleste uplanlagte stop var elektriske overspændinger. Anlægget sidder for enden af ​​en distributionsforsyning til landet, og spændingsspidser fra lynnedslag og forsyningsskift var almindelige. Inde i anlægget genererede hyppige start af store motorer på kompressorer og kølere også koblingstransienter, der rejste gennem elnettet.

Disse stigninger udløste ikke altid brydere med det samme. I stedet nedbryde de gradvist følsomme komponenter. I løbet af en 12-måneders periode udskiftede fabrikken syv PLC-strømforsyninger, fire frekvensomformere og mere end et dusin HMI-berøringspaneler. Hver fejl betød et produktionsstop, der varede 2 til 6 timer, mens teknikere diagnosticerede fejlen og installerede en erstatning. De samlede direkte reparationsomkostninger nåede $38.000, med yderligere $120.000 i tabt produktionsmargin.

Ingeniørteamet forsøgte først at installere billige overspændingssikringsudtag på individuelle arbejdsstationer. Denne tilgang beskyttede kun udstyr tilsluttet disse stikkontakter. Kablede maskiner, såsom ekstruderingsdrev og printregistreringssensorer, forblev blotlagte. Et forsøg på at bruge lynbeskyttelsessystemer i hele bygningen adresserede ikke de interne koblingstransienter, som ikke kom udefra bygningen.

Hvorfor Soutya AC 230V overspændingsbeskyttelsesenhed?

Anlæggets elektrotekniske leder vurderede tre muligheder: et motor-generator-isoleringssystem, en bygningsdækkende uafbrydelig strømforsyning og en koordineret overspændingsbeskyttelsesløsning. De to første var prissat til henholdsvis $80.000 og $150.000 med lange leveringstider og høje løbende vedligeholdelsesomkostninger.

Soutya AC 230V overspændingsbeskyttelsesanordningen tilbød derimod Type 2-beskyttelse som defineret af IEC 61643-11, og den overholdt UL 1449. Enhedens spændingsbeskyttelsesklassificering var lav nok til at beskytte PLC- og drevindgangene, og den havde en termisk afbrydelse, der forhindrede uoprettelig overspænding efter en adskillelse. De samlede omkostninger for seks enheder, der dækker hovedtavlen og fem underpaneler, var $2.400 inklusive afbrydere og monteringsudstyr. Ingeniørteamet satte også pris på den visuelle statusindikator, som gjorde markinspektionen enkel.

Implementeringsproces

Projektet tog to uger fra design til idriftsættelse. En autoriseret el-entreprenør, der arbejdede med fabrikkens vedligeholdelsesteam, afsluttede installationen på tre dage.

• Trin 1 – Indlæs undersøgelse:Holdet kortlagde alle kredsløb og identificerede de fem distributionspaneler, der forsynede det mest kritiske produktionsudstyr.
• Trin 2 – Panelmontering:Hver Soutya SPD blev monteret inde i det respektive panel med korte, lige ledninger for at minimere impedansen.
• Trin 3 – Koordinering:Installatører bekræftede, at SPD'ens overspændingsstrømkapacitet oversteg det beregnede værst tænkelige overspændingsniveau på hvert punkt.
• Trin 4 – Test:Efter strømforsyning bekræftede statusindikatorerne normal drift, og holdet registrerede basislinjespændingsniveauer på hvert panel.
• Trin 5 – Træning:Vedligeholdelsespersonalet fik en 30-minutters session med at læse statusvinduet og udskifte enheden efter en større stigningshændelse.

En udfordring opstod under installationen: Hovedtavlen havde begrænset indvendig plads. Entreprenøren løste dette ved at bruge et overflademonteret kabinet, der støder op til panelet, og holder lederlængden under 10 tommer, mens den stadig opfylder producentens anbefalinger.

Ansøgningsresultater og kvantificerede resultater

I løbet af de følgende 12 måneder sporede fabrikken en 41 % reduktion i uplanlagt nedetid. Udstyrsrelaterede overspændingsfejl faldt fra 23 hændelser til 9. De samlede omkostninger til reparationer, inklusive dele og entreprenørarbejde, faldt fra $38.000 til $16.000.

Produktionen steg med 3,2%, fordi linjer kørte længere uden afbrydelser. Pakkefabrikken opnåede en rettidig leveringsrate på 98,5%, en stigning fra 94,1% året før. Fabrikschefen rapporterede også, at de seks Soutya-enheder betalte sig selv inden for 3 måneder, alene baseret på undgåede reparations- og nedetidsomkostninger.

Overspændingsbeskyttelsesanordningerne var ikke vedligeholdelsesfrie. I januar viste en enhed nær en stor luftkompressor en sprunget termisk sikring efter en række interne spændingsudsving. Udskiftningsprisen var $180, og nedetiden for det bytte var kun 20 minutter - en mindre begivenhed sammenlignet med de timer, der var tabt før.

Kundes stemme

"Vi var skeptiske over, at en overspændingsbeskytter til $450 kunne løse et problem, som vores gamle UPS-udstyr ikke kunne. Efter et års data taler tallene for sig selv. Soutya-enhederne har været den mest pålidelige del af vores elektriske system," sagde ingeniørchefen, som overvågede projektet.

Lektioner og indsigt

Tre takeaways kan hjælpe andre planter med lignende problemer:

• Koordiner beskyttelse på alle niveauer.En enkelt overspændingsbeskytter ved hovedpanelet er ikke nok. Installer Type 2-enheder på underpaneler, der leverer følsom elektronik.
• Kontroller statusindikatoren regelmæssigt.En termisk afbrydelse kan aktiveres uden en synlig ekstern hændelse. Tilføj en månedlig patrulje for at inspicere indikatorvinduerne.
• Plan for udskiftning.Overspændingsbeskyttelsesanordninger nedbrydes efter gentagne transienter. Hav en ekstra enhed på hylden, og budget for udskiftning hvert 3. til 5. år.

Hvis projektet blev gentaget, ville ingeniørteamet installere overvågningsenheder, der logger overspændingshændelser til et centralt system. Det ville give endnu klarere data om overspændingshyppighed og alvorlighed, hvilket hjælper med at retfærdiggøre yderligere beskyttelse hen ad vejen.

Referencer

IEC 61643-11:2011. Lavspændingsoverspændingsbeskyttelsesanordninger — Del 11: SPD'er forbundet til lavspændingsstrømsystemer. 

UL 1449. Standard for overspændingsbeskyttelsesanordninger.