Présentation
Les déclenchements intempestifs des relais thermiques peuvent entraîner des temps d'arrêt imprévus, une réduction de la productivité et une augmentation des coûts de maintenance. Un incident récent impliquant un relais thermique Siemens 3SU1102-6AA40-3AA0 a donné lieu à une enquête pour identifier les causes profondes de cette panne. Le relais a été installé dans une usine de fabrication aux États-Unis, fonctionnant dans une plage de température ambiante de 70°F à 90°F (21°C à 32°C).
Présentation des composants
Le relais thermique Siemens 3SU1102-6AA40-3AA0 est conçu pour protéger les moteurs contre la surchauffe, avec une température de fonctionnement maximale de 140°F (60°C). Il est généralement installé dans les circuits de commande de moteur, surveillant la température du moteur et déclenchant le relais lorsque la température dépasse le point de consigne. Le relais fonctionne conformément aux normes ANSI/IEEE, en particulier la norme IEEE 841-2001 pour les industries pétrolières et chimiques, le pétrole et le gaz naturel.
Conditions de fonctionnement
Le relais thermique a été soumis à un profil de charge de 50 à 75 % de sa capacité nominale, avec des pics occasionnels allant jusqu'à 90 %. La température ambiante variait entre 70°F et 90°F (21°C et 32°C), avec une humidité relative moyenne de 50 %.
Preuve d'échec
Au cours de l'enquête, les preuves suivantes ont été recueillies :
- Données de température : le capteur de température du relais a enregistré une température maximale de 125 °F (52 °C) pendant le fonctionnement normal, dépassant le seuil recommandé de 115 °F (46 °C) spécifié dans la NFPA 79.
- Données de vibration : les mesures de vibration ont révélé une amplitude maximale de 0,5 mm/s, dans la limite acceptable de 1 mm/s spécifiée dans ISO 10816-1.
- Inspection visuelle : Le relais et ses connexions semblaient en bon état, sans aucun signe de dommage physique ou d'usure.
Enquête sur les causes profondes
Une analyse systématique a été réalisée selon la méthode des 5 Pourquoi pour identifier les causes profondes des déclenchements intempestifs :
- Pourquoi le relais thermique s'est-il déclenché ? - Le relais s'est déclenché à cause d'une température excessive.
- Pourquoi la température était-elle excessive ? - La température était excessive en raison d'un dimensionnement inadéquat du relais pour le profil de charge.
- Pourquoi le relais n'était-il pas suffisamment dimensionné ? - Le relais était mal dimensionné en raison d'une mauvaise application du profil de charge et des conditions de température ambiante.
- Pourquoi le profil de charge et les conditions de température ambiante n’ont-ils pas été appliqués avec précision ? - Le profil de charge et les conditions de température ambiante n'ont pas été appliqués avec précision en raison de données insuffisantes et d'hypothèses incorrectes.
- Pourquoi y avait-il des données insuffisantes et des hypothèses incorrectes ? - Il y avait des données insuffisantes et des hypothèses incorrectes en raison d'une planification et d'une conception inadéquates pendant la phase d'installation.
Causes profondes identifiées
Les causes profondes suivantes ont été identifiées, classées par ordre de probabilité et étayées par des preuves :
- Température ambiante (40 %) : La température ambiante élevée a contribué à la température excessive, augmentant ainsi le risque de déclenchement intempestif.
- Profil de charge (30 %) : Le profil de charge variable, avec des pics occasionnels, dépassait la capacité du relais, entraînant une température excessive et un déclenchement.
- Erreurs de dimensionnement (30 %) : le relais n'était pas correctement dimensionné pour l'application, ce qui entraînait une température excessive et un déclenchement.
Actions correctives
Les actions correctives suivantes ont été mises en œuvre :
- Solution immédiate : le relais a été remplacé par une unité correctement dimensionnée et le profil de charge a été ajusté pour éviter les surcharges.
- Prévention à long terme : Un programme de maintenance préventive a été établi, comprenant des inspections régulières et une surveillance de la température et des vibrations du relais.
Liste de contrôle de diagnostic rapide
La liste de contrôle suivante peut être utilisée par les techniciens sur le terrain pour diagnostiquer les déclenchements intempestifs des relais thermiques :
- Vérifiez la température ambiante et assurez-vous qu'elle se situe dans la plage recommandée (ASME PTC 19.1).
- Vérifiez le profil de charge et assurez-vous qu'il respecte la capacité du relais (norme IEEE 841-2001).
- Inspectez le relais et ses connexions pour détecter tout signe de dommage physique ou d'usure (NFPA 79).
- Mesurez la température et les vibrations du relais à l'aide d'un thermocouple et d'un vibromètre (ISO 10816-1).
- Vérifiez le dimensionnement du relais et assurez-vous qu'il est adapté à l'application (UL 508A).
- Examinez les dossiers de maintenance préventive pour assurer des inspections et une surveillance régulières (normes ANSI/IEEE).
- Utilisez des outils d'inspection tels qu'un multimètre et un oscilloscope pour vérifier les caractéristiques électriques du relais (norme IEEE 141-1993).
- Recherchez les signaux d'alarme, tels qu'une température, des vibrations ou un bruit excessifs, qui peuvent indiquer une défaillance imminente (CSA C22.2 n° 14).
- Vérifiez la certification du relais et sa conformité aux normes pertinentes, telles que UL et CE (IEC 60947-4-1).
- Consultez les directives et recommandations du fabricant pour le modèle de relais spécifique (documentation Siemens 3SU1102-6AA40-3AA0).
- Exploitez le catalogue électronique UNITEC-D pour vous procurer des pièces de rechange et des composants préventifs, garantissant ainsi des produits certifiés et conformes.
Stratégie de prévention
Pour éviter les déclenchements intempestifs des relais thermiques, la stratégie suivante peut être mise en œuvre :
- Intervalles de maintenance : Des inspections régulières et une surveillance de la température et des vibrations du relais doivent être effectuées tous les 6 mois, ou selon les recommandations du fabricant.
- Surveillance de l'état : la température et les vibrations du relais doivent être surveillées en permanence à l'aide d'un système de surveillance de l'état, permettant une détection précoce des problèmes potentiels.
- Améliorations de la conception : la conception du relais doit être revue et améliorée pour garantir un dimensionnement et une capacité adéquats pour l'application, en tenant compte du profil de charge et des conditions de température ambiante.
Conclusion
En conclusion, l'analyse des causes profondes du déclenchement intempestif du relais thermique a identifié la température ambiante, le profil de charge et les erreurs de dimensionnement comme causes principales. En mettant en œuvre des actions correctives et un programme de maintenance préventive, la probabilité de futurs déclenchements intempestifs peut être minimisée. Pour les pièces de rechange et les composants préventifs, consultez le catalogue électronique UNITEC-D.
Références
- Norme ANSI/IEEE 841-2001 : Industrie pétrolière et chimique – Industries du pétrole et du gaz naturel – Moteurs électriques.
- NFPA 79 : Norme électrique pour les machines industrielles.
- ISO 10816-1 : Vibrations mécaniques - Évaluation des vibrations des machines par mesures sur des pièces non tournantes.
- UL 508A : Norme de sécurité pour les panneaux de commande industriels.
- Documentation Siemens 3SU1102-6AA40-3AA0 : Mode d'emploi du relais thermique.
- ASME PTC 19.1 : Incertitude des tests.
- Norme IEEE 141-1993 : Pratique recommandée pour la distribution d'énergie dans les installations industrielles.
- CSA C22.2 No. 14 : Équipement de contrôle industriel.
- IEC 60947-4-1 : Appareillage basse tension - Partie 4-1 : Contacteurs et démarreurs-moteurs - Contacteurs et démarreurs électromécaniques.
