Introduzione
Gli interventi intempestivi dei relè termici possono portare a tempi di inattività non pianificati, riduzione della produttività e aumento dei costi di manutenzione. Un recente incidente che ha coinvolto un relè termico Siemens 3SU1102-6AA40-3AA0 ha richiesto un'indagine per identificare le cause principali di questo guasto. Il relè è stato installato in uno stabilimento di produzione negli Stati Uniti, operante in un intervallo di temperatura ambiente compreso tra 21°C e 32°C (da 70°F a 90°F).
Panoramica dei componenti
Il relè termico Siemens 3SU1102-6AA40-3AA0 è progettato per proteggere i motori dal surriscaldamento, con una temperatura operativa massima di 60°C (140°F). Viene generalmente installato nei circuiti di controllo del motore, monitora la temperatura del motore e fa scattare il relè quando la temperatura supera il setpoint. Il relè funziona in conformità con gli standard ANSI/IEEE, in particolare lo standard IEEE 841-2001 per l'industria petrolifera e chimica, del petrolio e del gas naturale.
Condizioni operative
Il relè termico è stato sottoposto a un profilo di carico compreso tra il 50% e il 75% della sua capacità nominale, con picchi occasionali fino al 90%. La temperatura ambiente variava tra 21°C e 32°C (70°F e 90°F), con un'umidità relativa media del 50%.
Prove di fallimento
Nel corso delle indagini sono state raccolte le seguenti prove:
- Dati di temperatura: il sensore di temperatura del relè ha registrato una temperatura massima di 52°C (125°F) durante il normale funzionamento, superando la soglia consigliata di 46°C (115°F) specificata in NFPA 79.
- Dati sulle vibrazioni: le misurazioni delle vibrazioni hanno rivelato un'ampiezza di picco di 0,5 mm/s, entro il limite accettabile di 1 mm/s specificato in ISO 10816-1.
- Ispezione visiva: il relè e le sue connessioni sembravano essere in buone condizioni, senza segni di danni fisici o usura.
Indagine sulla causa principale
È stata condotta un’analisi sistematica utilizzando il metodo dei 5 Perché per identificare le cause profonde dello sgambetto fastidioso:
- Perché è scattato il relè termico? - Il relè è intervenuto a causa della temperatura eccessiva.
- Perché la temperatura era eccessiva? - La temperatura era eccessiva a causa del dimensionamento inadeguato del relè per il profilo di carico.
- Perché il relè non era adeguatamente dimensionato? - Il relè è stato dimensionato in modo inadeguato a causa di un'errata applicazione del profilo di carico e delle condizioni di temperatura ambiente.
- Perché il profilo di carico e le condizioni di temperatura ambiente non sono stati applicati accuratamente? - Il profilo di carico e le condizioni di temperatura ambiente non sono stati applicati con precisione a causa di dati insufficienti e ipotesi errate.
- Perché c’erano dati insufficienti e ipotesi errate? - I dati erano insufficienti e le ipotesi errate a causa di una pianificazione e progettazione inadeguata durante la fase di installazione.
Cause principali identificate
Sono state identificate le seguenti cause profonde, classificate in ordine di probabilità e supportate da prove:
- Temperatura ambiente (40%): L'elevata temperatura ambiente ha contribuito al raggiungimento della temperatura eccessiva, aumentando la probabilità di interventi fastidiosi.
- Profilo di carico (30%): Il profilo di carico variabile, con picchi occasionali, supera la capacità del relè, provocando temperatura eccessiva e intervento.
- Errori di dimensionamento (30%): il relè non è stato dimensionato adeguatamente per l'applicazione, con conseguente temperatura eccessiva e intervento.
Azioni correttive
Sono state implementate le seguenti azioni correttive:
- Soluzione immediata: il relè è stato sostituito con un'unità adeguatamente dimensionata e il profilo di carico è stato regolato per evitare sovraccarichi.
- Prevenzione a lungo termine: è stato stabilito un programma di manutenzione preventiva, comprendente ispezioni regolari e monitoraggio della temperatura e delle vibrazioni del relè.
Elenco di controllo diagnostico rapido
La seguente lista di controllo può essere utilizzata dai tecnici sul campo per diagnosticare lo sgancio intempestivo del relè termico:
- Verificare la temperatura ambiente e assicurarsi che rientri nell'intervallo consigliato (ASME PTC 19.1).
- Controllare il profilo di carico e assicurarsi che rientri nella capacità del relè (standard IEEE 841-2001).
- Ispezionare il relè e i suoi collegamenti per rilevare eventuali segni di danni fisici o usura (NFPA 79).
- Misura la temperatura e le vibrazioni del relè utilizzando una termocoppia e un misuratore di vibrazioni (ISO 10816-1).
- Controlla il dimensionamento del relè e assicurati che sia adeguato per l'applicazione (UL 508A).
- Esaminare i registri di manutenzione preventiva per garantire ispezioni e monitoraggio regolari (standard ANSI/IEEE).
- Utilizzare strumenti di ispezione come un multimetro e un oscilloscopio per verificare le caratteristiche elettriche del relè (standard IEEE 141-1993).
- Verificare la presenza di segnali d'allarme, quali temperatura eccessiva, vibrazioni o rumore, che potrebbero indicare un guasto imminente (CSA C22.2 N. 14).
- Verifica la certificazione del relè e la conformità agli standard pertinenti, come UL e CE (IEC 60947-4-1).
- Consultare le linee guida e le raccomandazioni del produttore per il modello di relè specifico (documentazione Siemens 3SU1102-6AA40-3AA0).
- Sfrutta il catalogo elettronico UNITEC-D per reperire pezzi di ricambio e componenti preventivi, garantendo prodotti certificati e conformi.
Strategia di prevenzione
Per evitare interventi intempestivi del relè termico, è possibile implementare la seguente strategia:
- Intervalli di manutenzione: ispezioni regolari e monitoraggio della temperatura e delle vibrazioni del relè devono essere eseguiti ogni 6 mesi o come raccomandato dal produttore.
- Monitoraggio delle condizioni: la temperatura e le vibrazioni del relè devono essere monitorate continuamente utilizzando un sistema di monitoraggio delle condizioni, che consenta il rilevamento tempestivo di potenziali problemi.
- Miglioramenti del design: il design del relè deve essere rivisto e migliorato per garantire dimensioni e capacità adeguate per l'applicazione, tenendo conto del profilo di carico e delle condizioni di temperatura ambiente.
Conclusione
In conclusione, l'analisi della causa principale dello sgancio intempestivo del relè termico ha identificato come cause principali la temperatura ambiente, il profilo di carico e gli errori di dimensionamento. Implementando azioni correttive e un programma di manutenzione preventiva, è possibile ridurre al minimo la probabilità di futuri interventi indesiderati. Per parti di ricambio e componenti preventivi, visitare il catalogo elettronico UNITEC-D.
Riferimenti
- Standard ANSI/IEEE 841-2001: Industria petrolifera e chimica - Industrie del petrolio e del gas naturale - Motori elettrici.
- NFPA 79: Standard elettrico per macchinari industriali.
- ISO 10816-1: Vibrazioni meccaniche - Valutazione delle vibrazioni della macchina mediante misurazioni su parti non rotanti.
- UL 508A: Standard di sicurezza per i pannelli di controllo industriali.
- Documentazione Siemens 3SU1102-6AA40-3AA0: Istruzioni operative relè termico.
- ASME PTC 19.1: Incertezza del test.
- Standard IEEE 141-1993: Pratica raccomandata per la distribuzione dell'energia negli impianti industriali.
- CSA C22.2 N. 14: Apparecchiature di controllo industriale.
- IEC 60947-4-1: Apparecchiature di manovra e controllo a bassa tensione - Parte 4-1: Contattori e avviatori motore - Contattori elettromeccanici e avviatori motore.
