Introduzione
Lo sgancio intempestivo dei relè termici è un problema comune ma costoso nei sistemi di controllo dei motori industriali. In un recente incidente presso uno stabilimento di produzione del Regno Unito, un relè termico REXROTH ABZMS-35-1X/120F è scattato ripetutamente durante il normale funzionamento, causando tempi di fermo non pianificati e perdite di produzione. Il sintomo del guasto, ovvero interventi frequenti senza sovraccarico apparente, ha innescato un'indagine dettagliata sulla causa principale per identificare e risolvere i problemi sottostanti.
Panoramica dei componenti
Il REXROTH ABZMS-35-1X/120F è un relè termico progettato per la protezione dei motori in ambienti industriali. È valutato per una corrente massima di 120 A e funziona in un intervallo di temperatura ambiente compreso tra -25°C e +55°C. Il relè è installato in un pannello di controllo e viene utilizzato per monitorare il carico termico su un motore trifase, generalmente in applicazioni quali pompe, compressori e sistemi di trasporto.
Prove di fallimento
Nel corso delle indagini sono emerse le seguenti prove:
- Scatti ripetuti: il relè è scattato 12 volte in un periodo di 16 ore, nonostante il motore non superasse il 110% del suo carico nominale.
- Condizioni ambientali: la temperatura ambiente nel pannello di controllo è stata misurata a 48°C, superando di 13°C il limite operativo massimo del relè.
- Dati sulle vibrazioni: l'analisi delle vibrazioni ha rivelato un aumento del 12% dell'ampiezza nell'alloggiamento del relè, probabilmente a causa dello stress meccanico dei macchinari vicini.
- Ispezione visiva: l'alloggiamento del relè mostrava segni di surriscaldamento, inclusi scolorimento e una leggera deformazione dell'alloggiamento.
- Misurazioni di corrente: utilizzando un analizzatore Fluke 434 II, la corrente del motore è stata registrata a 112 A, ben entro la capacità nominale del relè.
Indagine sulla causa principale
L'indagine sulla causa principale ha utilizzato un'analisi strutturata dell'albero dei guasti (FTA) per identificare i fattori che contribuiscono all'intervento fastidioso. Le seguenti domande hanno guidato l’indagine:
- Perché il relè è scattato quando il motore non era sovraccarico?
- Quali fattori ambientali potrebbero influenzare le prestazioni del relè?
- Il relè è dimensionato correttamente per il motore e l'applicazione?
- Ci sono interferenze meccaniche o elettriche che influiscono sul funzionamento del relè?
Cause principali identificate
Sulla base dell'indagine, sono state identificate le seguenti cause profonde e classificate in base alla probabilità e alle prove a sostegno:
- Surriscaldamento dovuto alla temperatura ambiente: La temperatura ambiente nel pannello di controllo ha superato il limite operativo massimo del relè, provocando l'attivazione prematura dell'elemento termico. Ciò è supportato dalle misurazioni della termocoppia e dall'ispezione visiva dell'alloggiamento del relè.
- Dimensionamento relè errato: Il relè è stato valutato per un motore da 120 A, ma la corrente effettiva del motore è stata misurata a 112 A, suggerendo un possibile sottodimensionamento o un'errata applicazione. Ciò è stato confermato attraverso un esame della targhetta del motore e della scheda tecnica del relè.
- Sollecitazione meccanica dovuta alle vibrazioni: i dati sulle vibrazioni hanno indicato un aumento del 12% in ampiezza, che potrebbe causare un disallineamento meccanico o stress sui componenti interni del relè, con conseguenti falsi interventi. Ciò è stato confermato da un'analisi delle vibrazioni effettuata utilizzando un analizzatore Keysight 35670A.
- Installazione o montaggio non corretti: il relè non è stato montato correttamente, con conseguente scarsa dissipazione del calore e aumento del carico termico. Ciò è stato identificato attraverso un'ispezione visiva e la misurazione della distanza di montaggio del relè.
Azioni correttive
Sono state consigliate le seguenti azioni correttive per affrontare le cause profonde:
- Installa un sistema di controllo della temperatura ambiente: è stato consigliato un sistema di raffreddamento ad aria forzata per mantenere la temperatura del pannello di controllo entro l'intervallo specificato compreso tra -25°C e +55°C. Ciò include l'uso di dissipatori di calore e termocoppie per il monitoraggio continuo.
- Sostituisci il relè con un'unità di dimensioni adeguate: il relè è stato sostituito con un modello REXROTH ABZMS-35-1X/120F che corrisponde alla corrente nominale del motore e alle condizioni ambientali. Ciò garantisce una protezione termica accurata.
- Implementazione dell'isolamento dalle vibrazioni: il relè è stato montato su supporti antivibranti per ridurre lo stress meccanico. Ciò è stato verificato utilizzando uno strumento di analisi delle vibrazioni prima e dopo l'installazione.
- Migliorare le pratiche di installazione: il relè è stato rimontato rispettando lo spazio e i percorsi di dissipazione del calore adeguati. Ciò è stato confermato attraverso un'ispezione visiva e una misurazione della temperatura utilizzando un termometro a infrarossi.
Elenco di controllo diagnostico rapido
La seguente lista di controllo può essere utilizzata dai tecnici della manutenzione sul campo per diagnosticare e risolvere rapidamente i problemi di intervento intempestivo del relè termico:
- Misurare la temperatura ambiente nel pannello di controllo utilizzando una termocoppia. Assicurarsi che sia compreso tra -25°C e +55°C.
- Controllare la corrente del motore utilizzando una pinza amperometrica. Assicurarsi che non superi il 110% della corrente nominale del relè.
- Ispezionare il relè per rilevare eventuali segni di surriscaldamento, come scolorimento o deformazione.
- Misurare l'ampiezza della vibrazione utilizzando un analizzatore di vibrazioni. Assicurarsi che rientri nei limiti accettabili (aumento ≤ 12%).
- Verificare il montaggio e lo spazio libero del relè. Assicurarsi che non vi siano sollecitazioni meccaniche o ostruzioni.
- Controllare la scheda tecnica del relè per verificare che sia dimensionato correttamente per il motore e l'applicazione.
- Installare un sistema di monitoraggio della temperatura se la temperatura ambiente è costantemente superiore al limite operativo del relè.
- Sostituire il relè con un modello che corrisponda alla corrente nominale del motore e alle condizioni ambientali.
- Utilizzare supporti antivibranti per ridurre lo stress meccanico sul relè.
- Eseguire una scansione termica del pannello di controllo per identificare eventuali accumuli di calore o problemi di isolamento.
- Esaminare la documentazione di installazione del relè per garantire il corretto montaggio e la dissipazione del calore.
- Documentare tutti i risultati e le azioni correttive per riferimento futuro e conformità.
Strategia di prevenzione
Per evitare futuri interventi intempestivi del relè termico, si raccomanda la seguente strategia di prevenzione:
- Intervalli di manutenzione regolari: pianificare ispezioni periodiche del pannello di controllo e del relè per garantire il corretto funzionamento e le condizioni ambientali. Questa operazione dovrebbe essere eseguita ogni 6 mesi o come specificato nel manuale di manutenzione del relè.
- Monitoraggio delle condizioni: implementa un sistema di monitoraggio delle condizioni che includa sensori di temperatura e vibrazioni. Ciò consente il rilevamento tempestivo di condizioni anomale e la manutenzione proattiva.
- Miglioramenti al design: riprogettazione del pannello di controllo per includere una migliore dissipazione del calore, come ventilazione o dissipatori di calore aggiuntivi. Ciò riduce il rischio di surriscaldamento e prolunga la durata del relè.
- Formazione e documentazione: fornire formazione al personale di manutenzione sulla corretta installazione, dimensionamento e risoluzione dei problemi dei relè. Assicurarsi che tutta la documentazione sia aggiornata e accessibile come riferimento.
Conclusione con CTA
Lo sgancio intempestivo dei relè termici può rappresentare una sfida significativa nei sistemi di controllo dei motori industriali, ma con un approccio sistematico all'analisi delle cause profonde e alle azioni correttive, può essere efficacemente mitigato. Il corretto dimensionamento, il controllo ambientale e l'isolamento meccanico sono fondamentali per garantire un funzionamento affidabile. Per parti di ricambio e componenti preventivi, visita il catalogo elettronico UNITEC-D per trovare le soluzioni giuste per la tua applicazione.
Riferimenti
- ANSI/IEEE C57.91-2020: Guida per l'applicazione dei trasformatori
- ASME B31.3-2020: Tubazioni di processo
- NFPA 70-2023: Codice elettrico nazionale (NEC)
- REXROTH ABZMS-35-1X/120F Manuale tecnico
- Manuale sull'analisi dei guasti, 3a edizione
- IEC 60947-4-1: Apparecchiature di manovra e controllo a bassa tensione – Parte 4-1: Contattori e avviatori motore
- ISO 5344:2016: Monitoraggio delle condizioni e diagnostica delle macchine
- UL 508A: Standard di sicurezza per i pannelli di controllo industriali
