Introductie
Het hinderlijk uitschakelen van thermische relais is een veelvoorkomend maar kostbaar probleem in industriële motorbesturingssystemen. Bij een recent incident in een Britse fabriek viel een REXROTH ABZMS-35-1X/120F thermisch relais tijdens normaal bedrijf herhaaldelijk in werking, wat ongeplande stilstand en productieverliezen veroorzaakte. Het storingssymptoom – frequent struikelen zonder duidelijke overbelasting – leidde tot een gedetailleerd onderzoek naar de hoofdoorzaak om de onderliggende problemen te identificeren en op te lossen.
Componentoverzicht
De REXROTH ABZMS-35-1X/120F is een thermisch relais ontworpen voor motorbeveiliging in industriële omgevingen. Hij is geschikt voor een maximale stroomsterkte van 120 A en werkt binnen een omgevingstemperatuurbereik van -25°C tot +55°C. Het relais wordt geïnstalleerd in een bedieningspaneel en wordt gebruikt om de thermische belasting van een driefasige motor te bewaken, meestal in toepassingen zoals pompen, compressoren en transportsystemen.
Bewijs van mislukking
Tijdens het onderzoek zijn de volgende bewijsmiddelen aangetroffen:
- Herhaalde uitschakeling: Het relais is binnen een periode van 16 uur twaalf keer uitgeschakeld, ondanks dat de motor 110% van zijn nominale belasting niet overschreed.
- Omgevingsomstandigheden: De omgevingstemperatuur in het bedieningspaneel werd gemeten op 48°C, waarmee de maximale operationele limiet van het relais met 13°C werd overschreden.
- Trillingsgegevens: Trillingsanalyse onthulde een toename van 12% in amplitude bij de relaisbehuizing, waarschijnlijk als gevolg van mechanische spanning van nabijgelegen machines.
- Visuele inspectie: De relaisbehuizing vertoonde tekenen van oververhitting, waaronder verkleuring en een lichte vervorming van de behuizing.
- Stroommetingen: Met behulp van een Fluke 434 II-analysator werd de motorstroom geregistreerd bij 112 A, ruim binnen de nominale capaciteit van het relais.
Onderzoek naar de oorzaak
Bij het hoofdoorzaakonderzoek werd gebruik gemaakt van een gestructureerde foutenboomanalyse (FTA) om de factoren die bijdragen aan het hinderlijk struikelen te identificeren. De volgende vragen waren leidend voor het onderzoek:
- Waarom schakelde het relais uit terwijl de motor niet overbelast was?
- Welke omgevingsfactoren kunnen de prestaties van het relais beïnvloeden?
- Heeft het relais de juiste afmetingen voor de motor en toepassing?
- Zijn er mechanische of elektrische storingen die de werking van het relais beïnvloeden?
Oorzaken geïdentificeerd
Op basis van het onderzoek zijn de volgende hoofdoorzaken geïdentificeerd en gerangschikt op waarschijnlijkheid en ondersteunend bewijsmateriaal:
- Oververhitting als gevolg van omgevingstemperatuur: De omgevingstemperatuur in het bedieningspaneel overschreed de maximale bedrijfslimiet van het relais, waardoor het thermische element voortijdig werd geactiveerd. Dit wordt ondersteund door thermokoppelmetingen en de visuele inspectie van het relaishuis.
- Onjuiste relaisgrootte: Het relais was geschikt voor een motor van 120 A, maar de werkelijke motorstroom werd gemeten bij 112 A, wat duidt op een mogelijke ondermaat of verkeerde toepassing. Dit werd bevestigd door een beoordeling van het typeplaatje van de motor en het relaisspecificatieblad.
- Mechanische spanning door trillingen: de trillingsgegevens wezen op een toename van 12% in amplitude, wat mechanische verkeerde uitlijning of spanning op de interne componenten van het relais zou kunnen veroorzaken, wat tot valse uitschakeling zou kunnen leiden. Dit werd bevestigd door een trillingsanalyse met behulp van een Keysight 35670A-analysator.
- Onjuiste installatie of montage: Het relais was niet correct gemonteerd, wat leidde tot een slechte warmteafvoer en verhoogde thermische belasting. Dit werd vastgesteld door middel van een visuele inspectie en meting van de montagespeling van het relais.
Corrigerende acties
De volgende corrigerende maatregelen werden aanbevolen om de onderliggende oorzaken aan te pakken:
- Installeer een controlesysteem voor de omgevingstemperatuur: Er werd een geforceerd koelsysteem aanbevolen om de temperatuur van het bedieningspaneel binnen het gespecificeerde bereik van -25°C tot +55°C te houden. Dit omvat het gebruik van koellichamen en thermokoppels voor continue monitoring.
- Vervang het relais door een eenheid van het juiste formaat: Het relais is vervangen door een REXROTH ABZMS-35-1X/120F-model dat voldoet aan de nominale stroom- en omgevingscondities van de motor. Dit zorgt voor een nauwkeurige thermische beveiliging.
- Trilisolatie implementeren: Het relais werd gemonteerd op trillingsdempende steunen om mechanische spanning te verminderen. Dit werd voor en na de installatie geverifieerd met behulp van een trillingsanalysetool.
- Verbeter de installatiepraktijken: Het relais werd opnieuw gemonteerd met de juiste speling en warmteafvoer. Dit werd bevestigd door een visuele inspectie en temperatuurmeting met behulp van een infraroodthermometer.
Snelle diagnostische checklist
De volgende checklist kan door onderhoudstechnici in het veld worden gebruikt om hinderlijke uitschakelproblemen met thermische relais snel te diagnosticeren en op te lossen:
- Meet de omgevingstemperatuur in het bedieningspaneel met behulp van een thermokoppel. Zorg ervoor dat deze tussen -25°C en +55°C ligt.
- Controleer de motorstroom met behulp van een stroomtang. Zorg ervoor dat deze niet hoger is dan 110% van de nominale stroom van het relais.
- Inspecteer het relais op tekenen van oververhitting, zoals verkleuring of vervorming.
- Meet de trillingsamplitude met behulp van een trillingsanalysator. Zorg ervoor dat dit binnen aanvaardbare grenzen ligt (≤ 12% stijging).
- Controleer de montage en speling van het relais. Zorg ervoor dat er geen mechanische spanning of obstructie is.
- Controleer het specificatieblad van het relais om er zeker van te zijn dat het de juiste maat heeft voor de motor en toepassing.
- Installeer een temperatuurbewakingssysteem als de omgevingstemperatuur consistent boven de bedrijfslimiet van het relais ligt.
- Vervang het relais door een model dat overeenkomt met de nominale stroom- en omgevingscondities van de motor.
- Gebruik trillingsdempende steunen om de mechanische belasting op het relais te verminderen.
- Voer een thermische beeldscan van het bedieningspaneel uit om eventuele problemen met de opbouw van warmte of isolatie te identificeren.
- Bekijk de installatiedocumentatie van het relais om een juiste montage en warmteafvoer te garanderen.
- Documenteer alle bevindingen en corrigerende maatregelen voor toekomstig gebruik en naleving.
Preventiestrategie
Om toekomstige hinderlijke uitschakeling van het thermische relais te voorkomen, wordt de volgende preventiestrategie aanbevolen:
- Regelmatige onderhoudsintervallen: Plan periodieke inspecties van het bedieningspaneel en het relais om een goede werking en omgevingsomstandigheden te garanderen. Dit moet elke zes maanden worden gedaan of zoals gespecificeerd in de onderhoudshandleiding van het relais.
- Conditiemonitoring: implementeer een conditiemonitoringsysteem dat temperatuur- en trillingssensoren omvat. Dit maakt vroegtijdige detectie van abnormale omstandigheden en proactief onderhoud mogelijk.
- Ontwerpverbeteringen: Herontwerp het bedieningspaneel met verbeterde warmteafvoer, zoals extra ventilatie of koellichamen. Dit vermindert het risico op oververhitting en verlengt de levensduur van het relais.
- Training en documentatie: Geef training aan onderhoudspersoneel over de juiste relaisinstallatie, afmetingen en probleemoplossing. Zorg ervoor dat alle documentatie up-to-date is en toegankelijk is voor referentie.
Conclusie met CTA
Het hinderlijk uitschakelen van thermische relais kan een aanzienlijke uitdaging zijn in industriële motorbesturingssystemen, maar met een systematische aanpak van de analyse van de hoofdoorzaak en corrigerende maatregelen kan dit effectief worden verholpen. De juiste afmetingen, omgevingscontrole en mechanische isolatie zijn van cruciaal belang voor een betrouwbare werking. Voor vervangingsonderdelen en preventieve componenten kunt u de UNITEC-D E-Catalogus bezoeken om de juiste oplossingen voor uw toepassing te vinden.
Referenties
- ANSI/IEEE C57.91-2020: Gids voor de toepassing van transformatoren
- ASME B31.3-2020: Procesleidingen
- NFPA 70-2023: Nationale elektrische code (NEC)
- REXROTH ABZMS-35-1X/120F Technische handleiding
- Handboek voor foutanalyse, 3e editie
- IEC 60947-4-1: Laagspanningsschakel- en besturingsapparatuur – Deel 4-1: Magneetschakelaars en motorstarters
- ISO 5344:2016: Conditiebewaking en diagnostiek van machines
- UL 508A: Standaard voor veiligheid voor industriële bedieningspanelen
