вступ
Неприємне спрацьовування теплового реле є поширеною, але дорогою проблемою в промислових системах керування двигуном. Під час нещодавнього інциденту на заводі-виробнику у Великій Британії теплове реле REXROTH ABZMS-35-1X/120F неодноразово спрацьовувало під час нормальної роботи, викликаючи незапланований простой і втрати виробництва. Симптом несправності — часте відключення без видимого перевантаження — викликав детальне дослідження першопричини, щоб виявити та вирішити основні проблеми.
Огляд компонентів
REXROTH ABZMS-35-1X/120F — це теплове реле, призначене для захисту двигуна в промислових умовах. Він розрахований на максимальний струм 120 А і працює в діапазоні температур навколишнього середовища від -25 °C до +55 °C. Реле встановлюється в панель керування та використовується для контролю теплового навантаження на 3-фазний двигун, як правило, у таких додатках, як насоси, компресори та конвеєрні системи.
Докази невдачі
Під час слідства були виявлені такі докази:
- Повторне спрацьовування: реле спрацьовувало 12 разів протягом 16-годинного періоду, незважаючи на те, що двигун не перевищував 110% номінального навантаження.
- Умови навколишнього середовища: Виміряна температура навколишнього середовища в панелі керування становила 48°C, що перевищує максимальну робочу межу реле на 13°C.
- Дані про вібрацію: Аналіз вібрації виявив збільшення амплітуди вібрації на корпусі реле на 12%, ймовірно, через механічне навантаження від обладнання, що знаходиться поблизу.
- Візуальний огляд: корпус реле мав ознаки перегріву, зокрема зміну кольору та незначну деформацію корпусу.
- Вимірювання струму: за допомогою аналізатора Fluke 434 II було зафіксовано струм двигуна на рівні 112 А, що цілком відповідає номінальній потужності реле.
Дослідження першопричини
Для дослідження першопричини використовувався структурований аналіз дерева несправностей (FTA), щоб визначити фактори, що сприяють неприємному відключенню. Під час розслідування керувалися такими питаннями:
- Чому спрацювало реле, коли двигун не був перевантажений?
- Які фактори зовнішнього середовища можуть вплинути на роботу реле?
- Чи відповідний розмір реле відповідає двигуну та застосуванню?
- Чи є механічні або електричні перешкоди, що впливають на роботу реле?
Основні причини виявлені
На основі розслідування було визначено наступні першопричини та впорядковано за ймовірністю та підтверджуючими доказами:
- Перегрів через температуру навколишнього середовища: Температура навколишнього середовища в панелі керування перевищила максимальну робочу межу реле, що призвело до передчасної активації теплового елемента. Це підтверджується вимірюваннями термопари та візуальним оглядом корпусу реле.
- Неправильний розмір реле: реле було розраховано на двигун на 120 А, але фактичний струм двигуна було виміряно на рівні 112 А, що свідчить про можливе заниження розміру або неправильне застосування. Це було підтверджено оглядом паспортної таблички двигуна та специфікації реле.
- Механічне навантаження від вібрації: дані про вібрацію вказують на збільшення амплітуди на 12%, що може спричинити механічне зміщення або навантаження на внутрішні компоненти реле, що призведе до помилкового спрацьовування. Це було підтверджено аналізом вібрації за допомогою аналізатора Keysight 35670A.
- Неналежне встановлення чи монтаж: реле було встановлено неправильно, що призвело до поганого відведення тепла та збільшення теплового навантаження. Це було виявлено під час візуального огляду та вимірювання монтажного зазору реле.
Коригувальні дії
Рекомендовано наступні коригувальні дії для усунення основних причин:
- Установіть систему контролю температури навколишнього середовища: рекомендовано використовувати систему охолодження з примусовим повітрям, щоб підтримувати температуру панелі керування в межах зазначеного діапазону від -25°C до +55°C. Це включає використання радіаторів і термопар для постійного моніторингу.
- Замініть реле на пристрій відповідного розміру: Реле було замінено на модель REXROTH ABZMS-35-1X/120F, яка відповідає номінальному струму двигуна та умовам навколишнього середовища. Це забезпечує точний теплозахист.
- Застосування віброізоляції: реле встановлено на віброізоляційних кріпленнях, щоб зменшити механічне навантаження. Це було перевірено за допомогою інструменту аналізу вібрації до та після встановлення.
- Покращити методи встановлення: реле було повторно встановлено з відповідним зазором і шляхами розсіювання тепла. Це було підтверджено шляхом візуального огляду та вимірювання температури за допомогою інфрачервоного термометра.
Контрольний список швидкої діагностики
Нижченаведений контрольний список може бути використаний фахівцями з технічного обслуговування на місцях для швидкої діагностики та вирішення проблем, пов’язаних із спрацьовуванням теплового реле:
- Виміряйте температуру навколишнього середовища в панелі керування за допомогою термопари. Переконайтеся, що вона знаходиться в межах від -25°C до +55°C.
- Перевірте струм двигуна за допомогою вимірювальних кліщів. Переконайтеся, що він не перевищує 110% номінального струму реле.
- Перевірте реле на наявність ознак перегріву, наприклад зміни кольору або деформації.
- Виміряйте амплітуду вібрації за допомогою вібраційного аналізатора. Переконайтеся, що він знаходиться в допустимих межах (збільшення ≤ 12%).
- Перевірте кріплення та зазор реле. Переконайтеся, що немає механічних навантажень або перешкод.
- Перевірте специфікацію реле, щоб переконатися, що його розмір відповідає двигуну та застосуванню.
- Встановіть систему моніторингу температури, якщо температура навколишнього середовища постійно перевищує робочу межу реле.
- Замініть реле на модель, яка відповідає номінальному струму двигуна та умовам навколишнього середовища.
- Використовуйте кріплення для гасіння вібрації, щоб зменшити механічне навантаження на реле.
- Виконайте тепловізійне сканування панелі керування, щоб виявити будь-які проблеми з нагріванням або ізоляцією.
- Перегляньте документацію по встановленню реле, щоб переконатися в правильному монтажі та розсіюванні тепла.
- Задокументуйте всі висновки та коригувальні дії для подальшого використання та відповідності.
Стратегія профілактики
Щоб запобігти неприємному відключенню теплового реле в майбутньому, рекомендується наступна стратегія запобігання:
- Регулярні інтервали технічного обслуговування: Заплануйте періодичні перевірки панелі керування та реле, щоб забезпечити належну роботу та умови навколишнього середовища. Це слід робити кожні 6 місяців або як зазначено в посібнику з технічного обслуговування реле.
- Моніторинг стану: запровадьте систему моніторингу стану, яка включає датчики температури та вібрації. Це дозволяє завчасно виявляти ненормальні умови та завчасно проводити технічне обслуговування.
- Покращення дизайну: перепроектуйте панель керування, щоб включити покращене розсіювання тепла, наприклад додаткову вентиляцію чи радіатори. Це знижує ризик перегріву і продовжує термін служби реле.
- Навчання та документація: Проведіть навчання персоналу з обслуговування щодо правильного встановлення реле, визначення розміру та усунення несправностей. Переконайтеся, що вся документація є актуальною та доступною для довідки.
Висновок з CTA
Неприємне спрацьовування теплового реле може бути серйозною проблемою в промислових системах керування двигуном, але за допомогою систематичного підходу до аналізу першопричини та коригувальних дій можна ефективно пом’якшити її. Правильний вибір розміру, контроль навколишнього середовища та механічна ізоляція мають вирішальне значення для забезпечення надійної роботи. Щоб знайти запасні частини та профілактичні компоненти, відвідайте електронний каталог UNITEC-D, щоб знайти правильні рішення для вашого застосування.
Список літератури
- ANSI/IEEE C57.91-2020: Посібник із застосування трансформаторів
- ASME B31.3-2020: Технологічні трубопроводи
- NFPA 70-2023: Національний електротехнічний кодекс (NEC)
- Технічний посібник REXROTH ABZMS-35-1X/120F
- Посібник з аналізу відмов, 3-е видання
- IEC 60947-4-1: Апаратура розподільна та керуюча низьковольтна – Частина 4-1: Контактори та пускачі двигунів
- ISO 5344:2016: Моніторинг стану та діагностика машин
- UL 508A: Стандарт безпеки для промислових панелей керування
