ההשפעה של בעיות איכות כוח על מערכות אוטומציה תעשייתית

מערכות אוטומציה תעשייתיות מהוות את עמוד השדרה של ייצור מודרני, בקרת תהליכים ותשתיות קריטיות.ממבקרים לוגיים הניתנים לתוכנה (PLCs) ודחפים משתנים (VFDs) לרובוטים מתקדמים ורכישת מידע (SCADA) רשתות, מערכות אלה דורשות אספקה נקייה ויציבה של חשמל לפעול באופן אמין, הפרעות איכות כוח הן יקרות; הן מקורן של מכשירים פנימיים והן רשתות חיצוניות, כאשר הן אינן מוגבלות, הן חסרות צורך בחשמל, ללא צורך, ללא צורך במנגנון חשמלי קבוע, ללא מטרה טכנית, ללא מטרה, ללא ספק, ללא שינוי יעיל, ללא שינוי, ואפקטים, ללא ספק, ואפקטים, כאשר הוא בעל השפעה יעילה, ללא שינוי, ללא שינוי יעיל, ללא ספק, ללא מטרה יציבה, הוא בעל השפעה יעילה, ללא שינוי, ללא כוונה יעילה, ללא ספק, ללא ספק, ואפקטים, ללא ספק, הוא בעל השפעה טכנית, ללא שינוי יעיל.

הבנה של איכות כוח בהגדרות תעשייתיות

איכות כוח היא מדד של כמה מקרוב אספקת החשמל מתאימה מתח אידיאלי ותדירות גלפורמות.בעולם אידיאלי, מתח ונוכחים לעקוב אחר צורה סינוסית טהורה באמפליטורה קבועה ותדירות (בדרך כלל 50 או 60 הרץ) חשמל בעולם האמיתי, עם זאת, הוא כפוף למחזורי תקשורת רגישים או הפרעות אלה יכול להיות מסווג על ידי משך, גודל, וספקטרלי עבור מערכות תעשייתיות, אפילו פעולות אלקטרוניקה רגישות, אבל יכול להפעיל רק צמיגים עד כמה לחץ חשמליות, אבל רק כדי לחץ על ידי מתחים עם הפרעה.

הסביבה החשמלית בתוך צמח תעשייתי היא רועשת לשמצה.מנועים גדולים מתחילים, ריתוך, ממריצים, והחלפת כוח אספקה כל הרמוניות הזרקת מתחים טרנספורמטיביים בחזרה למערכת ההפצה. Compounding זה, ההתפשטות של מכשירים בעלי יעילות גבוהה כגון תאורה LED ו VFDs הגדילה את שכיחות של זרמי נזקניים ללא תקינים, אפקט פיזור של תאים אלקטרוניים, יכול להפוך את המשתנים של התנהגות מבוזרת.

סוגים נפוצים של הפרעות איכות עוצמה

כדי לטפל בבעיות איכות כוח ביעילות, מהנדסים חייבים להכיר תחילה בסוגים ספציפיים של הפרעות המאיימות על מערכות אוטומציה.קטגוריות הבאות מייצגות את התופעות הנפוצות והבעייתיות ביותר.

1. וולטאג סאגס ואינטראקציות

וולטאזס - הנקרא גם דיפס - הם צמצום קצר במתח RMS, בדרך כלל נמשך מחצי מחזור לכמה שניות.הם אירוע איכות הכוח תכופה ביותר בצמחים תעשייתיים, לעתים קרובות נגרמת על ידי תקלות ברשת השירות, שביתות ברקים, או עומס כבד החל בתוך המתקן.עבור ציוד אוטומציה, מתחת ל 80–90% של nominal מתח יכול לגרום מגעים כדי להוריד, להזיז את מערכת ההפעלה שלהם, או אפילו לא מפריעה את ה- ELC.

הפרעות שלמות, גם אם רק לכמה שניות, הן אפילו יותר משבשות.לבקרי אוטומציה רבים אין יכולת נסיעה מעבר לאחד או שניים מחזורים, כלומר אובדן קצר של תוצאות כוח במערכת מלאה מחדש ואובדן נתונים אפשרי.

וולטאז Swells ו Transient Overvoltages

וולטאז 'swells הם עלייה זמנית מעל מתח nominal RMS, למרות שהם פחות נפוץ מאשר sags. Swells יכול להתרחש כאשר עומסים גדולים לשפוך או במהלך תקלות קו-קרקע יחיד במערכות לא מעוותות. הם עלולים להדגיש את בידוד של מנועים והופכים, אבל עבור רכיבי אוטומציה אלקטרונית, האיום החמור יותר מגיע מתופעות לוואי טרנספורמטיביות - קצר מאוד, דגימה גבוהה, אפילו על ידי עצירות רגישים, או מטווח של פעולות.

3.הפצה ההרמוניה

הרמוניים הם מרכיבים סינוסאידים של גלפור אשר התדרים שלהם הם מספריים של התדירות הבסיסית. הם מתעוררים מעומסים לא לינארי כגון VFDs, ממריצים, מערכות UPS, ו arc פרווה. רמות גבוהות של עיוותים הרמוניים לגרום להתחממות נוספת בהתמרה ובכבלים, הזדקנות מוקדמת של capacitors, ולהגדיל את הזרם נייטרליים בשלוש מערכות של ספקטרום למערכות דלקתיות, לדיכאון, כלומר, למניעים של מוטציות קוליות דלקתיות (אומטילות) עם אותות של מוטציות קוליות דלקתיות (D) עם אותות של מוטציות לא-8% (D) הוא גורם נזקי דיכאון (ירידה של חומר נפץ) עם עיוותים (ירידה של מוטציות ב-8%) עם עיוותים (ירידה של חומרת דיכאון) עם עיוותים (ירידה של חומר נפץ) ב-8%) ב-8% (מסוגלטרה-8%) הוא גורם שלילי של חומר נפץ) בגרסאות של חומר נפץ) עם עיוותים (ירידה של חומר נפץ (מסוגלטרה-אוטומטיים (מסוגלטרה-8%) בגרסאות של חומרת דיכאון (מסנוגדילה) הוא גורם שלילי של חומרת דיכאון) הוא גורם שלילי של חומר נפץ) הוא גורם שלילי של

4. תדירות והפרעות ואיזון

שינויים קלים הם נדירים במערכות המחוברות לרשת, אך יכולים להתרחש בתרחישים מאוישים או גיבוי. סטיות תדירות להשפיע על המהירות של מנועים סינכרוניים ואת תזמון מערכות בקרה שמסתמך על תדירות קו החשמל כבסיס זמן.חוסר איזון וולטאז' - מתחים לא שוויוניים במערכת תלת-אפוזה - נפוץ יותר ויכולים להיגרם על ידי עומסים לא מאוזנים או מאוזנים, לעתים קרובות, על מגבלות מוטוריות שליליות.

השפעות ישירות על מערכות אוטומציה

ההשפעות של הפרעות איכות כוח על אוטומציה תעשייתית אינן מוגבלות לסוג אחד של תוצאה.הם מתקפלים על פני תחומים תפעוליים, פיננסים ובטיחות. להלן הן קטגוריות ההשפעה העיקריות, כל אחת מהן עם דוגמאות מעשיות.

ציוד Malfunction ו-Unplanned איפוסs

PLCs, בקרים בתנועה וממסרי בטיחות נועדו עם סובלנות מתח מדויק. A מתח חבל מתחת סף תת-המתח יכול לגרום למעבד לאפסה, לאבד את מצב ההיגיון הנוכחי וכל נתונים לא מעודכנים. בתהליך מתמשך - כגון קו בוטלינג או כור כימי - איפוס עשוי לעצור את כל הקו, הדורש התערבות ידנית כדי לחדש את המוצר באופן פוטנציאלי, VFDage עלול לעצור תקלות מכניות או פתאומי על פני מתח מכני.

אובדן מידע ותקשורת

רשתות תעשייתיות תלויות בכוח יציב עבור מתגים, נתבים, וטראנסצ'רים.מתחים טרנספורמטיביים יכולים להשחית חבילות על פרוטוקולים מבוססי Ethernet, בעוד רעש הרמוני יכול לגוון את השלמות על לולאות אנלוגיות. במערכות שדהבוס כמו DeviceNet או Modbus RTU, שגיאות תקשורת מופעלות על ידי תוצאות באיכות ירודה של נתונים, פעולות בקרה עיכבות, וזעזועים עבור מערכות SCADA, לאבד תקשורת מרחוק עם נקודות מסוף במהלך טרמינלים במצב עיוור.

עלויות התחזוקה והתחזוקה של Component Aging and Maintenance Costs

חשיפה חוזרת למתחים, צפיות, והרמוניה מאיצה את ללבוש של קפוצים אלקטרוליטיים באספקת חשמל, מקטין את בידודם של רוחות טרנספורמטיביות, ומזרז את המגעים של ממסרים אלקטרו-מכניים. ציוד אוטומציה שעשוי אחרת 10-15 שנים עלול להיכשל מוקדם בסביבה גרועה של איכות כוח, הגדלת חלקי חילוף ותחזוקת העבודה.

ייצור downtime והפסדים

עבור פעולות תעשייתיות רבות, זמן השבתה לא מתוכנן הוא התוצאה הגלויה והיקרה ביותר של בעיות איכות כוח.על פי מחקרים בתעשייה, העלות הממוצעת של אירוע חד פעמי יחיד יכולה לנוע בין אלפי ל מיליוני דולרים, בהתאם לתעשיית הייצור ולנפח הייצור. מתח קצר ש איפוס קו אריזה יכול לגרום רק כמה דקות של ייצור אבוד, אבל כאשר יש לנקות את הקו, לבדוק, להפעיל מחדש, יעיל יותר מדיום של המוצר יכול להיות מעוגל או להזיז את השגיאה כל, או לרכיבה.

דוגמאות בעולם האמיתי ונתוני התעשייה

כדי להמחיש את גודל הנושאים הללו, לשקול צמח גדול של הרכב שחווה תקלות חוזרות ונשנות של PLC במהלך אחר הצהריים קיץ.חקירות גילו כי החל במקביל של דחיסות HVAC גרם למתח עמוק מספיק כדי לאפס את PLC על תת-קרקעי סמוך. התקנת מרגולטור מהיר HD ממוקם תחת לחץ מהיר ושיקום של דחיסה מתחיל לחסל את הבעיה, לחסוך 40 שעות משוערות של שנה אחר.

נתונים תעשייתיים מגופים כמו מכון המחקר של חשמל כוח (EPRI) מצביעים על כך שיותר מ -60% מהאירועים האיכותיים של כוח תעשייתי הם מתחים מתח, ורבים מהם מתועבים ולא ממונעים.זה מדגיש את החשיבות של אסטרטגיות להפחתה פנימית, שכן ההמתנה לתועלת לפתרון כל ההפרעות היא לעתים רחוקות אפשרית.

אסטרטגיות של מוטיבציה ומניעה

הפחתה יעילה דורשת גישה שכבתית המשלבת בחירת ציוד, עיצוב מערכת, ניטור ותחזוקה.שום מכשיר יחיד לא יכול לטפל בכל סוג של הפרעה, כך תיק פתרונות הוא בדרך כלל הכרחי.

כוח בלתי-מתפרק (UPS) ו- Ride-באמצעות Solutions

UPS מספקת הן כוח גיבוי במהלך הפסקות שלמות ותקנות מתח במהלך הסבים וגלידות.עבור מערכות אוטומציה, יחידות כפול-הסכמה באינטרנט UPS מועדפות כי הן מתחדשות באופן רציף כוח נקי - מסלקות עומסים רגישים מכל ההפרעות.עם זאת, מערכות UPS יש מוגבלות מוגבלת זמן ריצה, כך שהן מוחלות ביותר על בקרים קריטיים, מתגי רשת ומערכות בטיחות.

מצבי חשמל ופילטרים

כדי לטפל ב-Fooutonics ו- transients, מסננים פגומים פסיביים או פעילים יכולים להיות מותקנים בלוח ההפצה או בעומסים בודדים.פילטרים פסיביים מכוונים לתדרים הרמוניים ספציפיים הם יעילים להפחתת נזקי מצב יציבים.פילטרים פגומים Active מזיקים הם גמישים יותר ויכולים לפצות על פרופילים פגומים שונים.

ריצוף ו בונדינג

בעיות רבות באיכות החשמל במערכות אוטומציה הן למעשה בעיות מקרקעות.אימפולסים מזהמים יוצרות לולאות קרקעיות, רעש משותף ורגישות לטראנסים.קרקע מערכת הבקרה צריכה להיות מופרדת מבסיס מערכת החשמל שבו ניתן, וכל הציוד צריך להיות מחובר לרשת קרקע חד-פעמית.שימוש ב-one-point-point-point-point-point-point-point-point-point-point-point-point-Repetacectacles וכבלים מוגנים עם תקינים יכול להפחית תקלות מושרה באופן דרמטי כמו תקן ירוק-רפואי (Ricing).

ציוד הגנה (SPDs)

יש להתקין את מדכאי המתח הטרנסנדנטליים בכניסה לשירות, בלוחות הפצה, ובנקודת השימוש בציוד אוטומציה רגיש.A מתואמת, אסטרטגיה הגנה מדבקת מבטיחה כי גחלים גדולים מצופים בפאנל הראשי בעוד קטן יותר, מהיר יותר נתפסים ליד העומס.רבים מודולים מודרניים PLC I/O כוללים דיכוי מובנה, אך SPD חיצוני עדיין מומלץ שדה קריטי.

פיקוח איכות כוח ו Analytics

לא ניתן לתקן את מה שאתה לא יכול למדוד. התקנת מ"ר קבוע איכות כוח בנקודות מפתח - כגון לוח המחלונים הראשי, לוחות לוח הבקרה של VFD, ולוח הבקרה של אוטומציה - מאפשר מעקב רציף של מתחים, הרמוניים, transients, ותדירות מערכות ניטור קבוע יכול לשלוח התראות כאשר פרמטרים עולים על סף, ומאפשר לצוותי תחזוקה לתאם אירועים עם תקלות בזמן, נתונים אלה עוזר לזהות מגמות כגון מנועים ופתרונות ספציפיים עבור פתרון: FDVTercretexercretexercretextex:

תחזוקה ופרקטיקה תפעולית

בדיקה רגילה של חיבורים חשמליים, ניקוי של ברים באוטובוס, וסריקה תרמית של לוחות יכול למנוע חיבורים רציפים שגורמים לקשתות וטראנסים.תיאום רצף הסטארט-אפ של עומסים גדולים - כגון צ'ריפים, דחוסים ו-VFDs גדולים - מפחית מתח בו-זמנית גם מתחים., תוך התמודדות עם התועלת המקומית כדי הבנת אמינות רשת ושינויים בתצורה אפשרית יכולים לספק התראה של הפרעות חיצוניות.

התפקיד של תקנים והתאמה

כמה סטנדרטים בינלאומיים מגדירים גבולות איכות כוח מקובל ולספק הנחיות למתקנים תעשייתיים.הסטנדרט IEEE 519 קובע מגבלות על עיוות הרמוני בשלב של הפיכה משותפת, בעוד סדרת IEC 61000 מכסה תאימות אלקטרומגנטית וחסינות.עבור ציוד אוטומציה, יצרנים לעתים קרובות לציין רמות חסינות בהתאם ל- IEC 61000-4 (הפרעות החלמות ו- IEC 61000-4-4-4 (מתקני החלמה חדשים) אך ורק לאחר מכן, מערכת הפעלה מחדש, היא לעתים קרובות תלויה בתקני אוטומציה חדשה, אך ורק ברמת האוטומציה, אך ורק ברמת האוטומציה, אך ורקמות, היא מערכת הפעלה מתקדמת, אך ורק תקנים מתקדמים, היא מערכת הפעלה ראשונה, היא מערכת הפעלה זו, אך ורק לאחר מכן, היא מערכת הפעלה מתקדמת, אך ורק תקנים מתקדמים, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, היא מערכת הפעלה אוטומטית, אך ורק תקנים מתקדמים, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, היא מערכת הפעלה חדשה, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, היא מערכת הפעלה אוטומטית, היא מערכת הפעלה מתקדמת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, היא מערכת הפעלה אוטומטית, לעומת זאת, היא מערכת הפעלה אוטומטית, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת,

בנוסף, עמידה בסטנדרטים הספציפיים לתעשייה - כגון אלה של מינהל המזון והתרופות (FDA) לתהליכים תרופתיים או NERC CIP עבור תשתיות קריטיות - עשויה לדרוש ניטור איכות כוח מתועד ורשומות הפחתה.תוכנית איכות עוצמה חזקה יכולה לתמוך בביקורת רגולטורית והסמכת איכות כמו ISO 9001 או שש Sigma יוזמות.

מסקנה

איכות כוח היא דרישה בסיסית לאוטומציה תעשייתית אמינה.וולגור סאגס, הרמוניות, חולות וריאציות תדר אינם מושגים הנדסיים מופשטים – הם אמיתיים, אירועים מעצימים שגורמים לתקלות בציוד, אובדן נתונים, הזדקנות מואצת, וזמן ירידה יקר.על ידי זיהוי שיטתי של סוגי ההפרעות הקיימות במתקן וליישם אסטרטגיית הפחתה של השקעות הכוללת מערכות, UPS, סינון חשמל, לעתים קרובות, שיפור מתמיד, באמצעות פתרונות תחזוקה, הגנה אוטומטית, תוך שיפור מתמידים, באמצעות מגבלות חשמל, תוך כדי שיפור מתמידים, תוך כדי שיפור מתמידים, באמצעות שיטות הפעלה מחדש של מערכות אבטחה, לחץ אוויריות, ופתרון איטי יותר ויותר.

לקריאה נוספת על איכות כוח אבחון ומחקרי מקרה תעשייתי, משאבים מ-FLT:0 (IEEE Standards AssociationFLT:1 ומסמכים לבנים בתעשייה מ-FLT:2Rockwell AutomationFLT:3 מספקים תובנות טכניות עמוקות יותר.