Midwest Flexible Packaging เป็นผู้ผลิตขนาดกลางที่ตั้งอยู่ในรัฐโอไฮโอ มีพนักงาน 320 คน บริษัทผลิตฟิล์มและถุงหลายชั้นสำหรับอุตสาหกรรมอาหารและการแพทย์ โรงงานของบริษัทดำเนินการสายการผลิตอัดรีดความเร็วสูง 12 สาย แท่นพิมพ์ 8 เครื่อง และมอเตอร์และไดรฟ์เสริมหลายสิบตัว โรงงานดำเนินการตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน โดยมีกำหนดเวลาบำรุงรักษาเพียง 2 ครั้งต่อปี

บริษัทอยู่ภายใต้แรงกดดันที่ต้องปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งมอบตรงเวลา ลูกค้าเรียกร้องให้มีระยะเวลารอคอยสินค้าที่เข้มงวดมากขึ้น และการหยุดสายการผลิตโดยไม่คาดคิดก็ส่งผลกระทบต่อรายได้ ในปีก่อนเริ่มโครงการ ระยะเวลาหยุดทำงานที่ไม่ได้กำหนดไว้โดยเฉลี่ยอยู่ที่ 84 ชั่วโมง หรือคิดเป็น 2% ของกำลังการผลิตต่อปี

ความท้าทายและจุดปวด

สาเหตุหลักของการหยุดโดยไม่ได้วางแผนส่วนใหญ่คือไฟฟ้ากระชาก โรงงานแห่งนี้ตั้งอยู่ปลายสุดของแผงจ่ายไฟฟ้าในชนบท และแรงดันไฟฟ้าพุ่งสูงขึ้นจากฟ้าผ่าและการเปลี่ยนระบบสาธารณูปโภคเป็นเรื่องปกติ ภายในโรงงาน การสตาร์ทมอเตอร์ขนาดใหญ่บนคอมเพรสเซอร์และชิลเลอร์บ่อยครั้งยังทำให้เกิดสวิตช์ชั่วคราวที่เคลื่อนที่ผ่านเครือข่ายพลังงาน

ไฟกระชากเหล่านี้ไม่ได้เบรกเกอร์การเดินทางในทันทีเสมอไป แต่จะค่อยๆ ลดระดับส่วนประกอบที่ละเอียดอ่อนลงแทน ตลอดระยะเวลา 12 เดือน โรงงานแห่งนี้ได้เปลี่ยนอุปกรณ์จ่ายไฟ PLC เจ็ดเครื่อง ไดรฟ์ความถี่แปรผันสี่ตัว และแผงสัมผัส HMI มากกว่าหนึ่งโหล ความล้มเหลวแต่ละครั้งหมายถึงการหยุดการผลิตเป็นเวลา 2 ถึง 6 ชั่วโมง ในขณะที่ช่างเทคนิควินิจฉัยข้อผิดพลาดและติดตั้งอุปกรณ์ทดแทน ต้นทุนการซ่อมโดยตรงทั้งหมดสูงถึง 38,000 ดอลลาร์ โดยสูญเสียอัตรากำไรจากการผลิตเพิ่มอีก 120,000 ดอลลาร์

ในตอนแรกทีมวิศวกรได้ลองติดตั้งปลั๊กป้องกันไฟกระชากราคาถูกที่เวิร์กสเตชันแต่ละเครื่อง วิธีการดังกล่าวป้องกันเฉพาะอุปกรณ์ที่เสียบเข้ากับเต้ารับเหล่านั้นเท่านั้น เครื่องจักรที่เดินสาย เช่น ไดรฟ์อัดรีดและเซ็นเซอร์การลงทะเบียนการพิมพ์ ยังคงถูกเปิดทิ้งไว้ ความพยายามในการใช้ระบบป้องกันฟ้าผ่าทั้งอาคารไม่ได้แก้ปัญหาการสลับสวิตช์ภายในชั่วคราว ซึ่งไม่ได้มาจากภายนอกอาคาร

ทำไมต้องอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก Soutya AC 230V

ผู้จัดการฝ่ายวิศวกรรมไฟฟ้าของโรงงานประเมินทางเลือก 3 ประการ ได้แก่ ระบบแยกมอเตอร์-เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ระบบจ่ายไฟสำรองทั่วทั้งอาคาร และโซลูชันอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแบบประสานงาน สองรายการแรกมีราคาอยู่ที่ 80,000 ดอลลาร์และ 150,000 ดอลลาร์ตามลำดับ โดยมีระยะเวลารอคอยสินค้าที่ยาวนานและค่าบำรุงรักษาอย่างต่อเนื่องสูง

ในทางตรงกันข้าม อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก Soutya AC 230V ให้การป้องกันประเภท 2 ตามที่กำหนดโดย IEC 61643-11 และเป็นไปตามมาตรฐาน UL 1449 อัตราการป้องกันแรงดันไฟฟ้าของหน่วยต่ำเพียงพอที่จะปกป้อง PLC และอินพุตของไดรฟ์ และมีการตัดการเชื่อมต่อความร้อนที่ป้องกันความเสียหายที่แก้ไขไม่ได้หลังจากไฟกระชากอย่างรุนแรง ค่าใช้จ่ายรวมสำหรับหกยูนิต ครอบคลุมสวิตช์บอร์ดหลักและแผงย่อย 5 แผง อยู่ที่ 2,400 ดอลลาร์ รวมเบรกเกอร์และฮาร์ดแวร์สำหรับติดตั้ง ทีมวิศวกรยังชื่นชมตัวบ่งชี้สถานะด้วยภาพ ซึ่งทำให้การตรวจสอบภาคสนามเป็นเรื่องง่าย

กระบวนการดำเนินการ

โครงการนี้ใช้เวลาสองสัปดาห์ตั้งแต่การออกแบบจนถึงการทดสอบเดินเครื่อง ผู้รับเหมาไฟฟ้าที่ได้รับใบอนุญาตซึ่งทำงานร่วมกับทีมบำรุงรักษาของโรงงาน สามารถติดตั้งให้แล้วเสร็จภายในสามวัน

• ขั้นตอนที่ 1 – การศึกษาโหลด:ทีมงานจัดทำแผนผังวงจรทั้งหมดและระบุแผงกระจายสินค้า 5 แผงที่ป้อนอุปกรณ์การผลิตที่สำคัญที่สุด
• ขั้นตอนที่ 2 - การติดตั้งแผง:Soutya SPD แต่ละตัวได้รับการติดตั้งภายในแผงตามลำดับ โดยมีสายตรงสั้นเพื่อลดความต้านทาน
• ขั้นตอนที่ 3 – การประสานงาน:ผู้ติดตั้งตรวจสอบว่าความจุกระแสไฟกระชากของ SPD เกินระดับไฟกระชากกรณีที่แย่ที่สุดที่คำนวณไว้ในแต่ละจุด
• ขั้นตอนที่ 4 - การทดสอบ:หลังจากการชาร์จไฟ ตัวบ่งชี้สถานะยืนยันว่าการทำงานปกติ และทีมงานได้บันทึกระดับแรงดันไฟฟ้าพื้นฐานที่แผงแต่ละแผง
• ขั้นตอนที่ 5 - การฝึกอบรม:เจ้าหน้าที่บำรุงรักษาใช้เวลา 30 นาทีในการอ่านหน้าต่างสถานะและเปลี่ยนอุปกรณ์หลังจากเหตุการณ์ไฟกระชากครั้งใหญ่

ความท้าทายประการหนึ่งเกิดขึ้นระหว่างการติดตั้ง: แผงสวิตช์หลักมีพื้นที่ภายในที่จำกัด ผู้รับเหมาแก้ไขปัญหานี้โดยใช้กล่องหุ้มแบบยึดพื้นผิวที่อยู่ติดกับแผง ทำให้ตัวนำมีความยาวไม่เกิน 10 นิ้วในขณะที่ยังคงปฏิบัติตามคำแนะนำของผู้ผลิต

ผลลัพธ์การใช้งานและผลลัพธ์เชิงปริมาณ

ตลอด 12 เดือนต่อมา โรงงานติดตามการหยุดทำงานที่ไม่ได้กำหนดไว้ลดลง 41% ความล้มเหลวจากไฟกระชากที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ลดลงจาก 23 เหตุการณ์เหลือ 9 ครั้ง ต้นทุนรวมของการซ่อมแซม รวมถึงชิ้นส่วนและแรงงานผู้รับเหมาลดลงจาก 38,000 ดอลลาร์เหลือ 16,000 ดอลลาร์

ผลผลิตเพิ่มขึ้น 3.2% เนื่องจากสายการผลิตวิ่งได้นานขึ้นโดยไม่มีการหยุดชะงัก โรงงานบรรจุภัณฑ์มีอัตราการส่งมอบตรงเวลาถึง 98.5% เพิ่มขึ้นจาก 94.1% ในปีก่อนหน้า ผู้จัดการโรงงานยังรายงานด้วยว่าอุปกรณ์ Soutya ทั้ง 6 เครื่องจ่ายเงินเองภายใน 3 เดือน โดยพิจารณาจากค่าซ่อมและการหยุดทำงานที่หลีกเลี่ยงได้เพียงอย่างเดียว

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากไม่ได้ไม่ต้องบำรุงรักษา ในเดือนมกราคม หน่วยหนึ่งที่อยู่ใกล้เครื่องอัดอากาศขนาดใหญ่พบฟิวส์ความร้อนขาดหลังจากแรงดันไฟฟ้าภายในขยายตัวต่อเนื่องหลายครั้ง ค่าใช้จ่ายในการทดแทนอยู่ที่ 180 เหรียญสหรัฐ และเวลาหยุดทำงานสำหรับการแลกเปลี่ยนนั้นอยู่ที่เพียง 20 นาที ซึ่งเป็นเหตุการณ์เล็กๆ น้อยๆ เมื่อเทียบกับชั่วโมงที่สูญเสียไปก่อนหน้านี้

เสียงจากลูกค้า

“เราสงสัยว่าอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากราคา 450 ดอลลาร์สามารถแก้ปัญหาที่อุปกรณ์ UPS เก่าของเราไม่สามารถทำได้ หลังจากใช้เวลาหนึ่งปีกับข้อมูล ตัวเลขต่างๆ ก็พูดได้เอง อุปกรณ์ Soutya เป็นชิ้นส่วนที่เชื่อถือได้มากที่สุดในระบบไฟฟ้าของเรา” ผู้จัดการฝ่ายวิศวกรรมที่ดูแลโครงการกล่าว

บทเรียนและข้อมูลเชิงลึก

ประเด็นสำคัญสามประการสามารถช่วยเหลือพืชชนิดอื่นที่มีปัญหาคล้ายกันได้:

• ประสานการป้องกันทุกระดับอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากเพียงตัวเดียวที่แผงหลักนั้นไม่เพียงพอ ติดตั้งอุปกรณ์ประเภท 2 ที่แผงย่อยที่ป้อนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อน
• ตรวจสอบตัวบ่งชี้สถานะอย่างสม่ำเสมอการตัดการเชื่อมต่อความร้อนสามารถเปิดใช้งานได้โดยไม่มีเหตุการณ์ภายนอกที่มองเห็นได้ เพิ่มการลาดตระเวนรายเดือนเพื่อตรวจสอบหน้าต่างตัวบ่งชี้
• แผนทดแทนอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากจะเสื่อมสภาพหลังจากเกิดภาวะชั่วครู่ซ้ำแล้วซ้ำเล่า เก็บอุปกรณ์สำรองไว้บนชั้นวาง และตั้งงบประมาณในการเปลี่ยนทุกๆ 3 ถึง 5 ปี

หากโครงการถูกทำซ้ำ ทีมวิศวกรจะติดตั้งอุปกรณ์ตรวจสอบที่บันทึกเหตุการณ์ไฟกระชากไปยังระบบส่วนกลาง ซึ่งจะให้ข้อมูลที่ชัดเจนยิ่งขึ้นเกี่ยวกับความถี่และความรุนแรงของไฟกระชาก ซึ่งช่วยพิสูจน์การป้องกันเพิ่มเติมในอนาคต

อ้างอิง

IEC 61643-11:2011 อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันต่ำ - ส่วนที่ 11: SPD ที่เชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้าแรงดันต่ำ 

UL 1449 มาตรฐานสำหรับอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก