Bao bì linh hoạt Trung Tây là một nhà sản xuất cỡ trung bình có trụ sở tại Ohio, sử dụng 320 người. Công ty sản xuất màng và túi nhiều lớp cho ngành thực phẩm và y tế. Cơ sở của nó vận hành 12 dây chuyền ép đùn tốc độ cao, 8 máy in và hàng chục động cơ và bộ truyền động phụ trợ. Nhà máy hoạt động 24/7, chỉ có hai đợt bảo trì định kỳ mỗi năm.

Công ty đã phải chịu áp lực phải cải thiện hiệu suất giao hàng đúng hạn. Khách hàng yêu cầu thời gian thực hiện chặt chẽ hơn và bất kỳ sự dừng dây chuyền bất ngờ nào đều ảnh hưởng đến doanh thu. Trong năm trước khi có dự án, thời gian ngừng hoạt động đột xuất trung bình là 84 giờ, chiếm 2% công suất sản xuất hàng năm.

Những thách thức và điểm đau

Nguyên nhân cốt lõi của hầu hết các lần dừng xe ngoài kế hoạch là do điện giật. Nhà máy nằm ở cuối tuyến phân phối điện nông thôn và thường xảy ra hiện tượng tăng điện áp do sét và chuyển mạch tiện ích. Bên trong cơ sở, việc khởi động thường xuyên của các động cơ lớn trên máy nén và thiết bị làm lạnh cũng tạo ra các xung chuyển mạch truyền qua mạng điện.

Những đợt tăng vọt này không phải lúc nào cũng bị ngắt ngay lập tức. Thay vào đó, chúng dần dần xuống cấp các thành phần nhạy cảm. Trong thời gian 12 tháng, nhà máy đã thay thế 7 bộ nguồn PLC, 4 bộ biến tần và hơn chục bảng cảm ứng HMI. Mỗi lần hỏng hóc đồng nghĩa với việc ngừng sản xuất kéo dài từ 2 đến 6 giờ trong khi các kỹ thuật viên chẩn đoán lỗi và lắp đặt thiết bị thay thế. Tổng chi phí sửa chữa trực tiếp lên tới 38.000 USD, cộng thêm 120.000 USD lợi nhuận sản xuất bị mất.

Đầu tiên, nhóm kỹ thuật thử lắp đặt các ổ cắm chống đột biến điện giá rẻ tại các máy trạm riêng lẻ. Cách tiếp cận đó chỉ bảo vệ thiết bị cắm vào những ổ cắm đó. Các máy có dây cứng, chẳng hạn như ổ đĩa đùn và cảm biến đăng ký in, vẫn bị lộ. Nỗ lực sử dụng hệ thống chống sét cho toàn bộ tòa nhà đã không giải quyết được các hiện tượng chuyển mạch bên trong, không đến từ bên ngoài tòa nhà.

Tại sao nên sử dụng Thiết bị chống sét Soutya AC 230V?

Giám đốc kỹ thuật điện của nhà máy đã đánh giá ba phương án: hệ thống cách ly động cơ-máy phát điện, nguồn cung cấp điện liên tục cho toàn tòa nhà và giải pháp phối hợp thiết bị chống đột biến điện. Hai chiếc đầu tiên có giá lần lượt là 80.000 USD và 150.000 USD, với thời gian thực hiện dài và chi phí bảo trì liên tục cao.

Ngược lại, thiết bị chống sét lan truyền AC 230V Soutya cung cấp khả năng bảo vệ Loại 2 theo định nghĩa của IEC 61643-11 và tuân thủ UL 1449. Định mức bảo vệ điện áp của thiết bị đủ thấp để bảo vệ PLC và các đầu vào truyền động, đồng thời nó có tính năng ngắt nhiệt giúp ngăn ngừa hư hỏng không thể khắc phục sau khi xảy ra đột biến nghiêm trọng. Tổng chi phí cho sáu thiết bị, bao gồm tổng đài chính và năm bảng điều khiển phụ, là 2.400 USD bao gồm cầu dao và phần cứng lắp đặt. Nhóm kỹ thuật cũng đánh giá cao chỉ báo trạng thái trực quan, giúp việc kiểm tra hiện trường trở nên đơn giản.

Quy trình thực hiện

Dự án mất hai tuần từ thiết kế đến vận hành. Một nhà thầu điện được cấp phép, làm việc với đội bảo trì của nhà máy, đã hoàn thành việc lắp đặt trong ba ngày.

• Bước 1 – Tải nghiên cứu:Nhóm đã lập bản đồ tất cả các mạch điện và xác định năm bảng phân phối cung cấp điện cho thiết bị sản xuất quan trọng nhất.
• Bước 2 – Lắp bảng điều khiển:Mỗi SPD Soutya được gắn bên trong bảng điều khiển tương ứng, với các dây dẫn ngắn, thẳng để giảm thiểu trở kháng.
• Bước 3 – Phối hợp:Người lắp đặt đã xác minh rằng công suất dòng điện đột biến của SPD đã vượt quá mức đột biến trong trường hợp xấu nhất được tính toán tại mỗi điểm.
• Bước 4 – Kiểm tra:Sau khi cấp điện, các chỉ báo trạng thái xác nhận hoạt động bình thường và nhóm ghi lại mức điện áp cơ bản ở mỗi bảng.
• Bước 5 – Đào tạo:Nhân viên bảo trì được dành 30 phút để đọc cửa sổ trạng thái và thay thế thiết bị sau một sự cố đột biến lớn.

Một thách thức nảy sinh trong quá trình lắp đặt: tổng đài chính có không gian bên trong hạn chế. Nhà thầu đã giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng vỏ bọc gắn trên bề mặt liền kề với bảng điều khiển, giữ chiều dài dây dẫn dưới 10 inch trong khi vẫn đáp ứng khuyến nghị của nhà sản xuất.

Kết quả ứng dụng và kết quả định lượng

Trong 12 tháng tiếp theo, nhà máy đã giảm được 41% thời gian ngừng hoạt động đột xuất. Sự cố đột biến liên quan đến thiết bị đã giảm từ 23 sự cố xuống còn 9. Tổng chi phí sửa chữa, bao gồm cả phụ tùng và nhân công của nhà thầu, đã giảm từ 38.000 USD xuống còn 16.000 USD.

Sản lượng sản xuất tăng 3,2% do dây chuyền chạy dài hơn mà không bị gián đoạn. Nhà máy đóng gói đạt tỷ lệ giao hàng đúng hạn là 98,5%, tăng so với mức 94,1% của năm trước. Giám đốc nhà máy cũng báo cáo rằng sáu thiết bị Soutya đã tự thanh toán trong vòng 3 tháng, chỉ dựa trên chi phí sửa chữa và thời gian ngừng hoạt động tránh được.

Các thiết bị chống sét lan truyền không cần bảo trì. Vào tháng 1, một bộ phận gần một máy nén khí lớn đã xuất hiện hiện tượng nổ cầu chì nhiệt sau một loạt hiện tượng tăng điện áp bên trong. Chi phí thay thế là 180 USD và thời gian ngừng hoạt động của lần hoán đổi đó chỉ là 20 phút — một sự kiện nhỏ so với số giờ đã mất trước đó.

Tiếng nói của khách hàng

"Chúng tôi nghi ngờ rằng thiết bị chống sét trị giá 450 USD có thể giải quyết được vấn đề mà thiết bị UPS cũ của chúng tôi không thể giải quyết được. Sau một năm thu thập dữ liệu, các con số đã tự nói lên điều đó. Các thiết bị Soutya là bộ phận đáng tin cậy nhất trong hệ thống điện của chúng tôi," giám đốc kỹ thuật, người giám sát dự án, cho biết.

Bài học và hiểu biết sâu sắc

Ba bài học có thể giúp các cây khác gặp vấn đề tương tự:

• Phối hợp bảo vệ ở mọi cấp độ.Một thiết bị chống sét lan truyền duy nhất ở bảng điều khiển chính là không đủ. Lắp đặt các thiết bị Loại 2 tại các bảng phụ cung cấp các thiết bị điện tử nhạy cảm.
• Kiểm tra chỉ báo trạng thái thường xuyên.Ngắt kết nối nhiệt có thể kích hoạt mà không có sự kiện bên ngoài nhìn thấy được. Thêm một cuộc tuần tra hàng tháng để kiểm tra các cửa sổ chỉ báo.
• Lập kế hoạch thay thế.Các thiết bị chống sét lan truyền xuống cấp sau nhiều lần chuyển tiếp. Giữ một thiết bị dự phòng trên kệ và lập ngân sách để thay thế sau mỗi 3 đến 5 năm.

Nếu dự án được lặp lại, nhóm kỹ thuật sẽ cài đặt các thiết bị giám sát ghi lại các sự kiện đột biến vào hệ thống trung tâm. Điều đó sẽ cung cấp dữ liệu rõ ràng hơn về tần suất và mức độ nghiêm trọng của đột biến, giúp chứng minh biện pháp bảo vệ bổ sung trong tương lai.

Tài liệu tham khảo

IEC 61643-11:2011. Thiết bị bảo vệ chống đột biến điện áp thấp - Phần 11: SPD kết nối với hệ thống điện hạ thế 

UL 1449. Tiêu chuẩn cho thiết bị bảo vệ chống sét.