Техническое обслуживание электрической системы: профилактика и устранение неисправностей в электропроводке упаковочных машин

Введение

Электрическая система — это нервная система горизонтальной конструкции машина для упаковки в пленку — Каждый сигнал датчика, команда на двигатель и система безопасности зависят от надёжной проводки и соединений. Тем не менее, техническое обслуживание электрооборудования зачастую игнорируется до тех пор, пока не произойдёт неисправность, приводящая к остановке производства. По результатам нашего опыта обслуживания сотен упаковочных линий по всему миру проблемы с электропроводкой — ослабленные соединения, поврежденные кабели, коррозия и нарушения заземления — являются причиной примерно 20% всех внеплановых простоев.

Что делает электрические неисправности особенно сложными, так это их непредсказуемость. Ослабленная клемма, которая месяцами работала нормально, может внезапно стать причиной периодической неисправности, которую, казалось бы, невозможно воспроизвести. Поврежденный кабель, скрытый внутри кабельной цепи, может выйти из строя только тогда, когда станок достигает определенного положения. Эти периодические неисправности, зависящие от положения, относятся к числу самых сложных проблем, с которыми может столкнуться команда технического обслуживания.

В данной статье представлена практическая методика технического обслуживания электрических систем в упаковочных машинах с горизонтальным потоком, включающая процедуры проверки, типичные проблемы с электропроводкой, вопросы качества электроэнергии, а также программу профилактического технического обслуживания, позволяющую выявлять неисправности до того, как они приведут к простоям.

Основной вывод: Большинство электрических неисправностей в упаковочных машинах с потоковым принципом работы можно предотвратить. Систематическая программа технического обслуживания, включающая визуальный осмотр, затяжку соединений, проверку изоляции и мониторинг качества электроэнергии, позволяет предотвратить большинство простоев, связанных с электрическими неисправностями.

Что такое архитектура электрической системы и почему она важна?

Описанная здесь архитектура характерна для таких машин, как Машина для упаковки в пленку JC250.

Обзор системы распределения электроэнергии

Типичная горизонтальная упаковочная машина с поточным принципом работы оснащена многоуровневой системой распределения электроэнергии:

Категории электропроводки

Какие бывают распространенные проблемы с электрикой и как их устранить?

Задача 1: Неплотные соединения и клеммные точки

Ослабленные соединения являются самой распространённой неисправностью в электрических системах промышленного оборудования. Вибрация, возникающая в результате непрерывной работы, постепенно ослабляет винты клемм, что приводит к увеличению сопротивления контакта, выделению тепла и, в конечном итоге, к полному отказу цепи.

Симптомы:
– Периодические сбои, возникающие и исчезающие без какой-либо закономерности
– Потемневшие или расплавившиеся клеммные колодки
– Запах гари вблизи распределительных коробок или шкафа управления
– Падения напряжения, измеренные на нагрузках, напряжение которых не соответствует напряжению питания
– Оборудование, которое начинает работать после перезапуска, но позже снова выходит из строя

Диагностическая процедура:

1. Инфракрасная термография — Проведите сканирование всех клеммных колодок, контакторов и точек соединения с помощью тепловизионной камеры в режиме нормальной работы. Горячие точки указывают на соединения с высоким сопротивлением.
2. Испытания на падение напряжения — Измерьте напряжение на источнике питания и на нагрузке. Падение напряжения между источником питания и нагрузкой, превышающее 3%, свидетельствует о чрезмерном сопротивлении в проводке или соединениях.
3. Визуальный осмотр — Проверьте, нет ли изменения цвета (коричневые/черные пятна свидетельствуют о перегреве), деформации пластиковых клеммных колодок и ослабленных проводов на винтовых клеммах.
4. Испытание на тягу — Осторожно потяните за каждый провод в месте его подключения. Любое смещение свидетельствует о том, что соединение ослабло.

Решение:
– Затяните все винты клемм с усилием, рекомендованным производителем
– Замените все клеммы, на которых видны следы повреждения от перегрева
– В случае частых сбоев в соединениях рекомендуется использовать клеммы с пружинным зажимом вместо винтовых клемм — они обеспечивают постоянное давление контакта и устойчивы к вибрации

Профилактика:
– Включить затяжку соединений в график ежеквартального технического обслуживания
– Используйте отрегулированную отвертку с динамометрическим ключом, настроенную в соответствии с техническими требованиями производителя клемм
– При высоком уровне вибрации установите на шкафу управления виброгасящие опоры
– После проведения любых работ по техническому обслуживанию, связанных с отсоединением клемм, через 48 часов эксплуатации необходимо повторно затянуть все соответствующие клеммы с соблюдением момента затяжки

Задача 2: Повреждение кабелей в системах привода

Кабели, подвергающиеся постоянному изгибу — особенно в кабельных цепях (тяговых цепях), по которым проходит силовая и сигнальная проводка к движущимся узлам оборудования, — крайне подвержены усталостному разрушению.

Симптомы:
– Неисправности, возникающие только тогда, когда машина находится в определенном положении (неисправности, зависящие от положения)
– Видимые повреждения кабеля — трещины в наружной оболочке, оголенные жилы, обрывы жил
– Периодические неисправности датчиков или двигателей на движущихся осях
– Одновременное возникновение нескольких, на первый взгляд, не связанных между собой неисправностей

Распространенные виды отказов:

Решение:
– Замените поврежденные кабели — ремонт кабелей в условиях интенсивного изгиба в лучшем случае является временным решением
– Убедитесь, что кабели рассчитаны на постоянное изгибание (выбирайте кабели с маркировкой “подходит для цепных конвейеров” или “для цепных конвейеров”)
– Убедитесь, что радиусы изгиба внутри кабельной цепи соответствуют минимальным требованиям производителя кабеля или превышают их
– Разделяйте кабели питания и сигнальные кабели в цепи — кабели питания генерируют электромагнитные помехи, которые влияют на сигнальные кабели
– Оставьте достаточный запас (дополнительная длина 5–10%), чтобы избежать натяжения тросов в крайних положениях цепи

Профилактика:
– В течение первого года эксплуатации ежемесячно проводите осмотр кабельных цепей
– По истечении первого года заменяйте кабели в соответствии с графиком (как правило, каждые 2–3 года для условий эксплуатации, предполагающих интенсивную гибку)
– При замене кабелей укажите дату установки на бирке кабеля для отслеживания

См. также: Ежедневный контрольный список по техническому обслуживанию упаковочных машин:

Задача 3: Нарушения в системах заземления и соединительных проводов

Надлежащее заземление имеет решающее значение как для безопасности, так и для надежной работы. Нарушения заземления приводят к непредсказуемому поведению оборудования, повышают чувствительность к электромагнитным помехам и создают серьезную угрозу безопасности.

См. также: Порядок очистки и дезинфекции упаковочных материалов

Симптомы:
– Необъяснимый шум датчика или нестабильные показания
– Сбои связи между ПЛК и удалёнными устройствами
– Оператор получает удар током от корпуса станка
– Системы безопасности работают нестабильно
– Повышенное напряжение при прикосновении к корпусам оборудования

См. также: Точки смазки и графики смазки: как поддерживать вашу

Диагностическая процедура:

1. Измерить сопротивление заземления — С помощью тестера сопротивления заземления убедитесь, что сопротивление заземления оборудования не превышает 1 Ом (конкретные требования см. в местных электротехнических нормах)
2. Проверьте соединения с помощью клеевого соединения — Убедитесь, что все металлические детали машины соединены с заземляющей шиной с помощью соединений с низким сопротивлением
3. Проверка на наличие контуров заземления — Измерьте напряжение между заземлением машины и заземлением здания. Значительная разница напряжений указывает на наличие контура заземления или отсутствие заземления
4. Проверить заземление экрана — Экраны сигнальных кабелей следует заземлять только на одном конце (как правило, в шкафу ПЛК), чтобы предотвратить возникновение контуров заземления. Убедитесь в правильности этой конфигурации

Решение:
– Отремонтировать или заменить все поврежденные заземляющие провода
– Очистите все точки заземления — коррозия увеличивает сопротивление
– Установите в шкафу управления соответствующие шины заземления с топологией заземления «звезда»
– Для кабелей с чувствительным сигналом следует использовать экранированные кабели, причем экран должен быть заземлён только в шкафу ПЛК

Задача 4: Проблемы с качеством электроэнергии

Качество электропитания вашей упаковочной машины напрямую влияет на её надёжность. Низкое качество электроэнергии приводит к преждевременному выходу компонентов из строя, нестабильной работе и необъяснимым неисправностям.

Распространенные проблемы с качеством электроэнергии:

Этапы диагностики:

1. Установите анализатор качества электроэнергии на главном отключателе оборудования в течение как минимум одной недели. Это позволяет зафиксировать провалы и скачки напряжения, гармоники и переходные процессы, которые могут остаться незамеченными при кратковременном осмотре.
2. Проверить наличие дисбаланса напряжения — Измерьте напряжение между всеми тремя фазами. При асимметрии, превышающей 2%, необходимо провести диагностику.
3. Проверить мощность питающего трансформатора — Убедитесь, что трансформатор, питающий упаковочную линию, имеет мощность, достаточную для всех подключенных нагрузок.

Решения:

Задача 5: Сбои в работе источников питания систем управления

Источник питания 24 В постоянного тока обеспечивает питание ПЛК, всех датчиков, электромагнитных клапанов и интерфейса человека-машины (HMI). В случае его выхода из строя происходит остановка всего оборудования.

Симптомы:
– Полное отключение оборудования без указания конкретного кода ошибки
– HMI перестает работать
– На ПЛК отсутствует индикация питания
– Некоторые устройства на 24 В работают, а другие — нет (это указывает на перегоревший предохранитель или сработавший автоматический выключатель в цепи распределения 24 В)

Диагностическая процедура:

1. Проверьте выход напряжения источника питания 24 В — Измерьте постоянное напряжение на клеммах источника питания. Оно должно составлять 24 В постоянного тока ±5% (22,8–25,2 В постоянного тока). Если напряжение значительно ниже 24 В, это может означать неисправность или перегрузку источника питания.
2. Измерить ток нагрузки — С помощью токовых клещей для постоянного тока измерьте суммарный ток, потребляемый всеми нагрузками на 24 В. Сравните это значение с номинальной выходной мощностью источника питания. Работа при токе, превышающем 80% от номинального значения, сокращает срок службы источника питания.
3. Проверьте наличие коротких замыканий — Если сработал автоматический выключатель на 24 В, отключите все потребители и подключайте их поочередно, по одной цепи за раз. В той цепи, при подключении которой сработал автоматический выключатель, имеется короткое замыкание.
4. Проверьте сам блок питания — Обратите внимание на вздувшиеся конденсаторы, компоненты с изменением цвета или запах гари — это признаки внутренней неисправности.

Профилактика:
– Расчитай мощность источника питания 24 В исходя из расчетного пикового тока нагрузки 125–150%
– Установить резервные источники питания для критически важных систем (фармацевтическое производство)
– Включить напряжение на выходе 24 В в ежедневный контрольный список по запуску оборудования
– Держите в запасе запасной блок питания на 24 В

Как вы организуете программу профилактического технического обслуживания электрооборудования?

Ежедневные проверки (на уровне оператора)

Еженедельные проверки (уровень технического специалиста по техническому обслуживанию)

Ежемесячные выплаты

Ежеквартальные проверки

Ежегодные проверки

Какие аспекты безопасности следует учитывать?

Требования к системе блокировки и маркировки (LOTO)

Перед началом работ с любой электрической системой всегда соблюдайте процедуры LOTO, установленные на вашем предприятии. Как минимум:

1. Определите все источники энергии (электрическая, пневматическая, гидравлическая, механическая накопленная энергия)
2. Выключите машину, следуя стандартной процедуре остановки
3. Отключите главный электрический выключатель и установите свой личный замок и бирку
4. Проверьте отсутствие напряжения — воспользуйтесь тестером напряжения, рассчитанным на соответствующий уровень напряжения, чтобы убедиться в отсутствии напряжения
5. Заземлите все конденсаторы и устройства, накапливающие энергию
6. Никогда не снимайте чужой замок — снимать его может только тот, кто его поставил

Информация о дуговом разряде

Электрические щиты в упаковочных машинах могут представлять опасность возникновения дугового разряда. Соблюдайте требования стандарта NFPA 70E (или его местного эквивалента):
– Обозначить на всех электрических щитах категории опасности возникновения дугового разряда
– При открытии панелей, находящихся под напряжением, следует использовать соответствующие средства индивидуальной защиты
– По возможности используйте средства удаленного монтирования и диагностики
– Работы с электрооборудованием, находящимся под напряжением, должны выполнять только квалифицированные электрики

Документация

Вести актуальную электротехническую документацию:
– Однолинейная схема — Распределение электроэнергии от основного источника питания к каждой нагрузке
– Схемы подключения — Подробная информация о подключении для каждой цепи
– Расписание движения поездов — Какой провод подключается к каждой клемме?
– Графики ввода-вывода ПЛК — Присвоение адресов ПЛК каждому датчику и исполнительному механизму
– Чертежи фактического состояния — Отразить все изменения полей, внесенные после установки

Компания Path Pack предоставляет к каждому станку полную электрическую документацию, включая однолинейные схемы, схемы подключения, назначения входов/выходов ПЛК и перечни клемм — и всё это как в печатном, так и в цифровом форматах.

Часто задаваемые вопросы

Как часто следует подтягивать электрические соединения?

При новой установке или после капитального ремонта необходимо повторно затянуть все соединения клемм через месяц после начала эксплуатации, а в дальнейшем — ежеквартально. Клеммы, расположенные в зонах с высокой вибрацией (рядом с двигателями, компрессорами или вибрирующими участками конвейера), следует проверять ежемесячно. Используйте откалиброванную динамометрическую отвертку — чрезмерное затягивание медных клемм может привести к сдавливанию жил провода и образованию нового места отказа. Клеммы с пружинным зажимом (например, производства Phoenix Contact или Wago) значительно снижают нагрузку, связанную с техническим обслуживанием, поскольку обеспечивают постоянное давление контакта без необходимости периодического повторного затягивания.

По каким причинам происходит выход кабелей из строя внутри кабельных цепей?

Повреждения кабельных цепей (тяговых цепей) возникают в результате превышения минимального радиуса изгиба кабеля, использования кабелей, не рассчитанных на непрерывные изгибы, неправильного расположения кабелей внутри цепи или несоосности цепи, вызывающей дополнительные нагрузки. Кабели, специально разработанные для использования в цепях переноса, имеют более высокий ресурс на изгиб (обычно 5–10 миллионов циклов) по сравнению со стандартными кабелями (500 000 циклов). Если в ваших кабельных цепях часто возникают отказы, убедитесь, что установлен правильный тип кабеля и что радиусы изгиба соответствуют техническим условиям производителя.

Как устранить периодическую неисправность в электросистеме?

Периодические неисправности — это самые сложные проблемы в электрооборудовании. Систематический подход: (1) Зафиксируйте каждый случай — время, положение станка, условия производства, код неисправности; (2) Ищите закономерности — происходит ли это в одном и том же положении станка? (при одной и той же температуре? при одной и той же скорости?); (3) Проведите “тест на колебания” — при включенном и работающем станке осторожно пошевелите кабели, разъёмы и жгуты проводов, чтобы проверить, удастся ли спровоцировать неисправность; (4) Используйте тепловизионное обследование — прерывистые соединения с высоким сопротивлением нагреваются ещё до полного выхода из строя; (5) По возможности установите регистратор данных на подозрительной цепи, чтобы зафиксировать момент возникновения неисправности.

Стоит ли мне установить ИБП на мою упаковочную машину?

Мы настоятельно рекомендуем использовать источник бесперебойного питания (ИБП) для системы управления (ПЛК, ЧМИ и датчиков), а не для всего станка в целом. ИБП защищает от провалов напряжения и кратковременных перебоев в подаче электроэнергии, которые могут привести к сбросу ПЛК, что, в свою очередь, вызовет потерю производственных данных, прерывание циклов и потенциальный брак продукции. ИБП не обязательно должен быть большим — как правило, для системы управления на 24 В достаточно онлайн-ИБП мощностью от 500 ВА до 1 кВА. Компания Path Pack предлагает интеграцию ИБП в качестве опции для всех моделей оборудования; это особенно рекомендуется для фармацевтического производства и высокоскоростных производственных процессов.

Что должно входить в мой запас запасных частей для электрооборудования?

Исходя из нашего опыта оказания услуг по всему миру, на объекте следует иметь в наличии следующие запасные части для электрооборудования:

Часто задаваемые вопросы

Могут ли операторы проводить диагностику неисправностей в электрооборудовании?

Операторы могут проводить визуальные осмотры и базовые проверки наличия напряжения (например, проверять, горят ли светодиодные индикаторы питания), но НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ не должны открывать панели управления или прикасаться к оголенным проводникам. Все внутренние электромонтажные работы должны выполняться квалифицированными электриками с соблюдением процедур блокировки и маркировки.

Заключение

Техническое обслуживание электрической системы является залогом надежной работы упаковочной машины. Хотя это и не так заметно, как регулировка ремней или замена уплотнительных планок, именно состояние электропроводки, соединений, заземления и инфраструктуры обеспечения качества электроэнергии определяет, будет ли ваше оборудование работать стабильно или же будет подвержено непредсказуемым и доставляющим много хлопот простоям.

Наиболее эффективный подход — проактивный: разработайте структурированную программу технического обслуживания с ежедневными, еженедельными, ежемесячными, ежеквартальными и ежегодными задачами. Приобретите базовые диагностические инструменты — хороший мультиметр, мегер для проверки изоляции, а также инфракрасный термометр или тепловизионную камеру. Обучите свою команду технического обслуживания распознавать предупреждающие признаки возникающих электрических неисправностей: изменение цвета клемм, необычные запахи, периодические сбои и аномалии напряжения.

Прежде всего, никогда не идите на компромисс в вопросах безопасности. Проведение электромонтажных работ в промышленных условиях требует привлечения квалифицированного персонала, соблюдения надлежащих процедур LOTO и использования соответствующих средств индивидуальной защиты. Надлежащим образом обслуживаемая электрическая система не только обеспечивает максимальное время безотказной работы, но и защищает людей, которые эксплуатируют и обслуживают оборудование.

Компания Path Pack оснащает каждую горизонтальную упаковочную машину электрическими системами, разработанными с учетом требований надежности и удобства обслуживания. Мы повсеместно используем компоненты Schneider и Siemens, обеспечивая полную документацию, стандартизированные схемы подключения и удобный доступ к точкам соединений для упрощения технического обслуживания. Каждая машина проходит полный протокол электрического ввода в эксплуатацию, включающий проверку качества электроэнергии, испытания изоляции и подтверждение функциональной безопасности. Благодаря сертификации CE и глобальной технической поддержке компания Path Pack поставляет электрические системы, на которые вы можете положиться. Свяжитесь с нашей инженерной командой, чтобы узнать больше.

Автор: Техническая команда Path Pack

Планируете профилактическое техническое обслуживание электрооборудования? → Обратитесь в компанию Path Pack за контрольным списком для проверки для системы управления вашим оборудованием.