Dlaczego napięcie AC220V spadło do AC80V? Awaria elektrycznego zaworu kulowego spowodowana spadkiem napięcia na 600-metrowej linii

W systemach sterowania automatyką przemysłową niezawodne działanie elektrycznych zaworów kulowych ma kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa i wydajności procesów. Poniższy opis przypadku przedstawia niedawny przykład rozwiązywania problemów, w którym elektryczny zawór kulowy zainstalowany na gazociągu parku przemysłowego nie otwierał się ani nie zamykał po zakończeniu okablowania. Dzięki systematycznej inspekcji i profesjonalnej analizie nasz zespół szybko zidentyfikował przyczynę i wdrożył skuteczne rozwiązanie. Poniżej udostępniamy ten proces w celach informacyjnych dla branży.

Specyfikacje techniczne

• Scenariusz zastosowania: Gazociąg parku przemysłowego
• Cel: Odcięcie głównego gazociągu
• Medium: Gaz ziemny
• Rozmiar zaworu: DN300
• Materiał korpusu: WCB
• Typ połączenia: Kołnierzowy
• Sygnał sterujący: Sygnał przełączający
• Zasilanie robocze: AC220V
• Żywotność projektowa: 6 lat
• Data uruchomienia: Grudzień 2024
• Lokalizacja instalacji: Szanghaj

Po zakończeniu podłączania kabli między elektrycznym zaworem kulowym a szafą sterowniczą, operatorzy stwierdzili, że zawór nie otwiera się ani nie zamyka na polecenie. Ta awaria wyłączyła funkcję regulacji gazociągu, bezpośrednio wpływając na normalne zaopatrzenie w gaz dla przedsiębiorstw parkowych.

Rozwiązywanie problemów i analiza

Zespół wsparcia technicznego GRAT interweniował niezwłocznie. Wstępna inspekcja potwierdziła prawidłowe okablowanie, a następnie przeprowadzono systematyczny pomiar parametrów elektrycznych:

• Rzeczywiste napięcie zmierzone na zaciskach siłownika elektrycznego wynosiło tylko AC80V, znacznie niższe niż znamionowe AC220V.
• Zgodnie ze wzorem mocy P = UI (moc siłownika wynosi 1,2 kW), przy stałej mocy spadek napięcia prowadzi do wzrostu natężenia prądu.
• Zmierzone natężenie prądu roboczego osiągnęło 18A. Ten nadmierny prąd uruchomił wbudowane w szafę sterowniczą zabezpieczenie nadprądowe, uniemożliwiając działanie elektrycznego zaworu kulowego.

Analiza przyczyny głównej:
Poważny spadek napięcia był spowodowany przede wszystkim długą odległością kabla wynoszącą 600–700 metrów pomiędzy elektrycznym zaworem kulowym a szafą sterowniczą. Na tak dużą odległość dla przesyłu energii znaczny spadek napięcia uniemożliwiał spełnienie napięcia wymaganego do normalnego uruchomienia siłownika.

Kluczowe czynniki wpływające na spadek napięcia w linii obejmują:

• Materiał przewodnika (np. kabel z rdzeniem miedzianym ma mniejszą rezystancję i mniejszy spadek napięcia)
• Długość linii (większa długość zwiększa spadek napięcia)
• Przekrój poprzeczny przewodnika (większy obszar zmniejsza rezystancję i spadek napięcia)
• Temperatura otoczenia (wyższa temperatura zwiększa rezystancję przewodnika)

Sytuacja ta podkreśla krytyczne zagadnienie projektowe: zapobieganie nadmiernemu spadkowi napięcia w instalacjach elektrycznych zaworów kulowych, szczególnie na duże odległości.

Rozwiązanie i wdrożenie

Rozwiązując przyczynę usterki, oceniliśmy dwa możliwe rozwiązania:

1. Zmień napięcie znamionowe: Zmodyfikuj napięcie robocze siłownika z AC220V na AC380V. Chociaż AC380V oferuje stabilne napięcie i niższy prąd, ta opcja została wykluczona ze względu na brak źródła zasilania AC380V na miejscu, wysokie koszty wymiany siłownika i potencjalne problemy ze zgodnością.
2. Przenieś szafę sterowniczą: Po dyskusji z personelem na miejscu, szafa sterownicza została przeniesiona bliżej zaworu kulowego, a okablowanie zostało ponownie zainstalowane. Testy po relokacji potwierdziły że zawór kulowy wznowił normalne działanie, rozwiązując usterkę.

Wyniki wdrożenia:
Po podjęciu decyzji o rozwiązaniu 2, nasz zespół budowlany niezwłocznie zrealizował plan. Szafa sterownicza została przesunięta o około 50 metrów od elektrycznego zaworu kulowego. Nowe kable zasilające i sterujące zostały zainstalowane zgodnie ze specyfikacjami. Debugowanie i testowanie po modyfikacji obejmowały:

• Pomiar napięcia na wejściu siłownika za pomocą precyzyjnego woltomierza, potwierdzający stabilne AC215V, w pełni spełniające wymagania znamionowe.
• Sprawdzenie prądu rozruchowego za pomocą miernika cęgowego, pokazujące stabilny odczyt 8,2A, w normalnym zakresie roboczym.
• Przeprowadzenie wielu testów otwierania/zamykania, z elektrycznym zaworem kulowym reagującym dokładnie i niezawodnie na sygnały sterujące.

Po 72 godzinach ciągłego monitoringu wszystkie parametry systemu pozostały stabilne, potwierdzając całkowite usunięcie usterki. To pomyślne rozwiązanie nie tylko naprawiło bezpośredni problem, ale także dostarczyło cennych informacji do planowania rozmieszczenia siłowników elektrycznych w podobnych warunkach, służąc jako kluczowe odniesienie dla przyszłego projektowania projektu.

Podsumowanie doświadczeń

Ten przypadek potwierdza, że podczas faz projektowania i instalacji systemów automatyki przemysłowej niezbędna jest kompleksowa ocena parametrów systemu elektrycznego i układu urządzeń. Szczególną uwagę należy zwrócić na:

• Dokładną ocenę odległości zasilania w celu zapobiegania nieprawidłowemu działaniu sprzętu z powodu spadku napięcia w linii.
• Naukowe dobieranie specyfikacji kabli, biorąc pod uwagę większe przekroje poprzeczne w przypadku scenariuszy przesyłu energii na duże odległości.
• Zapewnienie zintegrowanego planowania uwzględniającego dopasowanie mocy, rozmieszczenie sprzętu i logikę sterowania.

Skuteczne zarządzanie spadkiem napięcia w systemach elektrycznych zaworów kulowych ma kluczowe znaczenie dla niezawodności. GRAT pozostaje zaangażowany w świadczenie profesjonalnych usług technicznych i rygorystyczną analizę usterek, dostarczając niezawodne rozwiązania w zakresie zaworów sterujących, aby zapewnić bezpieczeństwo, stabilność i wydajność systemów przemysłowych. Zapraszamy do składania zapytań i współpracy z klientami z różnych sektorów.