Midwest Flexible Packaging は、オハイオ州に拠点を置く中規模のメーカーで、従業員数は 320 人です。同社は食品および医療業界向けの多層フィルムとパウチを製造しています。その施設では、12 台の高速押出ライン、8 台の印刷機、および数十台の補助モーターとドライブが稼働しています。プラントは 24 時間年中無休で稼働しており、定期メンテナンス期間は年に 2 回のみです。

同社は、納期厳守のパフォーマンスを向上させる必要に迫られていました。顧客はより短いリードタイムを要求しており、予期せぬライン停止は収益に影響を与えました。プロジェクトの前の年、予定外のダウンタイムは平均 84 時間で、これは年間生産能力の 2% でした。

課題と問題点

計画外停止のほとんどの根本原因は、電気サージでした。この発電所は田舎の配電線の末端に位置しており、落雷や電力会社の切り替えによる電圧スパイクが頻繁に発生していました。施設内では、コンプレッサーやチラーの大型モーターが頻繁に始動することにより、電力網を伝わるスイッチング過渡現象も発生しました。

こうしたサージが発生すると、必ずしもすぐにブレーカーが落ちるわけではありません。その代わりに、敏感なコンポーネントは徐々に劣化していきました。 12 か月間にわたって、工場では 7 台の PLC 電源、4 台の可変周波数ドライブ、および 12 台を超える HMI タッチ パネルを交換しました。それぞれの障害により、技術者が障害を診断して代替品を設置するまで、2 ～ 6 時間にわたる生産停止が発生しました。直接の修理費用の合計は 38,000 ドルに達し、さらに 120,000 ドルの生産マージンの損失が発生しました。

エンジニアリング チームはまず、個々のワークステーションに安価なサージ保護コンセントを設置しようとしました。このアプローチでは、それらのコンセントに接続されている機器のみが保護されました。押出ドライブや印刷位置合わせセンサーなどの配線された機械は露出したままでした。建物全体の避雷システムを使用する試みでは、建物の外部から発生しない内部スイッチング過渡現象には対処できませんでした。

Soutya AC 230V サージ保護装置を選ぶ理由

工場の電気工学マネージャーは、モーターと発電機の絶縁システム、建物全体にわたる無停電電源装置、および調整されたサージ保護装置ソリューションの 3 つのオプションを評価しました。最初の 2 つの価格はそれぞれ 80,000 ドルと 150,000 ドルで、リードタイムが長く、継続的なメンテナンス費用が高額でした。

対照的に、Soutya AC 230V サージ保護デバイスは、IEC 61643-11 で定義されているタイプ 2 保護を提供し、UL 1449 に準拠していました。ユニットの電圧保護定格は、PLC とドライブ入力を保護するのに十分に低く、深刻なサージ後の回復不能な損傷を防ぐ熱切断機能を備えていました。メイン配電盤と 5 つのサブパネルをカバーする 6 つのユニットの総コストは、ブレーカーと取り付け金具を含めて 2,400 ドルでした。エンジニアリング チームは、現場検査が簡単になる視覚的なステータス インジケーターも高く評価しました。

実装プロセス

このプロジェクトは設計から試運転まで 2 週間かかりました。認可を受けた電気請負業者が工場の保守チームと協力し、3 日で設置を完了しました。

• ステップ 1 – スタディをロードします。チームはすべての回路をマッピングし、最も重要な生産装置に電力を供給する 5 つの配電パネルを特定しました。
• ステップ 2 – パネルの取り付け:各 Soutya SPD は、インピーダンスを最小限に抑えるために短くてまっすぐなリード線を使用して、それぞれのパネルの内側に取​​り付けられました。
• ステップ 3 – 調整:設置業者は、SPD のサージ電流容量が各ポイントで計算された最悪のサージ レベルを超えていることを確認しました。
• ステップ 4 – テスト:通電後、ステータス インジケータが正常に動作していることを確認し、チームは各パネルのベースライン電圧レベルを記録しました。
• ステップ 5 – トレーニング:メンテナンス スタッフは、大規模なサージ イベント後のステータス ウィンドウの読み取りとデバイスの交換に関する 30 分間のセッションを受けました。

設置中に 1 つの課題が発生しました。それは、主配電盤の内部スペースが限られていたということです。請負業者は、メーカーの推奨事項を満たしながら、導体の長さを 10 インチ未満に保ち、パネルに隣接する表面実装エンクロージャを使用することでこの問題を解決しました。

申請結果と定量化された成果

その後 12 か月間で、プラントは予定外のダウンタイムを 41% 削減することができました。機器関連のサージ障害は 23 件から 9 件に減少しました。部品と請負業者の人件費を含む総修理費は 38,000 ドルから 16,000 ドルに減少しました。

ラインが中断することなく稼働し続けたため、生産量は 3.2% 増加しました。包装工場では、納期厳守率が 98.5% と、前年の 94.1% から上昇しました。工場長はまた、回避された修理費とダウンタイム費用だけで、6 台の Soutya デバイスは 3 か月以内に元が取れたと報告しました。

サージ保護装置はメンテナンスフリーではありませんでした。 1月、大型エアコンプレッサーの近くにある1台のユニットで、一連の内部電圧の上昇により温度ヒューズが切れたことが判明した。交換費用は 180 ドルで、交換に伴うダウンタイムはわずか 20 分で、以前に失われた数時間に比べれば些細な出来事でした。

お客様の声

「私たちは、古い UPS 機器では解決できなかった問題を、450 ドルのサージ保護装置で解決できるかどうか懐疑的でした。1 年間のデータを経て、数字がすべてを物語っています。Soutya デバイスは、当社の電気システムの中で最も信頼できる部品でした。」とプロジェクトを監督したエンジニアリング マネージャーは述べました。

教訓と洞察

以下の 3 つのポイントは、同様の問題を抱えている他の工場にも役立ちます。

• あらゆるレベルでの保護を調整します。メインパネルに 1 つのサージ保護装置を設置するだけでは十分ではありません。敏感な電子機器に電力を供給するサブパネルにタイプ 2 デバイスを取り付けます。
• ステータスインジケータを定期的に確認してください。目に見える外部イベントがなくても、熱切断が発生する可能性があります。毎月のパトロールを追加して、インジケーターウィンドウを検査します。
• 交換を計画します。サージ保護デバイスは過渡現象が繰り返されると劣化します。予備のユニットを棚に保管し、3 ～ 5 年ごとに交換するための予算を立ててください。

プロジェクトが繰り返される場合、エンジニアリング チームは、サージ イベントを中央システムに記録する監視デバイスを設置することになります。そうすれば、サージの頻度と深刻度に関するより明確なデータが得られ、将来的には追加の保護を正当化するのに役立ちます。

参考文献

IEC 61643-11:2011。低電圧サージ保護装置 — パート 11: 低電圧電力システムに接続された SPD。 

UL 1449。サージ保護装置の規格。