Midwest Flex Packaging은 오하이오에 본사를 두고 320명의 직원을 고용하고 있는 중간 규모 제조업체입니다. 이 회사는 식품 및 의료 산업용 다층 필름과 파우치를 생산합니다. 이 시설에서는 12개의 고속 압출 라인, 8개의 인쇄기, 수십 개의 보조 모터 및 드라이브를 운영하고 있습니다. 공장은 연중무휴 24시간 운영되며 연간 2회만 예정된 유지보수 기간을 갖습니다.

회사는 정시 배송 성과를 개선해야 한다는 압력을 받고 있었습니다. 고객은 더 짧은 리드 타임을 요구했고 예상치 못한 라인 중단은 수익에 영향을 미쳤습니다. 프로젝트 전 해에 예정되지 않은 가동 중단 시간은 평균 84시간으로 연간 생산 능력의 2%에 해당합니다.

과제와 문제점

대부분의 계획되지 않은 정지의 근본 원인은 전기 서지였습니다. 발전소는 시골 배전 공급 장치 끝에 위치해 있으며 낙뢰와 유틸리티 전환으로 인한 전압 스파이크가 흔히 발생했습니다. 시설 내부에서는 압축기와 냉각기의 대형 모터가 자주 시동되면서 전력망을 통해 이동하는 스위칭 과도 현상도 발생했습니다.

이러한 서지가 항상 차단기를 즉시 트립하는 것은 아닙니다. 대신 민감한 구성 요소의 성능이 점차 저하되었습니다. 12개월에 걸쳐 공장에서는 PLC 전원 공급 장치 7개, 가변 주파수 드라이브 4개, HMI 터치 패널 12개 이상을 교체했습니다. 각 오류는 기술자가 오류를 진단하고 교체품을 설치하는 동안 2~6시간 동안 생산이 중단됨을 의미했습니다. 총 직접 수리 비용은 38,000달러에 이르렀고, 생산 마진 손실은 120,000달러에 달했습니다.

엔지니어링 팀은 먼저 개별 워크스테이션에 저렴한 서지 보호 콘센트를 설치해 보았습니다. 이러한 접근 방식은 해당 콘센트에 연결된 장비만 보호했습니다. 압출 드라이브 및 인쇄 등록 센서와 같은 배선된 기계는 노출된 상태로 유지되었습니다. 건물 전체에 낙뢰 보호 시스템을 사용하려는 시도는 건물 외부에서 발생하지 않는 내부 스위칭 과도 현상을 해결하지 못했습니다.

Soutya AC 230V 서지 보호 장치가 필요한 이유는 무엇입니까?

공장의 전기 엔지니어링 관리자는 모터 발전기 절연 시스템, 건물 전체의 무정전 전원 공급 장치, 조정된 서지 보호 장치 솔루션 등 세 가지 옵션을 평가했습니다. 처음 두 개 제품의 가격은 각각 80,000달러와 150,000달러로 리드 타임이 길고 유지 관리 비용이 높습니다.

이와 대조적으로 Soutya AC 230V 서지 보호 장치는 IEC 61643-11에 정의된 유형 2 보호를 제공하고 UL 1449를 준수했습니다. 장치의 전압 보호 등급은 PLC 및 드라이브 입력을 보호할 수 있을 만큼 낮았으며 심각한 서지 후 복구할 수 없는 손상을 방지하는 열 차단 기능이 특징입니다. 주 배전반과 5개의 하위 패널을 포함하는 6개 장치의 총 비용은 차단기와 장착 하드웨어를 포함하여 2,400달러였습니다. 엔지니어링 팀은 현장 검사를 간편하게 해주는 시각적 상태 표시기도 높이 평가했습니다.

구현 프로세스

이 프로젝트는 설계부터 시운전까지 2주가 걸렸습니다. 공장의 유지 관리 팀과 협력하는 허가받은 전기 공사업체가 3일 만에 설치를 완료했습니다.

• 1단계 – 부하 연구:팀은 모든 회로를 매핑하고 가장 중요한 생산 장비에 전원을 공급하는 5개의 배전반을 식별했습니다.
• 2단계 – 패널 장착:각 Soutya SPD는 임피던스를 최소화하기 위해 짧고 직선적인 리드를 사용하여 해당 패널 내부에 장착되었습니다.
• 3단계 – 조정:설치자는 SPD의 서지 전류 용량이 각 지점에서 계산된 최악의 서지 수준을 초과했음을 확인했습니다.
• 4단계 - 테스트:전원을 공급한 후 상태 표시기를 통해 정상 작동이 확인되었고 팀은 각 패널의 기준 전압 수준을 기록했습니다.
• 5단계 – 훈련:유지 관리 직원은 상태 창을 읽고 주요 서지 이벤트 후 장치를 교체하는 방법에 대해 30분 세션을 받았습니다.

설치 중에 한 가지 문제가 발생했습니다. 주 배전반의 내부 공간이 제한되어 있다는 것입니다. 시공업체는 패널에 인접한 표면 실장 인클로저를 사용하여 도체 길이를 10인치 미만으로 유지하면서 제조업체의 권장 사항을 충족함으로써 이 문제를 해결했습니다.

신청 결과 및 정량화된 결과

이후 12개월 동안 공장의 예상치 못한 가동 중단 시간이 41% 감소한 것으로 나타났습니다. 장비 관련 서지 고장은 23건에서 9건으로 감소했습니다. 부품 및 계약자 인건비를 포함한 총 수리 비용은 $38,000에서 $16,000로 감소했습니다.

라인이 중단 없이 더 오래 가동되면서 생산량이 3.2% 증가했습니다. 포장공장의 정시 납품률은 전년도 94.1%에서 98.5%로 상승했다. 공장 관리자는 또한 회피된 수리 및 가동 중지 시간 비용만을 기준으로 6개의 Soutya 장치가 3개월 이내에 자체 비용을 지불했다고 보고했습니다.

서지 보호 장치는 유지 관리가 필요하지 않았습니다. 1월에는 대형 공기 압축기 근처의 한 장치에서 일련의 내부 전압 상승 후 온도 퓨즈가 끊어진 현상이 나타났습니다. 교체 비용은 180달러였으며 교체에 대한 가동 중지 시간은 단 20분에 불과했습니다. 이는 이전에 손실된 시간에 비하면 사소한 사건입니다.

고객의 소리

"우리는 450달러짜리 서지 보호기가 우리의 기존 UPS 장비가 해결할 수 없는 문제를 해결할 수 있을지 회의적이었습니다. 1년 동안의 데이터를 얻은 후 숫자가 말해줍니다. Soutya 장치는 우리 전기 시스템에서 가장 신뢰할 수 있는 부분이었습니다."라고 프로젝트를 감독한 엔지니어링 관리자가 말했습니다.

교훈과 통찰력

세 가지 요점은 비슷한 문제가 있는 다른 공장에 도움이 될 수 있습니다.

• 모든 수준에서 보호를 조정합니다.메인 패널에 있는 단일 서지 보호기만으로는 충분하지 않습니다. 민감한 전자 장치에 전원을 공급하는 하위 패널에 유형 2 장치를 설치하십시오.
• 상태 표시기를 정기적으로 확인하십시오.열 차단은 눈에 보이는 외부 이벤트 없이 활성화될 수 있습니다. 표시기 창을 검사하기 위해 월별 순찰을 추가합니다.
• 교체를 계획합니다.반복적인 과도 현상 이후 서지 보호 장치의 성능이 저하됩니다. 예비 장치를 선반에 보관하고 3~5년마다 교체할 수 있도록 예산을 책정하십시오.

프로젝트가 반복되면 엔지니어링 팀은 서지 이벤트를 중앙 시스템에 기록하는 모니터링 장치를 설치합니다. 그러면 서지 빈도와 심각도에 대한 더욱 명확한 데이터가 제공되어 향후 추가 보호를 정당화하는 데 도움이 됩니다.

참고자료

IEC 61643-11:2011. 저전압 서지 보호 장치 - 파트 11: 저전압 전원 시스템에 연결된 SPD. 

UL 1449. 서지 보호 장치 표준.