Eksploatacja obudów i szaf sterowniczych – minimalizowanie ryzyka awarii

 

Od właściwej eksploatacji szaf sterowniczych i rozdzielnic prądowych zależy bezpieczeństwo urządzeń i instalacji znajdujących się w ich wnętrzu. Tym sposobem zapewniona jest również ochrona zasilanych i sterowanych systemów oraz obwodów.

 

Typowe szafy sterownicze znajdujące zastosowanie w przemyśle bazują na szkielecie, który najczęściej jest wykonywany ze stalowej blachy alucynkowej lub ze stali nierdzewnej. Drzwi, osłony oraz cokół produkuje się z blachy stalowej malowanej farbą proszkową epoksydowo-poliestrową o grubej strukturze. Niektórzy producenci oferują możliwość zastosowania farby fasadowej, która cechuje się zwiększoną odpornością na działanie czynników atmosferycznych również z podkładem z policynku. Kluczową rolę odgrywa płyta montażowa oraz rama obrotowa z blachy i profili stalowych ocynkowanych. Z blachy alucynkowej wytwarza się również belki montażowe.

Szafa w wykonaniu standardowym wyposażona jest w szkielet, drzwi przednie z zamkiem i wkładką kształtową, osłonę tylną, płytę montażową na pełną wysokość szafy, osłonę górną oraz zespół zaślepek przesuwnych płyty dolnej. Pamiętać należy o nabyciu osłon bocznych, cokołów, elementów transportowych, ramy obrotowej oraz innych elementów stanowiących wyposażenie dodatkowe.

Konstrukcja typowej szafy bazuje na profilach zamkniętych, przez co zyskuje się jej sztywność. Oprócz tego dzięki profilom zapewniona jest symetria szkieletu szafy umożliwiająca montaż drzwi oraz osłon na dowolnej płaszczyźnie bocznej.

Drzwi zazwyczaj montowane są do szkieletu na dowolnej płaszczyźnie na czterech zawiasach o kącie otwarcia 150°. W efekcie zastosowania symetrycznej budowy drzwi można montować zarówno jako prawe, jak i lewe. W drzwiach przewiduje się ramkę usztywniającą z perforacją oraz zamek baskwilowy czteropunktowy. W szafach o szerokości 1000 i 1200 mm uwzględnia się drzwi dwuskrzydłowe z kolei szafy o szerokości 800 i 600 mm mają drzwi jednoskrzydłowe.

Osłony tylne i boczne najczęściej montowane są za pomocą wkrętów mocujących. Osłona górna bazuje na pełnej zaślepce blaszanej z wylaną uszczelką. Nie mniej ważna jest otworowana płyta dolna z zaślepkami montowanymi śrubami wrzynającymi. Kluczową rolę odgrywa przy tym możliwość demontażu płyty dolnej wraz z zaślepkami, co zapewnia przepust kablowy o gabarytach podstawy szafy.

 

Odpowiednie chłodzenie

W szafie sterowniczej powinna panować odpowiednie temperatura. Najprostsze urządzenia chłodzące to wentylatory filtrujące, które zapewniają chłodzenie poprzez filtrowane powietrza pobieranego z zewnątrz. Bardziej zaawansowane są klimatyzatory chłodzące czułą elektronikę. Z kolei urządzenia do schładzania nagrzanego chłodziwa chłodzą wodą, mieszaniną woda/glikol i płynnymi olejami, zapewniając przy tym znaczną wydajność chłodzącą.

Bardzo często szafy wyposażone są nie tylko w układ chłodzenia, ale również w systemy monitorujące wilgotność powietrza. W zależności od wielkości szafy uwzględnia się 2, 3 lub 4 wentylatory montowane w dachu. To właśnie one mają za zadanie wyciąganie powietrza, które jest zasysane ze spodu szafy. Powietrze przepływa poprzez podwójną ścianę, zaś jego wyrzucanie odbywa się przez przetłoczenia w dachu. Specjalne termostaty sterują pracą wentylatorów. W większości aplikacji jest ona inicjowana wraz z przekroczeniem zadanej temperatury.

Prawidłowy system chłodzenia szafy sterowniczej powinien uwzględnić przynajmniej kilka czynników. Przede wszystkim istotny jest procentowy udział strat mocy cieplnej różnego rodzaju urządzeń, które montuje się w szafie sterowniczej. W przypadku transformatorów przyjmuje się, że ich udział w stratach mocy cieplnej wynosi 2–5%. Jeżeli w szafie sterowniczej montowane są zasilacze, to wielkość starty mocy cieplnej wynosi 10%. Udział w stratach mocy cieplnej falowników, sterowników PLC i regulatorów wynosi ok. 5%, zaś styczników i przekaźników 3%. Koniecznie trzeba wziąć pod uwagę rozpraszanie energii cieplnej przez samą szafę. Wielkość ta zależy od materiału obudowy i jej powierzchni zewnętrznej.

Przy wyborze wentylatora powinno wziąć się pod uwagę szereg wymagań. Przede wszystkim ważne jest obciążenie ciepła i wielkość obudowy. Wymagana wielkość przepływu powietrza dla wentylatora filtrującego zależy od całkowitej ilości ciepła wytwarzanego w szafie oraz różnicy temperatur ΔT występującej pomiędzy bezpiecznym wnętrzem szafy a środowiskiem na zewnątrz niej.

 

Szafy ze sprzętem IT

Specjalne systemy chłodzenia dobiera się do szaf wyposażonych w sprzęt IT. Nowoczesne systemy tego typu zapewniają maksymalną wydajność energetyczną dzięki technice wentylatorów EC. Na uwagę zasługuje mniejsza utrata ciśnienia powietrza, a co najważniejsze – mniejszy pobór mocy przez wentylatory. Nie mniej ważna jest optymalna zdolność do utrzymywania stałych kierunków poprzez dynamiczną regulację przepływu objętościowego wody lodowej. W niektórych rozwiązaniach, dzięki wykorzystaniu wysokiej temperatury dopływu wody, dochodzi do wzrostu pośredniego swobodnego chłodzenia, a więc obniżane są koszty eksploatacji. Bardzo często konstrukcja systemu chłodzenia bazuje na kilku elementach zamontowanych w sposób modułowy, przez co można dopasować moc chłodzenia do rzeczywistego zapotrzebowania na chłód. Istotną rolę w systemach chłodzenia odgrywa funkcjonalność w postaci monitoringu. Nadzorowane są więc takie parametry, jak temperatura dopływu powietrza do serwera, temperatura wody lodowej na dopływie i powrocie, przepływ wody, moc chłodnicza oraz prędkość obrotowa wentylatorów. Użytkownik jest również informowany o ewentualnych wyciekach. Istnieje możliwość sterowania systemem poprzez sieć Ethernet.

 

Ogrzewanie szafy

W szafach, które pracują w szczególnie trudnych warunkach otoczenia, np. na zewnątrz pomieszczeń, zastosowanie znajdują nie tylko systemy chłodzenia, ale i ogrzewania. Ogrzewając szafę sterowniczą, zapobiega się kondensacji pary wodnej we wnętrzu, a co najważniejsze – zmniejszane jest ryzyko uszkodzenia podzespołów elektronicznych. Typowy system ogrzewania szaf sterowniczych składa się z samoregulujących, antykondensacyjnych ogrzewaczy, które mogą być wyposażone w wentylatory. W celu zapewnienia lepszego ruchu powietrza elementy grzejne zazwyczaj umieszczane są w dolnej części szafy. Moc grzewcza typowych ogrzewaczy mieści się pomiędzy 10 a 550 W przy założeniu uzyskania temperatury 20°C.

Ogrzewanie może bazować również na grzałkach. W przypadku grzałek bez wentylatorów stosowane są regulatory temperatury wewnętrznej lub cyfrowe regulatory temperatury ze wskaźnikiem. Przydatne rozwiązanie stanowi możliwość regulowania pracą grzałki w oparciu o higrostat. Umożliwia to zapobieganie powstawania kondensatu. W przypadku, gdy koniecznie jest ogrzewanie kilku szaf, można zastosować większą liczbę grzałek o mniejszej mocy. Grzałki dostępne są również z wentylatorami.

 

Monitorowanie środowiska w szafie

Specjalne rozwiązania umożliwiają monitorowanie środowiska w szafie. Jeżeli aplikacja wymaga wyłącznia monitorowania (bez zarządzania dystrybucją energii), można wykorzystać system EMS (ang. environment monitoring system). Jest to inteligentny system zdalnego monitorowania umożliwiający kontrolowanie środowiska i zasilania. Jako zalety takich rozwiązań wymienia się dostęp do danych poprzez sieć Ethernet. Istotną rolę odgrywa modułowa konstrukcja, stąd też na kompletny i rozproszony system monitoringu składa się jednostka centralna (master), jednostki wykonawcze (slave), koncentrator (hub) oraz nadzorowane listwy zasilające. Spektrum zastosowania systemów EMS jest bardzo szerokie. Obejmuje ono bowiem serwerownie, rozproszone systemy monitorowania szaf oraz wszystkie inne aplikacje, które wymagają zdalnego nadzoru. Przykładowa konfiguracja przewiduje maksymalnie 4 nadzorowane listwy zasilające, 2 czujniki temperatury i wilgotności, 2 czujniki otwarcia drzwi oraz czujniki dymu i zalania. Monitorowane są takie parametry, jak napięcie zasilania, obciążenie prądowe, temperatura oraz wilgotność. Oprócz tego jest możliwe odczytywanie stanu liczników mocy na listwach. Oczywiście do dyspozycji pozostają informacje z czujników drzwi, dymu i zalania.

Typowy system EMS zapewnia zdalny dostęp do informacji na temat środowiska panującego w wielu szafach. Jeżeli zastosowanie znalazł rozbudowany system monitoringu, to bardzo często uwzględniane jest połączenie łańcuchowe. Zastosować można również specjalny koncentrator (hub), dzięki któremu jednostka centralna jest w stanie nadzorować do 11 jednostek wykonawczych. Zdarzenia zachodzące w systemie zapisują się w dzienniku z możliwością wykorzystania w dowolnej chwili. Kluczowe miejsce zajmuje możliwość zdefiniowania wielu użytkowników, którym przypisuje się określone prawa dostępu do nadzorowanych szaf.

 

Konserwacja szafy sterowniczej

Konserwacja urządzeń, które znajdują się w konkretnej szafie, powinna być wykonywana zgodnie z instrukcją uwzględniającą wyposażenie wnętrza szafy.

Pewne ogólne wskazówki podają producenci w instrukcji szaf sterowniczych. Zgodnie z nimi konserwację powinno się przeprowadzać i odpowiednio dokumentować regularnie. Bierze się przy tym pod uwagę warunki eksploatacji i otoczenia. Czynności konserwacyjne należy wykonywać nie rzadziej niż raz w roku. Podczas prac w tym zakresie trzeba przede wszystkim sprawdzić, czy zawiasy mają swobodny ruch. Zawiasy warto spryskać za pomocą odpowiedniego środka smarującego. Istotną rolę odgrywa sprawdzenie swobody ruchu zamka. Jego ruchome części również pryska się odpowiednim środkiem smarnym niezawierającym wody. Jeżeli podczas przeglądu stwierdzi się, że uszczelki w obszarze styku krawędzi są uszkodzone, należy wymienić je w całości. Chcąc zapobiec uszkodzeniom powstałym w efekcie przymarzania uszczelek pod wpływem ujemnej temperatury, można zastosować typowe środki w postaci talku, wazeliny czy wosku.

Podczas konserwacji analizuje się wszystkie komponenty i powierzchnie pod kątem uszkodzeń zewnętrznych. Szafy stalowe sprawdzane są pod kątem śladów korozji. Producent konkretnej szafy z reguły podaje sposób naprawiania ewentualnych uszkodzeń, np. uszkodzenia o niewielkiej powierzchni, takie jak zarysowania, trzeba w pierwszej kolejności zeszlifować, po czym usunąć ślady korozji i zabrudzenia. Następnie używa się specjalnego lakieru naprawczego. Jeżeli uszkodzenie ma dużą powierzchnię, ważne jest starcie powierzchni i oczyszczenie benzyną ekstrakcyjną, po czym wykonuje się lakierowanie całej powierzchni lakierem naprawczym. Uszkodzenia powierzchniowe szaf wykonanych ze stali nierdzewnej usuwane są przy użyciu politury do powierzchni.

 

Podsumowanie

Konserwacja konkretnych urządzeń znajdujących się we wnętrzu szafy sterowniczej zależy od typu i wymagań producenta. Na szczególną uwagę zasługuje aparatura elektryczna odpowiedzialna za ochronę przed porażeniem prądem elektrycznym, np. w odniesieniu do wyłączników różnicowo-prądowych mierzy się przede wszystkim prąd i czas zadziałania wyłącznika. Oprócz tego wykonywany jest pomiar impedancji pętli zwarciowej w obwodzie z wyłącznikiem RCD. Ważne jest także przeprowadzenie testu zadziałania za pomocą przycisku „test”, co pozwala na określenie sprawności wyłącznika. Warto zadbać o sprawdzenie, czy impedancja pętli zwarciowej L-PE ma wartość nie większą niż ta, która jest dopuszczalna dla badanego obwodu. Sprawdza się, czy wszystkie dostępne części przewodzące podlegające ochronie mają pewne połączenie z przewodem ochronnym. Wykonuje się też pomiar różnicowego prądu zadziałania.

 

Damian Żabicki

Oferta: automatyka magazynowa, case study, centrum logistyczne, dystrybucja, logistyka, magazyn, magazynier, operator logistyczny, palety, regały, studia przypadków, system wms, wózek widłowy, wózki widłowe

Background Image

Header Color

:

Content Color

:

Strona korzysta z plików cookies w celu realizacji usług zgodnie z Polityką prywatności. Możesz określić warunki przechowywania lub dostępu do cookie w Twojej przeglądarce lub w konfiguracji usługi. Polityka prywatności.