Как пищевое предприятие сократило потери от простоев на 68% с ATS SINGI SWQ1-63N

Молочный перерабатывающий завод среднего размера на Среднем Западе терял в среднем 42 000 долл. США за каждый перерыв в электроснабжении. При 14 отключениях в год такие затраты были неприемлемыми. Установка автоматического переключателя вводов SINGI SWQ1-63N сократила потери, связанные с отключениями, на 68% в первый год.

Предыстория клиента

На этом молочном перерабатывающем предприятии работают 180 человек, и оно производит 250 000 галлонов молока и сливочных продуктов в неделю. Завод эксплуатирует три производственные линии круглосуточно, каждая из которых зависит от непрерывного электроснабжения для пастеризации, гомогенизации и холодного хранения.

Объект расположен в сельской местности, обслуживаемой стареющей распределительной сетью. Он располагает дизельным генератором на 500 kVA в качестве резерва, но генератор никогда не был полностью надёжным, поскольку переключение с сети на генератор требовало ручного перевода переключателя перевода питания сотрудником в электрощитовой. На объекте, работающем в три смены, это время реакции варьировалось от 3 до 11 минут.

Проблема с электропитанием: частые отключения и дорогостоящие простои

Основной проблемой были не сами перебои, а сам переход. Каждый раз, когда питание мигало или пропадало, завод терял время производства. На одной линии в трубопроводах могло остаться частично обработанное молоко, которое приходилось утилизировать из-за рисков по температуре и загрязнению. Средние потери на одно событие составляли 42 000 долл. США, включая испорченный продукт, трудозатраты на перезапуск и износ оборудования.

До SWQ1-63N на заводе пробовали простую схему перевода на основе реле. Она была недорогой, но создала новую проблему: реле иногда замыкало питание от генератора до того, как генератор достигал стабильного напряжения и частоты, вызывая несоответствие фаз, которое приводило к срабатыванию реле защиты двигателей. Это вело к дополнительному отказу, требовавшему от электрика перезапуска нескольких выключателей. В одном отключении, связанном со штормом, завод простоял 26 часов из-за неудачной последовательности перевода.

Позже менеджер по техническому обслуживанию отметил, что они рассматривали два других бренда ATS. Один был дешевле, но не соответствовал требованию завода к короткому времени переключения. Другой обеспечивал лучшие характеристики, но поставлялся с проприетарным контроллером, что затрудняло внесение изменений собственным персоналом.

Почему автоматический ввод резерва SWQ1-63N?

Завод выбрал SINGI SWQ1-63N, сравнив три варианта. Решение свелось к трём факторам:

• Соответствие IEC 60947-6-1. SWQ1-63N разработан и испытан в соответствии с международным стандартом на низковольтное оборудование для переключения вводов, что означало, что завод мог проверить его рабочие характеристики и время переключения, не полагаясь исключительно на заявления производителя.
• , надёжное переключение. Переключатель рассчитан на время переключения менее 2 секунд, что было критически важно для поддержания работы пастеризатора и предотвращения потерь продукта.
• Простое техническое обслуживание. В SWQ1-63N используется механизм с приводом от двигателя и наглядный механический индикатор. Собственные электрики завода могли осматривать и обслуживать его без вызова специалиста.

Ещё одним фактором была способность переключателя справляться с пусковыми токами завода. На каждой производственной линии одновременно запускается несколько двигателей, и номинальная включающая и отключающая способность SWQ1-63N соответствовала этой потребности без снижения номинала.

Внедрение: модернизация существующей электрической системы

Проект занял три дня от начала до конца. На заводе имелось отдельное электротехническое помещение с местом для нового корпуса, поэтому монтаж не потребовал расширения здания.

Ключевые шаги были следующими:

• Изоляция питающей линии сети и питающей линии генератора для безопасного подключения нового ATS к существующему распределительному щиту.
• Монтаж SWQ1-63N на настенной стойке рядом с выключателем генератора.
• Прокладка цепей управления от клемм сигнала запуска генератора до контроллера ATS.
• Программирование порогов напряжения и частоты для обоих источников.
• Проведение испытания переключения под полной нагрузкой в условиях имитации отключения.

Основной трудностью было согласование испытания с энергоснабжающей организацией. Заводу требовалось реальное событие потери сети для проверки поведения при переводе, но энергоснабжающая организация не могла организовать контролируемое отключение в короткий срок. Служба технического обслуживания решила это, использовав передвижную генераторную установку в качестве временного источника и смоделировав отказ сети путём отключения главного выключателя во время планового переключения линии. Это испытание подтвердило время перевода 1,7 секунды, что вполне укладывается в требуемое окно.

Измеримые результаты: время безотказной работы, экономия затрат и окупаемость

За 12 месяцев после установки SWQ1-63N на заводе произошло 16 нарушений в сети. Все 16 автоматических переключений прошли успешно, и каждый раз генератор запускался и принимал нагрузку. Среднее время переключения составило 1,8 секунды, и ни одна производственная линия не останавливалась из-за самого переключения.

Сравнение того же 12-месячного периода с предыдущим годом:

• Потери, связанные с отключениями, снизились с 42 000 долл. США за случай до 13 400 долл. США за случай — снижение на 68 %.
• Общее годовое время простоев из-за сбоев электропитания сократилось с 5,2 часа до 1,1 часа.
• Потери продукции из-за перебоев электропитания снизились на 74 %. Завод сэкономил 312 000 долл. США за счёт предотвращённых потерь продукции и трудозатрат в первый год.

Устройство SWQ1-63N и его установка обошлись в 9 800 долл. США. Срок окупаемости составил менее двух месяцев.

Помимо прямой экономии, повысилась надёжность поставок завода своим розничным клиентам. Доля своевременных отгрузок выросла с 96,2% до 99,1%, поскольку завод больше не пропускал сроки заказов после сбоев в сети.

Отзыв клиента

Дон, руководитель службы технического обслуживания завода, выразился прямо: «Раньше мы затаив дыхание ждали каждый раз, когда накатывали тучи. Теперь выключатель делает свою работу. Я просматривал журналы событий после каждого отключения, и SWQ1-63N ни разу не отказал при переводе. Это самое надёжное оборудование в нашей электрощитовой».

Директор по операциям завода добавил: «Переключатель окупился в первый же сезон штормов. Если бы мы установили его несколько лет назад, мы сэкономили бы значительно больше миллиона долларов».

Уроки для других предприятий

Три урока из этого проекта применимы к любому производственному предприятию, которое полагается на автоматический переключатель вводов:

• Проверяйте фактическое время переключения под нагрузкой, а не в режиме без нагрузки. Единственная значимая проверка — это переключение под полной нагрузкой при работающих двигателях, поскольку просадки напряжения во время пуска двигателей влияют на реакцию генератора.
• Выбирайте аппарат, который сможет обслуживать ваша собственная служба технического обслуживания. Проприетарные контроллеры могут предлагать дополнительные функции, но они требуют поддержки завода-изготовителя. Открытая конструкция SWQ1-63N упростила устранение неисправностей.
• Планируйте контролируемую имитацию, если энергоснабжающая компания не может обеспечить плановое отключение. Временная генераторная установка и отключение главного автоматического выключателя обеспечивают реалистичную проверку без ожидания реального сбоя в сети.

Если бы проект повторяли, завод установил бы второй SWQ1-63N на отдельной питающей линии холодильного склада, поскольку эта зона работает на ручном переключателе вводов и по-прежнему подвержена 20 минутам простоя при продолжительном отключении. Это следующее улучшение в списке.

Источники

[1] IEC 60947-6-1:2021, Низковольтное оборудование распределения и управления – Часть 6-1: Оборудование для переключения вводов. https://webstore.iec.ch/publication/60947-6-1

[2] Reliability analysis of automatic transfer switches in power supply systems, Energies, 2022. https://doi.org/10.3390/en15031024

[3] Robust automatic transfer switch system for grid/solar PV/genset sources, AIJASET, 2024. https://doi.org/10.25077/aijaset.v5i02.219