Pramoninės automatikos ir įrangos saugos valdymo srityje galiniai jungikliai yra pagrindinė mechaninės padėties aptikimo sudedamoji dalis, o IP apsaugos lygio pasirinkimas tiesiogiai veikia įrangos stabilumą ir tarnavimo laiką. Nuo drėgnų maisto perdirbimo dirbtuvių iki dulkėtų kasybos mašinų, nuo aukštos{1}}temperatūros metalurgijos krosnių fasadų iki šaltos{2}}grandinės logistikos – skirtingose aplinkose reikia skirtingų galinių jungiklių apsaugos galimybių. Derinant tarptautinius standartus ir tipinius taikymo atvejus, šiame darbe analizuojama IP apsaugos reitingų pasirinkimo logika ir pateikiamos techninės veiklos gairės inžinieriams.
IP apsaugos reitingų sudėtis ir pagrindiniai rodikliai
Tarptautinės elektrotechnikos komisijos suformuluotas IP (įėjimo apsaugos) apsaugos įvertinimas apibūdina įrangos gebėjimą apsaugoti nuo kietų pašalinių objektų ir skysčių naudojant dviženklį -skaitmenų derinį. Pirmasis skaitmuo reiškia apsaugos nuo dulkių įvertinimą (0–6), o antrasis – atsparumo vandeniui įvertinimą (0–9). Kuo didesnis skaičius, tuo geresnės apsaugos galimybės. Pavyzdžiui:
Visiškai atsparūs dulkėms- (6 įvertinimai) ir žemo slėgio purkštuvai (5 įvertinimai)
IP67: visiškai atsparus dulkėms-(6 įvertinimai), atsparus trumpalaikiam-panardinimui (7 įvertinimai)
IP68: visiškai atsparus dulkėms -(6 įvertinimai), ilgą laiką gali būti mirkomas vandenyje (8 įvertinimai)
Reikėtų pažymėti, kad aukštesni IP reitingai ne visada yra geresni, nes aukštesni įvertinimai gali sukelti reikšmingą išlaidų padidėjimą ir sumažėjusį atsako jautrumą. Pavyzdžiui, švarioje patalpoje pakanka IP40, o lauko kranui reikalingas IP67 ar aukštesnis įvertinimas.
II. Apsaugos įvertinimų, kuriuos lemia aplinkos veiksniai, pasirinkimas
1. Dulkėta aplinka: nuo patekimo prevencijos iki atsparumo dilimui
Didelės dulkių koncentracijos situacijose, pvz., cemento gamyklose ir miltų perdirbimo įmonėse, ypatingas dėmesys turi būti skiriamas apsaugos nuo dulkių lygiui. IP6X (visiška apsauga nuo dulkių) įvertinimas yra pagrindinis reikalavimas, tačiau reikėtų išskirti du tipinius reikalavimus:
Statinė dulkėta aplinka: Pavyzdžiui, grūdų laikymo įranga, IP65 pakanka. Jo dulkėms -atspari struktūra neleidžia dalelėms patekti ir vandens purslų.
Dinaminė dulkių aplinka: IP67 reikalingas kasybos trupintuvams. Sandarinimo konstrukcija gali atlaikyti dulkių trintį, kurią sukelia įrangos vibracija, ir užkirsti kelią kontaktinei oksidacijai. „Honeywell“ serijos SZL-WL ribotos padėties jungiklių taikymas anglies kasykloje Vidinėje Mongolijoje rodo, kad IP67 įvertinimas išlaikė mechaninį 50 mln. ciklų eksploatavimo laiką esant nuolatiniam dulkių poveikiui.
2. Skysta aplinka: nuo atsparumo lašėjimui iki panardinimo
Skysčio apsaugos pasirinkimas reikalauja išsamaus įvertinimo, pagrįsto įrangos veikimo būsena ir skysčio pobūdžiu:
Atsparus lašėjimui sprendimas: IP54 įvertinimas apsaugo nuo vertikalių vandens lašelių ir purslų, pvz., patalpų konvejerio juostos, ir sumažina išlaidas 30 %, palyginti su IP65 reitingu.
Aukšto{0} slėgio valymo programa: jei valoma maisto perdirbimo įranga, reikalingas IP69K įvertinimas (apsauga nuo aukštos temperatūros, aukšto slėgio purkštuvai). Jo speciali sandarinimo konstrukcija, kad atlaikytų vandenį esant 80 laipsnių ir 100 barų slėgiui.
Panardinimo scenarijai: Pavyzdžiui, povandeniniams robotams IP68 reitingas reikalauja patikslinti panardinimo gylį ir trukmę. Vandenyno tyrinėjimo įrenginys su IP68 (50 metrų/72 val.) ribiniu jungikliu gali užtikrinti patikimas operacijas giluminėje{5}}jūroje.
3. Ekstremalios temperatūros: nuo medžiagų pritaikymo iki struktūrinės kompensacijos
Temperatūros įtaka apsaugos lygiui dažnai nepastebima, tačiau temperatūrai nuo -40 laipsnių iki +125 laipsnių reikia specialaus dizaino:
Žemos temperatūros aplinka: vietoj tradicinės gumos šaltosios grandinės logistikoje turėtų būti naudojami silikoniniai sandarikliai, kad būtų išvengta trapumo žemoje{0}}temperatūroje. Logistikos įmonės atlikti bandymai rodo, kad IP67 eigos jungiklis su silikoniniais sandarikliais palaiko normalų kontaktinį slėgį esant -30 laipsnių.
Aukštos temperatūros aplinka: pvz., metalurgijos pramonė, keraminis kontaktas, aukštai temperatūrai atsparus apvalkalas ir tt Baosteel Group aukštakrosnėse naudojami ribiniai jungikliai yra suprojektuoti su IP65 reitingu + keraminių kontaktų konstrukcija, kad būtų galima nustatyti stabilumą esant 800 laipsnių spinduliavimo karščiui.
III. Apsaugos įvertinimų optimizavimas, pagrįstas taikomųjų programų scenarijais
1. Judančių dalių ribojimas: dinaminio atsako ir apsaugos subalansavimas
Esant dideliam{0}}greičiui, pvz., staklių ir robotų judėjimui, reikia atsižvelgti ir į apsaugos lygį, ir į reakcijos greitį:
Didelės spartos{0}}perforavimo mašinos: pasirinkite IP65 vardinę galią + svyruojančią pavarą. Maža 0,45 N paleidimo jėga gali užfiksuoti 0,1 mm poslinkį, o alyvai{6}}atspari konstrukcija neleidžia prasiskverbti hidraulinei alyvai.
AGV vežimėliai: bekontaktis aptikimas lietaus ir sniego sąlygomis lauke naudojant IP67 reitingą + belaidžio perdavimo modulį. Taikymas automobilių gamykloje rodo 75% sumažintą gedimų skaičių.
2. Sauga-Svarbiausios sistemos: perteklinis dizainas ir privalomi sertifikatai
Saugos srityje, pavyzdžiui, liftų ir kranų, apsaugos lygis turi būti suderintas su saugos sertifikatais:
Lifto riba: saugos kontaktai turi būti IP4X arba aukštesni ir mechaniškai atjungti pagal GB16899-2011. Liftų įmonė naudoja IP67 nominalią galią + dvigubo prisilietimo dizainą, TÜV sertifikatą, automobilio apsaugos nuo pervažiavimo nulinį gedimą.
Krano avarijų prevencija: pasirinkite IP68 įvertinimą + sprogimui{2}}atsparų sertifikavimo ribinį jungiklį. Cheminių medžiagų parkuose ir kitose sprogiose aplinkose būdinga saugos grandinė gali užkirsti kelią elektros kibirkštims nuo nelaimingų atsitikimų.
3. Lauko infrastruktūra: ilgalaikis{1}} patikimumas ir priežiūros išlaidos
Esant lauko sąlygoms, pvz., vėjo energijai, fotovoltinei energijai (PV), reikia įvertinti viso gyvavimo ciklo išlaidas:
Vėjo turbinos sukimosi sistemos: su IP67 vardine galia + nerūdijančio plieno korpusu, 20 metų nereikalauja priežiūros sūraus vandens korozinėje aplinkoje ir 40 % mažesnės priežiūros sąnaudos, palyginti su IP65 sprendimu.
Fotovoltinės sekimo laikikliai: pasirinkite IP{0}} savaime{1}}valančius dažus. Jo hidrofobinis paviršius sumažina dulkių sukibimą ir 12 % pagerina energijos gamybos efektyvumą dykumose.
IV. Techninis patikrinimas atrankos praktikoje
1. Laboratoriniai tyrimai: ekstremalių sąlygų modeliavimas
Temperatūros temperatūrų ciklai nuo -40 laipsnių iki +85 laipsnio, 95 95 % drėgmės kondensacijos dulkių dulkių srautas 5 m/s ir kitos sąlygos buvo imituojamos aplinkos bandymo kamerose, kad būtų patvirtintas deklaruojamas IP įvertinimas. Trečiųjų šalių bandytojai rodo, kad 30 % rinkoje esančių IP67 ribojamųjų jungiklių po 48 valandų panardinimo bandymo rodo kontaktinę oksidaciją.
2. Lauko testavimas: ilgalaikis-duomenų rinkimas
Padėkite ribotuvo jungiklius tikslinėje aplinkoje ir nuolat stebėkite parametrus, tokius kaip kontaktinė varža ir izoliacijos stiprumas. Faktiniai plieno įmonės atlikti bandymai rodo, kad IP65 ribinio jungiklio kontaktinis atsparumas padidėja po 6 mėnesių, kai dulkių koncentracija yra 50 mg/m3, palyginti su 5 5 % IP67 įrenginio.
3. Gedimų analizė: pagrindinės priežasties nustatymas ir tobulinimas
Apsaugos projektavimo trūkumams nustatyti buvo atlikta sugedusios įrangos anatominė analizė. Nutekėjus priekinio krano ribiniam jungikliui, sandariklio suspaudimas yra nepakankamas. Nuotėkio problema buvo išspręsta padidinus suspaudimą 20%.
V. Ateities tendencijos: pažangi apsauga ir materialinės naujovės
Sukūrus pramonę 4.0, yra dvi pagrindinės ribinių jungiklių apsaugos technologijos tendencijos:
Išmanusis stebėjimas: integruoti temperatūros ir drėgmės jutikliai ir savaiminės{0}diagnostikos modulis, realiojo-laikinio grįžtamojo ryšio apsaugos būsena. Naujas Vokietijos įmonės gaminys numato sandariklio tarnavimo laiką ir įspėja apie priežiūrą prieš 3 mėnesius.
Nanomedžiagos: grafeninės dangos naudojamos siekiant pagerinti korpuso atsparumą dilimui. Laboratoriniai tyrimai rodo, kad nanodangos gali tris kartus padidinti IP65 įrenginių naudojimo trukmę smėlio aplinkoje.
Išvada
Galinių jungiklių IP apsaugos lygio parinkimas yra dinamiškas balansavimo procesas, apimantis prisitaikymą prie aplinkos, sąnaudų optimizavimą ir saugos dubliavimą. Inžinieriai turi sukurti uždarojo ciklo „aplinkos analizės-vertinimo atitikimo-bandymo tikrinimo-nuolatinio tobulinimo metodą“, kad pasirinktų ekonomiškiausią apsaugą, pagrįstą tokiais parametrais kaip dulkių koncentracija, skysčio tipas ir temperatūros diapazonas tam tikroje situacijoje. Išmaniosios gamybos amžiuje apsaugotos būsenos-jutimas realiuoju laiku naudojant IoT technologiją taps nauja kryptimi, kaip pagerinti įrenginių patikimumą.
