Ошибки при охлаждении корпусов промышленных панелей управления

Важность эффективного охлаждения корпуса часто упускается из виду разработчиками промышленных панелей управления. Это приводит к тому, что в конструкциях используется естественная вентиляция, при этом недостаточное внимание уделяется совместному влиянию тепловой нагрузки компонентов и температуры окружающей среды. В результате корпус не поддерживает внутреннюю температуру на рекомендуемом уровне. Опасности небезопасных уровней температуры хорошо известны:от повреждения оборудования до сокращения срока службы компонентов и полномасштабного пожара. Их можно свести к минимуму, осознав и впоследствии исправив ошибки, допущенные при охлаждении корпусов.

Почему промышленные панели управления нагреваются?

Скорость выделения тепла внутри панели и скорость отвода тепла напрямую влияют на температуру внутри корпуса. Широкое использование электронного и микропроцессорного оборудования приводит к тому, что системы управления выделяют больше тепла. Ситуация усугубляется использованием электроприводов, печально известных тем, что они выделяют тепло. Это сочетается с желанием дизайнеров упаковать все компоненты в как можно меньшем пространстве, что создает рецепт катастрофы.

Последствия

Промышленное оборудование нередко имеет диапазон рабочих температур. Поскольку промышленные условия, как известно, являются сложными, производители обязательно обеспечат гибкость в плане эксплуатации, но она варьируется от компонента к компоненту. Промышленные панели управления, упакованные для плотности, могут быстро накапливать тепло, что может привести к повреждению оборудования, особенно чувствительного, такого как блоки питания, контроллеры и точные измерительные приборы. Также существует риск устройств с микропроцессорным управлением, таких как ПЛК начать работать со сбоями, когда температура превысит определенный порог.

Распространенные ошибки

Довольно часто маленькие ошибки оказывают наибольшее влияние. А ошибки могут дорого обойтись, когда речь идет о промышленных панелях управления, поскольку известно, что в них размещается чувствительное оборудование, такое как частотно-регулируемые приводы, источники питания, трансформаторы и т. д. Это дорого, а сбой также может снизить производительность. Кроме того, даже если компоненты теряют эффективность или возникают неисправности, это может повлиять на целые сборочные линии, пока не будет выполнено исправление.

Как правило, производители обычно указывают максимально допустимую температуру в своей документации на продукцию, которая находится в пределах 35-40 градусов Цельсия. Это может показаться достаточным, но накопление тепла внутри корпуса приводит к еще более высокой температуре. Типичными примерами того, когда это может произойти, являются нагревание или срабатывание частотно-регулируемого привода. , что привело к полному отключению оборудования.

Ниже приведены три наиболее распространенные ошибки, устранение которых может предотвратить чрезмерное время простоя и затраты на ремонт, а также увеличить срок службы оборудования.

Выбор несовместимой системы охлаждения

Необходимо понимать производственную среду, в которой будет установлена ​​панель управления. Пределы высоких и низких температур окружающей среды должны быть известны заранее, в то время как другие факторы, которые следует учитывать, включают воздействие солнечного излучения, уровни влажности и наличие загрязняющих веществ, таких как пыль и грязь. Когда эта информация известна, ее можно использовать для разработки правильного корпуса в соответствии с рейтингами NEMA.

NEMA или Национальная ассоциация производителей электрооборудования — это зрелая и устоявшаяся система регулирования. который имеет спецификации для электрических шкафов для внутренней или наружной работы. Производители обычно разрабатывают свои корпуса в соответствии со стандартами NEMA. Например, корпуса NEMA 1 работают внутри помещений в экологически чистой среде, а корпуса NEMA 4 могут защитить от любых погодных условий и проникновения воды.

Для корпусов NEMA 1 и NEMA 3R охлаждение может поддерживаться с помощью системы охлаждения с открытым контуром, например. блок вентиляторов с фильтром, который может предотвратить повышение температуры выше безопасного предела. Вентиляторы часто являются наиболее экономичным методом поддержания температуры, учитывая, что условия окружающей среды не враждебны. Охлаждающие вентиляторы очень эффективны для корпусов, установленных в помещении с номинальной температурой окружающей среды и минимальным уровнем загрязнения и пыли.

С другой стороны, если корпус имеет рейтинг NEMA Type 4, 4x или 12, потребуется герметичная система охлаждения с замкнутым контуром, предотвращающая контакт любого загрязняющего вещества с оборудованием внутри.

Наконец, если корпус расположен в зоне, где температура окружающей среды ниже максимального предела, теплообменник «воздух-воздух» также будет выполнять свою работу. Но если температура окружающей среды близка к предельной, то потребуется кондиционер. Это также принесет дополнительные преимущества, такие как снижение уровня влажности.

Игнорирование влажности и коррозии

Многие электрические компоненты имеют тенденцию к выходу из строя при чрезмерном уровне влажности, и их всегда следует хранить в сухом месте, чтобы предотвратить короткое замыкание. С условиями высокой влажности лучше всего справляются кондиционеры, которые могут конденсировать ее из воздуха. В этой области были достигнуты заметные успехи:некоторые системы кондиционирования воздуха в корпусе обеспечивают удаление образующейся влаги через испаритель конденсата, предотвращая капание воды за пределы корпуса. В то же время кондиционер не должен быть слишком большим, так как блок с высокой холодопроизводительностью не сможет поддерживать нужную температуру воздуха в помещении.

В более холодных условиях вода может конденсироваться на оборудовании всякий раз, когда температура падает ниже точки росы. В этих случаях необходимо использовать нагревательный элемент, чтобы поддерживать внутреннюю температуру выше этого уровня.

С другой стороны, существуют среды, в которых корпуса подвергаются воздействию агрессивных паров и жидкостей, например, в морских зонах или на водоочистных сооружениях. Чтобы защитить внутренние компоненты корпуса, он должен быть герметизирован, чтобы загрязняющие вещества не могли проникнуть внутрь. Но, поскольку жидкости, как правило, вызывают коррозию, они могут повредить внешний корпус корпуса. Чтобы предотвратить такие случаи, на медные трубы или змеевики конденсатора можно нанести антикоррозионное покрытие.

Неверная мощность охлаждения

Как только тип системы охлаждения и рейтинг NEMA был определен, необходимо правильно выбрать охлаждающую способность шкафа. Это важный шаг, так как в противном случае компоненты потеряют свою эффективность и будут постоянно подвергаться риску отказа.

Холодопроизводительность шкафа должна превышать тепловую нагрузку, создаваемую компонентами. Для расчета производимого тепла необходимо ссылаться на технические характеристики каждого компонента. Эффективность компонента необходимо вычесть из 1, а результат умножить на номинальную мощность устройства.

Наконец, при расчете тепловой нагрузки необходимо учитывать тепло, передаваемое через стенки ограждения из-за температуры окружающей среды и источников солнечного излучения. Лучше всего это сделать с помощью цифрового калькулятора управления температурой, поскольку он даст вам точные значения и позволит выбрать наиболее экономичный корпус.

Рекомендации

Существует несколько рекомендаций, которые можно учитывать при проектировании промышленных панелей управления и оценке их потребностей в охлаждении.

Планируйте заранее

Когда система терморегулирования разработана с учетом долгосрочных требований, она может обеспечить долгосрочные преимущества, поддерживая все электрические компоненты внутри панели управления на безопасных уровнях температуры. При размещении компонентов вместе с корпусом убедитесь, что чувствительная электроника расположена близко к впускному отверстию для холодного воздуха. Всегда следует оставлять место для будущих расширений, иначе хрупкий баланс плотности компонентов будет нарушен, что может привести к замене системы охлаждения.

Оцените окружающую среду

Наверняка компоненты, которые будут размещены внутри корпуса, будут отвечать за выделение основной массы тепла. Но температура окружающей среды играет важную роль в охлаждении корпуса. При проектировании корпуса необходимо обязательно учитывать все внешние факторы:

• Температура окружающей среды
• Вибрации
• Загрязнения
• Коррозионно-активные материалы

План обслуживания

Установить панель управления и оставить ее в покое — неправильный способ. В идеале должен существовать механизм профилактического обслуживания, чтобы заблаговременно предоставлять оператору все необходимые показания и сигналы тревоги. Это позволит руководителям предприятий отслеживать работы по техническому обслуживанию и долговечность, достигнутую благодаря своевременному ремонту.

Важность защиты цепи при проектировании системы распределения электроэнергии Топ-5 самых больших проблем при внедрении роботов