Почему напряжение переменного тока 220 В упало до 80 В? Отказ электрического шарового крана, вызванный падением напряжения на линии длиной 600 метров

В системах управления промышленной автоматизацией надежная работа электрических шаровых кранов имеет решающее значение для безопасности и эффективности технологических процессов. В следующем примере из практики описывается недавний случай устранения неисправности, когда электрический шаровой кран, установленный на газопроводе промышленного парка, не открывался и не закрывался после завершения монтажа проводки. Благодаря систематическому осмотру и профессиональному анализу наша команда быстро выявила основную причину и внедрила эффективное решение. Мы делимся этим процессом ниже для справки в отрасли.

Технические характеристики

• Сценарий применения: Газопровод промышленного парка
• Назначение: Отключение основного газопровода
• Среда: Природный газ
• Размер клапана: DN300
• Материал корпуса: WCB
• Тип соединения: Фланцевый
• Управляющий сигнал: Сигнал переключения
• Рабочее электропитание: AC220V
• Расчетный срок службы: 6 лет
• Дата ввода в эксплуатацию: Декабрь 2024 г.
• Место установки: Шанхай

После завершения подключения кабеля между электрическим шаровым краном и шкафом управления операторы обнаружили, что кран не открывается и не закрывается по команде. Эта неисправность отключила функцию регулирования газопровода, напрямую повлияв на нормальную подачу газа для предприятий парка.

Устранение неисправностей и анализ

Команда технической поддержки GRAT оперативно вмешалась. Первоначальный осмотр подтвердил правильность подключения, после чего были систематически измерены электрические параметры:

• Фактическое напряжение, измеренное на клеммах электрического привода, составило всего AC80V, что значительно ниже номинального AC220V.
• Согласно формуле мощности P = UI (мощность привода 1,2 кВт), при постоянной мощности снижение напряжения приводит к увеличению тока.
• Измеренный рабочий ток достиг 18A. Этот чрезмерный ток вызвал срабатывание встроенной в шкаф управления защиты от перегрузки по току, что препятствовало работе электрического шарового крана.

Анализ основной причины:
Значительное падение напряжения было вызвано в первую очередь большой длиной кабеля 600–700 метров между электрическим шаровым краном и шкафом управления. На таком большом расстоянии для передачи электроэнергии значительное падение напряжения сделало невозможным достижение напряжения, необходимого для нормального запуска привода.

Ключевые факторы, влияющие на падение напряжения в линии, включают:

• Материал проводника (например, кабель с медным сердечником имеет меньшее сопротивление и меньшее падение напряжения)
• Длина линии (большая длина увеличивает падение напряжения)
• Площадь поперечного сечения проводника (большая площадь уменьшает сопротивление и падение напряжения)
• Температура окружающей среды (более высокая температура увеличивает сопротивление проводника)

Эта ситуация подчеркивает важное соображение при проектировании: предотвращение чрезмерного падения напряжения при установке электрических шаровых кранов, особенно на больших расстояниях.

Решение и реализация

Устраняя основную причину неисправности, мы оценили два возможных решения:

1. Изменение номинального напряжения: Изменить рабочее напряжение привода с AC220V на AC380V. Хотя AC380V обеспечивает стабильное напряжение и меньший ток, этот вариант был исключен из-за отсутствия источника питания AC380V на месте, высоких затрат на замену привода и потенциальных проблем совместимости.
2. Перенос шкафа управления: После обсуждения с персоналом на месте шкаф управления был перемещен ближе к шаровому крану, и проводка была переустановлена. Тестирование после переноса подтвердило возобновление нормальной работы шарового крана, устранив неисправность.

Результаты реализации:
После принятия решения по варианту 2 наша строительная бригада оперативно выполнила план. Шкаф управления был перемещен примерно на 50 метров от электрического шарового крана. Новые силовые и управляющие кабели были установлены в соответствии со спецификациями. Отладка и тестирование после модификации включали:

• Измерение напряжения на входе привода с помощью прецизионного вольтметра, подтверждающее стабильное AC215V, полностью соответствующее номинальному требованию.
• Проверка пускового тока с помощью токоизмерительных клещей, показывающая стабильное значение 8,2 А, в пределах нормального рабочего диапазона.
• Проведение нескольких тестов открытия/закрытия, при которых электрический шаровой кран реагировал точно и надежно на управляющие сигналы.

После 72 часов непрерывного мониторинга все параметры системы оставались стабильными, подтверждая полное устранение неисправности. Это успешное решение не только устранило непосредственную проблему, но и предоставило ценную информацию для планирования компоновки электрических приводов в аналогичных условиях, служа ключевым ориентиром для проектирования будущих проектов.

Резюме опыта

Этот случай еще раз подтверждает, что на этапах проектирования и установки систем промышленной автоматизации необходима всесторонняя оценка параметров электрической системы и компоновки оборудования. Особое внимание следует уделять:

• Точной оценке расстояний электропитания для предотвращения неисправностей оборудования из-за падения напряжения в линии.
• Научному выбору характеристик кабеля, учитывая большие площади поперечного сечения для сценариев передачи электроэнергии на большие расстояния.
• Обеспечению комплексного планирования с учетом соответствия мощности, размещения оборудования и логики управления.

Эффективное управление падением напряжения в системах электрических шаровых кранов имеет решающее значение для надежности. GRAT по-прежнему стремится предоставлять профессиональные технические услуги и тщательный анализ неисправностей, предлагая надежные решения для управления клапанами для обеспечения безопасности, стабильности и эффективности промышленных систем. Мы приветствуем запросы и сотрудничество со стороны клиентов из различных секторов.