Fouten bij het koelen van industriële bedieningspaneelbehuizingen

Het belang van effectieve koeling van de behuizing wordt vaak over het hoofd gezien door ontwerpers van industriële besturingspanelen. Dit leidt tot ontwerpen met natuurlijke ventilatie waarbij onvoldoende aandacht wordt besteed aan de gecombineerde effecten van de warmtebelasting van de componenten en de omgevingstemperatuur. Als gevolg hiervan kan de behuizing de interne temperatuur niet op de aanbevolen niveaus houden. De gevaren van onveilige temperatuurniveaus zijn bekend, variërend van schade aan apparatuur tot het verkorten van de levensduur van componenten tot een volledige brand. Deze kunnen worden geminimaliseerd door de fouten die worden gemaakt bij het koelen van de behuizingen te realiseren en vervolgens te corrigeren.

Waarom worden industriële bedieningspanelen heet?

De snelheid van de warmte die in het paneel wordt gegenereerd en de snelheid waarmee de warmte wordt afgevoerd, heeft een directe invloed op de temperatuur in een behuizing. Door het wijdverbreide gebruik van elektronische en op microprocessors gebaseerde apparatuur, geven regelsystemen meer warmte af. De situatie wordt nog verergerd door het gebruik van elektrische aandrijvingen die berucht zijn voor het genereren van warmte. Dit wordt gecombineerd met de wens van de ontwerpers om alle componenten in zo min mogelijk ruimte in te pakken, een recept voor een ramp.

Gevolgen

Het is niet ongebruikelijk dat industriële apparatuur verschillende bedrijfstemperaturen heeft. Aangezien het bekend is dat industriële omgevingen uitdagend zijn, zullen fabrikanten zeker flexibiliteit bieden op het gebied van bediening, maar dit varieert van component tot component. Industriële bedieningspanelen die verpakt zijn voor dichtheid, kunnen snel warmte ophopen die kan leiden tot schade aan apparatuur, vooral gevoelige zoals voedingen, controllers en precisiemeetapparatuur. Er is ook een risico van microprocessorgestuurde apparaten zoals PLC's om te gaan functioneren als de temperatuur een bepaalde drempel overschrijdt.

Veelgemaakte fouten

Vaak zijn het de kleine fouten die de meeste impact hebben. En fouten kunnen kostbaar zijn als het gaat om industriële bedieningspanelen, wanneer bekend is dat ze gevoelige apparatuur bevatten, zoals frequentieregelaars, voedingen, transformatoren, enz. Deze zijn duur en storingen kunnen ook de productiviteit verminderen. Bovendien, zelfs als de componenten hun efficiëntie verliezen of fouten ontwikkelen, kunnen hele assemblagelijnen worden aangetast totdat rectificatie plaatsvindt.

Over het algemeen geven fabrikanten in hun productdocumentatie meestal een maximaal toegestane temperatuurlimiet aan, variërend tussen 35 en 40 graden Celsius. Dit lijkt misschien voldoende, maar de warmteontwikkeling in een behuizing resulteert in een nog hogere temperatuur. Veelvoorkomende voorbeelden van wanneer dit kan gebeuren, is wanneer VFD's opwarmen of uitschakelen , waardoor de installatie volledig uitvalt.

Hieronder volgen drie van de meest voorkomende fouten die, indien verholpen, buitensporige uitvaltijd en reparatiekosten kunnen voorkomen en tegelijkertijd de levensduur van de apparatuur kunnen verlengen.

Een incompatibel koelsysteem kiezen

Men moet de industriële omgeving begrijpen waarin het bedieningspaneel wordt geïnstalleerd. Grenswaarden voor hoge en lage omgevingstemperaturen moeten van tevoren bekend zijn, terwijl andere factoren waarmee rekening moet worden gehouden, zijn blootstelling aan zonnestraling, vochtigheidsniveaus en de aanwezigheid van verontreinigende stoffen zoals stof en vuil. Zodra deze bekend is, kan deze informatie worden gebruikt om de juiste behuizing te ontwerpen volgens de NEMA-classificaties.

NEMA of National Electrical Manufacturer's Association is een volwassen en gevestigd regelgevend systeem die specificaties heeft voor elektrische behuizingen voor gebruik binnen of buiten. Fabrikanten ontwerpen hun behuizingen meestal rond NEMA-normen. NEMA 1-behuizingen werken bijvoorbeeld binnenshuis in een omgeving zonder vervuiling, terwijl NEMA 4-behuizingen kunnen beschermen tegen alle soorten weer en waterpenetratie.

Voor NEMA 1- en NEMA 3R-behuizingen kan de koeling worden gehandhaafd via een koelsysteem met open lus, b.v. gefilterd ventilatorpakket, dat kan voorkomen dat de temperatuur boven de veilige limiet stijgt. Ventilatoren zijn vaak de meest kosteneffectieve techniek om de temperatuur op peil te houden, aangezien de omgevingsomstandigheden niet vijandig zijn. Koelventilatoren zijn zeer effectief voor behuizingen die binnenshuis zijn geïnstalleerd met nominale omgevingstemperaturen, waar minimale hoeveelheden vuil en stof aanwezig zijn.

Aan de andere kant, als de behuizing is geclassificeerd als NEMA Type 4, 4x of 12, dan is een afgedicht koelsysteem met gesloten lus vereist, zodat verontreinigende stoffen geen contact kunnen maken met de apparatuur binnenin.

Tot slot, zolang de behuizing zich in een gebied bevindt waar de omgevingstemperatuur onder de maximale limiet ligt, zal een lucht-naar-lucht-warmtewisselaar ook het werk doen. Maar als de omgevingstemperatuur dicht bij de limiet ligt, is een airconditioning vereist. Dit zou ook extra voordelen opleveren, zoals een daling van de luchtvochtigheid.

Vochtigheid en corrosie negeren

Veel elektrische componenten hebben de neiging om te falen bij een te hoge luchtvochtigheid en moeten te allen tijde in een droge omgeving worden bewaard om elektrische kortsluitingen te voorkomen. Omstandigheden met een hoge luchtvochtigheid kunnen het beste worden aangepakt door airconditioners die het uit de lucht kunnen condenseren. Er zijn opmerkelijke vorderingen gemaakt in het veld, waarbij sommige airconditioningsystemen in de behuizing het resulterende vocht afhandelen via een condensaatverdamper, waardoor wordt voorkomen dat water buiten de behuizing druppelt. Tegelijkertijd mag de airconditioner niet te groot zijn, omdat een unit met een hoge koelcapaciteit niet in staat zal zijn om de gewenste luchttemperatuur in de behuizing te handhaven.

In koudere omgevingen kan water condenseren op de apparatuur wanneer de temperatuur onder het dauwpunt daalt. In deze gevallen moet een verwarmingselement worden gebruikt om de interne temperatuur boven dit niveau te houden.

Aan de andere kant zijn er omgevingen die behuizingen blootstellen aan bijtende dampen en vloeistoffen, bijvoorbeeld in zeegebieden of waterzuiveringsinstallaties. Om de interne componenten van de behuizing te beschermen, moet deze worden afgedicht zodat verontreinigingen niet kunnen binnendringen. Maar aangezien de vloeistoffen over het algemeen corrosief zijn, kunnen ze de buitenste behuizing van de behuizing aantasten. Om dergelijke gebeurtenissen te voorkomen, kunnen corrosiewerende coatings worden aangebracht op de koperen leidingen of condensorbatterijen.

Onjuiste koelcapaciteit opgeven

Ooit het type koelsysteem en de NEMA-classificatie is vastgesteld, moet de koelcapaciteit van de behuizing correct worden gekozen. Dit is een belangrijke stap omdat de componenten anders hun efficiëntie verliezen en een constant risico lopen op storingen.

Het koelvermogen van een behuizing moet groter zijn dan de warmtebelasting die door de componenten wordt geproduceerd. Om de geproduceerde warmte te berekenen, moeten de technische specificaties van elk onderdeel worden geraadpleegd. De efficiëntie van het onderdeel moet worden afgetrokken van 1 en het resultaat moet worden vermenigvuldigd met het vermogen van het apparaat.

Ten slotte moet bij de berekening van de warmtebelasting rekening worden gehouden met de warmteoverdracht door de wanden van de behuizing als gevolg van de omgevingstemperatuur en zonnestralingsbronnen. Een digitale calculator voor temperatuurbeheer is de beste manier om dit te doen, omdat deze u nauwkeurige waarden geeft, zodat u de meest economische behuizing kunt selecteren.

Beste praktijken

Er zijn een paar best practices die kunnen worden overwogen bij het ontwerpen van industriële bedieningspanelen en het beoordelen van hun koelbehoeften.

Plan vooruit

Wanneer een thermisch beheersysteem is ontworpen met langetermijnoverwegingen, kan het langdurige voordelen bieden, door alle elektrische componenten in het bedieningspaneel op veilige temperatuurniveaus te houden. Zorg er bij het opstellen van componenten met de behuizing voor dat de gevoelige elektronica dicht bij de inlaat voor koele lucht wordt geplaatst. Er moet altijd ruimte worden gelaten voor toekomstige uitbreidingen, anders wordt de delicate balans van componentdichtheid verstoord, wat kan leiden tot vervanging van het koelsysteem.

Beoordeel de omgeving

De componenten die in de behuizing worden geplaatst, zullen zeker verantwoordelijk zijn voor het genereren van het grootste deel van de warmte. Maar de omgevingstemperaturen spelen een grote rol bij de koeling van de behuizing. Men moet zeker rekening houden met alle externe factoren bij het ontwerpen van de behuizing:

• Omgevingstemperaturen
• Trillingen
• Verontreinigingen
• Bijtende materialen

Plan voor onderhoud

Een bedieningspaneel installeren en laten staan ​​is niet de juiste manier om dingen te doen. Idealiter moet er een voorspellend onderhoudsmechanisme aanwezig zijn om een ​​operator vooraf te voorzien van alle noodzakelijke metingen en alarmen. Hierdoor kunnen fabrieksmanagers onderhoudsactiviteiten en de bereikte levensduur door tijdige reparaties bijhouden.