Kesalahan Pendinginan Umum di Panel Kontrol Industri: Menghindari Overheating dan Kegagalan Peralatan
Pentingnya pendinginan enclosure yang efektif sering diabaikan oleh desainer panel kontrol industri. Ini mengarah pada desain yang memiliki ventilasi alami dengan pentingnya yang tidak cukup diberikan pada efek gabungan beban panas komponen dan suhu lingkungan. Akibatnya, enclosure gagal mempertahankan suhu internal pada tingkat yang direkomendasikan. Bahaya tingkat suhu yang tidak aman sudah sangat dikenal, mulai dari kerusakan peralatan hingga mempersingkat umur komponen hingga kebakaran berukuran besar. Ini dapat diminimalkan dengan menyadari dan kemudian memperbaiki kesalahan yang dilakukan dalam pendinginan enclosure.
Mengapa panel kontrol industri menjadi panas?
Tingkat panas yang dihasilkan di dalam panel dan tingkat di mana panas dihilangkan secara langsung mempengaruhi suhu di dalam enclosure. Penggunaan yang luas dari peralatan elektronik dan berbasis mikroprosesor berarti sistem kontrol menghasilkan lebih banyak panas. Situasi semakin memburuk dengan penggunaan drive listrik yang terkenal akan menghasilkan panas. Ini digabungkan dengan keinginan desainer untuk memasukkan semua komponen dalam sekecil mungkin ruang, membuat resep untuk bencana.
Konsekuensi
Tidak jarang untuk peralatan industri memiliki rentang suhu operasi. Karena lingkungan industri dikenal sulit, produsen pasti memberikan fleksibilitas dalam hal operasi, tetapi bervariasi dari komponen ke komponen. Panel kontrol industri yang dipadatkan untuk kepadatan dapat segera mengumpulkan panas yang dapat menyebabkan kerusakan peralatan, terutama yang sensitif seperti power supply, pengontrol dan alat pengukur presisi. Ada juga risiko peralatan yang dikendalikan mikroprosesor seperti PLC untuk mulai mengalami gangguan saat suhu melewati ambang tertentu.
Kesalahan Umum
Seringkali kesalahan kecil yang paling berdampak. Dan kesalahan dapat mahal ketika datang untuk panel kontrol industri, ketika mereka dikenal untuk menempatkan peralatan sensitif seperti variable frequency drives, power supply, transformator, dll. Ini mahal, dan kegagalan juga dapat memotong produktivitas. Selanjutnya, bahkan jika komponen kehilangan efisiensi atau mengembangkan fault, seluruh baris perakitan dapat terpengaruh hingga perbaikan dilakukan.
Secara umum, produsen biasanya menunjukkan batas suhu maksimum yang diizinkan dalam dokumentasi produk mereka, berkisar antara 35 – 40 derajat Celsius. Ini mungkin tampak memadai tetapi penumpukan panas di dalam enclosure menghasilkan suhu yang lebih tinggi lagi. Contoh umum saat ini dapat terjadi adalah saat VFDs panas atau trip, menyebabkan penurunan pabrik total.
Berikut adalah tiga kesalahan paling umum, yang jika diperbaiki dapat mencegah downtime dan biaya perbaikan berlebih sambil meningkatkan umur peralatan.
Memilih sistem pendinginan yang tidak kompatibel
Seseorang harus memahami lingkungan industri di mana panel kontrol akan dipasang. Batas suhu lingkungan tinggi dan rendah harus diketahui terlebih dahulu, sementara faktor lain yang harus dipertimbangkan termasuk paparan radiasi matahari, tingkat kelembaban, dan kehadiran polutan seperti debu dan kotoran. Setelah diketahui, informasi ini dapat digunakan untuk merancang enclosure yang benar sesuai dengan rating NEMA.
NEMA atau National Electrical Manufacturer’s Association adalah sistem pengaturan yang matang dan established yang memiliki spesifikasi untuk enclosure listrik untuk operasi indoor atau outdoor. Produsen biasanya merancang enclosure mereka di sekitar standar NEMA. Sebagai contoh, enclosure NEMA 1 beroperasi indoor di lingkungan bebas polusi sementara enclosure NEMA 4 dapat melindungi dari semua jenis cuaca dan penetrasi air.
Untuk enclosure NEMA 1 dan NEMA 3R, pendinginan dapat dipertahankan melalui sistem pendinginan open-loop, misalnya paket kipas terfilter, yang dapat mencegah suhu naik di atas batas aman. Kipas sering kali adalah teknik paling hemat biaya untuk mempertahankan suhu, asalkan kondisi lingkungan tidak menakutkan. Kipas pendingin sangat efektif untuk enclosure yang dipasang indoor dengan suhu lingkungan nominal, di mana tingkat debu dan kotoran minimal.
Di sisi lain, jika enclosure berrating NEMA Type 4, 4x atau 12, maka sistem pendinginan closed-loop yang tersedia akan diperlukan, mencegah polutan apapun untuk bersentuhan dengan peralatan di dalamnya.
Terakhir, selama enclosure berada di area di mana suhu lingkungan di bawah batas maksimum, heat exchanger air-to-air juga akan melakukan pekerjaan. Namun jika suhu lingkungan dekat dengan batas, maka pendingin udara akan diperlukan. Melakukan ini juga akan membawa manfaat tambahan seperti penurunan tingkat kelembaban.
Mengabaikan kelembaban dan korosi
Banyak komponen listrik memiliki kecenderungan untuk gagal pada tingkat kelembaban berlebihan, dan sepanjang waktu harus disimpan di lingkungan kering untuk mencegah pendek sirkuit listrik terjadi. Kondisi kelembaban tinggi paling baik diatasi oleh pendingin udara yang dapat mengkondensasikannya dari udara. Terdapat kemajuan yang signifikan di bidang ini, dengan beberapa sistem pendingin udara enclosure yang menyediakan penanganan kelembaban yang dihasilkan melalui evaporator kondensat, mencegah air menetes di luar enclosure. Pada saat yang sama, pendingin udara tidak boleh terlalu besar, karena unit dengan kapasitas pendinginan tinggi tidak akan dapat mempertahankan suhu udara enclosure yang diinginkan.
Di lingkungan yang lebih dingin, air dapat mengkondensasi pada peralatan setiap kali suhu turun di bawah titik embun. Dalam kasus ini, elemen pemanas harus digunakan untuk menjaga suhu internal di atas tingkat ini.
Di sisi lain, ada lingkungan yang mengekspos enclosure pada gas dan cairan korosif, misalnya, di area laut atau pabrik pengolahan air. Untuk melindungi komponen internal enclosure, harus diutir sehingga kontaminan tidak dapat menembus. Namun, karena cairan umumnya korosif, mereka dapat mempengaruhi casing luar enclosure. Untuk mencegah kejadian semacam ini, lapisan anti-korosi dapat diterapkan pada pipa tembaga atau kondensor coil.
Menentukan kapasitas pendinginan yang salah
Setelah jenis sistem pendinginan dan rating NEMA telah diputuskan, kapasitas pendinginan enclosure harus dipilih dengan benar. Ini adalah langkah penting karena jika tidak komponen akan kehilangan efisiensi dan akan selalu berisiko kegagalan.
Kapasitas pendinginan enclosure harus melebihi beban panas yang dihasilkan oleh komponen. Untuk menentukan panas yang dihasilkan, spesifikasi teknis dari setiap komponen harus dirujuk. Efisiensi komponen harus dikurangkan dari 1, dengan hasilnya dikalikan dengan rating daya perangkat.
Terakhir, panas yang ditransfer melalui dinding enclosure karena suhu lingkungan dan sumber radiasi matahari harus dipertimbangkan saat menentukan beban panas. Kalkulator manajemen suhu digital adalah cara terbaik untuk melakukan ini karena akan memberi Anda nilai yang akurat, memungkinkan Anda memilih enclosure yang paling hemat biaya.
Praktik Terbaik
Ada beberapa praktik terbaik yang dapat dipertimbangkan saat merancang panel kontrol industri dan menilai kebutuhan pendinginannya.
Rencanakan dengan matang
Saat sistem manajemen termal dirancang dengan pertimbangan jangka panjang, dapat memberikan manfaat yang berkelanjutan, menjaga semua komponen listrik di dalam panel kontrol pada tingkat suhu yang aman. Saat menata komponen dengan enclosure, pastikan elektronika sensitif ditempatkan dekat inlet udara dingin. Ruang harus selalu ditinggalkan untuk ekspansi di masa depan, jika tidak keseimbangan kepadatan komponen yang halus akan terganggu, yang dapat mengakibatkan penggantian sistem pendinginan.
Menilai lingkungan
Tentu, komponen yang akan ditempatkan di dalam enclosure akan bertanggung jawab untuk menghasilkan sebagian besar panas. Namun suhu lingkungan memainkan peran besar dalam hal pendinginan enclosure. Seseorang harus yakin untuk memperhitungkan semua faktor eksternal saat merancang enclosure:
- Suhu lingkungan
- Getaran
- Kontaminan
- Bahan korosif
Rencanakan untuk pemeliharaan
Memasang panel kontrol dan membiarkannya tidaklah cara yang benar untuk melakukan hal-hal. Secara ideal, mekanisme pemeliharaan prediktif harus tersedia untuk memberikan operator semua bacaan dan alarm yang diperlukan dengan waktu yang cukup. Ini akan memungkinkan manajer pabrik untuk melacak aktivitas pemeliharaan dan umur panjang yang dicapai melalui perbaikan tepat waktu.
