top, SATTEL (THAILAND) CO., LTD.

การทำงานของโครงสร้างพื้นฐานวงจรพลังงานที่เกิดขึ้นในสภาวะที่โหลดต่ำ (LOADMAP)

ความรู้เชิงเทคนิค


การทำงานของโครงสร้างพื้นฐานวงจรพลังงานที่เกิดขึ้นในสภาวะที่โหลดต่ำ:

ภัยซ่อนเร้นขององค์กรที่มีค่าใช้จ่ายการเกิดดาวน์ไทม์สูง

Ross Kennedy, CEO QHi Group>

ค่าใช้จ่ายที่สูงจากการเกิดการหยุดทำงาน (Downtime) สามารถตรวจสอบได้หลากหลายวิธี วิธีที่พบบ่อยที่สุดคือการตรวจสอบต้นทุนทางการเงินที่ได้มาจากศูนย์ข้อมูลปฏิบัติการของทางองค์กรที่มีหน้าที่คำนวณค่าเสียหายที่เกิดขึ้นในขณะที่เกิดดาวน์ไทม์ ค่าเสียหายอาจจะสูญเสียไปหลายล้านดอลลาร์ภายในไม่กี่ชั่วโมง หรือในบางกรณีอาจะเป็นภายในไม่กี่นาที ตัวอย่างเช่น โรงงานน้ำมันและแก๊ส

การสูญเสียทรัพย์สินอาจจะไม่ใช้ผลเสียเพียงอย่างเดียวของการเกิดดาวน์ไทม์ ยังมีผลกระทบที่ส่งผลต่อระบบนิเวศและก่อให้เกิดมลพิษอีกด้วย รวมถึงน้ำเสียและสารพิษที่มาจากกระบวนการทางเคมีที่ส่งผลต่อพืชพันธุ์ที่อาจจะส่งผลให้เกิดมลพิษที่รุงแรงเกินที่จะควบคุมได้จากกระบวนการผลิตของโรงงานน้ำมันและแก๊ซ

การตรวจสอบล่วงหน้าสามารถช่วยหยุดยั้งสาเหตุการเกิดดาวน์ไทม์ ที่อาจจะเกิดจากการระเบิดหรือไฟไหม้ที่ทำให้เกิดการสูญเสียชีวิต

สำหรับโรงงานอุตสาหกรรมเกือบทั้งหมด พลังงานไฟฟ้าจะเป็นส่วนประกอบที่สำคัญที่สุด การสูญเสียพลังงานจะทำให้สูญเสียฟังก์ชันหลักซึ่งส่งผลให้เกิดดาวน์ไทม์ / สร้างความเสี่ยงด้านความปลอดภัย / และความเสี่ยงด้านมลพิษ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปกติที่องค์กรดังกล่าวจะดำเนินการติดตั้งแหล่งจ่ายพลังงานคู่ โดยแต่ละระบบจะสำรองข้อมูลโดยระบบ Uninterruptible Power Supply (UPS) โดยปกติการจ่ายไฟให้โหลดแต่ละครั้งจะทำให้โหลดทำงานในระดับที่ต่ำกว่า 50% ของความจุของระบบ เพื่อให้แน่ใจว่าในกรณีที่แหล่งจ่ายไฟ

ตัวหนึ่งหยุดทำงาน (ไม่ว่าจะเป็นเพราะการบำรุงรักษาตามกำหนดการหรือมีปัญหาที่ตัวแหล่งจ่าย) จะทำให้แหล่งจ่ายพลังงานตัวอื่นทำงานได้ไม่เกิน 100% ของความจุโหลด ด้วยเหตุนี้จึงเป็นเรื่องปกติที่องค์กรจะใช้แหล่งจ่ายพลังงานแต่ละตัวทำงานที่ระดับ 30%>45%ของความจุ

มันมีหลากหลายสาเหตุที่ทำให้เกิดอาร์กแฟลช (Arc Flash) แต่มีสองสาเหตุที่พบเจอมาที่สุดเกิดจากความประมาทของมนุษย์คือ การเกิดไฟฟ้าลัดวงจรที่เกิดจากบางสิ่งไปขัดขวางกระแสไฟฟ้าจนเกิดการไหลที่ผิดปกติ อีกสาเหตุหนึ่งคือ ข้อต่อที่มีความเสี่ยงหรือจุดต่อ (การขันแน่นของน็อต) ที่ทำให้ค่าความต้านทานของข้อต่อสูงขึ้น จนกระทั่งถึงระดับที่พลังงานไม่สามรถผ่านข้อต่อที่มีความต้านทานสูงนี่ไปได้ จนเกิดเป็นอาร์กแฟลช

อาร์กแฟลชสามารถกำเนิดความร้อนที่สามารถเผาไหม้ทองแดง 1 กิโลกรัมได้ภายในเสี้ยววินาที เนื่องจากพลังงานความร้อนที่เกิดขึ้นอาจมีค่าสูงถึง 35,000 องศาเซลเซียส เมื่อทองแดงระเหยกลายเป็นไอ มันจะขยายตัวขึ้นถึง 65,000 เท่าจากปริมาณของมัน ซึ่งผลที่ได้คือแรงระเบิดที่เดินทางด้วยความเร็วประมาณ 700 ไมล์ต่อชั่วโมง ในขณะที่สหรัฐอเมริกาเกิดเหตุอาร์กแฟลชที่ร้ายแรงมากกว่า 10 เคสต่อวัน ทั่วโลกเองก็ประสบปัญหาไฟฟ้าดับฉับพลันจากการเกิดอาร์กแฟลชเป็นจำนวนมาก ส่งผลให้ธุรกิจหยุดชะงักมูลค่าเสียหายหลายล้านดอลลาร์และมีผู้ได้รับบาดเจ็บสาหัสและเสียชีวิตจำนวนมาก

ข้อต่อความต้านทานสูงหรือจุดต่อ (การขันแน่นของน็อต) จะไม่สามารถวัดค่าได้โดยเครื่องวัดไฟฟ้าตามปรกติ อีกทั้งโครงสร้างพื้นฐานทางวงจรที่สำคัญส่วนใหญ่ มักจะไม่สามารถเข้าถึงได้ในขณะจ่ายไฟ, การป้องกันทางกายภาพ และการตรวจสอบด้วยตาเปล่า แต่ว่าข้อต่อความต้านทานสูงจะสามารถตรวจสอบได้โดยการวัดพลังงานไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาในรูปแบบความร้อน (ในกรณีนี้เป็นไปตามกฎการเย็นตัวของนิวตัน) จากการตรวจสอบความผิดปกติโดยการวัดการเพิ่มขึ้นของความร้อนจากข้อต่อที่อุณหภูมิโดยรอบ (Delta T) ซึ่งเป็นมาตรฐานปัจจุบันของการตรวจสอบความร้อนด้วยระบบอินฟราเรดซึ่งได้รับได้รับการยอมรับในระดับสากล

อุตสาหกรรมประกันภัยรับรู้ถึงความเสี่ยงที่จะเกิดขึ้นนี้เป็นอย่างดี จึงได้บังคับให้องค์กรที่เป็นคู่สัญญาต้องดำเนินการตรวจสอบด้วยระบบด้วยอินฟราเรดเทอร์โมกราฟฟิคเป็นประจำทุกปี ในความเป็นจริงองค์กรที่มีโอกาสเสียค่าใช้จ่ายสูงจากดาวน์ไทม์แทบทุกแห่งได้ยอบรับการตรวจสอบอินฟราเรดเทอร์โมกราฟฟิค โดยที่ไม่จำเป็นต้องกำหนดอยู่ในสัญญาประกันภัย พวกเขามองว่าเป็นวิธีที่ดีที่สุดในการตรวจสอบระบบโดยที่ไม่จำเป็นต้องหยุดการทำงานอุปกรณ์ในขณะดำเนินการตรวจสอบ

อย่างไรก็ตามการตรวจสอบด้วยเทอร์โมกราฟฟิคประจำปี (เป็นการใช้กล้องจับความร้อนเพื่อให้ "ภาพ" ความร้อนของพื้นที่เป้าหมายโดยมีจุดประสงค์เพื่อระบุ "จุดร้อน" - ดูรูปที่ 1) ไม่สามารถแก้ไขปัจจัยสำคัญบางประการได้

รูปที่ 1 อินฟราเรดแสดง "จุดฮอตสปอต" ที่มีค่าความต้านทานสูง

การทำงานของโครงสร้างพื้นฐานวงจรพลังงานที่เกิดขึ้นในสภาวะที่โหลดต่ำ (LOADMAP),นาฬิการะบบ GPS, ค้นหาสายไฟ, Data Cable

จากข้อมูลที่กล่าวมาเบื้องต้นสรุปได้ว่า

  • การตรวจสอบโครงสร้างพื้นฐานของวงจรใน 1 ครั้งต่อปี แสดงให้เห็นว่าการตรวจสอบโชว์ให้เห็นถึงจุดเสียหายน้อยกว่า 1 % การตรวจสอบแล้วเจอปัญหาก่อนที่จะเกิดจำเป็นต้องใช้โชคอย่างมากเลยที่เดียว แนวทางการตรวจสอบที่ดีที่สุดที่ที่ถูกยอบรับในปัจจุบันคือการตรวจสอบอุปกรณ์สำคัญตลอด 24 ชั่วโมง 7 วัน
  • การตรวจจับรังสีอินฟราเรดจะทำภายนอกของตัวเอนโคลเซอะ ในปัจจุบันเอนโคลเซอะส่วนใหญ่จะมี “หน้าต่าง” เป็นช่องระบายความร้อนเพื่อช่วยการส่งผ่านอินฟราเรดได้ง่ายยิ่งขึ้น แต่อย่างไรก็ตามมีปัญหามากมายตามมา เช่น ต้องให้ใช้หน้าต่างที่มีคุณภาพดีแค่ไหน ก็ยังส่งผ่านอินฟราเรดได้แค่ 70% เท่านั้น ในขณะที่วัสดุอื่น ๆ เองก็สามารถลดการส่งผ่านได้เพียง 30 % เมื่อใช้เป็นระยะเวลานานพื้นผิววัสดุจะเกิดความเปาะบางและพุพังได้ง่าย ส่งผลให้จำเป็นต้องเปลี่ยนหน้าต่างทุกๆ 5 ปี ต่อให้เมินเฉยผลการตรวจสอบผ่านทางหน้าต่าง ก็ยังสามารถที่จะให้ผู้ดูแลเครื่องจักรตรวจสอบได้โดยการตรวจวัดอุณหภูมิภายนอกเครื่องจักรเทียบกับค่าที่ได้จากการอ่านค่าตรงข้อต่อด้วยตนเอง
  • ปัญหาที่ตามมาคือรายงานการการตรวจจับรังสีอินฟราเรดที่ได้มาไม่ได้มาตามเวลาจริง อีกทั้งภาพที่ถ่ายมาเป็นภาพ “Snapshot” หรือการถ่ายภาพอย่างรวดเร็วและไม่ประณีต รวมถึงรายงานยังแยกจากระบบและไม่สามารถใช้งานกับระบบคอมพิวเตอร์แบบ BMS/SCADA/EMS ได้อีกด้วย
  • ต่อให้ตรวจสอบอย่างระเอียดเป็นระยะก็ไม่สามารถปรับเกณฑ์สัญญาณเตือนให้เหมาะสมกับโหลดที่ใช้กับวงจร มันเป็นปัญหาพื้นฐานซึ่งหมายความว่าการการตรวจจับรังสีอินฟราเรดนั้นไม่ได้ช่วยป้องการการเกิดอาร์กแฟลชอย่างที่องค์กรคิดกัน
  • คำถามสำคัญต่อมาก็คือ การสแกนจับรังสีอินฟราเรดนั้นได้ค่าที่มีประโยชน์หรือไม่ ในการหลายกรณีการสแกนจะทำในช่วงเวลาที่อุปกรณ์ไม่ได้กำลังทำงานอย่างเต็มประสิทธิภาพหรือขณะโหลดต่ำ ทำให้ค่าที่ได้จากการสแกนนั้นไร้ความหมาย เนื่องจากค่าที่ได้ในแหล่งจ่ายคู่อาจกำลัง
  • สลับการทำงานของโหลดที่อาจจะมีหรือไม่มีปัญหาเพื่อลดภาระในกับวงจรที่เรากำลังตรวจสอบ อย่างไรก็ตามการสแกนจับรังสีอินฟราเรดขณะที่อุปกรณ์ทำงานอย่างเต็มที่นั้นไม่สามารถทำได้เนื่องจากแรงกดดันจากการทำงานของเครื่องจักร
  • ค่าใช้จ่ายเป็นหนึ่งในปัญหาหลักสำหรับองค์กร องค์กรส่วนใหญ่มักจะไม่รวมค่าใช้จ่ายในการการตรวจจับรังสีอินฟราเรดในแต่ละครั้งให้เป็นต้นทุนแยก ส่วนใหญ่มักจะคิดค่าใช้จ่ายของการตรวจสอบรวมกับต้นทุนอื่นๆ ทำให้ค่าใช้จ่ายในการตรวจจับไม่สามารถคำนวณออกมาเป็นตัวเลขที่ชัดเจนเมื่อเปรียบเทียบกับการตรวจสอบตามระยะและอย่างต่อเนื่อง มันเป็นเรื่องสำคัญที่องค์กรจะต้องแยกต้นทุนการการตรวจจับรังสีอินฟราเรดเป็นส่วน เพื่อคำนวณหาค่าใช้จ่ายที่ถูกต้อง

การพัฒนาระบบการการตรวจจับรังสีอินฟราเรคแบบใหม่ได้แก้ไขปัญหาที่เกิดขึ้นข้างต้นทั้งหมดและเพิ่มการป้องกันให้อีกระดับให้กับองค์กรที่มีค่าใช้จ่ายของดาวน์ไทม์สูง โดยการพัฒนาพลาสติกอินฟราเรคเซ็นเซอร์ขนาดเล็กที่ไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอก (ทำงานเหมือนเทอร์โมคัปเปิลชนิดไม่ต้องสัมผัส) ซึ่งจะช่วยให้สามารถวางเซ็นเซอร์ไว้ข้างในอุปกรณ์ไฟฟ้าได้ รวมทั้งสามารถเห็นข้อต่อที่ต้องตรวจสอบได้โดยตรง ซึ่งเซ็นเซอร์ที่เชื่อมต่อกับโปรเซสเซอร์ที่ให้ข้อมูลในรูปแบบ Modbus RTU (โพรโทคอลที่ใช้การสื่อสารแบบอนุกรม) จึงทำให้เทคโนโลยีให้ข้อมูลที่เที่ยงตรง

องค์กรที่มีค่าใช้จ่ายของดาวน์ไทม์สูงส่วนใหญ่มักจะใช้ระบบแหล่งจ่ายพลังงานคู่ โดยแหล่งจ่ายทั้งสองได้รับการป้องกันโดยระบบสำรองไฟฟ้า (UPS System) อย่างละตัว ดังนั้นหากแหล่งจ่ายไฟฟ้าตัวหนึ่งล้มเหลวจะมีแหล่งจ่ายไฟสำรองค่อยทำงานแทน ด้วยเหตุนี้แหล่งจ่ายทั้งสองจึงทำงานได้ต่ำกว่า 50% ของความจุไฟฟ้าทั้งหมด ดังนั้นในกรณีที่แหล่งจ่ายหนึ่งต้องรับมือกับโหลดทั้งหมด แหล่งจ่ายจะทำงานไม่เกิน 100% ของความจุเพราะระบบสำรองไฟฟ้า (UPS System) จะช่วยแบกเบาภาระแทนตัวที่เสียหาย

มันมีเหตุผลว่าทำไมเราจำเป็นต้องบำรุงรักษาวงจรโดยเฉพาะหรือแหล่งจ่ายพลังงานทั้งหมดและอาจที่จะจำเป็นต้องยกเลิกการจ่ายพลังงานและโหลดถ่ายโอนไปยังแหล่งจ่ายตัวอื่น

เนื่องจากโหลดโดยทั่วไปในแต่ละแหล่งจ่ายคือประมาณ 25-40% หากมีข้อต่อที่มีความเสี่ยงบนวงจรทำงานที่ระดับโหลดเหล่านี้จะมีกระแสไฟฟ้าไม่เพียงพอที่จะสร้างความร้อนส่วนเกิน (ดูรูปที่ 2)

ดังนั้นถ้าหากมีปัญหา "ซ่อนอยู่" ข้อต่อไม่น่าจะล้มเหลวเว้นแต่จะเพิ่มโหลดให้กับแหล่งจ่ายตัวอื่น อย่างไรก็ตามหากเมื่อมีการใช้โหลดเพิ่มเติม เช่น เมื่อมีการถ่ายโอนวงจรเฉพาะหรือโหลดแหล่งจ่ายพลังงานทั้งหมดของข้อต่อจะเพิ่มอุณหภูมิขึ้นและส่งผลให้เกิดไฟดับหรือเหตุการณ์อาร์กแฟลชได้

“มันไม่มีวิธีการใดที่จะสามารถดำเนินได้ว่าการตรวจสอบไม่มีปัญหาที่ “ซ่อน” อยู่ในวงจรที่กำลังทำงานโหลดต่ำอยู่ และมั่นใจว่าการสลับโหลดจะไม่ก่อให้เกิดความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้นได้”

ผู้ดูแลบางคนสับโหลดที่ทำงานในระยะเวลาสั้น อาจจะส่งผลให้ข้อต่อเสื่อมลงทุกครั้งที่ใช้งาน เมื่อข้อต่อเสื่อมสภาพจนถึงจุดสูงสุด จะทำให้โหลดเกิดการทำงานล้มเหลว

การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิจนถึงขีดจำกัดของโหลด จะทำให้เกิดการทำงานล้มเหลวอย่างไม่ทันตั้งตัว ดังนั้นการตรวจสอบล่วงหน้าก่อนที่จะเกิดเหตุโดยใช้โหลดสำรองทำงานแทนขณะตรวจสอบ จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง

วิธีการที่ดีที่สุดในการตรวจสอบในตอนนี้คือการประยุกต์ใช้การตรวจสอบความร้อนในโครงสร้างพื้นฐานของวงจรโดยใช้เทคโนโลยีเซ็นเซอร์อินฟราเรคแบบใหม่รวมกับการตรวดวัดโหลด (The simultaneous measurement of load) ไปพร้อมกันกับวงจรนั้นๆ จากนั้นอัลกอริทึมซอฟต์แวร์จะถูกนำมาใช้เพื่อคำนวณหาเกณฑ์ที่จะใช้ในการเตือนภัยความร้อนที่เทียบเท่ากับโหลดที่ใช้

เมื่อมาตรฐานระดับการป้องกันเพิ่มสูงขึ้น ทำให้การตรวจสอบภาพ periodic thermal imaging (ภาพถ่ายความร้อนที่ใช้อินฟราเรค) ไม่สามารถใช้ได้อีกต่อไป เพื่อให้เป็นมาตรฐานทางหน่วยงานที่กำกับดูแล จึงกำหนดค่าของอุณหภูมิแตกต่าง (ΔT) ที่ 40oC บนจุดต่อ (การขันแน่นของน็อต) เท่ากับ สภาวะการเตือนภัยที่ต้องดำเนินการแก้ไขโดยทันทีเพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้น อย่างไรก็ตามนั่นค่านั้นคือการทำงาน 100% ของความจุโหลดวงจร

เมื่อระดับพลังงานของโหลดลดลง สัญญาเตือนภัยจะต้องทำการลดพลังงานตามสัดส่วนของโหลดที่กำหนดไว้ วงจรจะทำงานที่ 30% ของความจุโหลดจะมีเกณฑ์การเตือนภัยเทียบอุณหภูมิแตกต่าง (ΔT) เพียง 3.6oC การสแกนด้วยความร้อนไม่สามารถระบุว่านี่เป็นปัญหาที่อาจเกิดขึ้น แต่เป็นปัญหาที่"ซ่อน"อยู่ อาจจะส่งผลให้เกิดความล้มเหลวหากมีการใช้โหลดเกินกำลังเกิดขึ้น

เทคโนโลยี LoadMap ของทางเราจะระบุการมีอยู่ของปัญหาที่ซ่อนอยู่ในวงจรได้โดยไม่คำนึงถึงโหลดที่ใช้และคาดการณ์ถึงโหลดตัวใดที่สามารถใช้งานได้ก่อนที่จะเกินเกณฑ์การเตือนภัย ข้อมูลนี้เป็นข้อมูลสำคัญสำหรับองค์กรที่มีต้นทุนดาวน์ไทม์สูง

ดังนั้นในขณะที่หลายองค์กรยังคงใช้การสแกนด้วยความร้อนแบบเก่าเป็นประจำทุกปีโดยที่พวกเขาเชื่อว่ากำลังปกป้องโครงสร้างพื้นฐานของวงจรพลังงาน แต่ความจริงแล้วองค์กรของพวกเขาโชคดีมากที่ยังไม่เจอกับปัญหาที่อาจเกิดขึ้นกับวงจรที่ทำงานที่ขณะโหลดต่ำ จากการตรวจสอบที่ให้ผลไม่ชัดเจนและไม่แน่นอนกลับราคาที่พวกเขาต้องจ่ายไปของการตรวจสอบดังกล่าว (โครงสร้างพื้นฐานของวงจร) เป็นสูญเสียอย่างใช่เหตุ

นับตั้งแต่การเปิดตัวเทคโนโลยีล่าสุดของทางเราด้วยการทำแผนที่ความร้อน (LoadMap) ก็ได้รับการยอมรับอย่างเหลือล้นโดยเป็น OEM’s ให้กับที่ปรึกษาและองค์กรผู้ใช้งานทั่วโลก


รูปที่ 2: กราฟด้านล่างแสดงให้เห็นว่าการทำงานของเริ่มต้นโหลดที่ 25% ของ Delta T ที่อุณหภูมิ 10oC และจะเพิ่มขึ้นอย่าง รวดเร็วจนไปถึง 40oC อยู่ที่การทำงานของโหลด 50% แล้ว Delta T จะเพิ่มขึ้นเป็น 150oC เมื่อโหลดทำงานที่ 100%
การทำงานของโครงสร้างพื้นฐานวงจรพลังงานที่เกิดขึ้นในสภาวะที่โหลดต่ำ (LOADMAP),นาฬิการะบบ GPS, ค้นหาสายไฟ, Data Cable

อ้างอิงข้อมูลจาก : Kennedy, R. (CEO QHi Group),n.d., QHi-Group Systems Division, EXERTHERM LOADMAP 24X7 Low Load Protection, Available on PDF

อ้างอิงภาพจาก : Available on PDF



Download brochure (PDF file)

สินค้าที่เกี่ยวข้องกับบทความนี้

EXERTHERM, EXERTHERM, UK, Mini Infrared T/c Temperature(Delta T) Sensor
EXERTHERM
หมวด: EXERTHERM, UK
หมวดย่อย: Mini Infrared T/c Temperature(Delta T) Sensor


 

















Home | Company Profile | Certificate | Contact Us
PRIVACY POLICY: SATTELTHAILAND.COM COPYRIGHT © 2011 ALL RIGHTS RESERVED BY SATTELTHAILAND.COM | WEB DESIGN BY WEBCREATIONTEAM.COM