如何选择和评估自动化系统集成商?#精益生产#
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降低自动化项目的风险

任何项目都存在风险,自动化项目由于比较复杂,需要了解如何确定不同工作范围,更是存在各种风险。知识和经验是减轻项目风险的有效方法之一。

很多自动化系统项目在整个项目执行的后期都会遇到问题,其中“不可预见问题”会扰乱之前的详细规划。项目相关方必须在过程的初期,考虑将系统集成工作和范围,纳入到整体项目计划中去,并将其归类为项目重要事项。这些自动化项目不仅用于自动化过程运营,还为组织内部的数字化转型奠定了基础。

如果应用得当,这些集成工作将改变资本项目的交付方式,并降低项目实施的风险。系统集成标准化还减少了设计、开发和测试所需的工程工作量,使利益相关者能够减少项目方案中的风险缓解事件。

为自动化项目设置指标

对于成功实施的自动化项目,重点有时只集中在工业设施中运行的控制器和软件。这些系统的基础依赖于现场设备、数据通信电缆和电线,在项目中必须解决这些问题。自动化使组织可以以不同的方式运行,因此在设置指标时,要考虑成功的方方面面,而不仅仅是节省时间或金钱,这一点很重要。由于很多过程会带来更好的用户体验,因此关注用户的满意度和反馈也很关键。

集成标准化有望通过减少定制化、复杂性和依赖性,以及让供应链作为利益相关者参与进来,使自动化项目受益。重点必须是价值而不仅仅是技术,目标是在能为组织提供明显价值的过程中采用自动化。

开放过程自动化论坛 (OPAF) 继续影响系统集成商现在和未来的工作方式。该计划始于几年前,当时埃克森美孚与洛克希德马丁公司一起合作开发下一代开放且安全的过程自动化系统,后者建议由 Open Group 来领导这项工作。该计划设想的标准化、可互操作的模块,可以通过改进工作流程(例如消除重复性任务和以多种方式执行相同任务)使自动化集成商的工作变得更轻松。遵循或参与该计划,以更好地了解如何为最终用户实现最大价值,这符合自动化集成商的最大利益。

选择系统集成商的规范

自动化系统集成商可以为自动化项目的方方面面提供服务,成为协调和责任的中心点。很多业主运营商不再像以前一样配置庞大的自动化部门,管理特定项目庞大的自动化承包商和分包商网络,尤其是过去十年那种大型、复杂和开创性的项目,可能会让人不知所措。

越来越多的公用事业和私营部门公司,正在努力与某个合格的自动化承包商直接签订合同,以便使其能够参与从规范设计阶段直至施工阶段的完整过程,而不是在总承包商的名义下进行分包。选择和评估系统集成商需要考虑的一些关键因素包括 :企业资质、专业技术人才、行业背景、控制和测试设施、计算机制图和设计能力等。

在考察公司资质时,自动化系统集成商提交的典型文件清单可能包括 :公司简介、专业领域、设施概览、服务的行业、资格和能力证明、以及主要团队成员的详细信息等。同时,还应提供在项目管理和执行方面的相关成功案例。

当自动化系统集成商负责控制系统的最终设计和组装时,该系统的设计还应提供图纸、控制策略和规范(包括公用事业主规范中适用的电气部分)所规定的控制能力和功能,并以最少的维护活动提供无故障运行。该系统应能在部件发生故障时,手动执行所有功能。系统集成商供应和调试范围包括规范中适用的电气部分、变频器以及其它系统和网络相 关部分。

系统集成商应是能够满足公用事业需求的单一业务实体。所有必要的工程、编程、制造、服务和培训,均应由系统集成商执行,不得将项目的任何部分分包,或从公司以外的任何人或公司处购买或开发。

自动化和控制供应商应是在“适用于业主系统的指定供应商名单”中授权的系统集成商,在设计、组装、 测试、安装和服务方面,拥有市政、 私人公用事业设施的控制系统和服务的丰富经验。

此外,至少应有一名微软认证的专业系统工程师在场。配置给项目关键角色的所有系统集成商员工,都应具有与项目相关的工作经验。所有与项目相关并由系统集成商供应的人机界面 (HMI)、可编程逻辑控制器 (PLC)、 远程终端单元 (RTU)、电机控制中心 (MCC) 和控制面板,都应在交付给客户前使用系统模拟设备校验、调试和测试。系统集成商将承担一般责任保险和专业责任(错误和遗漏)保险。

服务和维护能力

系统集成商应维护由保险商实验室(UL-508913)和电气测试实验室(ETL)认证的内部面板制造设施。

• 所有面板的布局应符合逻辑和功能顺序,维护友好的组织和易于识别的永久性内部标签。

• 制造人员应在其专业领域具有至少 10 年的经验。

系统集成商应配置一个由全职服务经理监督的服务部门,配备专职工厂培训现场服务人员,每天 24 小时、 每周 7 天工作来满足公用事业的最低要求。

现场服务能力包括启动服务、 DCS、PLC 和 HMI 系统的现场编程。系统集成商还将提供紧急控制系统维修、故障排除、测试、通过调制解调器进行快速诊断和维修的远程协助、预防性维护和校准服务、文档(O&M 和图纸)维护以及包括所有相关现场仪表的全系统培训。

系统集成商应进行必要的维修、 更换、修改和调整,以消除在一年保修期内可能发现的设计或工艺缺陷。系统集成商应在业主或工程师通知后的 24 小时内,开始这些维修、更换、修改和调整,并应在收到通知后的 48小时内完成此类维修、更换、修改和调整。如果系统集成商未能在此期限内完成工作,业主可以继续完成工作。在这种情况下,系统集成商及其担保人,应负责业主完成工作所产生的所有合理费用。

过程自动化和控制供应商应由总承包商从预先批准、可接受的公司中选择。除非按照要求进行预批准,否则不能选择。

所有没有进入可接受的自动化和控制系统集成商名单中的系统集成商,需要严格遵守规范,没有例 外,并在业主招标之前获得预先批准。系统集成商为预先批准所提交的文件包,包括本规范和上述规范部分的副本。

为获得预先批准,系统集成商应提交至少 5 个、在过去 3 年内完成的规模、复杂性和价值相当的项目清单,其中包括 :

• 参与每个系统的系统集成商的员工的姓名 ;

• 每个系统的详细说明和图纸 ;

• 每个系统的成本 ;

• 在业主现场,参与每个系统运行和维护的人员的姓名和电话号码。

预先批准提交的资料必须包括公司简介及其所有权和组织的描述。包括直接参与该项目工程、组装、测试和调试的负责人和关键员工的简历。

对于任何和所有替代系统集成商的投标方案,业主保留自行决定是否接受或拒绝的权利。承包商、分包商或提交的未经预先批准的系统集成商,无权因业主造成或因业主未批准而造成的额外和意外成本、障碍、 延误,而要求延长时间或提出任何损害索赔,无论出于何种原因都不允许。

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电机为何要配起动柜

电机采用直接起动,起动电流是电机满载工作电流的7倍,会造成母线上产生过大的线路压降,使连接该电动机的供电和母线系统产生快速、短暂的电压波动,影响到系统中的其他用电设备的正常工作。
电压跌落对一些设备的危害:
集成芯片测试仪:电压低于85% , 测试仪停止工作
PLC:电压低于81% , PLC停止工作,但对于一些I/O设备,当电压低于90%,持续时间几个周波,就会被切除
交流调速传动设备:当电压低于90%持续时间几个周波,就会被切除
电动机:当电压低于额定电压85%,电动机会产生不同程度的过载现象
2. 减少对电机本体结构的冲击
直接起动,起动电流是电机满载工作电流的7倍,就会在电机定子线圈和转子鼠笼条上产生比额定工况大49倍的电动力,使电动机各部件受到过大的应力,致使绕组破坏和鼠笼条断裂 ;7倍的起动电流产生大量的焦耳热,造成绕组过热,加速电机绝缘老化;
3. 减少对生产传动机械的冲击
直接起动产生过大的转矩,使被拖动的机械设备产生巨大的应力,会造成:
管道、阀门的破裂
风机的轴承断裂、叶片变形
皮带传送带撕裂
齿轮磨损加快甚至破碎
泵的叶轮变形或损坏,润滑油不能及时到位,轴承干磨
直接起动增加设备的停工台时,影响生产的正常进行,大大增加工作人员的维护工作量,增加维修费用,缩短机械设备的正常使用寿命。
启动力矩T是随着定子电流的大小而感应变化的。所以启动力矩大自然电流要大了。
不是所有的电动机都需要软启动器,软启动器只是方式之一。

三相异步电动机启动方法的选择和比较
1、直接启动
直接启动的优点是所需设备少,启动方式简单,成本低。理论上来说,所有的电动机都可以直接启动。经常启动的电动机,需要提供电源的变压器的容量大于电动机容量的5倍以上;不经常启动的电动机,需要提供电源的变压器容量大于电动机容量的3倍以上;这一要求对于小容量的电动机容易实现,所以小容量的电动机绝大部分都是直接启动的,不需要降压启动。对于大容量的电动机来说,一方面是提供电源的线路和变压器容量很难满足电动机直接启动的条件,另一方面强大的启动电流冲击电网和电动机,影响电动机的使用寿命,对电网稳定运行不利,所以大容量的电动机和不能直接启动的电动机都要采用降压启动。
直接启动可以用胶木开关、铁壳开关、空气开关(断路器)等实现电动机的近距离操作、点动控制,速度控制、正反转控制等,也可以用限位开关、交流接触器、时间继电器等实现电动机的远距离操作、点动控制、速度控制、正反转控制、自动控制等。
2、用自偶变压器降压启动
采用自耦变压器降压启动,电动机的启动电流及启动转矩与其端电压的平方成比例降低,相同的启动电流的情况下能获得较大的启动转。如启动电压降至额定电压的65%,其启动电流为全压启动电流的42%,启动转矩为全压启动转矩的42%。
自耦变压器降压启动的优点是可以直接人工操作控制,也可以用交流接触器自动控制,经久耐用,维护成本低,适合所有的空载、轻载启动异步电动机使用,在生产实践中得到广泛应用。缺点是人工操作要配置比较贵的自偶变压器箱(自偶补偿器箱),自动控制要配置自偶变压器、交流接触器等启动设备和元件。
3、Y-△降压启动
定子绕组为△连接的电动机,启动时接成Y,速度接近额定转速时转为△运行,采用这种方式启动时,每相定子绕组降低到电源电压的58%,启动电流为直接启动时的33%,启动转矩为直接启动时的33%。启动电流小,启动转矩小。
Y-△降压启动的优点是不需要添置启动设备,有启动开关或交流接触器等控制设备就可以实现,缺点是只能用于△连接的电动机,大型异步电机不能重载启动。
4、转子串电阻启动
绕线式三相异步电动机,转子绕组通过滑环与电阻连接。外部串接电阻相当于转子绕组的内阻增加了,减小了转子绕组的感应电流。从某个角度讲,电动机又像是一个变压器,二次电流小,相当于变压器一次绕组的电动机励磁绕组电流就相应减小。根据电动机的特性,转子串接电阻会降低电动机的转速,提高转动力矩,有更好的启动性能。
在这种启动方式中,由于电阻是常数,将启动电阻分为几级,在启动过程中逐级切除,可以获取较平滑的启动过程。
根据上述分析知:要想获得更加平稳的启动特性,必须增加启动级数,这就会使设备复杂化。采用了在转子上串频敏变阻器的启动方法,可以使启动更加平稳。
频敏变阻器启动原理是:电动机定子绕组接通电源电动机开始启动时,由于串接了频敏变阻器,电动机转子转速很低,启动电流很小,故转子频率较高,f2≈f1,频敏变阻器的铁损很大,随着转速的提升,转子电流频率逐渐降低,电感的阻抗随之减小。这就相当于启动过程中电阻的无级切除。当转速上升到接近于稳定值时,频敏电阻器短接,启动过程结束。
转子串电阻或频敏变阻器虽然启动性能好,可以重载启动,由于只适合于价格昂贵、结构复杂的绕线式三相异步电动机,所以只是在启动控制、速度控制要求高的各种升降机、输送机、行车等行业使用。
5、软启动器
软起动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置,国外称为Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管交流调压器。运用不同的方法,改变晶闸管的触发角,就可调节晶闸管调压电路的输出电压。在整个起动过程中,软起动器的输出是一个平滑的升压过程,直到晶闸管全导通,电机在额定电压下工作
软启动器的优点是降低电压启动,启动电流小,适合所有的空载、轻载异步电动机使用。缺点是启动转矩小,不适用于重载启动的大型电机。
6、变频器
  变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置,能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。
比起其他控制装置,变频器的精妙之处,在于频率与电压是成比例地改变,即改变频率的同时控制变频器输出电压,使电动机的磁通保持一定,近似于恒功率调速方式,避免弱磁和磁饱和现象的产生。
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3. 打开时有火花但不能点火。(电磁阀坏,没燃气,液化气压力太大等)
4. 热水器底部漏水。(水箱漏,水动阀漏)
5. 反复开启不着,有时发生响声。(点火针位置不对,电磁阀坏,回火针位置不对和已烧不到它等)
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7. 热水器能打火但一会儿就熄灭。(电磁阀坏,缺氧,回火针不行等)
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