تأثیر دمای کارخانه بر ماشینآلات صنعتی، تجهیزات الکترونیکی و راندمان تولید
دمای محیط کارخانه چیزی است که معمولاً تا زمانی که خیلی بالا یا خیلی پایین نرود، توجه زیادی به آن نمیشود.
ممکن است ماشین هنوز کار کند، تابلو برق خطایی نشان ندهد و خط تولید نیز متوقف نشده باشد؛ اما همین افزایش دما میتواند بهمرور باعث کاهش عمر خازنها، افزایش دمای درایوها، کاهش عمر گریس و بلبرینگ، افزایش خطاهای الکترونیکی، شکستگی بیشتر نخ و کاهش راندمان کارکنان شود.
در کارخانههای نساجی و بافندگی موضوع حتی پیچیدهتر است، زیرا دما و رطوبت به یکدیگر مرتبط هستند و تغییر آنها میتواند هم روی ماشین و تجهیزات الکترونیکی و هم روی نخ، الیاف و کیفیت تولید اثر بگذارد.
دمای کارخانه فقط دمایی نیست که دماسنج سالن نشان میدهد
فرض کنید دماسنج سالن عدد 35°C را نشان میدهد.
ممکن است:
- داخل تابلو برق 45 درجه باشد.
- کنار یک اینورتر دما از 50 درجه عبور کرده باشد.
- بدنه موتور 70 درجه باشد.
- بلبرینگ دمای دیگری داشته باشد.
بنابراین باید بین: دمای محیط کارخانه، دمای داخل تابلو، دمای اطراف قطعه و: دمای خود قطعه هنگام کار تفاوت قائل شویم.
چرا گرما برای تجهیزات صنعتی اهمیت دارد؟
تقریباً تمام تجهیزات صنعتی برای یک محدوده مشخص دمای کاری طراحی شدهاند.
اگر دما از محدوده طراحی بالاتر برود، ممکن است دستگاه همچنان کار کند، اما سازنده دیگر اجازه استفاده از تمام توان نامی را ندهد.
به این کاهش توان: Derating یا کاهش ظرفیت مجاز گفته میشود.
اینکه دستگاه هنوز روشن است، به این معنی نیست که در شرایط ایدهآل کار میکند.
آیا 40 درجه حداکثر دمای همه تجهیزات صنعتی است؟
خیر.
بسیاری از تجهیزات صنعتی بر مبنای دمای محیط حدود 40 درجه رتبهبندی میشوند، اما این یک قانون عمومی برای همه دستگاهها نیست.
عدد مجاز باید از Manual همان تجهیز گرفته شود.
تأثیر گرما روی تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی
تأثیر گرما روی بردهای الکترونیکی
روی یک برد صنعتی ممکن است صدها قطعه وجود داشته باشد.
گرمای زیاد میتواند روی:
- خازنها
- نیمههادیها
- منابع تغذیه
- رگولاتورها
- قطعات قدرت
- کانکتورها
- فنها
- لحیمها
اثر بگذارد.
حتی اگر دما به حدی نرسد که برد فوراً خراب شود، کارکرد طولانیمدت در گرمای زیاد میتواند سرعت فرسودگی بعضی قطعات را افزایش دهد.
خازنها یکی از حساسترین قطعات به گرما هستند
خازنهای الکترولیتی به دما بسیار حساساند.
در محدودههای مشخص، کاهش حدود 10 درجه سانتیگراد میتواند عمر تخمینی خازن را تقریباً دو برابر کند.
بنابراین ممکن است یک پاورساپلای در کارخانه خنک سالها بدون مشکل کار کند اما همان پاورساپلای در تابلویی بسیار گرم، خازنهای خود را سریعتر فرسوده کند.
گرما چه اثری روی اینورتر و سروودرایو دارد؟
اینورترها و Servo Driveها خودشان هنگام کار مقدار قابل توجهی گرما تولید میکنند.
برای همین معمولاً دارای:
- Heat Sink
- فن
- مسیر جریان هوا
- سنسور دما
هستند.
اگر دمای هوای ورودی افزایش پیدا کند، توانایی دستگاه برای دفع گرمای داخلی کاهش پیدا میکند.
اگر همزمان فیلتر گرفته باشد، فن ضعیف شده باشد، داخل تابلو پر از پرز باشد یا چند Drive نزدیک هم نصب شده باشند، شرایط سختتر خواهد شد.
نتیجه ممکن است به شکل:
- Overtemperature Alarm
- کاهش ظرفیت
- خاموش شدن Drive
- افزایش دور فن
- فرسودگی سریعتر قطعات
ظاهر شود.
تأثیر دمای کارخانه روی تجهیزات مکانیکی
تأثیر دمای کارخانه روی موتورهای الکتریکی
موتور هنگام کار به دلیل تلفات الکتریکی و مکانیکی گرم میشود و این گرما باید به محیط منتقل شود.
اگر هوای محیط از قبل بسیار گرم باشد، خنک شدن موتور سختتر میشود.
گرمای بیش از حد و عایق سیمپیچ موتور
داخل موتور سیمپیچهایی وجود دارد که با مواد عایقی از یکدیگر جدا شدهاند.
اگر موتور دائماً بالاتر از دمای طراحی کار کند، فرآیند پیر شدن عایق سریعتر میشود.
ممکن است مشکل از:
- بار زیاد
- فن موتور
- مسیر هوا
- ولتاژ
- بلبرینگ
- دمای محیط
- نصب نامناسب
باشد.
دما و بلبرینگها
بلبرینگ نیز از افزایش دما تأثیر میگیرد.
یکی از دلایل اصلی، روانکار است.
گریس داخل بلبرینگ عمر نامحدودی ندارد و سرعت فرسودگی آن به دمای کار وابسته است.
دمای بالا روی روغن و گریس چه اثری دارد؟
دمای بالا میتواند باعث کاهش ویسکوزیته روغن شود.
به زبان ساده: روغن رقیقتر میشود.
اگر روغن بیش از حد برای آن شرایط رقیق شود، ضخامت لایه روانکاری ممکن است کاهش پیدا کند.
از طرف دیگر دمای زیاد میتواند سرعت اکسید شدن و فرسودگی روانکار را نیز افزایش دهد.
تأثیر گرما روی قطعات مکانیکی
قطعات فلزی نیز با افزایش دما کمی منبسط میشوند.
در مکانیزمهای دقیق، اختلاف زیاد دما میتواند روی:
- فاصله قطعات
- فاصله مجاز (Clearance)
- جانمایی (Positioning)
- کشش تسمه
- هممحوری
- تنظیمات دقیق
اثر بگذارد.
دمای زیاد میتواند یک مشکل کوچک را بزرگتر کند
فرض کنید یک بلبرینگ کمی خراب شده است.
اصطکاک بیشتری ایجاد میکند.
اصطکاک بیشتر یعنی گرمای بیشتر.
گرمای بیشتر باعث ضعیف شدن روانکار میشود.
روانکار ضعیفتر اصطکاک را بیشتر میکند.
اصطکاک → گرما → ضعف روانکاری → اصطکاک بیشتر
به همین دلیل افزایش غیرعادی دما گاهی یکی از اولین نشانههای خرابی مکانیکی است.
بررسی و پایش دمای تجهیزات
دوربین حرارتی چه کمکی میکند؟
یکی از ابزارهای بسیار مفید برای نگهداری پیشگیرانه ماشینآلات، دوربین حرارتی یا Thermal Camera است.
با آن میتوان بدون تماس، اختلاف دمای قسمتهای مختلف را مشاهده کرد.
مثلاً:
- اتصال داغ داخل تابلو
- فیوز یا ترمینال غیرعادی
- موتور بیش از حد گرم
- بلبرینگ داغ
- Drive دارای Hot Spot
بهتر است وضعیت تجهیزات در طول زمان ثبت شود تا یک Baseline یا الگوی طبیعی دما ایجاد شود.
Thermal Camera
تأثیر دما در صنعت بافندگی
در صنعت بافندگی فقط دما مهم نیست؛ دما و رطوبت را با هم ببینید
فرض کنید دمای کارخانه بالا میرود ولی مقدار رطوبت موجود در هوا تغییر نمیکند.
با گرم شدن هوا، رطوبت نسبی میتواند کاهش پیدا کند.
در نتیجه نخ و الیاف ممکن است رطوبت بیشتری از دست بدهند.
نتیجه میتواند افزایش Fiber Shedding، شکستگی نخ و کاهش کیفیت باشد.
پس در سالن بافندگی این کافی نیست که فقط یک دماسنج داشته باشیم.
بهتر است: Temperature + Relative Humidity با هم اندازهگیری شوند.
دما چگونه میتواند روی نخ تأثیر بگذارد؟
نوع الیاف اهمیت بسیار زیادی دارد.
اما در بسیاری از فرآیندهای نساجی، هوای بیش از حد گرم و خشک میتواند باعث کاهش رطوبت نخ شود.
این موضوع ممکن است باعث:
- شکنندهتر شدن بعضی الیاف
- افزایش Yarn Break
- افزایش Fly
- ایجاد مشکلات Static
- افت کیفیت
- افزایش توقف ماشین
شود.
آیا برای سالن بافندگی یک دمای ایدهآل مشخص وجود دارد؟
نمیتوان یک عدد ثابت برای تمام کارخانهها اعلام کرد.
شرایط مناسب به عوامل زیادی بستگی دارد:
- جنس نخ
- نوع پارچه
- سرعت ماشین
- مدل ماشین
- فرآیند تولید
- میزان تهویه
- رطوبت نسبی
- توصیه سازنده ماشین
به جای یک عدد جادویی باید یک محدوده کنترلشده برای هر بخش کارخانه تعریف شود.
دمای بالا و الکتریسیته ساکن
گرمای بیشتر بهتنهایی الزاماً ESD ایجاد نمیکند.
اما اگر بالا رفتن دما باعث کاهش رطوبت نسبی شود، شرایط میتواند برای تجمع الکتریسیته ساکن مناسبتر شود.
در کارخانه نساجی این موضوع میتواند باعث:
- چسبیدن پرز
- جذب گردوغبار
- مشکل در حرکت نخ
- شوک اپراتور
- افزایش خطر ESD برای تجهیزات حساس
شود.
تأثیر دما بر راندمان تولید و کارکنان
دمای زیاد چه اثری روی راندمان کلی ماشین دارد؟
تأثیر گرما همیشه به شکل سوختن یک قطعه ظاهر نمیشود.
گاهی نتیجه به شکل صدها توقف کوچک دیده میشود.
مثلاً:
گرما باعث کاهش رطوبت نخ میشود.
نخ بیشتر پاره میشود.
هر پارگی باعث توقف ماشین میشود.
اپراتور باید دوباره نخ را وصل کند.
وقتی این اتفاق در تعداد زیادی ماشین تکرار شود، مجموع توقفها قابل توجه میشود.
گرما روی کارکنان کارخانه هم تأثیر دارد
ماشین تنها بخشی از کارخانه است.
اپراتور، مکانیک، برقکار و سایر کارکنان نیز باید در همان محیط فعالیت کنند.
گرمای محیط میتواند باعث استرس، خستگی، کاهش تمرکز و افزایش احتمال برخی حوادث شود.
بنابراین افزایش دمای کارخانه از دو مسیر روی تولید اثر میگذارد: ماشین و: انسان
دمای پایین و تغییرات ناگهانی دما
سرمای بیش از حد هم همیشه خوب نیست
بعد از صحبت درباره گرما ممکن است نتیجه بگیریم: «پس هرچه کارخانه سردتر باشد بهتر است.»
اما این هم صحیح نیست.
دمای بسیار پایین میتواند باعث:
- غلیظتر شدن روغن و گریس
- خروج بعضی قطعات از محدوده کاری
- سنگینتر شدن راهاندازی اولیه
- افزایش خطر Condensation هنگام تغییر ناگهانی دما
شود.
بنابراین هدف: سرد کردن بیش از حد نیست؛ کنترل پایدار دماست.
خطر مهم تغییر ناگهانی دما: Condensation
اگر یک برد یا تابلو بسیار سرد باشد و ناگهان وارد محیط گرم و مرطوب شود، ممکن است رطوبت هوا روی سطح سرد به قطرات آب تبدیل شود.
به این اتفاق: Condensation یا میعان گفته میشود.
این پدیده میتواند باعث کاهش عایقبندی، خوردگی، اتصال کوتاه و خرابی تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی شود.
کنترل گرما در تابلوهای برق
تابلو برق را چگونه از گرما محافظت کنیم؟
فیلترهای هوا
در کارخانه نساجی میتوانند خیلی سریع با پرز مسدود شوند.
فنها
فقط چرخیدن فن کافی نیست.
مسیر ورودی و خروجی هوا
هوای گرم باید امکان خروج داشته باشد.
فاصله تجهیزات
Driveها و منابع تغذیه معمولاً فاصله نصب مشخصی دارند.
بار دستگاه
تجهیزی که نزدیک حداکثر ظرفیت کار میکند معمولاً گرمای بیشتری تولید میکند.
دمای هوای ورودی
اگر تابلو هوای 45 درجه کارخانه را به داخل بکشد، حتی بهترین فن نیز نمیتواند هوایی خنکتر از محیط ایجاد کند.
یک اشتباه رایج در تابلوهای کارخانههای نساجی
گاهی در تابلو باز گذاشته میشود تا: «خنک شود.»
اما در محیط نساجی این کار میتواند حجم زیادی از:
- پرز
- گردوغبار
- ذرات روغنی
را وارد تابلو کند.
چه چیزهایی را در کارخانه باید اندازهگیری کنیم؟
دمای سالن
در چند محل مختلف.
رطوبت نسبی
خصوصاً در بخشهای نساجی.
دمای داخل تابلو
بهخصوص تابلوهای دارای تعداد زیادی Drive.
دمای موتورهای مهم
برای ایجاد Baseline.
دمای بلبرینگها
بهخصوص تجهیزات حیاتی و سرعتبالا.
دمای Drive و Heat Sink
از طریق پارامترهای داخلی دستگاه یا اندازهگیری مناسب.
به جای یک عدد، روند دما را ثبت کنید
مثلاً اگر یک موتور در شرایط مشابه نسبت به گذشته دمای بیشتری نشان میدهد، این تغییر میتواند ارزش بررسی داشته باشد.
یک برنامه ساده کنترل دمای کارخانه
محلچه چیزی بررسی شود؟نشانه هشدارسالن تولیددما و رطوبتتغییر زیاد نسبت به شرایط معمولتابلو برقدمای داخل تابلوافزایش تدریجی یا Alarm حرارتیفیلتر و فنجریان هوا و تمیزیپرز، گرفتگی یا کاهش جریانInverter/Servoدما و AlarmOvertemperature یا Deratingموتوردمای بدنهافزایش نسبت به Baselineبلبرینگدمای محل BearingHot Spot جدیدنخ و الیافشکستگی و Staticافزایش Yarn Break و Flyکارکنانشرایط Heat Stressخستگی، سرگیجه و کاهش تمرکز
اگر دمای کارخانه ناگهان بالا رفت چه چیزهایی را بررسی کنیم؟
- سیستم تهویه سالن بررسی شود.
- دمای داخل تابلوهای حساس اندازهگیری شود.
- فیلترها بررسی شوند.
- فنهای تابلو و Drive بررسی شوند.
- بار موتورها و Driveها بررسی شود.
- آلارم دما های تجهیزات بررسی شوند.
- در بخش نساجی رطوبت نسبی نیز اندازهگیری شود.
- وضعیت Yarn Breakage با شرایط روزهای عادی مقایسه شود.
دمای مناسب کارخانه چقدر است؟
پاسخ کوتاه: یک عدد ثابت وجود ندارد.
دمای مناسب باید با توجه به:
- Manual ماشینآلات
- محدوده مجاز تجهیزات برقی
- نوع نخ و مواد اولیه
- رطوبت موردنیاز فرآیند
- شرایط کارکنان
- فصل
- طراحی تهویه
تعیین شود.
مهمترین نکات برای کاهش اثر گرما در کارخانه
- فیلترهای تابلو را منظم تمیز کنید.
- عملکرد فنها را فقط با نگاه کردن به چرخش آنها ارزیابی نکنید.
- دمای سالن و تابلو را جداگانه اندازه بگیرید.
- مسیرهای هوای Drive و موتور را تمیز نگه دارید.
- Alarmهای مربوط به دما را ثبت کنید.
- از Manual برای محدوده دمای مجاز تجهیزات استفاده کنید.
- در سالن نساجی دما و رطوبت را با هم کنترل کنید.
- بلبرینگهای داغ را فقط با افزودن گریس درمان نکنید؛ علت گرما را پیدا کنید.
- از مقایسه دمای تجهیزات با Baseline استفاده کنید.
- تغییرات ناگهانی دما و خطر Condensation را جدی بگیرید.
- شرایط حرارتی کارکنان را نیز بخشی از راندمان کارخانه در نظر بگیرید.
جمعبندی
دمای کارخانه یکی از عوامل مهم و گاهی نادیدهگرفتهشده در نگهداری ماشینآلات صنعتی است.
افزایش دما میتواند روی بخشهای مختلفی اثر بگذارد:
بردهای الکترونیکی و خازنها سریعتر پیر میشوند.
Driveها ممکن است نیاز به Derating داشته باشند.
موتورها سختتر خنک میشوند.
عمر گریس و بلبرینگ میتواند کاهش پیدا کند.
روانکارها رفتار متفاوتی پیدا میکنند.
و در کارخانههای نساجی: تغییر دما میتواند رطوبت نسبی را تغییر دهد و روی نخ، Static، شکستگی نخ و راندمان ماشین اثر بگذارد.
سؤالات متداول درباره دمای کارخانه
دمای مناسب برای ماشینآلات صنعتی چقدر است؟
یک عدد ثابت وجود ندارد. محدوده مجاز باید از Manual همان تجهیز بررسی شود.
آیا دمای 40 درجه برای اینورتر خطرناک است؟
بستگی به مدل دارد.
چرا داخل تابلو از سالن گرمتر است؟
درایوها، پاورساپلایها و سایر تجهیزات داخل تابلو گرما تولید میکنند.
آیا گرما عمر برد الکترونیکی را کم میکند؟
برای بعضی قطعات قطعاً بله.
آیا گرمای کارخانه روی نخ هم اثر دارد؟
بله، بهخصوص از طریق تغییر رطوبت نسبی.
آیا هرچه کارخانه خنکتر باشد بهتر است؟
خیر.
بهترین روش برای پیدا کردن نقاط بیش از حد گرم چیست؟
اندازهگیری دمای دورهای و استفاده از دوربین حرارتی در تجهیزات حیاتی بسیار مفید است.