Waarom daalde AC220V naar AC80V? Elektrische kogelkraan defect veroorzaakt door spanningsval van 600 meter lijn

In industriële automatiseringsbesturingssystemen is de betrouwbare werking van elektrische kogelkranen cruciaal voor de procesveiligheid en -efficiëntie. De volgende casestudy schetst een recent voorbeeld van probleemoplossing waarbij een elektrische kogelkraan die op een industriepark-gaspijpleiding was geïnstalleerd, na het voltooien van de bedrading niet opende of sloot. Door systematische inspectie en professionele analyse heeft ons team snel de hoofdoorzaak vastgesteld en een effectieve oplossing geïmplementeerd. We delen het proces hieronder ter referentie voor de industrie.

Technische specificaties

• Toepassingsscenario: Industriepark-gaspijpleiding
• Doel: Hoofdgaspijpleiding afsluiten
• Medium: Aardgas
• Klepmaat: DN300
• Materiaal behuizing: WCB
• Aansluitingstype: Geflensd
• Besturingssignaal: Schakelsignaal
• Bedrijfsstroomvoorziening: AC220V
• Ontwerplevensduur: 6 jaar
• Ingebruiknamedatum: December 2024
• Installatie locatie: Shanghai

Na het voltooien van de kabelaansluiting tussen de elektrische kogelkraan en de schakelkast, constateerden de operators dat de klep niet opende of sloot op commando. Deze storing schakelde de regelfunctie van de gaspijpleiding uit, wat direct van invloed was op de normale gastoevoer voor parkbedrijven.

Probleemoplossing & Analyse

Het GRAT technische ondersteuningsteam greep onmiddellijk in. De eerste inspectie bevestigde de correcte bedrading, gevolgd door systematische meting van elektrische parameters:

• De werkelijke spanning gemeten aan de aansluitingen van de elektrische actuator was slechts AC80V, aanzienlijk lager dan de nominale AC220V.
• Volgens de vermogensformule P = UI (actuatorvermogen is 1,2 kW), leidt een afname van de spanning bij constant vermogen tot een toename van de stroom.
• De gemeten bedrijfsstroom bereikte 18A. Deze overmatige stroom activeerde de ingebouwde overstroombeveiliging van de schakelkast, waardoor de elektrische kogelkraan niet kon werken.

Analyse van de hoofdoorzaak:
De ernstige spanningsval was voornamelijk te wijten aan de lange kabellengte van 600–700 meter tussen de elektrische kogelkraan en de schakelkast. Over zo'n lange afstand voor stroomoverdracht maakte de aanzienlijke spanningsval het onmogelijk om te voldoen aan de spanning die nodig is voor het normaal opstarten van de actuator.

Belangrijke factoren die de spanningsval in de lijn beïnvloeden, zijn onder meer:

• Geleidermateriaal (bijv. koperen kerndraad heeft een lagere weerstand en een kleinere spanningsval)
• Lijnlengte (langere lengte verhoogt de spanningsval)
• Doorsnede van de geleider (grotere oppervlakte vermindert de weerstand en de spanningsval)
• Omgevingstemperatuur (hogere temperatuur verhoogt de geleiderweerstand)

Deze situatie benadrukt een cruciale ontwerpoverweging: het voorkomen van overmatige spanningsval bij installaties van elektrische kogelkranen, vooral over lange afstanden.

Oplossing & Implementatie

Om de hoofdoorzaak van de storing aan te pakken, evalueerden we twee haalbare oplossingen:

1. Wijzig de spanningswaarde: Wijzig de bedrijfsspanning van de actuator van AC220V naar AC380V. Hoewel AC380V een stabiele spanning en een lagere stroom biedt, werd deze optie uitgesloten vanwege de afwezigheid van een AC380V-voeding ter plaatse, hoge kosten voor vervanging van de actuator en mogelijke compatibiliteitsproblemen.
2. Verplaats de schakelkast: Na overleg met het personeel ter plaatse werd de schakelkast dichter bij de kogelkraan verplaatst en werd de bedrading opnieuw geïnstalleerd. Tests na de verplaatsing bevestigden dat de kogelkraan weer normaal functioneerde, waardoor de storing werd opgelost.

Implementatie resultaten:
Na de beslissing over oplossing 2 voerde ons bouwteam het plan onmiddellijk uit. De schakelkast werd ongeveer 50 meter van de elektrische kogelkraan verplaatst. Nieuwe stroom- en besturingskabels werden volgens de specificaties geïnstalleerd. Debuggen en testen na de wijziging omvatten:

• Het meten van de spanning bij de actuatoringang met een precisievoltmeter, wat een stabiele AC215V bevestigde, die volledig voldeed aan de vereiste.
• Het controleren van de startstroom met een ampèremeter, die een stabiele waarde van 8,2A liet zien, binnen het normale werkbereik.
• Het uitvoeren van meerdere open/dicht-bedrijfstests, waarbij de elektrische kogelkraan nauwkeurig en betrouwbaar reageerde op besturingssignalen.

Na 72 uur continu monitoren bleven alle systeemparameters stabiel, wat bevestigde dat de storing volledig was verholpen. Deze succesvolle oplossing loste niet alleen het directe probleem op, maar leverde ook waardevolle inzichten op voor het plannen van de lay-out van elektrische actuatoren onder vergelijkbare omstandigheden, en dient als een belangrijke referentie voor toekomstig projectontwerp.

Ervaringssamenvatting

Deze casus herhaalt dat tijdens de ontwerp- en installatiefasen van industriële automatiseringssystemen een uitgebreide beoordeling van elektrische systeemparameters en de lay-out van de apparatuur essentieel is. Er moet met name aandacht worden besteed aan:

• Het nauwkeurig evalueren van de afstanden van de stroomvoorziening om storingen van de apparatuur als gevolg van spanningsval in de lijn te voorkomen.
• Het wetenschappelijk selecteren van kabelspecificaties, waarbij grotere doorsneden worden overwogen voor stroomoverdracht over lange afstanden.
• Het waarborgen dat geïntegreerde planning rekening houdt met stroomafstemming, plaatsing van apparatuur en besturingslogica.

Het effectief beheren van de spanningsval op elektrische kogelkraansystemen is cruciaal voor de betrouwbaarheid. GRAT blijft zich inzetten voor het leveren van professionele technische diensten en rigoureuze foutanalyse, en levert betrouwbare oplossingen voor regelkleppen om de veiligheid, stabiliteit en efficiëntie van industriële systemen te waarborgen. We verwelkomen vragen en samenwerking van klanten uit verschillende sectoren.