W wielu przedsiębiorstwach produkcyjnych temat zasilania awaryjnego pojawia się dopiero po pierwszej poważnej awarii sieci energetycznej. Dopóki produkcja przebiega bez zakłóceń, inwestycja w zabezpieczenie zasilania często schodzi na dalszy plan. Tymczasem nawet kilkunastominutowy brak energii elektrycznej może wygenerować koszty znacznie przewyższające wartość kompletnego systemu rezerwowego.
REKLAMA
Coraz więcej przedsiębiorstw traktuje dziś system zasilania awaryjnego dla zakładu produkcyjnego jako element strategii zarządzania ryzykiem, a nie dodatkowy koszt inwestycyjny. Odpowiednio zaprojektowane rozwiązanie pozwala zachować ciągłość najważniejszych procesów, chronić park maszynowy oraz ograniczyć straty finansowe wynikające z nieplanowanych przestojów.
Produkcja nie wybacza przerw w zasilaniu
W zakładzie produkcyjnym energia elektryczna zasila praktycznie każdy etap procesu technologicznego. Od maszyn CNC, pras, wtryskarek i linii montażowych, przez sterowniki PLC, roboty przemysłowe i systemy wizyjne, po sprężarki, wentylację, chłodzenie, magazyny automatyczne oraz infrastrukturę informatyczną.
Nagła utrata zasilania oznacza więc znacznie więcej niż chwilowe zatrzymanie maszyn. W zależności od rodzaju działalności może prowadzić do:
- utraty produkcji będącej w toku,
- uszkodzenia półproduktów lub surowców,
- konieczności ponownej kalibracji urządzeń,
- przerwania procesów cieplnych, chemicznych lub chłodniczych,
- ponownego uruchamiania sterowników i systemów nadzorczych,
- przestoju pracowników,
- opóźnień w realizacji zamówień,
- dodatkowych kosztów serwisowych,
- ryzyka naliczenia kar umownych.
W produkcji ciągłej lub wielozmianowej skutki bywają szczególnie dotkliwe. Awaria trwająca kilkanaście minut może spowodować wielogodzinne opóźnienie, ponieważ przywrócenie zasilania nie zawsze oznacza natychmiastowy powrót zakładu do pełnej wydajności.
Maszyny muszą przejść procedury rozruchowe, linie wymagają synchronizacji, a parametry procesu ponownego ustawienia i sprawdzenia. W niektórych branżach konieczne jest także usunięcie materiału, który pozostał w instalacji podczas zatrzymania.
Koszt przestoju to nie tylko niewyprodukowany towar
Przy analizie opłacalności zasilania awaryjnego często uwzględnia się jedynie wartość produkcji, która nie została wykonana podczas awarii. To jednak tylko część rzeczywistych kosztów.
Na całkowitą stratę mogą składać się również:
- wynagrodzenia pracowników podczas postoju,
- koszt utylizacji uszkodzonych materiałów,
- zużycie energii i surowców podczas ponownego rozruchu,
- praca serwisu i utrzymania ruchu,
- dodatkowe zmiany produkcyjne,
- przesunięcia dostaw i transportów,
- przestoje kolejnych działów,
- utrata terminowości wobec odbiorców,
- obniżenie jakości partii produkcyjnej,
- ryzyko utraty kontraktu.
Jeżeli zakład wytwarza produkty o dużej wartości jednostkowej albo realizuje procesy wymagające stałych parametrów temperatury, ciśnienia lub przepływu, straty mogą rosnąć bardzo szybko.
Dlatego decyzji o zabezpieczeniu zasilania nie należy opierać wyłącznie na pytaniu, jak często zdarzają się awarie. Ważniejsze jest to, ile przedsiębiorstwo może stracić podczas jednego poważnego zdarzenia.
Plan awaryjnego zasilania jako element ciągłości działania
Nowoczesne przedsiębiorstwa coraz częściej tworzą plany ciągłości działania, w których określają sposób postępowania w razie awarii infrastruktury, systemów informatycznych, dostaw surowców lub energii.
W obszarze zasilania taki plan powinien odpowiadać na kilka podstawowych pytań:
- które procesy muszą zostać utrzymane bez względu na sytuację,
- jakie urządzenia można czasowo wyłączyć,
- ile mocy wymagają odbiory krytyczne,
- jak długo zakład powinien pracować na zasilaniu rezerwowym,
- czy przełączenie ma następować automatycznie,
- kto odpowiada za testowanie i serwis systemu,
- jaki zapas paliwa powinien znajdować się na miejscu.
Nie zawsze konieczne jest podtrzymanie całego zakładu. Często bardziej opłacalne okazuje się wydzielenie obwodów krytycznych i zabezpieczenie tych urządzeń, których zatrzymanie powodowałoby największe straty lub zagrożenie.
Mogą to być między innymi:
- sterowniki i systemy automatyki,
- urządzenia chłodnicze,
- pompy procesowe,
- systemy wentylacji i odpylania,
- sprężarki,
- serwerownie,
- systemy bezpieczeństwa,
- wybrane linie technologiczne.
Takie podejście umożliwia ograniczenie wymaganej mocy agregatu, kosztów inwestycji oraz zużycia paliwa, bez rezygnowania z ochrony najważniejszych procesów.
Jak wygląda nowoczesny system zasilania awaryjnego?
Samo posiadanie agregatu nie wystarcza. Kluczowe znaczenie ma jego właściwa integracja z instalacją elektryczną przedsiębiorstwa.
Kompletny system może obejmować:
- agregat prądotwórczy,
- układ automatyki ATS lub SZR,
- rozdzielnię zasilania rezerwowego,
- system sterowania i monitoringu,
- instalację paliwową,
- zabezpieczenia elektryczne,
- układ wentylacji i odprowadzania spalin,
- komunikację z systemem BMS lub SCADA.
Po zaniku lub pogorszeniu parametrów napięcia automatyka wykrywa nieprawidłowość i uruchamia agregat. Gdy urządzenie osiągnie właściwe napięcie oraz częstotliwość, następuje przełączenie odbiorów na źródło rezerwowe.
Po powrocie stabilnego zasilania sieciowego system wykonuje przełączenie w drugą stronę. Agregat pracuje jeszcze przez zaprogramowany czas bez obciążenia, aby ustabilizować temperaturę, a następnie zostaje wyłączony i przechodzi w tryb gotowości.
Cała sekwencja może odbywać się bez udziału pracownika.
Agregat nie zastępuje zasilacza UPS
Ważne jest rozróżnienie roli agregatu prądotwórczego i systemu UPS. Agregat potrzebuje kilku lub kilkunastu sekund na uruchomienie i osiągnięcie wymaganych parametrów. UPS przejmuje zasilanie natychmiast, ale jego czas pracy zależy od pojemności akumulatorów.
W zakładach produkcyjnych oba rozwiązania często się uzupełniają.
UPS może podtrzymywać:
- sterowniki PLC,
- komputery przemysłowe,
- serwery,
- systemy SCADA,
- urządzenia sieciowe,
- systemy kontroli dostępu,
- aparaturę pomiarową.
Agregat przejmuje natomiast długotrwałe zasilanie maszyn, napędów, pomp, wentylacji oraz pozostałych odbiorów o większej mocy.
Dzięki temu układy sterowania nie tracą danych ani komunikacji podczas kilkusekundowej przerwy potrzebnej na uruchomienie agregatu.
Jak dobrać moc agregatu do zakładu produkcyjnego?
Dobór urządzenia nie powinien polegać na prostym zsumowaniu mocy znamionowych wszystkich odbiorników. Taka metoda może prowadzić zarówno do niedoszacowania, jak i niepotrzebnego przewymiarowania jednostki.
Analiza powinna uwzględniać:
- rzeczywiste obciążenie instalacji,
- prądy rozruchowe silników,
- kolejność uruchamiania urządzeń,
- obecność falowników i softstartów,
- rodzaj obciążeń nieliniowych,
- współczynnik mocy,
- możliwość etapowego załączania odbiorników,
- planowaną rozbudowę zakładu,
- wymagany zapas mocy.
Szczególnej uwagi wymagają duże silniki indukcyjne. Podczas rozruchu mogą pobierać prąd wielokrotnie wyższy od wartości znamionowej. Jeżeli generator zostanie dobrany wyłącznie na podstawie mocy roboczej, przy uruchomieniu może dojść do znacznego spadku napięcia lub częstotliwości.
Rozwiązaniem nie zawsze musi być wybór dużo większego agregatu. Czasami wystarczy zmienić sekwencję uruchamiania odbiorników, zastosować falowniki albo podzielić instalację na sekcje załączane z odpowiednim opóźnieniem.
Kiedy sprawdzi się agregat o mocy 100 kW?
Nie istnieje jedna moc odpowiednia dla każdego przedsiębiorstwa. Wiele zależy od tego, czy system ma zasilać cały obiekt, pojedynczą linię, czy tylko wybrane odbiory krytyczne.
W średnich zakładach produkcyjnych, które chcą zabezpieczyć systemy sterowania, wybrane maszyny, sprężarki, wentylację lub infrastrukturę informatyczną, często rozważanym rozwiązaniem jest agregat prądotwórczy 100 kW.
Jednostka tej klasy może znaleźć zastosowanie między innymi w:
- zakładach obróbki metalu,
- drukarniach,
- przedsiębiorstwach przetwórczych,
- mniejszych halach produkcyjnych,
- magazynach,
- warsztatach przemysłowych,
- obiektach usługowych wyposażonych w rozbudowaną infrastrukturę techniczną.
Nie oznacza to jednak, że moc 100 kW będzie odpowiednia w każdym z tych przypadków. Ostateczną decyzję należy poprzedzić analizą odbiorników, sposobu ich uruchamiania oraz wymaganej rezerwy.
Dobrze dobrany agregat powinien zapewniać wystarczającą moc podczas najbardziej wymagającej sekwencji rozruchowej, a jednocześnie pracować w zakresie obciążenia korzystnym dla silnika i prądnicy.
Dlaczego przewymiarowanie również jest problemem?
Wybór urządzenia o dużym zapasie mocy może wydawać się najbezpieczniejszym rozwiązaniem, ale zbyt duży agregat nie zawsze jest korzystny.
Długotrwała praca silnika wysokoprężnego przy niewielkim obciążeniu może prowadzić do:
- niedostatecznej temperatury spalania,
- odkładania się nagaru,
- gromadzenia niespalonego paliwa i oleju w układzie wydechowym,
- pogorszenia stanu pierścieni tłokowych i tulei cylindrowych,
- wzrostu zużycia paliwa w przeliczeniu na wyprodukowaną energię,
- problemów eksploatacyjnych określanych jako wet stacking.
Dlatego zapas mocy powinien być uzasadniony przewidywanym obciążeniem, prądami rozruchowymi i planowaną rozbudową zakładu. Nie powinien wynikać wyłącznie z założenia, że większe urządzenie zawsze będzie lepsze.
Znaczenie automatyki ATS i SZR
Układ ATS lub SZR odpowiada za automatyczne wykrycie awarii i przełączenie zasilania na źródło rezerwowe. W praktyce jego rola jest równie ważna jak prawidłowy dobór samego agregatu.
Automatyka powinna monitorować między innymi:
- obecność napięcia na wszystkich fazach,
- wartość napięcia,
- częstotliwość,
- kolejność faz,
- asymetrię,
- stan agregatu,
- położenie aparatów łączeniowych.
W zależności od projektu można skonfigurować czasy zwłoki, które zapobiegają uruchamianiu agregatu po bardzo krótkich zakłóceniach. System może również realizować priorytety odbiorów, odłączać mniej istotne obwody oraz załączać kolejne sekcje instalacji w ustalonej kolejności.
W bardziej rozbudowanych przedsiębiorstwach układ SZR może współpracować z kilkoma źródłami zasilania, wieloma sekcjami rozdzielni oraz systemem nadrzędnym zarządzającym energią.
Monitoring ułatwia utrzymanie gotowości
Agregat awaryjny przez większość czasu pozostaje w trybie oczekiwania. Nie oznacza to jednak, że nie wymaga kontroli.
Nowoczesne sterowniki umożliwiają nadzorowanie:
- poziomu paliwa,
- napięcia akumulatora rozruchowego,
- ciśnienia oleju,
- temperatury cieczy chłodzącej,
- napięcia i częstotliwości generatora,
- prądów poszczególnych faz,
- mocy czynnej i biernej,
- liczby motogodzin,
- alarmów i historii zdarzeń.
System może przesyłać dane do SCADA, BMS albo zdalnej platformy serwisowej. Dzięki temu dział utrzymania ruchu otrzymuje informację o problemie, zanim dojdzie do awarii sieci i okaże się, że agregat nie jest gotowy do uruchomienia.
Regularne testy są równie ważne jak sam zakup
Urządzenie, które nie jest regularnie uruchamiane, może zawieść dokładnie wtedy, gdy będzie najbardziej potrzebne. Dlatego plan awaryjnego zasilania powinien obejmować harmonogram prób i serwisu.
Należy sprawdzać między innymi:
- stan oleju i płynu chłodzącego,
- poziom oraz jakość paliwa,
- akumulatory rozruchowe,
- szczelność instalacji,
- drożność układu dolotowego i wydechowego,
- działanie automatyki,
- stan zabezpieczeń,
- poprawność przełączania źródeł.
Samo uruchomienie agregatu bez obciążenia nie daje pełnej odpowiedzi na pytanie, czy system zasili zakład podczas rzeczywistej awarii. Najbardziej miarodajna jest próba pod obciążeniem, wykonana przy wykorzystaniu odbiorów obiektu albo zewnętrznego banku obciążenia.
Pozwala ona ocenić zachowanie silnika, prądnicy, układu chłodzenia oraz automatyki w warunkach zbliżonych do rzeczywistej pracy.
Zapas paliwa i czas autonomii
Plan awaryjnego zasilania musi uwzględniać również czas pracy agregatu. Pojemność zbiornika należy dopasować do przewidywanego czasu awarii, zużycia paliwa przy danym obciążeniu oraz możliwości uzupełnienia zapasu.
Warto określić:
- minimalny poziom paliwa utrzymywany w zbiorniku,
- osobę odpowiedzialną za kontrolę,
- procedurę zamawiania paliwa,
- możliwość tankowania podczas pracy,
- warunki magazynowania paliwa,
- częstotliwość kontroli jego jakości.
W zakładach, dla których dłuższy przestój oznacza wysokie straty, niewystarczający zapas paliwa może zniweczyć cały sens inwestycji.
Co powinien zawierać plan awaryjnego zasilania?
Dobry plan nie kończy się na zakupie urządzenia. Powinien obejmować cały sposób postępowania przed awarią, w jej trakcie i po jej zakończeniu.
W dokumencie warto uwzględnić:
- wykaz odbiorów krytycznych,
- schemat instalacji zasilania rezerwowego,
- opis działania automatyki,
- instrukcję ręcznego uruchomienia,
- procedurę postępowania przy nieudanym rozruchu,
- harmonogram testów,
- zasady uzupełniania paliwa,
- dane kontaktowe serwisu,
- podział odpowiedzialności w zakładzie,
- sposób dokumentowania prób i awarii.
Plan powinien być znany nie tylko osobom zarządzającym obiektem, ale również pracownikom utrzymania ruchu, elektrykom oraz osobom odpowiedzialnym za bezpieczeństwo.
Gappa pomaga zaprojektować kompletne zabezpieczenie zasilania
Dobór agregatu prądotwórczego nie powinien opierać się wyłącznie na katalogowej mocy urządzenia. Każdy zakład ma inną strukturę odbiorników, sposób pracy, wymagania dotyczące automatyki oraz poziom akceptowalnego ryzyka.
Firma Gappa pomaga przedsiębiorstwom dobrać i wdrożyć rozwiązania dopasowane do rzeczywistych warunków pracy. Zakres wsparcia może obejmować analizę potrzeb, dobór mocy agregatu, przygotowanie automatyki ATS lub SZR, instalację, uruchomienie, próby oraz późniejszy serwis.
Dzięki temu przedsiębiorstwo otrzymuje nie tylko samo urządzenie, lecz kompletny system przygotowany do działania podczas rzeczywistej awarii.
Plan awaryjnego zasilania nie eliminuje ryzyka wystąpienia zakłóceń w sieci. Pozwala jednak ograniczyć ich wpływ na produkcję, bezpieczeństwo i terminowość realizowanych zamówień. W nowoczesnym zakładzie jest więc nie dodatkiem, ale jednym z podstawowych elementów zarządzania ciągłością działania.
Kontakt
GAPPA Agregaty prądotwórcze dla przemysłu
Telefon: +48 41 353 80 52
Telefon komórkowy: +48 607 102 202
Biuro:
ul. Błońska 52
26-015 Pierzchnica
Strona internetowa: gappa.com.pl
