电能质量及其对机械可用性的影响

　　由于电能质量问题导致机器可用性下降，扰乱了制造的自然流程，导致生产力下降，维护要求增加并削弱了客户的信任。

　　机器停机是造成生产损失的最大单一来源，通常占工厂损失的近5%——尽管许多制造商损失更多。例如，当设备更换和零件、人工、维护、延误、销售和生产的成本加在一起时，停机时间可能超过每小时70000。

　　考虑到如此高的成本，保持机器平稳运行对底线至关重要。专注于通过监控整体设备效率(OEE)以及部署电能质量策略来提高机器可用性的OEM将加强其竞争地位和客户关系。

　　OEE的要素

　　电能质量属于OEE类别，这是一种最佳实践指标，用于确定真正高效的计划生产时间的百分比。100%的OEE分数代表完美的生产：只制造优质零件，尽可能快，没有停机时间。OEE是一个简单而强大的路线图，可帮助生产车间人员和管理人员可视化并消除设备损失和浪费。

　　计算OEE从建立计划生产时间(PPT)开始。PPT是总时间减去制造商无意进行生产的时间，例如午餐、员工休息、计划的工厂停工或没有订单生产的时间。为了建立机器或过程的OEE，它的PPT被仔细审查，以通过使用以下公式考虑可用性、性能和质量来减少生产力损失的精益制造目标：OEE(%)=可用性比率x性能比率x质量比率。

　　可用率

　　可用性与任何使计划的PPT暂停几分钟或更长时间的事件有关，无论这些事件是“计划内的”，即换模，还是“计划外的”，例如机械故障或短缺或材料。

　　举个例子：

　　1.PPT为10小时（600分钟）

　　2.停机时间=机器故障时间为30分钟，转换时间为30分钟，停机时间为30分钟。共90分钟

　　3.可用时间为600–90=510分钟

　　4.可用率：510分钟除以600分钟或85%

　　性能比

　　性能考虑了任何会减慢制造过程的因素，例如卡纸、故障、事故或基本的机器磨损。从标准输出中减去该总数。标准输出是机器上已知的最佳输出速率，无论它是高于还是低于设计速度。

　　例如：

　　1.标准输出为每分钟3个零件x可用时间（510分钟）=1530个零件

　　2.实际产量（缺陷和良好零件）=1250个零件

　　3.性能比为1250个零件除以1530或81%

　　量比

　　最后，还有质量。该比率用于衡量有缺陷的零件（例如废料、废品或需要返工的零件）与合格零件的比率。

　　例子：

　　1.实际零件产量为1250

　　2.有缺陷的零件是150

　　3.质量比为(1250–150)除以1250或88%

　　因此，机器的OEE为85%（可用性）x81%（性能）x88%（质量）=55.4%。

　　虽然许多制造商通过深入研究基本的可用性、质量和性能问题来应对提高OEE的挑战，但仍然难以捉摸的一个领域是电源质量在这三者中所起的作用。毕竟，您如何判断电力这种看不见的商品的质量？

　　了解总电能质量

　　电能质量确保设施的需求由从服务入口到最关键生产设备的现有电源得到满足。电压瞬变、浪涌和尖峰、谐波和电压不平衡等电源扰动会对电力质量产生影响，因此可能会在自动化环境中中断生产、损坏制造设备和损坏数据。然而，通过调节输入电源，工厂操作员可以确保不会出现中断和干扰，这些中断和干扰可能会中断机器的可用性并导致过程中途停机。

　　降低电能质量差风险的唯一方法是拥有正确的技术，用于电源保护和电源转换，因为上游的电源转换选择会影响下游所需的电源保护类型。电源保护加上电源转换产生了称为总电源质量(TPQ)的解决方案。

　　电源保护策略由浪涌保护和滤波设备组成，可保护设施中的关键操作免受瞬态尖峰、噪声和谐波失真的持续威胁。采用完整的设施保护策略可以保护电气系统免受大多数瞬变的影响。多级保护涉及钳制初始高能量浪涌，过滤任何残留的噪声或瞬变到受保护的敏感设备，最后保护进入或离开控制面板或工厂车间的数据/信号线。设备的这种协调为设备提供了尽可能低的允通电压，从而确保了最大的生产力。

　　浪涌保护：这些设备专注于将高压尖峰限制在大多数电子设备可接受的水平。此外，它们是一道很好的第一道防线，使用与生产线平行放置的组件并用作高能脉冲的夹紧机制。按照电气和电子工程师协会(IEEE)在其EmeraldBook（标准1100-2005）中的建议，电涌保护装置通常安装在服务入口、较大的配电盘和使用点：电子供电和接地的推荐做法设备。

　　过滤器：低能量瞬变和高频噪声（在行业中也称为电子锈）是设施过程中基于微处理器的设备（例如PLC和运动）系统中断和长期退化的主要原因需要清洁交流电源的控制系统。保护要求使用有源跟踪滤波器来衰减通常不会受到标准平行钳位装置影响的脉冲，以限制应力和使电子设备退化的电子锈。

　　数据/信号浪涌保护：联网工业运营需要无差错的信息传输，以最大限度地提高生产力和数据的完整性，但在电源保护方面，这些领域往往被忽视。随着工业物联网(IIoT)系统的采用，制造商对敏感仪器、网络自动化和未损坏数据传输的依赖增加，因此该级别保护的重要性日益增加。数据/信号线浪涌保护设备被用作IEEE实践推荐的多级保护策略的最后一部分，包括钳制初始高能量脉冲、过滤任何残留的噪声或瞬变到PLC或敏感设备，最后，保护进入和离开控制面板的数据/信号线。

　　至于电源转换，在加工或封装环境中，存在需要全面保护的关键电源负载。例如，工厂车间的关键机器如果因停电而意外关闭，将极大地影响生产力。此类机器需要不间断电源(UPS)系统，该系统能够在合理的时间内自行处理负载以执行受控关闭；限制报废并加快生产重启。根据生产环境运行时间和需求，存在多种UPS拓扑或类型。

　　在线双转换UPS系统通过将机器与原始公用电源隔离，为关键机器提供最高级别的保护。它将输入的交流电从交流电转换为直流电，然后再转换回新鲜的交流电。如果电源出现故障，则直接由UPS电池供电。

　　这种拓扑结构不同于备用UPS，也称为“离线UPS”，后者是计算机或办公用品商店中最常见的UPS类型。它从交流电汲取电流并在检测到电源故障后的几毫秒内切换到电池。线路互动式UPS与交流电源线“互动”，使波形平滑，校正电压的上升和下降。相比之下，在线UPS逆变器始终处于开启状态，因此所有输入电源都转换为直流电，既可以为电池充满电，也可以为逆变器供电，并提供更多保护。根据控制的复杂性、运行时间和所需的控制关闭量，OEM可以决定哪种拓扑最适合他们的应用需求。保护的力量

　　在制造业领域，机器停机是一个危险情况。但这不一定是你在黑暗中处理的事情。OEE指标可以衡量停机对制造过程不可或缺的每台设备的影响。一旦建立并跟踪OEE分数，最终用户（或许在OEM的帮助下）应该调查电能质量如何降低构成OEE的三个比率：可用性、生产力和质量。按照IEEE的建议，关注可用性并在多级设计中采用电能质量设备对于减少和消除未来停机时间以及提高OEE和底线至关重要。