Шкафы управления — требования, конструкция и эксплуатация

Шкафы управления — требования, конструкция и эксплуатация

Это конструкции, используемые для создания компонентов автоматизации, электрических систем или систем распределения электроэнергии. Они гарантируют их безопасную эксплуатацию, защищая аппарат от вредного воздействия окружающей среды и несанкционированного доступа. Они должны иметь правильную температуру и влажность внутри. Чтобы они сохраняли свои свойства и выполняли свои задачи, они должны быть правильно подобраны для применения и преобладающих условий окружающей среды, а также подвергаться регулярному обслуживанию.

В современных промышленных электроустановках и системах управления шкафы, по сути, являются основными элементами установочной инфраструктуры. Использование шкафа управления хорошо работает в случае сложных аппаратов, электрических, электронных и пневматических устройств. Шкаф в первую очередь обеспечивает безопасность этих устройств, снижает риск отказа и позволяет поддерживать требуемые значения электрических параметров, таких как напряжение, ток и мощность.

Безопасная эксплуатация шкафов управления зависит от соблюдения технических норм: содержащих указания по изготовлению электрических машин и устройств и непосредственно касающихся производства шкафов управления и распределительных щитов. Шкаф должен характеризоваться: высоким классом защиты IP (защита от проникновения пыли и воды), механической прочностью IK, коррозионной стойкостью, адаптированной к сложившимся условиям окружающей среды благодаря использованию качественных лакокрасочных покрытий. Товар также должен иметь сертификаты, подтверждающие его высокое качество и соответствие международно-признанным стандартам как у https://al-teh.ru/category/shkafy-raspredelitelnye/.

Стандарты шкафов управления

В соответствии со стандартом PN-EN 61439-1:2011 — «Низковольтные распределительные устройства и аппаратура управления. Часть 1. Общие положения», низковольтное распределительное устройство и аппаратура управления (т. механические соединения и детали конструкции. Распределительная система представляет собой полный набор механических и электрических компонентов (таких как корпуса и шины, функциональные блоки, например, регуляторы, регистраторы, пускатели и т. д.), как определено первоначальным изготовителем, которые могут быть собраны в соответствии с инструкциями первоначальных изготовителей в для изготовления различных наборов.

Подробные требования к шкафам включены, среди прочего: в стандартах [2]:

→ PN-EN 62208:2011 – «Пустые корпуса для низковольтных распределительных устройств и устройств управления. Общие требования»,

→ PN-EN 60297-3-100:2009 — «Механические конструкции для электронных устройств. Размеры механической конструкции серии 482,6 мм (19 дюймов). Часть 3-100. Основные размеры лицевых панелей, кассет, монтажных оснований, стеллажей и шкафов»,

→ PN-EN 60917-2:2002 — «Модульный заказ на разработку механических конструкций для электронных инфраструктур. Часть 2: Спецификация группы. Согласование размеров интерфейса для 25-мм инфраструктур»

→ PN-EN IEC 62610-2:2018-09 — «Механические конструкции для электрических и электронных устройств. Управление температурным режимом в шкафах в соответствии со стандартами серии IEC 60297 и IEC 60917. Часть 2: Метод определения структуры принудительного воздушного охлаждения».

Стандарты, относящиеся к ИТ и телекоммуникационным устройствам:

→ PN-EN 61000-6-3:2008 — «Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 6-3: Общие стандарты. Стандарт выбросов для жилой, коммерческой и легкой промышленности»,

→ PN-EN 61000-6-1:2008 — «Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 6-1: Общие стандарты. Стойкость в жилой, коммерческой и легкой промышленной среде».

→ PN-EN 50288-2-2:2014 — «Многожильные кабели, используемые в цифровой и аналоговой технике передачи данных. Часть 2-2: Спецификация секций для экранированных кабелей, испытанных до 100 МГц. Провода в непосредственной близости от оператора и коммутационные шнуры»,

→ PN-EN 60825-2:2009 — «Безопасность лазерных устройств. Часть 2: Безопасность оптоволоконных телекоммуникационных систем (OFCS)».

Что касается установки оконечного оборудования, то требования по этому вопросу включены в стандарт: PN-EN 50310:2016 — «Сети уравнивания потенциалов в зданиях и других строительных объектах с установками телекоммуникаций».

Тип и применение кабелей связи включены в следующие стандарты:

→ PN-EN 60794 — «Волоконно-оптические кабели»,

→ PN-EN 50174-2:2018-08 — «Информационные технологии. Монтаж проводки. Часть 2: Планирование и выполнение установок внутри зданий».

Также стоит упомянуть стандарт EIA-310-D, разработанный EIA ( Ассоциация электронной промышленности ). В нем изложены общие требования к конструкции шкафов , панелей , открытых стеллажей и стеллажей . В основном это внутренние и внешние размеры, гарантирующие взаимозаменяемость систем крепления. Для шкафов и открытых стеллажей существует три типа:

→  тип А — без ограничений по внешним размерам ширины, высоты, глубины, внутренняя ширина и высота по МЭК должны иметь размер сетки 25 мм;

→ тип Б — ограничение внешних и внутренних размеров, все монтажные элементы (стены + элементы крепления, крыша + крепежные ножки/ролики, двери + замки) должны быть в пределах согласованных размеров;

→ тип С — ограничение только по ширине; отклонения для элементов крепления допускаются по высоте и глубине.

Строительство

Конструкция шкафа управления состоит из: рамы, передней дверцы с замком и фасонным вкладышем, спинки, монтажной плиты на всю высоту шкафа, крыши и комплекта напольных плит. Дополнительное оборудование включает в себя боковые стенки, плинтуса, транспортировочные элементы, поворотные рамы и другие аксессуары для внутренней и внешней разработки.

Каркас изготовлен из оцинкованной стали, алюминия, нержавеющей стали или пластика, а двери, стены и цоколь — из стального листа, окрашенного эпоксидно-полиэфирной порошковой краской. В условиях агрессивной коррозии (в портах, причалах, химических предприятиях) применяют шкафы из кислотоупорной стали. Монтажная плита и поворотная рама изготовлены из стального листа и профилей из оцинкованной стали, а монтажные балки изготовлены из алюмоцинкового листа.

Благодаря установке закрытых профилей достигается высокая жесткость, грузоподъемность и симметричность каркаса, что позволяет устанавливать двери и крышки в любой боковой плоскости. Дверь обычно крепится на четырех петлях, угол открывания которых составляет 130°. В их конструкцию входит рамка жесткости с перфорацией и замок с двухбородочным вкладышем.

Случай

Он должен обеспечивать защиту от поражения электрическим током, попадания посторонних твердых тел, пыли и влаги. Его дополнительная задача – создание оптимальных температурных условий для работы встроенных электрических и электронных компонентов. Это требование также определяет необходимость соблюдения определенного класса герметичности, в соответствии со стандартом PN-EN 60529 — «Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (код IP)» (IP — Ingress Protection ). Для шкафов, размещенных внутри здания, степень защиты составляет IP 55, и даже — из-за высокой запыленности — IP 66. Защищает от попадания внутрь пыли и воды, падающей под любым углом.

Рыночным стандартом является IP 55 для полноразмерных шкафов и IP 66 для компактных корпусов. Для шкафов, установленных на открытом воздухе, требуется защита не ниже IP 65.

Оснащение типового шкафа управления

Правильно подобранное и сконструированное оборудование шкафа управления позволяет: подавать и распределять электроэнергию (силовая часть), управлять и сигнализировать (включая управление исполнительными механизмами силовых и вспомогательных цепей и сигнализацию основных состояний), измерять и регулировать с помощью выделенных или свободно программируемых контроллеры.

На внешней стороне двери есть ручные выключатели, сигнальные лампы и описания ламп и выключателей. Кабели внешней и внутренней проводки выбираются в соответствии с цветами, описанными в стандарте PN-EN 60445:2018 — «Основные правила и правила техники безопасности при взаимодействии человека с машиной, маркировке и идентификации. Идентификация клемм устройства и концов проводов, а также самих проводов».

Примеры основного внутреннего оборудования шкафа включают: контроллеры PLC/PAC, электрические реле, выключатели максимального тока, устройства защиты от короткого замыкания, инверторы, сервоприводы, трансформатор напряжения питания, электрические контакторы (обычно трехфазные) для коммутации высоковольтных силовые устройства, клеммная колодка для подключения внутренней и внешней проводки шкафа.

Только лица с разрешениями, выданными SEP, имеют право управлять устройствами, доступными только после открытия двери.

Охлаждение

Чтобы внутри шкафа поддерживалась надлежащая температура, необходимо правильно расположить внутри него приборы и расходные материалы. В соответствии с практичным естественным принципом более тяжелые элементы располагаются внизу, а более легкие вверху, что облегчает процесс сборки и обеспечивает правильное расположение центра тяжести.

Второе, на что следует обратить внимание, это близость других устройств и их тепловое воздействие на элементы управления в шкафу [3]. Если прибор всасывает горячий воздух, выбрасываемый соседним прибором, это может привести к неисправности или поломке. Перед сборкой такого шкафа в конкретном месте необходимо проверить технические данные отдельных устройств, ориентировочные значения и принципы охлаждения (направление установки, свободное пространство) и электромагнитную совместимость (ЭМС).

Если элементы излучают тепло и расположены один над другим, необходимо соблюдать требуемое минимальное расстояние. Цель состоит в том, чтобы обеспечить непрерывный поток воздуха и не загораживать вентиляционные решетки, не закрывая их. Электромагнитная совместимость, с другой стороны, достигается за счет сохранения максимальной длины в основном экранированных силовых кабелей для двигателя и сетевых кабелей.

Компоненты внутри шкафа управления должны располагаться в одну линию. Однако в случае многоэтажных зданий необходимо направлять охлаждающий воздух по воздуховодам или использовать дополнительные фильтры.

Механическая вентиляция используется только в особых случаях (например, при распределении электроэнергии), когда шкафы устанавливаются в чистых распределительных устройствах, которые обычно имеют собственное кондиционирование воздуха. Кроме того, фильтрующие вентиляторы обычно используются вместе с вытяжными фильтрами. При больших тепловых потерях внутри шкафа или внешних условиях, генерирующих высокие температуры, применяют настенные кондиционеры или водовоздушные теплообменники, работающие с системой чиллеров (жидкостные охлаждающие установки).

Обогрев

Если шкаф-купе находится за пределами комнаты, то необходимо утеплить его внутреннюю часть. Чаще всего их обогревают саморегулирующиеся, антиконденсационные нагреватели, которые могут быть оснащены вентиляторами. Для лучшей циркуляции воздуха нагревательные элементы размещены в нижней части шкафа. Если целевая температура составляет 20°C, мощность нагрева типичных нагревателей составляет от 10 до 800 Вт.

Также можно использовать обогреватели – с вентиляторами или без них. Для обогревателей без вентиляторов используются внутренние терморегуляторы или цифровые терморегуляторы с индикатором. Регулирование работы отопителя на основе гигростата предотвращает образование конденсата. Если необходимо одновременно обогреть несколько шкафов, можно использовать большее количество менее мощных нагревателей.

Влажность

Влага в сочетании с наличием агрессивных газов и пыли вызывает коррозию, которая особенно губительна для выключателей, реле и устройств защиты. Для электронных компонентов наиболее опасной является эксплуатация при повышенной влажности воздуха, значительных колебаниях температуры в суточном ритме и установка на открытом воздухе.

Влажность воздуха не является проблемой, пока она ниже 60%, но когда она составляет около 65%, могут возникнуть проблемы. Во избежание их температура внутри шкафа КРУ должна поддерживаться на уровне около 5°C в случае отрицательных наружных температур.

Чтобы температура внутри шкафа не опускалась ниже точки росы, он обогревается электрическим нагревателем, управляемым гигростатом. Уровень вредной конденсации водяного пара определяют по показателю относительной влажности. Он указывает на зависимость между текущим содержанием водяного пара в воздухе и максимальным уровнем содержания пара, измеренным при самой обычной температуре данного места (и выражается в процентах).

Окружающая среда в шкафу может контролироваться 24 часа в сутки. Если целью является только мониторинг (без управления распределением электроэнергии), для этой цели можно с успехом использовать EMS ( система мониторинга окружающей среды ) — интеллектуальную систему удаленного мониторинга, позволяющую контролировать окружающую среду и электроснабжение через Ethernet. Система EMS имеет модульную конструкцию. Полноценная распределенная система мониторинга состоит из: центрального блока ( ведущего ), исполнительных блоков ( ведомых ), концентратора ( хаба ) и контролируемых разветвителей.

EMS имеет очень широкий спектр приложений, таких как серверные комнаты, распределенные системы мониторинга стоек и любые другие приложения, требующие удаленного контроля. Примерная конфигурация включает в себя до 4 контролируемых удлинителей, 2 датчика температуры и влажности, 2 дверных датчика, а также датчики дыма и затопления. Однако полезных функций у ЭМС больше: он контролирует напряжение питания, токовую нагрузку, температуру и влажность. Его также можно использовать для считывания состояния счетчиков мощности на полосах.

Система EMS может контролировать окружающую среду во многих шкафах. В разветвленной системе мониторинга часто используется цепное соединение, а также специальный концентратор (хаб), благодаря которому центральный блок может контролировать до 11 исполнительных блоков. Все события, происходящие в системе, записываются в журнал, к которому можно обратиться в любое время. В EMS также есть возможность определить нескольких пользователей и их полномочия с точки зрения доступа к контролируемым шкафам.

Обслуживание шкафа

Ее следует проводить регулярно, не реже одного раза в год, а выполненные действия фиксировать в документации. Обслуживание устройств внутри должно осуществляться в соответствии с инструкциями производителя с учетом условий эксплуатации и окружающей среды шкафа.

При ремонтных работах в первую очередь проверяйте подвижность шарниров и обрызгивайте их смазкой. Еще одним важным элементом является замок, который обслуживается безводной смазкой. Поврежденные уплотнения в области краевого контакта должны быть полностью заменены. Тальк, вазелин или воск используются для предотвращения повреждений из-за замерзания прокладок под воздействием низких температур.

Еще одна проблема – внешние повреждения, которые необходимо устранять в соответствии с рекомендациями производителя шкафа. Небольшие царапины зашлифовываются для удаления коррозии и грязи, а затем поверхность обрабатывается специальным ремонтным лаком. При повреждении большой поверхности после шлифовки ее очищают петролейным спиртом и покрывают ремонтным лаком. Поверхности стальных шкафов защищены полиролью 

 

Технологии