Innovations dans l'application des relais temporisés pour l'auto-récupération des pannes et la prévention des dommages aux équipements

Dans le domaine du contrôle industriel, les relais de temps ne sont pas des composants nouveaux, mais leurs applications traditionnelles se limitent souvent à des scénarios basiques tels que le démarrage séquentiel et le démarrage sous tension réduite, sans exploiter pleinement leur valeur centrale de "contrôle de délai précis". Basé sur l'expérience pratique de la mise en œuvre technique, cet article aborde les défis de production courants auxquels sont confrontées les entreprises et se concentre sur les applications innovantes des relais de temps dans deux domaines problématiques à haute fréquence : "la récupération automatique après un incident" et "la prévention des dommages aux équipements". À travers deux cas industriels directement réutilisables, il décompose l'ensemble du processus, de la diagnostic du problème à la mise en œuvre de la solution, offrant aux entreprises des solutions peu coûteuses, hautement fiables et pratiques.

1. Scénario d'application 1 : Redémarrage automatique d'un ventilateur d'extraction de 75 kW après une coupure de courant instantanée

1. ​Point de douleur: L'équipement à distance est "facile à arrêter mais difficile à redémarrer".
   Une entreprise opère un grand ventilateur d'extraction de 75 kW avec un armoire de commande installée dans une zone éloignée. Lorsqu'une fluctuation momentanée du réseau électrique (par exemple, un coup de foudre) cause un arrêt, l'entreprise se trouve face à un dilemme:
   • Le redémarrage manuel est chronophage : l'envoi de personnel sur site prend trop de temps, perturbant les processus de production (par exemple, la pression du four) et compromettant la qualité du produit.
   • Le redémarrage forcé comporte des risques : le démarrage direct à pleine tension après que la vitesse du moteur ait diminué génère un fort courant de démarrage, endommageant l'équipement et le réseau électrique. Suivre une procédure complète de redémarrage prend trop de temps et ne peut éviter les interruptions de production.
2. ​Solution: Ajouter un "relais de temporisation hors tension" pour permettre une récupération intelligente automatique.
   Sans modifier l'armoire principale ou mettre à niveau le PLC, il suffit de connecter en parallèle un relais de temporisation hors tension (KT2) au circuit de démarrage sous tension réduite Y-Δ existant.
3. ​Logique de fonctionnement (processus en trois étapes)​:
   • Fonctionnement normal : KT2 est alimenté simultanément avec le contacteur principal, et son "contact normalement ouvert à temporisation d'ouverture" se ferme immédiatement, préparant le redémarrage automatique.
   • Coupure de courant momentanée : tous les composants perdent l'alimentation, et KT2 initie une temporisation hors tension (temps défini T, par exemple 10 secondes).
   • Restauration de l'alimentation (décision centrale) :
   o Si l'alimentation revient dans les 10 secondes : les contacts de KT2 restent fermés, le circuit de commande s'active automatiquement, et le moteur exécute immédiatement un démarrage Y-Δ, permettant une reprise rapide de la production sans surveillance.
   o Si l'alimentation revient après 10 secondes : les contacts de KT2 sont ouverts, bloquant le circuit de démarrage pour éviter les démarrages à risque et nécessitant une inspection manuelle pour la sécurité.
4. ​Valeur d'application:
   • Assure la continuité de la production : la récupération automatique instantanée évite les accidents de production.
   • Protège l'équipement : assure le redémarrage uniquement à des vitesses de moteur sûres, éliminant le courant de démarrage.
   • Économise la main-d'œuvre : élimine la nécessité de visites fréquentes sur site, réduisant considérablement les coûts de maintenance.

1. Scénario d'application 2 : Prévenir les démarrages-arrêts fréquents d'un moteur de pré-refroidisseur d'hydrogène

1. ​Point de douleur: Les fluctuations critiques de température provoquent un "suicide chronique" du moteur.
   Le moteur du pré-refroidisseur est contrôlé par un capteur de température. Lorsque la température fluctue près du point critique défini (par exemple, 24,8°C à 25,2°C), la sortie du capteur bascule fréquemment, potentiellement causant au moteur de démarrer et s'arrêter 3 à 5 fois par minute. La chaleur accumulée due aux démarrages fréquents (le courant de démarrage est 5 à 7 fois le courant nominal) peut facilement brûler le moteur (le coût de remplacement est de plusieurs dizaines de milliers de dollars), en violation grave de la exigence du fabricant de "pas plus de 30 démarrages par heure."
2. ​Solution: Ajouter un "relais de temporisation sous tension" pour imposer des intervalles de démarrage.
   Sans remplacer le système de contrôle de température, il suffit d'utiliser un relais de temporisation sous tension (KT) pour ajouter un point de contrôle de "retard forcé" à la commande de démarrage.
3. ​Logique de fonctionnement (processus en quatre étapes)​:
   • Premier démarrage : le signal de contrôle de température (K2) se ferme, déclenchant un relais intermédiaire (1KA), qui permet au contacteur (KM) de s'alimenter et de démarrer le moteur.
   • Arrêt normal : la température baisse, K2 s'ouvre, 1KA se désalimente, et le moteur s'arrête. Pendant ce temps, la bobine de KT s'alimente et commence une temporisation sous tension (par exemple, définie à 2 minutes).
   • Deuxième demande : la température dépasse à nouveau la limite, K2 se ferme. Cependant, pendant la temporisation de 2 minutes de KT, son "contact à temporisation de fermeture" reste ouvert, coupant le circuit de démarrage et empêchant le redémarrage du moteur même si le bouton est pressé.
   • Autorisation de redémarrage : après la fin de la temporisation de KT, son contact se ferme. Si la température reste trop élevée, le moteur peut redémarrer.
4. ​Valeur d'application:
   • Élimine les risques : impose un intervalle de 2 minutes, limitant les démarrages à 30 par heure, empêchant complètement la surchauffe du moteur et prolongeant sa durée de vie de 3 à 5 ans.
   • Coût ultra-faible : investissement d'environ 100 dollars, pas besoin de modifier le système original, mise en œuvre en seulement 1 à 2 heures, avec un rapport d'entrée-sortie dépassant 1:100.
   • Double protection : ajoute un "contrôle temporel" au "contrôle de température", améliorant considérablement la fiabilité du système.

1. Résumé et recommandations de mise en œuvre

Les cas ci-dessus démontrent qu'en allant au-delà de la mentalité conventionnelle du "contrôle séquentiel" et en concevant de manière flexible une "logique de temporisation" autour des points de douleur de la production, le classique relais de temps peut résoudre des problèmes majeurs à un coût extrêmement faible.

Ses avantages clés incluent :

1. ​Flexibilité fonctionnelle: En utilisant les deux modes de base de "temporisation sous tension" et "temporisation hors tension", il peut engendrer diverses fonctions complexes telles que la récupération automatique, la prévention des démarrages-arrêts fréquents et la protection séquentielle.
2. ​Rapport coût-efficacité: Coûte seulement 1/10 à 1/50 des solutions utilisant des PLC ou des variateurs de fréquence, et les modifications n'exigent pas de refonte du circuit principal, ce qui en fait une solution idéale pour les petites et moyennes entreprises.
3. ​Facilité de maintenance: Logique purement matérielle, sans risque de panne logicielle, et les techniciens peuvent l'entretenir sur la base de schémas.

​Recommandations de mise en œuvre:
• Adéquation du scénario : prioriser les applications pour "la récupération automatique après un incident", "la limitation de la fréquence des actions" et "le contrôle séquentiel de plusieurs équipements".
• Paramétrage : les temps de temporisation doivent être scientifiquement déterminés (par exemple, en référence aux courbes de décroissance de la vitesse du moteur pour le redémarrage automatique, aux temps de démarrage-arrêt nominatifs pour la prévention des arrêts fréquents).
• Sélection environnementale : toujours choisir des produits de grade industriel adaptés à des conditions difficiles telles que les hautes températures, la poussière et les exigences anti-explosion pour assurer une fiabilité à long terme.