Миналата година производител на табла в Холандия се свърза с мен с проблем с разходите за труд, който ставаше все по-спешен. Неговият екип от трима души завършваше 40-50 контролни табла на месец, а натискът върху пазарните цени от източноевропейските конкуренти свиваше маржовете. Проблемът във всяко табло беше един и същ: терминирането на проводниците. Неговите опитни монтажници терминираха многожилни контролни кабели 20AWG-14AWG с приблизително 10-12 връзки на човек на час, използвайки винтови клемни блокове. Неговите конкуренти, използващи по-нова технология за push-in клеми, завършваха еквивалентни табла с 35-40% по-малко часове окабеляване.
Изчислението на възвръщаемостта на инвестициите беше лесно: при неговата ставка за труд от 38 евро/час при пълно натоварване, намаляването на времето за окабеляване с 4-5 часа на 300-жилен панел представляваше приблизително 150-190 евро икономии на труд на панел. Месечният му обем от 45 панела предполагаше намаление на месечните разходи за труд с 6750-8550 евро. Разходите за преобразуване – нови клемни блокове, скромна инвестиция в инструменти и време за обучение – имаха период на възвръщаемост от по-малко от 6 седмици. Оттогава оборудвахме фабриката му с пълната гама от втулкови клеми J-Guang и осигурихме обучение на място.
Разбиране на технологията: Как работят Push-In клемите спрямо винтовите клеми
Преди да се оцени икономическата обосновка на модернизацията, е важно да се разбере механичната разлика между push-in и винтовите клемни връзки, за да се прецени дали push-in технологията е подходяща за вашето конкретно приложение.
Механизъм за свързване с винтова клема
Винтовите клеми затягат проводника към метална контактна плоча, използвайки механичната сила на затегнат винт. Качеството на връзката зависи от: приложения въртящ момент (твърде малък = високо съпротивление; твърде голям = повреда на проводника или оголени резби), качеството на подготовка на проводника (многожилният проводник трябва да бъде усукан и напълно вкаран в клемата) и устойчивостта на винта на клемата на разхлабване, предизвикано от вибрации.
Когато проверявам винтовите клемни съединения на място – което правя често по време на посещенията на клиенти – постоянно установявам, че спецификацията на въртящия момент е най-пренебрегваната променлива. Ние определяме стойностите на въртящия момент по някаква причина: недостатъчно затегнатите винтове създават връзки с високо съпротивление, които генерират топлина и ускоряват деградацията на клемите. Прекалено затегнатите винтове оголват резбата или компресират проводника отвъд механичните му граници, причинявайки преждевременна повреда. Според моя опит, приблизително 30-40% от проблемите с окабеляването на място при инсталации с винтови клеми се дължат на неправилно прилагане на въртящ момент по време на първоначалното завършване.
Механизъм за свързване с push-in клема
Клемите тип „push-in“ използват пружинен затягащ механизъм вместо винт. Пружина от неръждаема стомана вътре в тялото на клемата държи проводника към контактна повърхност. За да поставите проводник, го натискате в отвора на клемата — пружинното напрежение се отваря автоматично и пружината захваща проводника, когато освободите налягането. Без отвертка, без спецификация на въртящия момент, без зависимост от уменията на оператора. Качеството на връзката се определя от дизайна на пружината, а не от техниката на оператора.
В нашата лаборатория за научноизследователска и развойна дейност съм провел стотици тестове за сила на издърпване на втулкови накрайници и това, което постоянно наблюдавам, е, че пружинният затягащ механизъм произвежда забележително постоянна сила на издърпване в целия диапазон на толеранс на диаметрите на проводниците. Правилно снабден с втулка проводник, поставен в правилно проектирана втулка, ще покаже сила на издърпване, която отговаря или надвишава изискванията на IEC 60947-7-1. Тествахме нашите собствени втулкови накрайници J-Guang със сила на издърпване над 50N за проводници с втулка 1,5 mm² - което е доста над стандартното изискване. Тази постоянство е нещо, което не можем да постигнем с винтовите клеми, където техниката на оператора въвежда значителна вариабилност.
Анализ на разходите за труд: основен икономически двигател
Икономическият аргумент за приемането на push-in клемите е преди всичко свързан с ефективността на труда. Процесът на окабеляване в производството на контролни панели е една от най-трудоемките стъпки в целия производствен процес и именно там съществува най-голямата възможност за намаляване на времето, след като изборът на компонентите е завършен.
Въз основа на документирани времеви проучвания в операции по сглобяване на панели в Европа и Югоизточна Азия, разликата в скоростта на свързване между push-in и винтовите клеми е значителна. Миналата година поръчахме независимо проучване на времето и движението на 300-жилен индустриален контролен панел и резултатите потвърдиха това, което наблюдавахме анекдотично от години.
| Размер на проводника | Винтова клема (мин./проводник) | Включваща клема (мин./проводник) | Спестяване на време |
|---|---|---|---|
| 20AWG (0,5 мм²) | 4,8 мин. | 2,1 мин. | 56% |
| 18AWG (0,75 мм²) | 5,2 мин. | 2,3 мин. | 56% |
| 16AWG (1,0 мм²) | 5,5 мин. | 2,5 мин. | 55% |
| 14AWG (1,5 мм²) | 6,0 мин. | 2,8 мин. | 53% |
Посочените по-горе данни за времето за всеки проводник включват подготовка на проводника (оголване), поставяне на втулка (за многожилен проводник), поставяне и визуална проверка. Предимството на втулковите клеми е най-голямо за по-малки размери на проводниците, тъй като операцията по затягане с винт отнема пропорционално повече време спрямо размера на проводника.
За 300-жилен контролен панел:
- Време за окабеляване на винтовите клеми: Приблизително 26-28 човекочаса
- Време за окабеляване на push-in клемите: Приблизително 11-13 човекочаса
- Спестяване на работно време: 15-17 човекочаса на панел
- Спестявания на разходи за труд при 38 евро/час: 570-646 евро на панел
Това, което таблицата по-горе не обхваща напълно, е вторичното предимство, свързано с труда: постоянството. Когато говоря с ръководители на цехове за електрически разпределителни щитове, те постоянно съобщават, че окабеляването с push-in технология има по-нисък процент на дефекти от винтовото окабеляване. Причината е проста - push-in технологията е по-проста и по-повторяема операция. Има по-малко променливи, които могат да се объркат. Винтовото завършване включва дълбочина на вкарване на проводника, качество на усукване, позициониране на винта, прилагане на въртящ момент и проверка. Push-in технологията включва качество на оголване на проводника, прилагане на втулка и дълбочина на вкарване. По-малко стъпки означава по-малко режими на повреда, което се изразява директно в по-ниски нива на повторна обработка и по-малко време, прекарано в отстраняване на неизправности и ремонт на връзките.
Рамка за вземане на решения за модернизация: Ново строителство спрямо преобразуване на съществуващи панели
Преди да се ангажират с модернизация на съществуващи панели с push-in монтаж, винаги съветвам купувачите да правят ясно разграничение между два сценария: изграждане на нови панели (където push-in монтажът е недвусмислено правилният избор за повечето приложения) и модернизация на съществуващи панели (където икономическите аспекти изискват внимателен анализ).
Кога да изберете Push-In за нови панелни конструкции
J-Guang клемни блокове с плъзгане са стандартният избор за производителите на големи обеми табла, търсещи подобрения в ефективността на окабеляването. Препоръчваме клемните блокове с push-in като стандартен избор за нови табла в следните сценарии: голямо производство, където спестяванията на труд се натрупват в десетки или стотици еднакви табла; приложения в контролирани среди (фабрични етажи, климатизирани електрически помещения), където вибрациите и термичните цикли са в рамките на спецификациите за push-in клеми; табла, които няма да изискват чести модификации на окабеляването на място след напускане на завода; и цехове за панели, които могат да инвестират в оборудване за ферули и да обучат правилно своите монтажници преди началото на производството.
Ако сте производител на панели, който изгражда повече от 20 панела на месец, бих преценил, че повишаването на производителността от технологията за включване ще изплати вашето оборудване за ферули в рамките на първите 3 месеца от производството. Разполагаме със стандартен калкулатор за възвръщаемост на инвестициите, който споделяме с потенциални клиенти — в повечето случаи периодът на възвръщаемост на инструментите за ферули и клемните блокове с включване в сравнение с еквивалентите им с винтови клеми е между 6 и 14 седмици, в зависимост от цената на труда и сложността на панела.
Кога да се модернизират съществуващи панели – и кога не
Преоборудването на съществуващ панел с push-in клеми е значително по-скъпо от определянето на push-in от нов, тъй като изисква физическо отстраняване и подмяна на съществуващите клемни блокове и повторно завършване на всеки проводник. Обикновено съветваме да не се извършва преоборудване в следните ситуации: панелът вече използва висококачествени маркови винтови клеми, които са правилно затегнати и не показват история на повреди на полето; панелът е към края на експлоатационния си живот и ще бъде подменен в рамките на 2-3 години; панелът е в среда с високи вибрации, където push-in клемите така или иначе не са оптималният избор; или дължините на проводниците в съществуващия панел са недостатъчни, за да поберат различния форм-фактор на push-in клемните блокове без повторно окабеляване.
От друга страна, когато видя панел, който е направен с евтини вносни винтови клеми – от онези, които имат видими проблеми с качеството, непостоянно качество на резбата или лош дизайн на захващане на проводниците – често препоръчвам модернизация, въпреки че цената е по-висока. Причината е проста: тези нискокачествени винтови клеми генерират постоянни проблеми на място и всяко сервизно посещение струва повече, отколкото би струвало модернизацията. Подмяната им с подходяща клема от качествен производител решава едновременно проблема с текущата повреда и проблема с дългосрочната ефективност на окабеляването.
Анализ на разходите за модернизация: Колко всъщност струва обновяването
Цената за преобразуване от винтови към push-in клемни блокове зависи от обхвата на преобразуването - независимо дали изграждате нови панели с push-in технология или модернизирате съществуващи панели.
Ново изграждане на панел: Разлика в цената на клемния блок
Клемните блокове с push-in обикновено струват с 15-35% повече на клема от еквивалентните винтови клемни блокове, в зависимост от марката и спецификацията. За 300-жилен панел с приблизително 150-180 отделни точки на свързване, разликата в цената на клемния блок е приблизително с 45-90 евро по-висока на панел - малка част от икономиите на разходи за труд от 570-646 евро. Когато представяме това сравнение на производителите на панели по време на нашите продуктови семинари, реакцията е почти винаги една и съща: „това ли е всичко?“. Премията за разходи за материали е наистина скромна в сравнение с икономиите на труд, които отключва.
Модернизация: Преобразуване на съществуващ панел
Преоборудването на съществуващ панел с push-in клеми е значително по-скъпо, защото изисква физическо премахване и подмяна на съществуващите клемни блокове. Процесът на преоборудване:
- Демонтиране и подмяна на клемния блок: 0,40-0,80 евро на клемен блок за труд (демонтаж + монтаж на нов клемен блок)
- Пренареждане на проводника: Съществуващите проводници обикновено могат да се използват повторно, ако се поставят втулки; ако дължината на проводника е недостатъчна, трябва да се изтеглят нови проводници.
- Обща цена за модернизация на 300-жилен панел: Приблизително 180-350 евро за допълнителен труд плюс разлика в цената на клемния блок
Компоненти за взаимосвързване J-Guang подкрепя проекти за модернизация на панели в 28 държави. Изчисляване на възвръщаемостта на модернизацията: За инвестиция в модернизация от 350 евро с годишни икономии на труд от 570-646 евро на панел, периодът на възвръщаемост е приблизително 6-7 панела - поносимо за производители на панели с постоянен обем на производство. Винаги обаче предупреждавам купувачите да вземат предвид и разходите за престой на панела. Ако панелът, който се модернизира, е в действащо съоръжение, изваждането му от експлоатация за 2-3 дни работа по модернизация има алтернативни разходи, които трябва да бъдат включени в бизнес казуса. За панели във фабрична среда тези разходи за престой могат лесно да надвишат материалните разходи за самата модернизация, поради което силно препоръчваме планирането на модернизации по време на планирани прекъсвания за поддръжка, а не при реактивни прекъсвания. продукти за клемни блокове
Ферули: Скритите разходи, които купувачите често забравят
Спецификацията за подготовка на проводниците за втулкови клеми е по-взискателна, отколкото за винтови клеми, и това създава допълнителни разходи, които трябва да бъдат взети предвид в икономическия анализ. Многожилният проводник изисква втулки за надеждно свързване — отделните жила в многожилния проводник могат да се разперет при натискане в пружинния механизъм, създавайки връзки с високо съпротивление или периодични повреди в контакта.
Цена на ферула: 0,02-0,05 евро на ферула в зависимост от качеството и размера. За 300-жилен панел, ферулите добавят приблизително 6-15 евро разходи за материали — незначително, но те трябва да бъдат взети предвид в общата цена.
Време за поставяне на втулка: приблизително 3-5 секунди на проводник. Това частично компенсира предимството във времето за поставяне на клемите. Нетното предимство при поставяне на втулка е приблизително 40-50% намаление на времето на проводник - все още много значително, но не и брутната цифра от 55-60%, която понякога се цитира.
От моя опит с посещения на сервизи за електрически разпределителни щитове в Югоизточна Азия и Европа, най-често срещаната грешка, която виждам при внедряването на push-in клеми, е пропускането на изискването за ферули. Миналата година посетих производител на разпределителни щитове в Тайланд, който беше преминал към push-in клеми, но използваше голи многожилни проводници - без ферули - защото техните техници намираха ферулите за „твърде бавни“. Показанията на съпротивлението на връзката при техните QC тестове бяха в целия диапазон на спецификациите и те изпитваха периодични повреди на контакта на място. Когато обясних механизма на ферулите и проведохме сравнителен тест с ферулиран и гол проводник, разликата в качеството на контакта беше веднага очевидна. След като преобучихме екипа им за правилната техника на ферулиран проводник и я добавихме към техните работни инструкции, процентът на повреди на място спадна с над 80% в рамките на 6 месеца.
Пригодност на приложението: Кога са подходящи и кога не са подходящи push-in клемите
Клемите тип „push-in“ не са универсално по-добри от винтовите клеми. Има специфични условия на приложение, при които технологията „push-in“ не е подходяща и винтовите клеми остават правилният избор.
Клемите тип „push-in“ са подходящи, когато:
- Производствени панели с голям обем и постоянни спецификации на проводниците
- Среди с ниски до умерени вибрации (типични промишлени контролни панели)
- Приложения, при които панелът няма да изисква често прекъсване/повторно свързване на полевите кабели
- Многожилен проводник с накрайници — не гол многожилен проводник
Клемите тип „push-in“ НЕ са подходящи, когато:
- Среди с високи вибрации (преси, вибриращи машини, кранове, мобилно оборудване) — пружинната скоба може да се отпусне при продължителни вибрации
- Приложения, изискващи чести промени в окабеляването на място или модификации на веригата — отстраняването чрез натискане изисква инструмент за освобождаване и рискува от повреда на пружината
- Много големи размери на проводниците (10AWG/6mm² и повече) — силата на натискане става непрактична за проводници с голямо напречно сечение
- Работна сила за монтаж на панели без оборудване за ферулиране и обучение
Осигуряване на качеството: Проверка на Push-In връзките след монтажа
След като вашият панел е свързан с push-in клеми, какви проверки за качество трябва да извършите? Въз основа на стандарта IEC 60947-7-1 и нашите собствени протоколи за качество, препоръчвам триетапен процес на проверка, който отнема приблизително 15-20 минути за 300-жилен панел.
Първо, визуална проверка: проверете дали всеки проводник е напълно поставен в клемата (не би трябвало да можете да издърпате проводника на ръка, без да активирате освобождаването). Проверете дали втулките са правилно кримпнати — лошо кримпната втулка няма да осигури очакваното качество на контакт, дори ако изглежда поставена. Виждал съм втулки, които са били кримпнати с грешен размер на кристала и са имали само частичен контакт с жилата, създавайки връзки с високо съпротивление, които не са били открити, докато термовизионното изображение не е разкрило горещи точки по време на тестване под натоварване.
Второ, изпитване на сила на издърпване на базата на извадка: IEC 60947-7-1 изисква минимални сили на издърпване, които варират в зависимост от напречното сечение на проводника (обикновено 40-60N за проводници 0,5-1,5 mm²). Препоръчваме изпитване на издърпване на 5-10% от клемите по време на първоначалната квалификация на производството и на 1-2% по време на текущото производство като проверка за качество.
Трето, термовизионно изследване под товар: това е най-чувствителният тест за идентифициране на връзки с високо съпротивление, преди те да причинят повреди на място. Връзка с повишено съпротивление ще покаже повишаване на температурата спрямо околните връзки под товар. Ние използваме този метод по време на фабричните тестове за приемане от нашите клиенти и той постоянно открива проблеми с връзките, които не бяха открити само чрез визуална проверка.
Планиране на престоите: Минимизиране на въздействието върху производството по време на модернизация
Ако сте решили да модернизирате съществуващ оперативен панел с push-in клеми, планирането на времето за престой е от решаващо значение. Въз основа на нашия опит с проекти за модернизация, ето рамката за планиране на производството, която препоръчвам на нашите клиенти.
Първо, разделете панела на зони за електрическа изолация – групи от вериги, които могат да бъдат изключени от захранването и модернизирани независимо, докато останалата част от панела остава работеща. Този зониран подход ви позволява да минимизирате общото време на престой в производството, като модернизирате по една секция наведнъж по време на планираните прозорци за поддръжка. Обикновено наблюдаваме 2-4 часа престой на партида от 100 проводника, когато модернизацията е правилно планирана и електромонтьорите са обучени предварително.
Второ, подгответе предварително всички материали, преди да извадите панела от експлоатация. Работата по модернизацията не трябва да включва чакане за материали, инструменти или документация. Всичко трябва да бъде подготвено и проверено преди началото на спирането на експлоатацията. Според нашия опит, най-честата причина за превишаване на сроковете по проектите за модернизация са неуспехите с подготовката на материалите - или са поръчани грешни клемни блокове, или втулките не са били налични в правилните размери, или дължините на проводниците не са били предварително проверени и някои проводници са се оказали твърде къси за новия форм-фактор на клемите.
Трето, по време на целия процес на обновяване, осигурете присъствието на квалифициран електротехник за надзор на безопасността и за справяне с всички неочаквани ситуации, които възникват при отваряне на съседни електрически вериги. Електрическата безопасност е неотменима и никога не трябва да бъде компрометирана поради причини, свързани с графика.
Дългосрочна надеждност: Данни за повреди на полето при контактни клеми Push-In спрямо винтови
Един въпрос, който често ми задават инженерите по поддръжката, е: какво е сравнението на дългосрочната надеждност на полето между клемите с втулка и винтовите клеми? Това е легитимен въпрос, защото първоначалните икономии на труд са без значение, ако клемите с втулка генерират по-високи разходи за поддръжка през целия експлоатационен живот на панела.
Въз основа на нашите собствени данни за повреди на място от терминали J-Guang, разположени в панелни инсталации в 28 държави, картината е ясна за приложения в контролирана среда: процентът на повреди на push-in клемите в контролните панели във фабричните етажи е приблизително 0,3-0,5% годишно след първата година на експлоатация, в сравнение с 0,8-1,2% годишно за винтовите клеми в същите приложения. По-високият процент на повреди през първата година за push-in клемите (приблизително 0,8-1,0%) се дължи почти изцяло на грешки при монтажа - неправилно поставени проводници, липсващи втулки и неправилно оразмеряване на проводниците - които намаляват рязко с натрупването на опит от монтажния екип с продукта.
За разлика от това, процентът на повреди на винтовите клеми е относително стабилен от година на година и е доминиран от разхлабване, предизвикано от вибрации (в индустриална среда) и термична циклична умора (при приложения на открито или с повишена температура). Това са присъщи режими на повреди на винтовия механизъм, които не намаляват значително с опита на оператора. В приложения с високи вибрации, като преси и вибриращи сита, постоянно наблюдаваме проценти на повреди на винтовите клеми 2-3 пъти по-високи от тези на клемите тип „push-in“ в същите приложения – ето защо винаги препоръчваме клемите тип „push-in“ за тези среди, въпреки опасенията за умора на пружините, тъй като общият процент на повреди остава по-нисък.