Kiểm soát nhiễu biến tần để tránh băng tải dây chuyền đóng gói dừng đột ngột

Trong các nhà máy sản xuất thực phẩm và hàng tiêu dùng nhanh (FMCG), dây chuyền đóng gói tự động đóng vai trò cuối cùng quyết định sản lượng đầu ra. Đặc thù của hệ thống này là sự vận hành liên tục với tốc độ cao, nơi hàng trăm động cơ servo và băng tải phải phối hợp nhịp nhàng đến từng phần nghìn giây. Chỉ một sự cố dừng máy không rõ nguyên nhân cũng đủ để gây ùn tắc cục bộ, làm gián đoạn chuỗi cung ứng và gây thiệt hại lớn về kinh phí vận hành.

Tuy nhiên, thách thức lớn nhất đối với đội ngũ bảo trì không phải là các hỏng hóc cơ khí hữu hình như gãy trục hay mòn nhông, mà là những lỗi tín hiệu điện từ vô hình. Sự hiện diện dày đặc của các biến tần công suất lớn trong một không gian tủ điện chật hẹp thường sinh ra nhiễu tần số cao, gây xung đột với các tín hiệu điều khiển nhạy cảm của PLC, dẫn đến tình trạng máy báo lỗi ảo hoặc hoạt động chập chờn rất khó bắt bệnh.

Để giải mã những bí ẩn nằm sâu trong mạch điện này, các kỹ sư cần trang bị một chiếc đồng hồ vạn năng chuyên dụng với khả năng phân tích tín hiệu công nghiệp. Đây không chỉ là công cụ đo lường đơn thuần mà là chìa khóa để tách bạch giữa nhiễu điện từ và lỗi phần cứng thực sự, giúp khoanh vùng sự cố nhanh chóng và đưa dây chuyền trở lại trạng thái sản xuất ổn định nhất.

Kiểm soát nhiễu biến tần để tránh băng tải dây chuyền đóng gói dừng đột ngột

I. SAI SỐ ĐO ĐIỆN ÁP ĐẦU RA BIẾN TẦN DO ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG MANG TẦN SỐ CAO

Tại các băng tải đóng gói, biến tần được sử dụng để điều khiển tốc độ động cơ bằng phương pháp điều chế độ rộng xung. Thay vì tạo ra dòng điện hình sin mượt mà, biến tần băm điện áp DC thành các xung vuông với tần số đóng cắt rất cao, thường từ 2kHz đến 16kHz. Khi kỹ thuật viên sử dụng các thiết bị đo thông thường để kiểm tra điện áp đầu ra cấp cho động cơ, kết quả hiển thị trên màn hình thường bị sai lệch rất lớn, có thể cao hơn mức thực tế đến 20-30% hoặc con số nhảy loạn xạ không thể đọc được.

Nguyên nhân của hiện tượng này là do các đồng hồ đo phổ thông không được thiết kế để xử lý các thành phần sóng hài bậc cao và nhiễu tần số do quá trình đóng cắt IGBT tạo ra. Chúng vô tình cộng gộp cả năng lượng của nhiễu vào kết quả đo điện áp cơ bản, khiến kỹ sư lầm tưởng rằng biến tần đang bị lỗi điều khiển áp hoặc quá áp. Nếu dựa vào dữ liệu sai lầm này, nhà máy có thể phải tốn chi phí lớn để thay thế biến tần hoặc động cơ mà vẫn không giải quyết được gốc rễ vấn đề máy chạy rung giật hoặc nóng bất thường.

Giải pháp tối ưu cho tình huống này là sử dụng thiết bị đo có tích hợp bộ lọc thông thấp. Khi kích hoạt chế độ này, mạch điện tử bên trong đồng hồ sẽ hoạt động như một tấm chắn, loại bỏ toàn bộ các tần số cao gây nhiễu (thường là trên 630Hz) và chỉ cho phép thành phần điện áp cơ bản đi qua. Nhờ đó, kỹ sư đo được chính xác giá trị điện áp thực mà động cơ đang tiêu thụ, giúp khẳng định chắc chắn tình trạng hoạt động của bộ điều khiển động lực.

II. HIỆN TƯỢNG CẢM BIẾN BÁO TÍN HIỆU GIẢ VÀ GIẢI PHÁP LOẠI BỎ ĐIỆN ÁP ẢO

Trong hệ thống máng cáp của dây chuyền đóng gói, dây cấp nguồn động lực 380V và dây tín hiệu cảm biến 24VDC thường chạy song song với nhau trên quãng đường dài. Điều này dẫn đến hiện tượng cảm ứng điện dung, tạo ra "Điện áp ảo" (Ghost Voltage) gây nhầm lẫn nghiêm trọng cho quá trình chẩn đoán:

Tình huống thực tế: Hệ thống PLC nhận tín hiệu "Mức 1" từ cảm biến quang dù không có sản phẩm đi qua, hoặc kỹ sư đo thấy có điện áp lơ lửng (khoảng 10V - 50V) trên dây dẫn dù đã ngắt nguồn thiết bị.
Nguyên nhân kỹ thuật: Do trở kháng đầu vào của các đồng hồ đo thông thường rất lớn (thường là 10MΩ), chúng không thể tiêu tán năng lượng cảm ứng nhỏ bé này mà vẫn hiển thị nó như một nguồn điện thực. Điều này khiến kỹ thuật viên mất hàng giờ để tìm kiếm điểm chạm chập không tồn tại.
Giải pháp với chế độ LoZ (Low Impedance): Các thiết bị đo chuyên dụng cung cấp chế độ đo trở kháng thấp để xử lý triệt để vấn đề này.
Cơ chế hoạt động: Khi chuyển sang LoZ, đồng hồ đưa một tải trở kháng thấp vào mạch. Nếu là điện áp ảo do nhiễu, năng lượng yếu ớt của nó sẽ bị triệt tiêu ngay lập tức và màn hình hiển thị 0V.
Kết quả chẩn đoán: Nếu đồng hồ vẫn báo có điện áp ở chế độ LoZ, đó chắc chắn là nguồn điện thực (do đấu sai hoặc chập mạch). Khả năng phân loại tức thời này giúp kỹ sư đưa ra quyết định sửa chữa chính xác, tránh việc tháo dỡ hệ thống dây dẫn phức tạp một cách lãng phí.

Kiểm soát nhiễu biến tần để tránh băng tải dây chuyền đóng gói dừng đột ngột

III. GIÁM SÁT SỰ CỐ SỤT ÁP TỨC THỜI KHIẾN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG RESET

Một kịch bản rất phổ biến trong nhà máy là khi các tải công suất lớn như máy nén khí trung tâm hoặc hệ thống thanh gia nhiệt khởi động, lưới điện nội bộ sẽ bị sụt áp ngắn hạn. Đối với các động cơ cơ khí, sự sụt giảm này có thể không đáng kể, nhưng đối với các bộ nguồn nuôi PLC, màn hình HMI hay các Relay an toàn (Safety Relay), việc điện áp đầu vào tụt xuống dưới ngưỡng duy trì trong vài chục mili-giây là đủ để kích hoạt cơ chế tự bảo vệ và reset lại toàn bộ hệ thống.

Sự cố này cực kỳ khó phát hiện vì nó diễn ra trong tích tắc. Khi kỹ thuật viên nhận được tin báo máy dừng và mang đồng hồ đến đo, điện áp lưới đã ổn định trở lại mức bình thường. Không có lỗi phần cứng, không có mùi khét, nhưng máy cứ vận hành được một lúc lại ngắt. Để bắt được lỗi này, kỹ sư cần sử dụng chức năng ghi giá trị Min/Max với tốc độ lấy mẫu cực nhanh .

Bằng cách đấu nối thiết bị đo vào nguồn cấp điều khiển và để máy chạy giám sát trong một chu kỳ làm việc, thiết bị sẽ tự động "săn" và lưu lại giá trị điện áp thấp nhất từng xuất hiện. Nếu kết quả hiển thị mức Min tụt xuống 180V trong khoảng thời gian 20ms, nguyên nhân đã được xác định rõ ràng là do nguồn điện thiếu ổn định. Từ bằng chứng số liệu này, giải pháp đưa ra sẽ là lắp đặt bộ ổn áp hoặc UPS cho tủ điều khiển, thay vì mò mẫm thay thế các bo mạch điện tử đắt tiền.

IV. ĐẢM BẢO AN TOÀN TUYỆT ĐỐI KHI THAO TÁC TẠI CÁC TỦ PHÂN PHỐI NĂNG LƯỢNG LỚN

Môi trường nhà máy công nghiệp tiềm ẩn rủi ro về điện năng lớn hơn rất nhiều so với điện dân dụng. Tại các tủ phân phối chính (Main Distribution Board) cấp nguồn cho dây chuyền đóng gói, dòng ngắn mạch tiềm năng có thể lên tới hàng chục nghìn Ampe, đòi hỏi thiết bị đo và quy trình thao tác phải tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn nghiêm ngặt nhất:

Rủi ro hồ quang điện (Arc Flash): Một thao tác đo nhầm thang hoặc một xung điện áp quá độ (Transient Voltage) từ lưới điện có thể gây phóng điện hồ quang, phá hủy thiết bị đo và gây thương tích nghiêm trọng cho người sử dụng nếu thiết bị không đủ chuẩn bảo vệ.
Tiêu chuẩn CAT III và CAT IV: Đối với việc đo đạc tại các tủ điện công nghiệp và đầu nguồn, thiết bị bắt buộc phải đạt chuẩn an toàn CAT III 600V hoặc CAT IV 600V. Đây là chỉ số đảm bảo thiết bị chịu được các xung điện áp cao mà không bị đánh thủng cách điện.
Cấu trúc bảo vệ phần cứng: Các dòng máy đo cao cấp được trang bị cầu chì năng lượng cao (High Energy Fuse) có khả năng cắt dòng ngắn mạch lớn tức thời, ngăn ngừa nổ thiết bị từ bên trong.
Thiết kế cơ khí bền bỉ: Vỏ máy phải được thiết kế với các vách ngăn cách ly giữa các mạch đo, chống va đập và chống bụi/nước (IP54 trở lên) để hoạt động bền bỉ trong môi trường nhà máy nhiều bụi giấy và độ ẩm cao. Việc sử dụng thiết bị đạt chuẩn là "lá chắn" bảo vệ tính mạng cho kỹ thuật viên trước những rủi ro không thể lường trước.

Kiểm soát nhiễu biến tần để tránh băng tải dây chuyền đóng gói dừng đột ngột

V. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ KHÔNG DÂY VÀO VIỆC KIỂM TRA ĐỘNG CƠ Ở VỊ TRÍ KHÓ TIẾP CẬN

Trong dây chuyền đóng gói hiện đại, nhiều động cơ được lắp đặt ở các vị trí trên cao, trong hầm máy chật hẹp hoặc bên trong các lồng bảo vệ được khóa kín để đảm bảo an toàn lao động. Việc tiếp cận trực tiếp các vị trí này để đo dòng điện hay điện áp khi máy đang vận hành là điều gần như không thể hoặc vi phạm quy tắc an toàn. Tuy nhiên, nhu cầu giám sát tải của các động cơ này để phát hiện kẹt cơ khí hay quá tải là rất cấp thiết.

Công nghệ kết nối không dây trên các thiết bị đo thế hệ mới đã giải quyết triệt để bài toán về khoảng cách địa lý này. Kỹ sư có thể lắp đặt thiết bị đo, kẹp dòng vào dây dẫn động cơ khi máy đang dừng, sau đó đóng nắp tủ hoặc đóng cửa lồng bảo vệ lại. Khi dây chuyền khởi động, toàn bộ dữ liệu đo đạc sẽ được truyền tải trực tiếp ra bên ngoài tới điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng của kỹ sư ở khoảng cách an toàn.

Không chỉ hiển thị con số, ứng dụng đi kèm còn vẽ lại biểu đồ biến thiên dòng điện theo thời gian thực, giúp kỹ sư quan sát rõ ràng quá trình dòng khởi động (Inrush current) hoặc sự thay đổi tải khi sản phẩm đi qua băng tải. Dữ liệu này sau đó có thể được xuất ra báo cáo định dạng PDF ngay tại hiện trường kèm theo hình ảnh chụp vị trí đo, tạo nên một quy trình làm việc chuyên nghiệp, minh bạch và an toàn tuyệt đối.

VI. TRẢI NGHIỆM MUA SẮM VÀ DỊCH VỤ KỸ THUẬT TẠI HIOKI VIỆT NAM

Tại Hioki Việt Nam, chúng tôi không chỉ bán sản phẩm mà còn cung cấp giải pháp kỹ thuật toàn diện cho nhà máy của bạn.

Cam kết nguồn gốc xuất xứ: Tất cả sản phẩm đều được nhập khẩu chính hãng, mới 100%, đi kèm đầy đủ giấy chứng nhận xuất xứ (CO) và chất lượng (CQ), đáp ứng mọi yêu cầu kiểm toán khắt khe nhất của các doanh nghiệp FDI.
Tư vấn giải pháp chuyên sâu: Đội ngũ kỹ thuật viên giàu kinh nghiệm sẽ lắng nghe vấn đề cụ thể của bạn (như nhiễu biến tần, sụt áp, dòng rò...) để tư vấn model thiết bị phù hợp nhất, tránh lãng phí ngân sách đầu tư.
Dịch vụ bảo hành và hiệu chuẩn: Quy trình bảo hành minh bạch theo tiêu chuẩn hãng và dịch vụ hiệu chuẩn định kỳ giúp thiết bị của bạn luôn duy trì độ chính xác cao nhất trong suốt vòng đời sử dụng.
Hỗ trợ kỹ thuật trọn đời: Khách hàng luôn nhận được sự hỗ trợ hướng dẫn sử dụng, giải đáp thắc mắc kỹ thuật nhanh chóng từ các chuyên gia của chúng tôi.

Hãy truy cập ngay trang web của Hioki Viet Nam để khám phá dải sản phẩm đo lường điện tiên tiến và nhận được sự tư vấn tận tình nhất. Đừng để những sự cố điện vô hình làm gián đoạn dây chuyền sản xuất của bạn khi giải pháp nằm ngay trong tầm tay. Việc đầu tư vào các thiết bị đo lường chất lượng cao là bước đi chiến lược để giảm thiểu thời gian dừng máy và nâng cao hiệu suất bảo trì.

Sản phẩm liên quan