Pompa a portata variabile ed inverter

[adamo]

Salve raga e ben trovati, in questi giorni sbattevo la testa su delle pompe della Rexroth a pistoni assiali ed a portata variabile, motivo per il quale mi sono imbattuto i un grafico dove illustrava la portata, ovviamente espressa in Lt/min, in relazione con la potenza del motore ed il numero di giri.

Partendo dal presupposto che una 4VSO 250 associata ad un motore da 90Kw eroga meno della meta' della portata massima della pompa, e non potendo cambiare i motori, secondo Voi installando un inverter al posto del classico avviamento stella/triangolo si possono avere dei benefici in termini di velocita' di esecuzione del pezzo?, anche pochi secondi fanno la differenza in una linea di presse in automatico!.

E' fattibile?, come si suol dire, la spesa vale la mbresa?.

 

Grazie

 

Adamo

[Livio Orsini]

53 minuti fa, adamo scrisse:

E' fattibile?, come si suol dire, la spesa vale la mbresa?.

 

Questo lo devi valutare tu.

 

Io posso dirti che sulle pompe per presse oleodinamiche l'uso di inverters è consolidato da oltre un ventennio.

[adamo]

Preciso e veloce sig.Orsini, ok ma secondo voi posso aspettarmi una portata/velocità di percorrenza della slitta minore a quella attuale?

 

Grazie

[adamo]

Del resto soltanto se so di quanto aumenta la velocità del motore posso stabilire o almeno proporre con dei dati alla mano per convincere la proprietà a cacciare gli euro!

[adamo]

Buongiorno, aime' ho scritto una mail al produttore dei motori associati alle pompe e mi ha detto che questi motori non sono adatti all'utilizzo con inverter, quindi nel caso dovrei comprare inverter e motori nuovi!.

Ma a questo punto cosa hanno di diverso i motori che possono essere associati agli inverter?, in fabbrica ho soltanto un'applicazione del genere ed il motore ha una ventola alimentata da un'altra fonte, e' questa la differenza?, a me andrebbe bene anche una velocita' fissa, ovviamente dopo la rampa di accellerazione, purche' sia superiore  ai 1400 giri/min.

 

Grazie di tutto.

 

Adamo

[Livio Orsini]

34 minuti fa, adamo scrisse:

Ma a questo punto cosa hanno di diverso i motori che possono essere associati agli inverter?

 

L'isolamento.

Ma a partire dalla seconda metà degli anni '90 tutti i motori elettrici ca decenti sono adatti ad essere pilotati da inverter.

Che motori montano le tue presse? E di che marca sono le presse?

[Livio Orsini]

16 minuti fa, Semplice 1 scrisse:

Ora tu sai, perché te lo ha detto anche il Costruttore del motore stesso, che almeno per i motori grandi sopra ai 10 kW non vengono fabbricati motori "di serie" adatti indifferentemente anche per Inverter.

 

La così detta "inaddabilità" al pilotaggio da inverter è dovuta essenzialmente non alla particolare forma d'onda della corrente ma dal dv/dt dei moderni inverter che possono raggiungere frequenze di commutazione o frequenza portante (carrier frequency) che va da un minimo di 4kHz - 5kHz sino ad un massimo di 12 kHz - 15 kHz, con tempi di transizione dell'ordine dei nanosecondi (millesimi di microsecondo), quindi con dv/dt estremamente elevato.

Se l'isolante dei fili degli avvolgimenti, e l'isolante in generale, non è di ottima qualità questo elevato dv/dt tende a degradare l'isolante sino a perforarlo ed innescando corto circuiti tra le spire; da questi si innesca poi una spirale perversa che porta alla totale distruzione dell'avvolgimento

 

Nella prima metà degli anni '90, quando iniziò la velocizzazione dei semiconduttori di potenza usati come interruttori, ci furono stragi di motori, specialmente se del tipo "bulgaro".

I principali costruttori di motori, dopo questi accadimenti, corsero ai ripari migliorando la qualità degli isolanti impiegati.

Oggi, ad oltre 20 anni di distanza, praticamente tutti i motori di buona qualità sono previsti per l'uso sotto inverter.

 

Adamo non specifica n la marca dei motori ne l'anno di costruzione; per quanto ne so potrebbero essere motori "bulgari" vecchi di oltre 30 anni.

 

Comunque posso garantire, per esperienza personale diretta, che dalla fine del secolo scorso due note aziende lombarde, tra i maggiori costruttori di presse, hanno adottato l'alimentazione da inverter per il loro motori che azionano le pompe oleodinamiche.

[adamo]

Con il vostro permesso allego la foto della targhetta del motore.

 

 

[Livio Orsini]

Dalla targa è un motore con specifiche post 2000; il costruttore, ex Ercole Marelli, ha una qualità almemo decente, quindi mi smbra molto strano che questi motori non siano compatibili con inverter, però se il costruttore afferma che sono incompatibili con il pilotaggio da inverter non ti resta che adeguarti.

Io ho dato una rapida scorsa ai fogli tecnici del costruttore e non ho trovato niente che sconsigli il pilotaggio tramite inverter.

Penso che, forse, più che ad un problema di isolamento degli avvolgimenti si sconsigli l'uso per probelmi di corrosione dei cuscinetti.

Io comunque proverei ad interpellare il servizio tecnico telefonicamente. Parlare con un tecnico potrebbe chiarire meglio le ragioni che sconsigliano il pilotaggio tramite inverter.

Potrebbro anche esserci ragioni commrciali. Marelli è stata assorbita da ABB e quest'azinda tende a fornire proprio inverters accoppiati a propri motori.

[adamo]

Sempre grato, per Semplice1, ma non troppo, e' pur vero che forse ho omesso di dare un feedback di ritorno per le pompe ad ingranaggi di questa estate ma sappiate che ho eseguito pari pari il consiglio che mi avete fornito di rivolgermi ad una ditta che ha il banco prova per le pompe, anche che cosi' come avevo previsto qualche casino lo hanno fatto pure loro nello smontare e rimontare le pompe con i giunti che non accoppiavano con i motori.

 

Non capisco il perche' mi accusate di scarsa professionalita' solo per aver omesso delle informazioni, se ne avevate bisogno bastava chiedere, o pensate che il sottoscritto cambi su di una pressa da 1250ton tre pompe rexroth ed installi tre inverter spendendo circa 60.000 euro senza aver valutato e sentito varie campane, sentito la Rexroth stessa, valutato i rischi ed eventualmente i costi/benefici?.

 

Ho chiesto un vostro parere autorevole, sicuramente e ben venga l'incentivo a fare meglio, molto spesso scrivo con il cellulare direttamente sulla macchina proprio perche' sono dentro al problema e mi accusate della scarsita' di dettagli?!?

 

Mi sembra un po' esagerato

Comunque grazie

 

Adamo

[Livio Orsini]

2 minuti fa, adamo scrisse:

Non capisco il perche' mi accusate di scarsa professionalita' solo per aver omesso delle informazioni,

 

 

Invito tutti ad astenersi da risposte "piccate". In questo modo si da inizio a polemiche personali che portano solo a provvedimenti spiacevoli.

 

Io ho solo evidenziato che non avevi fornito ne marca ne modello dei motori, dato abbastanza importante per valutare appieno la situazione. Non ti ho mosso nessuna accusa.

Visto che, te compreso, partecipiamo in 3 alla discussione l'uso della seconda persona plurale mi sembra un poco esagerato.

 

Voglio sperare che la discussione continui esclusivamente su argomenti tecnici.

 

 

[reka]

secondo me il produttore della pressa dice così perchè vorrebbe fare la modifica completa lui  

 

piuttosto senti il produttore del motore o qualche officina che li ripara, dove vado io ad esempio hanno una serie di carter con ventola elettrica da sostituire sui motori vecchi con raffreddamento diretto..

 

una curiosità, ma 60000 euro è il prezzo di tre inverter da 90kW o comprende altro?

chiedo perchè io ne avevo provato uno su una pressa (di altro genere rispetto alle tue) con motore da 45kW e la cifra in ballo era decisamente più bassa.

 

[adamo]

Buongiorno a tutti, no problem per quanto scritto in precedenza, anzi ne volevo approfittare della conoscenza di Semplice per aiutarmi a comprendere questo grafico allegato alla pompa in oggetto.

Partendo dal presupposto che associato a questa pompa ho un motore da 90Kw che portata dovrei aspettarmi con un pilotaggio del piattello a 50 bar ( circa il 90% della pressione massima degli ausiliari) tenendo conto che per la salita della slitta occorrono circa 100Bar?.

L'idea, anche se ormai lo avevate capito tutti, e' quella di velocizzare la pressa sopratutto la fase di salita in quanto la discesa veloce avviene a caduta controllata e la pressata essendo profonda imbutitura non puo' avvenire troppo spedita.

No problem per la variazione di parametri per velocizzare solo la salita.

 

Adamo

[Livio Orsini]

19 ore fa, Semplice 1 scrisse:

Questo è sicuramente un altro motivo che impedisce il suo uso (per il tuo scopo). il "Grado" dovrebbe essere superiore, ossia "H",.

 

Questo è un falso problema.

Tutte le volte che si usa un motore controllato da inverter, se si prevede di lavorare per periodi significativi a frequenza inferiore a 40Hz (per motori caratterizzati per 50Hz nominali), è obbligatorio prevedere una ventilazione assistita qualsiasi sia il grado di temperatura previsto per quel motore.

 

19 ore fa, Semplice 1 scrisse:

Questo perché la frequenza fornita dagli Inverter può arrivare sempre tranquillamente a 120 Hz.

 

Che l'inverter possa arrivare a 120Hz non significa che debba; ci sono dei parametri che limitano la frequenza massima raggiungibile.

Arrivare a quella frequenza è impensabile per un motore normale, non tanto per le perdite nel ferro ma, e soprattutto, perchè il motore lavorerebbe a velocità angolare doppia di quella nominale, con problemi sia per i cuscinetti, ma anche e soprattutto per gli avvolgimenti, che potrebbero non sopportare la forza centrifuga decisamente maggiore.

Nel caso in esame il motore è previsto per lavorare sino a 60Hz nominali.

 

Inoltre nelle applicazioni simili a quella in oggetto, la scelta di lavorare con inverter è pagante per usi a velocità inferiori alla nominal, in modo da adeguare la portata della pompa alle reali necessità del momento.

[adamo]

Rieccomi, ho appena ricevuto il preventivo dell'inverter con 10.000Euro ne compri tre! chissa' perche' pensavo che costassero 10 K euro cad.

 

Adamo

 

[Livio Orsini]

4 minuti fa, adamo scrisse:

Rieccomi, ho appena ricevuto il preventivo dell'inverter con 10.000Euro ne compri tre! chissa' perche' pensavo che costassero 10 K euro cad.

 

Scusa potresti specificare di che marca sono, tanto per curiosità.

 

Ricordati che l'inverter si dimensiona sempre per corrente erogabile, non per potenza.

Nel tuo caso l'invrter deve essere in grado di erogare una corrente  >=165A in modo continuativo.

Poi dovrai prevedere un motoventilatore per effettuare la ventilazione assistita del motore, perchè se è autoventilante rischi di bruciarlo se lavori sotto i 40Hz per tempi >10' ogni 20' (i tempi sono indicativi).

[adamo]

Nessun problema, il fornitore di Materiale elettrico mi ha formulato il preventivo per un Inverter Omron 3G3RXB4900 , ma solo e soltanto per renderci conto di quanto costava un inverter per un motore da 90 K, cosa che ho specificato nella richiesta di preventivo.

 

Adamo

 

[Livio Orsini]

Omron è un discreto inverter; erano migliori quando erano yaskawa ritargati, ma sono ancora decenti.

[Renotcha]

Concordo con Semplice1 sul fatto che sia indispensabile avere:
1) la sigla completa della pompa, per individuare i controlli installati
2) le pressioni massime tarate nelle varie fasi di ciclo (pressata, risalita, eventuali altre)
3) una copia dello schema, il che non farebbe male.

 

Un paio di considerazioni sul post di Semplice:
1) nella formula della potenza idraulica, se la potenza è in kW, la pressione in bar e la portata in lt/min, il coefficiente dimensionale è 600 e non 612 (relativo alla pressione in atm). Dunque, giusto per esattezza, P(kW) = p(bar) x Q(lt/min) / 600.
2) L'interpretazione dei diagrammi per dedurre il rendimento: temo ci sia un malinteso nel valutare un rendimento così basso. Secondo me, ipotizzando per esempio una pressione di lavoro di 200 bar, piattello tutto aperto (cilindrata 250 c.c.) e 1.500 rpm:

2a) la portata effettiva Qe è di 360 lt/min (vedi linea blu nell'allegato, retta qv) -> la portata teorica Qt è di 250*1,5=375 lt/min -> il rendimento volumetrico è eta_vol=Qe/Qt=360/375=96%

2b) la potenza assorbita all'albero di ingresso pompa è di 130 kW (linea rossa, retta Pqvmax) -> potenza idraulica all'uscita pompa Ph=360*200/600=120 kW -> Potenza reale assorbita come da diagramma Pa=130 kW -> il rendimento totale eta_t è Ph/Pa=120/130=92,3% -> rendimento meccanico-idraulico eta_mh=eta_tot/eta_vol=96,1% (eta_vol * eta_mh=eta_tot).

Dunque, il rendimento totale della pompa è del 92,3 % (valore eccellente, credibile per pompa a pistoni di primario costruttore) e non del 65,4 % ipotizzato da Semplice1.

 

Tornando al problema di Adamo, se la risalita slitta è a 100 bar (vedi linea verde del diagramma allegato), la pompa tutta spalancata:

- eroga circa 370 lt/min

- assorbe circa 65 kW dal motore elettrico, quindi con ampio margine rispetto ai 90 kW installati.

 

Oltre non si può andare con le ipotesi, senza avere i parametri di progetto e di funzionamento. Resta il fatto che, TEORICAMENTE, a 100 bar l'applicazione può tranquillamente erogare la massima portata pompa. Anzi, i 90 kW installati consentirebbero di erogare la portata massima fino a 140 bar (linea arancione). Chiaro che per pressioni superiori ai 140 bar (imbutitura) la portata deve essere proporzionalmente ridotta, pena il sovraccarico del motore.

 

Posso solo ipotizzare che l'impianto abbia un sistema di controllo della cilindrata pompa (idraulico di pilotaggio? elettroproporzionale? boh, se non si ha la sigla completa). Tale sistema dovrebbe, probabilmente in sequenza elettrica:

- consentire il comando "pieno" e la massima portata in risalita a 100 bar

- ridurre il comando ad un valore più basso in imbutitura, in modo da ottenere in mandata una portata minore che, moltiplicata per la pressione massima di lavoro e divisa per 600, non dia come risultato aritmetico più di 90 kW. Per esempio, a 250 bar di imbutitura la portata massima consentita è Q=90*600/250=216 lt/min -> il comando cilindrata pompa deve essere tale per cui la pompa riduce la sua cilindrata da 250 c.c. a 216/1,5=144 c.c.

Morale: io darei una guardata al sistema elettrico e/o idraulico di controllo cilindrata pompa: potrebbe essere che in risalita slitta il consenso ad usare la pompa a 250 c.c. sia difettoso e, di conseguenza, la pompa rimane tarata (nell'esempio precedente) a 144 c.c., da cui risalita lenta rispetto alle aspettative e alle potenzialità dei 90 kW.

 

Poi magari l'impianto è concepito proprio così e a questo punto non toccherei nulla: modificare i parametri e le prestazioni di una macchina ci rende responsabili civilmente e penalmente per qualsiasi rischio a persone e cose che ne potrebbe derivare. Occhio a mettere le mani su cose pensate da altri... se vanno così e non di più, in assenza di difetti, una ragione tecnica e/o di sicurezza stai tranquillo che c'è...

Adamo, per esempio, dovrebbe dirci se la macchina si è sempre comportata così' (e allora non toccarla e rivolgiti al costruttore per avere conferma sulle prestazioni) o se, un bel momento, si è messa ad andare più piano in risalita slitta.

 

 

[Renotcha]

Ciao a te, Semplice.

Concordo: la mia è stata una pignoleria un po' fine a se stessa, ma siccome costa poco "mettere il numero giusto", mi sono permesso di segnalarlo. Poi, chiaro, con tutte le "spanne ad esperienza" che ci prendiamo in termini di rendimenti, perdite di carico e condizioni d'esercizio, il 2% di differenza sul coefficiente incide quanto il rumore di un battito d'ali di farfalla nel traffico della tangenziale :-).

 

Per il rendimento, il dato Rexroth è sicuramente ottimistico, nel senso che, per viscosità differenti da quelle di prova al banco, aging e usura della pompa, aspirazione un po' stozzata ecc ecc, quel 92,3% diventa nella pratica un'utopia, anche se non molto distante.

Personalmente (anch'io sono ahimé di vecchissima scuola...), a livello di "sgrossatura di impianto", sono abituato a ragionare in termini di rendimenti globali di impianto (pompa + motore + tubi e valvole) attorno al 70 - 75%, cioè a tenere una potenza installata superiore del 25 - 30% a quella teorica calcolata senza rendimenti dei componenti. Poi i casi particolari fanno storia a sé e meritano volta per volta analisi più puntuali.

 

Ottima infine la tua citazione del regolatore a potenza costante, che può essere sovrapposto a molti tipi di comandi e toglie dall'imbarazzo di dover azzeccare il giusto equilibrio nel calcolo dei rendimenti e, quando si può, di evitare artifizi impiantistici per non sovraccaricare il motore primo.

 

PS: "vediamo cosa succederà in seguito"... eheheh, mi sa che siamo d'accordo nel definire il rendimento dei forum (tutti, non solo questo) pari al massimo al 30%...

[adamo]

Eccomi, da premettere che non ho avuto il tempo di leggere attentamente le vostre gradite risposte nel dettaglio ma credo di farlo questa sera sdraiato sul divano, intanto pero' giustamente ho omesso il tipo di pilotaggio della pompa in questione motivo per il quale allego subito una foto della targhetta.

A stasera.

 

Adamo

[Renotcha]

Grazie Adamo per la foto.

 

Complimenti a Semplice 1, ci ha azzeccato! La pompa ha un regolatore a potenza costante (LR2 nella sigla). Dunque, il suo diagramma di lavoro è come sotto.

Ipotizzando una taratura sul regolatore di potenza pari a 75 kW:

- la pompa eroga la portata massima di 375 lt/min da 0 bar fino a 120 bar (linea rossa)

- se l'utenza chiede una pressione di lavoro superiore ai 120 bar (il cosiddetto "inizio regolazione"), la pompa, in automatico, riduce progressivamente la propria cilindrata (l'angolo del piattello) ed eroga una portata sempre minore, in modo tale che sia sempre soddisfatta la relazione "pressione x portata / 600 = 75 kW". In sostanza, la portata corre su e giù per la curva (iperbole) dei 75 kW di taratura, senza mai superare la potenza tarata

- se l'imbutitura richiede, ad esempio, 350 bar, allora (in automatico, sottolineo) la pompa erogherà 100 lt/min (linea blu)

 

Quindi, la prima cosa da chiedersi è se alla pressione di 100 bar in risalita la pompa sta erogando i 375 lt/min o no.

Il controllo più professionale si fa con una turbina-flussimetro sulla mandata pompa. Però, visto che la pompa ha sulla carcassa un indicatore d'angolo, possiamo anche cominciare controllando visivamente se l'indicatore, a 100 bar, si posiziona sul fondo scala di 15 gradi -> piatto alla massima apertura -> massima portata. Vedi l'immagine sotto.

 

1) se sì, indicatore al massimo angolo con pompa a 100 bar:

1a) tutto funziona e non c'è nulla da fare per aumentare la velocità; oppure

1b) la pompa (Year 2000... un po' vecchiotta!) ha perso di efficienza -> il rendimento volumetrico è molto basso -> l'impianto va piano. Però, a maggior ragione, il rallentamento dovrebbe manifestarsi anche in imbutitura ad alta pressione. Come controllare l'efficienza? Bisogna misurare la portata che esce dal drenaggio T (vedi immagine sotto): se fra i 10 e 20 lt/min, la pompa è ancora in buono stato. Se fra i 20 e i 40 lt/min, comincia a dar segni di stanchezza. Se superiore ai 40 lt/min, la pompa è da revisionare o sostituire.

Attenzione: se hai dei tubi collegati agli attacchi K1 e K2 e/o U (lavaggio della carcassa e cuscinetti), allora prima di misurare il drenaggio devi staccare questi tubi e tappare il tutto (tubi e attacchi sulla carcassa pompa); altrimenti, invece di misurare il solo drenaggio, misuri il drenaggio più il lavaggio e rischi di battezzare "morta" una pompa ancora viva. Ovviamente, finita la prova devi ricollegare i tubi.

 

2) se no, indicatore ad angolo inferiore al massimo:

2a) il regolatore di potenza (power control valve nella figura) è starato e/o regolato a valori molto bassi. Se per esempio la taratura effettiva fosse di 30 kW (curva più bassa del diagramma), allora la pompa comincia a ridurre la portata a 50 bar e a 100 bar la Q sarebbe di soli 150 lt/min invece dei 375 lt/min (teorici) a 75 kW. Te ne accorgi perché l'indicatore d'angolo comincia molto presto, a bassa pressione, a muoversi dai 15 gradi verso lo zero. Se questo è il problema, potresti tentare di avvitare il registro del regolatore di potenza (un quarto - un mezzo giro alla volta e vedere che succede!), che magari si è allentato o qualcuno ha svitato, non si sa per quale ragione (il solito fenomeno che per sistemare un impianto avvita e svita tutte le viti che trova, senza sapere il perché?). Oppure

2b) la vite di limitazione cilindrata massima (stroke limiter Vgmax, vedi immagine sotto) è avvitata (solito fenomeno?) e impedisce al piattello di raggiungere la cilindrata (portata) massima. Anche qui, se hai il sospetto, prova a svitare un mezzo giro alla volta e vedere che succede. Se questo fosse il caso, dovresti vedere l'indicatore d'angolo che sta su un valore intermedio inferiore ai 15 gradi anche quando la pompa circola a vuoto, cioè senza azionare il cilindro pressa.

 

Nota: di solito, Rexroth mette sui registri di regolazione e taratura dei cappucci in plastica colorata. Questi cappucci sono di sicurezza: una volta tolti, non possono più essere riposizionati, a testimonianza del fatto che qualcuno è andato attorno alle tarature di fabbrica. Se la tua pompa ha ancora i cappucci originali, non toccare nulla e non seguire quanto ho detto al punto 2. Se non li ha, puoi provarci: il sospetto che qualcuno abbia manomesso le tarature è forte.

In ogni caso, visto l'anno di costruzione della pompa, il primo sospetto è che i rendimenti siano andati a pallino.

 

Scusa la lenzuolata, ma ho cercato di darti alcuni elementi dettagliati utili per condurre un'indagine seria.

PS: allo stato dell'arte, gli elementi a disposizione sono la foto della targhetta e qualche tua indicazione puramente descrittiva di un "potenziale" problema (che non è detto sussista). Pertanto, non mi prendo responsabilità alcuna per eventuali altri fattori tecnici e impiantistici non noti che potrebbero inficiare i ragionamenti su esposti, o addirittura introdurre elementi di rischio aggiuntivo. Prima di manomettere un impianto, chiedersi sempre se si ha il controllo di ciò che si sta per fare. Nel dubbio, astenersi e chiedere il supporto di un esperto, sul posto e schemi in mano. Scusa, è un discorso generale, non è per mettere in dubbio le tue competenze di manutentore.

 

 

 

[adamo]

Buonasera, ormai mi trovo in ballo e con in vostro consenso ne approfitterei per allegare anche il report di questa pompa ( credo che la ditta abbia sbagliato il numero il numero di serie ), dove le trovo due persone esperte come voi che mi danno tutte queste spiegazioni.

 

Vi ho mai ringraziati?

 

Grazieeeeee

[adamo]

Renotcha volevo appurare da subito la bontà della pompa misurando la quantità di olio che esce dal drenaggio ma la domanda è :in qualsiasi condizione e pilotaggio vale questa misurazione?.

Adamo

[adamo]

Non sono collegati i raccordi K1 e K2, sarebbe opportuno provvedere ad effettuare il lavaggio in automatico?, nel caso come procedere?

Grazie