Inverter σε κινητήρα 250kW

[theonik]

Καλημέρα σας

 

Στην βιομηχανία (χαρτοποιία) που εργάζομαι αντιμετωπίζουμε πρόβλημα με έναν inverter. Περιληπτικά το setup – συνδεσμολογία έχει ως εξής: Στο εργοστάσιο υπάρχει μια μεγάλη δεξαμενή στην οποία αναδεύεται το παλιόχαρτο με ποσότητες νερού για την μετέπειτα δημιουργία πολτού. Η ανάδευση δημιουργείται μέσω μιας φτερωτής παράλληλης με τη βάση της κυλινδρικής δεξαμενής η οποία δέχεται κίνηση από ένα ABB τριφασικό μοτέρ 250kW, ονομαστικών στροφών 993rpm και ονομαστικού ρεύματος In = 451A. Μέχρι πρότινος για την εκκίνηση του μοτέρ χρησιμοποιούσαμε έναν soft starter. Το ρεύμα όμως εκκίνησης πολύ συχνά έφτανε τα 2000 Α μια τιμή η οποία μας προβλημάτιζε κατά την χρέωση της ισχύος από τη ΔΕΗ. Εδώ και περίπου ένα μήνα έχουμε συνδέσει έναν inverter 335kW/610Α κατασκευής Ansaldo.

 

Με την τοποθέτηση του inverter έχουμε επιτύχει γραμμική σχεδόν αύξηση του ρεύματος κατά την εκκίνηση μιας και η ταχύτητα ανεβαίνει βαθμιαία και μηδενισμό των peaks σε ampere. Από τον πρώτο λογαριασμό της ΔΕΗ είναι φανερή η μείωση της χρέωσης ισχύος. Όλα καλά λοιπόν εκτός από το γεγονός ότι αρκετές φορές μέσα στο 24ωρο ο inverter ρίχνει θερμικό. Μετρήσαμε με έναν energy analyzer το ρεύμα πριν ακριβώς από την ενεργοποίηση της προστασίας του κινητήρα αλλά οι τιμές των ampere είναι σε απολύτως φυσιολογικά επίπεδα 300-400Α. Σημειώνω επίσης ότι ο inverter μέσω του εξωτερικού πάνελ με το οποίο αλλάζουν οι παράμετροί του είναι ρυθμισμένος να ενεργοποιεί την προστασία όταν έχουμε ρεύμα πάνω από 600Α για 60sec χρόνου. Κάτι τέτοιο φυσικά δεν συμβαίνει αλλά ο inverter συνεχίζει να βγάζει το ίδιο μήνυμα Ioverload παρόλο που η ανοχή που του έχουμε δώσει είναι πολύ μεγάλη.

 

Καμιά ιδέα για να αρχίσουμε να κάνουμε γόνιμη κουβέντα?

[alej]

Με το service της εταιρείας που αγοράσατε το inverter μιλήσατε; Τι σας είπαν;

[theonik]

Έχω μιλήσει με το service της Ansaldo και μέχρι στιγμής το μόνο που μου είπαν είναι να κοιτάξω τη μόνωση του μοτέρ...Ενός μοτέρ βέβαια ολοκαίνουργιου ΑΒΒ, 1 έτους. Θα την τσεκάρω αν και το πρόβλημα το έκανε και παλαιότερα ο inverter σε άλλο μοτέρ οπότε συμπεραίνω ότι δεν είναι πιθανό να έχει πρόβλημα η μόνωση του μοτέρ ούτε και το καλώδιο ισχύος από τον inverter στο μοτέρ. Η ελληνική εταιρία που τότε μας είχε εγκαταστήσει τον inverter (όταν δούλευε με το παλιό μοτέρ γιατί η σύνδεση με το καινούργιο έγινε πρόσφατα και από το δικό μας συνεργείο) δε μπόρεσε να μας βοηθήσει.

 

Συνολικά το ιστορικό έχει ως εξής:

 

1. Εγκατάσταση του inverter εταιρίας Ansaldo και σύνδεσή του με παλιό μοτέρ σύμφωνα με τα σχέδια ελληνικής εταιρίας.

Ικανοποιητική λειτουργία αλλά συχνές διακοπές λόγω Ioverload.

 

2. Κατάργηση inverter και παλιού μοτέρ όγω κλεισίματος της συγκεκριμένης μονάδας του εργοστασίου (πολτοποιητικό)

 

2. Ανάγκη για ένα νέο μοτέρ (ΑΒΒ 250KW) σε νέο πολτοποιητικό και χρήση soft starter. Καλή και αδιάκοπη λειτουργία αλλά υψηλά ρεύματα.

 

3. Αποσύνδεση του soft starter και σύνδεση του inverter που ήταν εδώ και καιρό ανενεργός στο παλιό πολτοποιητικό για μείωση κατανάλωσης ενέργειας. Θεαματικά αποτελέσματα οικονομίας ρεύματος αλλά εμφάνιση 4-5 διακοπών την ημέρα λόγω Hardware Trip Ioverload.

[Antoti]

Όσο και αν ακουστεί περίεργο βεβαιώσου ότι το Inverter έχει επαρκή ψύξη στον πίνακα που είναι τοποθετημένο. Τα inverter έχουν την τάση να ανεβάζουν υπερβολικά θερμοκρασίες και ανάλογα τις συνδεσμολογίες τους έχουν σχετικές προστασίες οι οποίες δημιουργούν προβλήματα.

 

Σαν την ποιο λογική λύση υποθέτοντας ότι τα στοιχεία του κινητήρα έχουν περαστεί σωστά στις ρυθμίσεις του inverter, δοκιμάστε να ρυθμίσετε τις στροφές του κινητήρα να είναι ελαφρώς χαμηλότερες από το μέγιστο. Παράδειγμα εάν η ένδειξη που δουλεύετε είναι με Hertz και έχετε κάποιο εξωτερικό ποτενσιόμετρο για ρύθμιση στροφών, μην ανεβάζετε στα 50Hz αλλά κρατάτε τη ρύθμιση χαμηλότερα πχ 45Hz. Προφανώς αν το setpoint είναι σταθερό μπορείτε να κάνετε το ίδιο από τα menu του inverter.

 

Τα παραπάνω έχουν προκύψει καθαρά από εμπειρία και αφού τα προσέξαμε είχαμε λύσει παρόμοια προβλήματα. Πιθανώς να υπάρχει κάτι ποιο εξειδικευμένο σαν ρύθμιση στον inverter πχ ποιο αργές ράμπες εκκίνησης/σταματήματος που να επηρεάζουν.

 

Διπλοέλεγξε ότι οι ρυθμίσεις του inverter έχουν το σωστό moter στα χαρακτηριστικά του, και ρύθμισε χαμηλότερες στροφές και πιστεύω θα λυθεί το πρόβλημα σου. Επίσης να ξέρεις ότι ένα χαλασμένο inverter μπορεί να εντοπιστεί από περίεργους θορύβους στο moter σου πχ φθορά στο κιβώτιο κίνησης με αφύσικη κατανομή μπορεί να έχει προέλθει από βλάβη inverter.

 

Και φυσικά αν και το θεωρώ αυτονόητο ότι έχει γίνει, το προγραμματίσατε ξανά το inverter όταν αλλάξατε τον κινητήρα έτσι δεν είναι; Η και ο παλαιός είχε ακριβώς τα ίδια χαρακτηριστικά;

[theonik]

Όσο και αν ακουστεί περίεργο βεβαιώσου ότι το Inverter έχει επαρκή ψύξη στον πίνακα που είναι τοποθετημένο. Τα inverter έχουν την τάση να ανεβάζουν υπερβολικά θερμοκρασίες και ανάλογα τις συνδεσμολογίες τους έχουν σχετικές προστασίες οι οποίες δημιουργούν προβλήματα.

 

Σαν την ποιο λογική λύση υποθέτοντας ότι τα στοιχεία του κινητήρα έχουν περαστεί σωστά στις ρυθμίσεις του inverter, δοκιμάστε να ρυθμίσετε τις στροφές του κινητήρα να είναι ελαφρώς χαμηλότερες από το μέγιστο. Παράδειγμα εάν η ένδειξη που δουλεύετε είναι με Hertz και έχετε κάποιο εξωτερικό ποτενσιόμετρο για ρύθμιση στροφών, μην ανεβάζετε στα 50Hz αλλά κρατάτε τη ρύθμιση χαμηλότερα πχ 45Hz. Προφανώς αν το setpoint είναι σταθερό μπορείτε να κάνετε το ίδιο από τα menu του inverter.

 

Τα παραπάνω έχουν προκύψει καθαρά από εμπειρία και αφού τα προσέξαμε είχαμε λύσει παρόμοια προβλήματα. Πιθανώς να υπάρχει κάτι ποιο εξειδικευμένο σαν ρύθμιση στον inverter πχ ποιο αργές ράμπες εκκίνησης/σταματήματος που να επηρεάζουν.

 

Διπλοέλεγξε ότι οι ρυθμίσεις του inverter έχουν το σωστό moter στα χαρακτηριστικά του, και ρύθμισε χαμηλότερες στροφές και πιστεύω θα λυθεί το πρόβλημα σου. Επίσης να ξέρεις ότι ένα χαλασμένο inverter μπορεί να εντοπιστεί από περίεργους θορύβους στο moter σου πχ φθορά στο κιβώτιο κίνησης με αφύσικη κατανομή μπορεί να έχει προέλθει από βλάβη inverter.

 

Και φυσικά αν και το θεωρώ αυτονόητο ότι έχει γίνει, το προγραμματίσατε ξανά το inverter όταν αλλάξατε τον κινητήρα έτσι δεν είναι; Η και ο παλαιός είχε ακριβώς τα ίδια χαρακτηριστικά;

 

Φίλε Antoni σε ευχαριστώ για τις συμβουλές σου. Ναι, τα χαρακτηριστικά του νέου μοτέρ είναι διαφορετικά αλλά έχουν περαστεί στον inverter. Η μόνη διαφοροποίηση που έχουμε δώσει είναι στο ονομασικό ρεύμα του μοτέρ που αντί να γράψουμε το τυπικό 470Α του έχουμε δηλώσει 530Α ώστε να είναι κάπως λιγότερο "προστατευτικός" ο inverter ως προς το μοτέρ. Θεωρώ ότι με αυτή την αλλαγή έχουμε ελεγχόμενο ρίσκο καθώς με τον energy analyzer καταγράφουμε κανονικότατες τιμές και φυσικά πριν τον inverter, με τον soft starter το μοτέρ σήκωνε έστω και για λίγα δευτερόλεπτα 2000A!

 

Όσον αφορά την ψύξη του, ο inverter είναι σε ένα δώμα με dedicated κλιματιστικό στους 22 βαθμούς το οποίο και δουλεύει φυσικά επί 24ώρου βάσεως.

 

Τέλος, σχετικά με αυτά που αναφέρεις με τις στροφές του μοτέρ εμείς έχουμε προγραμματίσει τον inverter με χρόνο εκκίνησης 20 δευτερόλεπτα (στην εκκίνηση σπάνια έχουμε πρόβλημα) και στην normal λειτουργία του δουλεύει στο 100% των στροφών του. Αν το φορτίο για κάποιο λόγο αυξηθεί (πχ πέσει μια μπάλα χαρτιού - αυτή είναι περίπου ένα κυβικό μέτρο - στην δεξαμενή πολτοποίησης και οποία καλείται και αναλυτής) τότε για να μην σηκώσει αναίτια ρεύμα του είναι προγραμματισμένος έτσι ώστε να ρίξει στροφές για να μειώσει το απαιτούμενο ρεύμα. Εκεί συχνά ρίχνει προστασία.

 

Το κουφό είναι πως ο inverter τυπικά ρίχνει προστασία αν για 60 συνεχόμενα δευτερόλεπτα έχει πάνω από το 20% του ονομαστικού του ρεύματος (δηλωμένο ονομαστικό 530Α άρα το +20% αντιστοιχεί σε 600Α). Σε ερώτησή μου στην εταιρία ο χρόνος των 60 δευτερολέπτων που έχουμε ρυθμίσει είναι και ο μέγιστος.

[Antoti]

Κάνε αν θες τη δοκιμή που σου είπα να μην έχεις τις μέγιστες στροφές όταν είσαι σε σταθερή λειτουργία. Δεν λέω ότι θα λύσεις το πρόβλημα σου αλλά σε δικιά μου περίπτωση που είχα αντίστοιχα overload σταμάτησαν τα προβλήματα. Δεν έχεις να χάσεις τίποτα και ο κινητήρας σου θα λειτουργεί ποιο "ξεκούραστα" σε αυξομειώσεις από το "φορτίο" στον αναδευτήρα.

 

Όσο αφορά τα 470Α ή τα 530Α προσωπικά θα κρατούσα τα ονομαστικά ρεύματα. Και πάλι χωρίς να το παίζω ειδικός θεωρώ ότι από τη στιγμή που ο inverter κάνει μια ελεγχόμενη ρύθμιση όχι μόνο στα Amps από όσο γνωρίζω για να λειτουργήσει το moter, οποιαδήποτε παραποίηση προκαλεί λάθος τρόπο λειτουργίας στον inverter και κατ' επέκταση στο μοτέρ. Απλή υπόθεση αυτό που γράφω.

 

Παρόλα αυτά διαβάζοντας προσεκτικά όσα έγραψες θα έλεγα ότι αξίζει να παρακολουθήσεις τους χρόνους καθόδου την στιγμή που μου περιγράφεις ότι πέφτει η μπάλα και φυσικά το χρόνο ανόδου αφού έχει πέσει. Μπορεί αυτό που προκαλεί το overload να μην είναι η άνοδος αλλά το φρένο που έχετε ενεργοποιήσει σαν προστασία. Το φρενάρισμα αν κατάλαβα καλά το κάνατε να γίνεται ηλεκτρικά. Όταν δει κάτι το οποίο ξεπερνάει τα όρια ο inverter κόβει. Και από όσο ξέρω υπάρχουν δύο τρόποι. Αλλαγή του setpoint και παίζει με την ράμπα καθόδου ή ρύθμιση του φρεναρίσματος (jog αν θυμάμαι καλά) οπότε εκεί βράστα.

 

Άρα για να καταλάβεις που το πάω εάν δεν έχετε ενεργοποιήσει οτιδήποτε άλλο πέρα από το setpoint που παίζει απλά με την ράμπα καθόδου για να πέφτουν οι στροφές σαν προστασία αλλά το κάνετε με κάποια λειτουργία "φρένου", μπορεί να είναι αυτό που πετάει το θερμικό εκτός.

 

Σαν δοκιμή κοίτα να δεις οποιεσδήποτε επιλογές έχει ο inverter για "φρένα" (σπάω το κεφάλι μου να θυμηθώ την ονομασία της παραμέτρου) και δοκίμασε να τις απενεργοποιήσεις αφήνοντας μόνο τις ράμπες σε λειτουργία να προκαλούν την πτώση στις στροφές. Επίσης δεν νομίζω να είναι και τόσο τραγικό για την διεργασία που κάνετε να παίξεις με μεγαλύτερους χρόνους.

 

Θα σου πω ένα καλό παράδειγμα για να δεις αν κάτι δεν πάει καλά όσο αφορά αυτού του τύπου τις ρυθμίσεις. Αν συμβεί κάποια απότομη διακοπή ρεύματος και επανέλθει αμέσως και ακούσεις να κλοτσάει το όλο σύστημα κίνησης μοτέρ-κιβώτιο-αναδευτήρα σημαίνει ότι ή μικρούς χρόνους έχεις ή έχεις κάποιο "φρένο" σε λειτουργία. Αυτό το πρόβλημα το είχα συναντήσει συχνά σε παρόμοια εφαρμογή σε χημική βιομηχανία και λύθηκε όπως σου περιγράφω παραπάνω. Απενεργοποίηση "φρένων", λειτουργία μόνο με ράμπες με μεγάλους χρόνους και λειτουργία μέχρι 45Hz σαν μέγιστο.

 

Και μόλις μου ήρθε. Εάν έχεις ενεργοποιήσει στο PID control του inverter την Derivative παράμετρο κάνε δοκιμή με μηδενική τιμή και παίξε μόνο με ράμπες ανόδου και καθόδου. Στην δικιά σας εφαρμογή δεν πιστεύω ότι έχετε ανάγκη από κάποια άλλη παράμετρο εκτός εάν υπάρχει μανιτάρι και θέλετε να σταματήσει η ανάδευση όσο το δυνατόν ποιο γρήγορα για λόγους ασφαλείας.( που σημαίνει άμεση εξαναγκασμένη και όσο ποιο γρήγορα γίνεται μείωση στροφών πχ κάποιος έπεσε μέσα).

[x_user]

με τον power analyzer ελέγξατε και για αρμονικές ρεύματος? μήπως υπάρχουν κάποιες ιδιαίτερα υψηλές και δημιουργούν το πρόβλημα (συνήθως 3η, 5η)?

[theonik]

Θα σου πω ένα καλό παράδειγμα για να δεις αν κάτι δεν πάει καλά όσο αφορά αυτού του τύπου τις ρυθμίσεις. Αν συμβεί κάποια απότομη διακοπή ρεύματος και επανέλθει αμέσως και ακούσεις να κλοτσάει το όλο σύστημα κίνησης μοτέρ-κιβώτιο-αναδευτήρα σημαίνει ότι ή μικρούς χρόνους έχεις ή έχεις κάποιο "φρένο" σε λειτουργία. Αυτό το πρόβλημα το είχα συναντήσει συχνά σε παρόμοια εφαρμογή σε χημική βιομηχανία και λύθηκε όπως σου περιγράφω παραπάνω. Απενεργοποίηση "φρένων", λειτουργία μόνο με ράμπες με μεγάλους χρόνους και λειτουργία μέχρι 45Hz σαν μέγιστο.

 

Και μόλις μου ήρθε. Εάν έχεις ενεργοποιήσει στο PID control του inverter την Derivative παράμετρο κάνε δοκιμή με μηδενική τιμή και παίξε μόνο με ράμπες ανόδου και καθόδου. Στην δικιά σας εφαρμογή δεν πιστεύω ότι έχετε ανάγκη από κάποια άλλη παράμετρο εκτός εάν υπάρχει μανιτάρι και θέλετε να σταματήσει η ανάδευση όσο το δυνατόν ποιο γρήγορα για λόγους ασφαλείας.( που σημαίνει άμεση εξαναγκασμένη και όσο ποιο γρήγορα γίνεται μείωση στροφών πχ κάποιος έπεσε μέσα).

 

Όσον αφορά την λειτουργία στα 45Hz αντί στα 50 δεν το έχουμε δοκιμάσει μιας και ίσως να έχουμε πρόβλημα απόδοσης στο πόσο καλά ο αναλυτής (δεξαμενή άλεσης πολτού) "κόβει" με την φτερωτή του την ίνα χαρτιού. Θα το δοκιμάσω όμως αν και από την κατασκευάστρια εταιρία των μηχανολογικών εξαρτημάτων είναι προκαθορισμένες οι στροφές της φτερωτής όπως επίσης και η σχεδίαση της φτερωτής.

 

Για το PID που λες, μου ήρθε ακριβώς μετά που έφυγα από το γραφείο σαν ιδέα και βλέπω σήμερα να το έχεις γράψει και εσύ! Είναι το πρώτο πράγμα που θα κάνω.

 

με τον power analyzer ελέγξατε και για αρμονικές ρεύματος? μήπως υπάρχουν κάποιες ιδιαίτερα υψηλές και δημιουργούν το πρόβλημα (συνήθως 3η, 5η)?

 

Και για τις αρμονικές που λες x_user ίσως να έχεις δίκιο μιας και ενώ το είχαμε κατά νου δεν έχουμε προλάβει να τις μετρήσουμε. Ο συγκεκριμένος power analyzer που είχαμε βάλει δεν έδινε μεγέθη αρμονικών. Θα βάλουμε έναν άλλο που έχουμε.

 

Σας στέλνω κάτι αρκετά ενδιαφέρον. Το xls output του power analyzer με τις μετρήσεις. Η γκρι περιοχή σημαίνει κανονική διακοπή λειτουργίας λόγω δεδομένων διεργασιών και η κόκκινη περιοχή λόγω "θερμικού". Τα 1-2 λεπτά που περνάνε μέχρι την επανεκκίνηση είναι απλά ο χρόνος που κάνει ο χειριστής ούτως ώστε να κάνει reset τον inverter και να επανεκιννήσει την ακολουθία.

 

Ευχαριστώ πάντως για τις μέχρι τώρα συμβουλές σας.