Dimensionamento Ventilatore Centrifugo - Sottodimensionato ?

[ETR]

Ho avuto in questi giorni un veloce battibecco con un cliente per una questione di dimensionamento motore-inverter. Riutilizzando tutto l'hardware per un controllo di pressione di aria su un nuovo impianto, il cliente ha messo il nuovo motore a suo dire identico all'altro se non per un leggero incremento di portata di questo (!?!). Risultato... interveto continuo delle protezioni dell'inverter per assorbimento eccessivo e ricorso a tutta una serie di interventi di aggiustaggio di parametri sia sull'inveter che sul PID, con chicca finale di riduzione dell'uscita regolante non oltre i 42 Hz per non superare il valore di targa.

Alla domanda del perchè avessi un assorbimento fuori targa del motore in tali condizioni, la risposta del costruttore del ventilatore è stata, dopo un sopra luogo, che essendo il motore freddo (ed a tutti gli effetti è a temperatura normale di funzionamento, 20:30 °C) di sicuro era l'inverter in anomalia di lettura.

L'impianto funziona ma la cosa non mi quadra, per questi motivi : motore da 30 kW con valore di targa da 53 A a 400 V, alimentato da inverter d'opportuna taglia (30 kW in coppia ridotta), valore di portata 7000 m3/h per una pressione totale di ca 900 mmH2O, con tutti i parametri di taglia motore opportuni ,rilevazione dell'assorbiemento coincidente tra lettura inverter e pinza amperometrica (non ho l'attendibilità assoluta perchè eseguita dal manutentore della ditta e non sò se la pinza era idonea) mi porta a pensare di essere di fronte ad un sotto dimensionamento dato dall'incremento della portata (hanno incrementato la girante quindi il carico all'albero mantenendo la potenza installata).

Abbiamo un impianto "gemello" che funziona egreggiamente 11 mesi anno, 24/24 h da 4 anni senza problemi, ovviamente con le debite tarature e tempi di rampa, mentre questo no.

Il punto che volevo chiarire è questo : richiedendo ad un costruttore di ventilatori centrifughi, un valore di portata d'aria a un valore di pressione preciso, considerando le perdite di carico opportune date dall'impianto (una serie di curve, tubi ecc) in che ordine è normale andare fuori targa ? Mi spiego meglio.. in base alla Vs. esperienza, è normale aspettarsi che il ventialtore centrifugo sia sotto dimensionato proprio in considerazione di non avere i dati dichiarati come se non avessi perdite di carico (praticamente a bocchetta d'uscita libera in aria a pieno regime)?.

Il loop di regolazione riguarda l'aria comburente di un forno, che deve essere mantenuta a pressione costante (circa). Il mio cliente è il costruttore del forno e mi ha spergiurato l'indentica realizzazione del nuovo con il vecchio impianto. La regolazione delle portate d'aria richieste dice essere corretta per il fabbisogno del processo di riscaldo, morale non posso avere pià di 380 mmH2O (a 42 Hz), quando sono alla massima portata, per i problemi sopra esposti.

Grazie mille in anticipo ....

[Mario Maggi]

Caro ETR,

alimentato da inverter d'opportuna taglia (30 kW in coppia ridotta),

qual'e' la corrente di uscita erogabile in continuita' da quell'inverter?

La definizione 30 kW in coppia ridotta non dice niente e non e' relativa ad un inverter, semmai ad un motore.

Ciao

Mario

[ETR]

Allora :

qual'e' la corrente di uscita erogabile in continuita' da quell'inverter?

L'inverter è un L300P Hitachi da 30 kW con una erogazione in continuo di 57 A spec

La definizione 30 kW in coppia ridotta non dice niente e non e' relativa ad un inverter, semmai ad un motore.

Definisco tale, la selezione di funzione d'erogazione della coppia all'interno dei parametri dell'inverter, non a coppia costante ma V/F

La tensione DC del modulo IGBT è sui 520 V, molto stabile, l'alimetazione dell'impianto è sui 390 V +-5 V, il cosfi del sistema è su un valore di ca 0,85:0.9 . Ho monitorato l'impianto con un analizzatore di rete per un paio d'ore ho altri dati reltivi ad armoniche ecc ... ma non penso che si ricolleghino al problema di partenza.

Per qualsiasi altra precisazione ... Grazie

[Mario Maggi]

Caro ETR,

hai un inverter da 57 A che va in blocco per sovracorrente con un motore da 53 A nominali che non scalda a piu' di 30°C?

Non ci credo!

Ci sono cavi molto lunghi? Sono schermati?

E' sbagliata la parametrizzazione?

Hai il motore 220/380 collegato a triangolo?

Il motore ha un'isolamento scarso?

Ciao

Mario

[ETR]

Rettifico magari la mia affermazione perchè non troppo precisa, ma la limitazione di frequenza porta il motore a lavorare per un ciclo di lavoro di 1 m e 20 s a 53:56 A e per altri 1 m e 20 s a 43:45 A , quando il sistema richiede la massima portata. L'intervento delle protezioni elettroniche avveniva nel momento in cui, con un PID non troppo performante, con una velocità di variazione del valore di comando analogico troppo rapida e con una limitazione troppo alta, per dei picchi consecutivi anche sui 63:65 A.

Le informazioni che ho omesso, tipo quelle che andrò a specificare le ho considerate banali, però non è mai detta l'ultima :

Lunghezza cavi non più di 5 m, schermati, posati e cablati secondo specifiche.

Parametrizzazione corretta in ogni passo (PS L'inverter ha già lavorato su di un motore identico ma su un aspiratore a cinghia, sempre di 30 kW, per 4 anni, solo che lavorava in un range di frequenza di 45:50 Hz)

Il collegamento del motore è corretto e per l'isolamento sinceramente è una cosa che non ho appurato.

Se non vi fosse l'elemento temperatura, manco avrei sottoposto la questione al forum, ma vista questa pulce nell'orecchio volevo chiedere un parere.

Ciao

[Mario Maggi]

Caro ETR,

un po' d'ordine nei dati dati, altrimenti non ci capisco piu' niente!

la limitazione di frequenza porta il motore a lavorare per un ciclo di lavoro di 1 m e 20 s a 53:56 A e per altri 1 m e 20 s a 43:45 A , quando il sistema richiede la massima portata.

56 A a 42 Hz? O 56 Hz a 50 Hz?

L'accoppiamento e' con giunto o con pulegge?

Ciao

Mario

[ETR]

Scusa mi sono forse ingarbugliato da solo nella spiegazione che è diventata confusione, allora :

Situazione d'anomalia prima dell'intervento :

Il processo ha 2 stadi di lavoro con cicli da 1 m 20 s ognuno ed a piena potenza entro questi cicli, il sistema con una regolazione non limitata assorbiva nel periodo chiamiamolo 1 tra i 50:53 A e nel periodo 2 tra i 55:60 A con picchi di 60 A quando intervenivano alcune perturbazioni nel processo.

Dopo l'interveto sino ad oggi l'impianto funziona senza problemi ma :

1 - Ho dovuto limitare la frequenza dell'inverter entro e non oltre i 42 Hz perchè cosi facendo senza regolazione a frequenza costante ho costatato un assorbimento di 54 A.

2- Ho ridotto di molto la velocità della variazione dell'uscita dal PID (4:20 mA) di modo che la richiesta improvvisa di potenza non provochi ovviamente picchi d'assorbimento dovuti al carico della massa rotante (l'effetto volano è escluso perchè per quello ho già provveduto con l'ampiezza della rampa nell'inverter)

3 - Ho ridutto il campionamento del segnale analogico di riferimento della pressione, tramite un filtro di 2 s

4 - Ho sintonizzato al meglio il PID perchè risponda dopo tutti questi giochetti in maniera ottimale rispetto alle variazioni del provesso tra il periodo 1 e 2 (perchè ovviamente nei due periodi ho valori differenti di richiesta di portata e conseguenti valori differenti di pressione e quindi di velocità motore)

Accoppiamento diretto

Con questi giochetti il tutto funziona, ma senza rubarre troppo tempo, mi chiedo perchè avendo chiesto un ventilatore con certe caratteristiche io non lo posso sfruttare a pieno e il colmo è sentirsi dire che la colpa è solo di chi ha realizzato il processo (PS come dicevo l'intero loop di regolazione è stato reciclato da un impianto gemello,tranne il ventilatore, ed ha funzionato per 4 anni con i parametri che ad un certo punto non sono più stati idonei) però come sempre nessuno ha toccato nulla e finchè non si presentano dei numeri tutti hanno ragione e nessuno torto .... Ma .....

Ciao

[Mario Maggi]

Caro ETR,

1 - Ho dovuto limitare la frequenza dell'inverter entro e non oltre i 42 Hz perchè cosi facendo senza regolazione a frequenza costante ho costatato un assorbimento di 54 A.

Quel ventilatore e' dimensionato per una potenza superiore.

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La tua domanda iniziale era giusta, ma al contrario: "e' normale che il ventilatore sia sovradimensionato?".

Direi di no.

P.S.: sei assolutamente certo che il collegamento del motore sia giusto, cioe' che non sia collegato a triangolo se il motore e' a 230/400 V, o te l'hanno solo riferito velocemente?

Ciao

Mario

[SimoneBaldini]

Non ho capito quale è stato l'intervento per aumentare la portata d'aria?

Dal punto di vista aeraulico posso dirti che i ventilatori hanno delle curve caratteristiche dovute dalla chiocciola e dalla ventola. In base alla perdita e al numero di giri della ventola ne deriva la portata (il ventilatore trova un equilibrio tra portata e prevalenza con l'impianto esistente).

E' sovente trovare ventilatori con motori sottodimensionati, ancora piu' spesso quando i motori sono nel flusso d'aria, e grazie al raffreddamento creato dal flusso d'aria del ventilatore stesso il motore puo' sopportare assorbimenti anche del 50-60% fuori targa senza bruciare (termiche permettendo) ma cio' accade piu' sul condizionamento.

Nel tuo caso il motore dovrebbe essere fuori dal flusso (o forse no!) ma comunque se è un motore decente un 10-15% in piu' lo tiene. Il tuo inverter non credo che lo tenga soprattutto nello spunto che per un ventilatore è notevole dato che incontra una progressiva resistenza all'avviamento. Pur adottando le rampe opportune puo' succedere che l'inverter non riesca a restare dentro all'amperaggio di sicurezza.

Il mio consiglio è di farti mandare le curve caratteristiche di quel ventilatore dal costruttore, e dai valori richiesti verifica l'assorbimento necessario.

Inoltre un ventilatore (ma questo lo vedi dalle curve) difficilmente puo' mantenere una pressione costante al variare della portata.

Ciao

Simone

[ETR]

Grazie per le risposte. Rispondo alle ultime domande che mi avete fatto :

Maggi : Il motore è un 400/690 V collegato a triangolo.

Ennebienne : Nel mio caso, non sò se è scontato, ma parlando di ventilatore centrifugo con accoppiamento diretto, ho trovato solamente in internet sui siti dei costruttori, il classico ventilatore con motore e ventola calettata sull'albero ... Se dipongo di un certo margine sulla portata rispetto al dimensionamento dell'impianto del mio cliente, posso fornire pressione quasi costante... Con le opportune rampe e opportuna gestione del PID si riesce sempre a gestire un ventilatore se ben dimensionato al carico, eventualmente sarà la regolazione che verrà penalizzata dalla lentezza della risposta...

Per le applicazioni su forni industriali con bruciatori a bassa pressione la pressione di moandata al collettore dell'aria è entro un range di 400:700 mmH2O. Nel caso di più zone di regolazione, dato che queste potrebbero avere un diversa richiesta di portata è preferibile fornire un valore il più possibile stabile di pressione. In processi perturbazioni, la pressione riesco a mantenerla stabile entro i +-5 mm H2O, mentre con impiantio u pò più ballerini entro +-15 mm H20. Per potenze installate sino ai 15 kW, con varie case, dalle tedesche alle giapponesi, non ho mai avuto problemi di sorta.

Vedrò di attingere più informazioni dal costruttore ed eventualmente vi farò sapere, ciao e grazie mille