Impianto Gru Navale. - Problemi dispersione verso massa

[FaxPLC]

Ciao a tutti!

Vi chiedo un parere su questo tipo di problema:

Ieri mi hanno chiamato per analizzare un guasto verificatosi sul quadro di controllo di una gru di carico di una nave.

Quando sono arrivato la nave era già in partenza ma ho potuto vedere velocemente ciò che era successo.

Durante le manovre il personale ha rilevato una forte dispersione verso massa che ha provocato un'oscillazione sulla tensione dei generatori.

Effettuando una ricerca hanno individuato l'origine di questa massa sul quadro elettrico di controllo della gru; sono andati a vedere e...sorpresa... hanno visto 4 alimentatori 440V trifase - 24Vcc 40A fuori uso. (nel particolare uno visibilmente bruciato sull'uscita 24V e gli altri non funzionanti).

Dagli schemi ho potuto notare che questi alimentatori sono collegati a due in parallelo con negativo in comune su tutti e quattro (le protezioni sono costituite da un magneto termico tripolare a monte per la 440V per tutti gli alimentatori e un magnetotermico solo sul positivo per quanto riguarda le due linee a 24V)

Il bordo avanza l'ipotesi che il negativo sia anche collegato a scafo nave.

Il bordo pensa che l'origine dell'anomalia riscontrata sui generatori sia uno di questi alimentatori che, guastandosi, abbia generato la dispersione verso massa.

Mentre vi sto scrivendo, un mio collega sta esaminando gli alimenatori per vedere l'origine del guasto.

Dagli schemi che ho portato via in fretta e furia ho notato però che non c'è nessun riferimento sul negativo a massa tranne un ponticello sull'alimentatore del PLC tra massa e negativo (da verificare realmente perchè non ho avuto il tempo di fare nessun rilievo).

Ma a parte questi dettagli da verificare, l'ispettore vuole modificare il circuito elettrico inserendo delle protezioni per separare la massa sul negativo dal quadro elettrico al fine di evitare che un altro guasto simile possa nuovamente interferire con la tensione 440V generata dai generatori.

Come prima ipotesi io avevo pensato a dei DC DC converter con sepatazione galvanica da inserire subito in uscita dagli alimentatori prima delle utenze (ma quattro DC-DC a 24V 40A...boh!) oppure sostituire i quattro alimentatori con altri quattro con separazione galvanica...

Che ne pensate? potete darmi qualche dritta?

Poi vi tengo informati su quello che salta fuori dagli alimentatori...

Ciao e grazie.

Fabio.

Modificato: 19 novembre 2004 da FaxPLC

[FaxPLC]

Ciao, vi do alcune informazioni sugli alimentatori:

Alimentatore SIEMENS SITOP tipo 1P 6EP1437-1SH01

In: 440V trifase 60Hz

Out: 24V 40A

L'alimentatore che ha generato il guasto (si suppone...) presenta uno "buco" sullo stampato di 15x6mm nella zona di uscita 24V.

In corrispondenza della mega botta c'era un VDR K50 completamente polverizzato!

Si pensa che sia avvenuta una scarica in quella zona in corrispondenza del VRD con una vite che regge il raffreddatore (la sparata ha coinvolto il VDR e la vite di fissaggio).

Sul'origine del guasto stiamo ancora lavorando... per quanto riguarda gli altri tre alimentatori, non presentano segni visivi particolari ma risultano non funzionanti... anche li stiamo ancora controllando.

Se avete qualche commento non esitate... grazie 1000

Ciao

Fabio.

[andry75]

Non ho capito bene che tipo di alimentatori sono...non specifichi (non conosco i codici dei prodotti) ma credo comunque che siano SMPS, cioè elettronici, quindi dovrebbero essere isolati tra ingresso ed uscita.

Ma hai pensato alla possibilità del guasto contrario: problemi sulla linea elettrica che hanno provocato la messa fuori uso degli alimentatori?; Infatti la scarica sul varistore e il contemporaneo guasto di tutti gli alimentatori mi da da pensare...

[Piero Azzoni]

la penso come andry75

40 A x 24 V = circa 1 kVA 1 x 4 = 4 kVA

da quanto e' il generatore della nave ? 2.000 ? 4.000 ?

e' etremamente piu' probabile che un guasto sui generatori abbia danneggiato gli alimentatori, se non ha danneggiato altro e' fortuna

e' meno probabile il contrario

[oiuytr]

Potresti mettere dei varistori all'ingresso degli alimentatori per limitare eventuali sovratensioni. Eventualmente anche un adeguato trafo 440/440 a monte degli alimentatori non sarebbe male (i picchi di tensione vengono attennuati)

[Piero Azzoni]

non e' detto che serva, se avessimo avuto un guasto che ha creato un connessione tra una una fase del 440 e il polo positivo del 24 Vcc. avremmo rimandato indietro sugli alimentatori piu' di 250 V., molto di piu' della tensione inversa dei diodi

contemporaneamente avremmo scaricato i condensatori elettrolitici relativi a 4 alimentatori da 40 A. verso la corrente alternata creando un guasto non grave ma potenzialmente visibile dalle protezioni

bel casino, io personalmente ho senpre preferito i circuiti isolati con il sorvegliatore d'isolamento

[Paolo Cattani]

Non avevo letto bene tutti i post e stavo per "riscrivere" la prima risposta di Piero: concordo quindi in pieno con lui e andry75. Aggiungo solo che il quadro è evidentemente alla fine di una catena di cui i generatori sono solo l'inizio, in mezzo ci saranno molti tratti di conduttura a sezione decrescente, con i quadri e sottoquadri di distribuzione e con le giuste protezioni al cambiamento di sezione: avrebbe dovuto scattare tutto per tempo, senza muovere di un millimetro i generatori.

Credo che sarebbe meglio estendere il campo dell'indagine anche alle cause meccaniche (salsedine? topi? qualcuno ha lavato un quadro di distribuzione con l'idropulitrice?). Non so niente di navi, ma lavoravo in un posto dove la salsedine era cento volte quella dell'ambiente marino, e bisognava rispettare alcune semplici regole: quadri assolutamente stagni (ovvio!), scaldiglie anticondensa nei quadri (umidità+sale=conduttore perfetto), nessun apparecchio costoso o strategico fissato direttamente al fondo del quadro metallico, quindi interporre sempre un foglio di vetronite (non ramata!) più grande di un paio di centimetri dell'inverter o dell'alimentatore. In caso contrario si assiste a spettacoli pirotecnici e si vedono apparecchi FONDERSI col fondale del quadro.

Occhio anche ai componenti di alluminio che con la salsedine si disintegrano (condensatori, dissipatori, persino motori elettrici).

Quanto alle protezioni, disapprovo l'uso di un solo magnetotermico per tutti e quattro gli alimentatori: anche un varistore da parecchi Joule con funzione di crow-bar potrebbe non bastare a determinare lo scatto in caso di sovratensione atmosferica o dai generatori.

Modificato: 19 novembre 2004 da Paolo Cattani

[FaxPLC]

Ciao a tutti e grazie delle risposte!

Sono d'accordo con voi sul fatto che la causa possa essere il problema inverso, i guasti sugli alimentatori elettronici sono spesso legati alle variazioni di ingresso (smontando l'alimentatore ho notato che ha al suo interno dei VDR di protezione sulle fasi).

Che potenza hanno i generatori non lo ricordo, ma c'è da dire che quando fanno questo tipo di operazioni in banchina generalmente a bordo ne hanno due o tre in parallelo.

Una oscillazione dovuta proprio ai generatori... sinceramente non so... se fosse andata così penso che mi avrebbero chiamato per controllare i generatori (ben più importanti) e non per il problema degli alimentatori....

C'e da dire anche che il loro primo pensiero è stato quello di modificare il circuito di uscita degli alimentatori inserendo delle protezioni per isolare la massa dal negativo del 24V (perché secondo loro è stato messo a scafo ma non ne sono tanto convinto... è ancora tutto da verificare).

Per loro è stato il guasto dell'alimentatore a causare tutti gli altri problemi (comunque premetto che a volte non c'è da fidarsi troppo del personale di bordo...).

Per quanto riguarda l'ambiente d'installazione... non è del tutto stagno. Sono molto vicini ai boccaporti della stiva di carico, quindi anche la componente salsedine non è da escludere.

La prossima settimana telefonerò all'ispettore e cercherò di avere qualche informazione aggiuntiva, purtroppo la nave tornerà qui tra un mese.

Vi tengo informati sulle novità... intanto se avete qualche altro suggerimento vi ringrazio in anticipo.

Ciao Ciao e grazie mille.

Fabio.

[FaxPLC]

Sulle protezioni mi sono espresso male, chiedo scusa... provo a spiegarmi meglio...

OGNI alimentatore ha il suo magnetotermico tripolare di protezione.

Il circuito a 24V è così fatto: Esistono due linee a 24V, ogni linea a 24V è generata da due dei famosi alimentatori collegati in parallelo, ma, il negativo degli alimentatori è comune per tutti e quattro ed è privo di qualsiasi tipo di protezione. Ogniuna delle due linee a 24V è stata protetta con un magnetotermico SOLO sul polo positivo a monte delle utenze.

Spero di essere stato chiaro, scusate ancora.

Ciao Fabio.

[Gabriele Corrieri]

Ciao

ritengo opportuno intervenire perchè gli alimentatori SITOP POWER 40 sono galvanicamente isolati, e sono parallellabili, comunque sia, io il (-) del 24 V lo metterei a terra, controllerei che i dip switch siano settati tutti e 4 in modalità parallelabile, e controllerei il dip del comportamento in caso di overload.

Poi che 4 SITOP esplodano mi pare una brutta cosa ... sarebbe da vedere se è rientrata una fase dal 24VDC, oppure se è arrivata una botta sul trifase ... se è lì il problema sarà saltato qualcos'altro sulla nave, e allora prevederei un bello scaricatore DEHN trifase ... se invece rientra dal24V bisogna rivedere il cablaggio di questi SITOP ... ma cosa alimenti con 80 A a 24V? Elettromagneti? Ovviamente anche il cablaggio di tutto il 24VDC

Ciao

[FaxPLC]

Ciao Gabriele,

dallo schema in mio possesso c'è un PLC siemens S7-300 con un bel pò di moduli I/O (non ricordo il numero esatto)e ci sono un bel pò di relè ed elettrovalvole che comandano i movimenti della GRU (il bordo la chiama gru ma si può definire come un cargo lift esterno alla nave che trasporta sotto bordo il carico), un bel pò di sensori, lampadine, comandi ausiliari di inverter ABB per motori da una decina di KW in trifase e altro che non ricordo (oggi sono a casa! ) ma comunque tutto riferito al controllo della gru.

Per quanto riguarda i SITOP, solo uno è esploso visibilmente nel circuito di uscita 24V, gli altri visivamente non hanno niente (lunedi abbiamo in programma di controllarli) ma non erogano tensione.

Per quanto riguarda le altre apparecchiature della nave funziona tutto regolarmente.

Ora per poter utilizzare quella specie di GRU stanno usando le batterie di un muletto... domani proverò a chiedere se rilevano qualche assorbimento strano...

Per quanto riguarda l'idea dei dip ti ringrazio, ci darò un occhiata domani.

Appena ho altre news vi faccio sapere

Grazie mille Ciao.

Fabio

[andry75]

Se il plc è il resto funziona dubito che sia rientrata una fase dal 24 V... avrebbe sicuramente mandato in avaria qualche altra cosa... Mi hai detto che anche in ingresso sono presenti dei varistori... è probabile che siano intervenuti per una perturbazione della linea e che sia stato questo a provocare i disturbi "visibili" al "bordo" ma i magnettotermici avrebbero dovuto intervenire.... Penso che determinare dove è il guasto negli altri alimentatori sia indispensabile per capire con precisione che cosa è successo. Comunque se hai due linee separate a 24 V è molto improbabile che il guasto sia intervenuto dalla bassa tensione. Concordo con il mettere a massa il negativo per fissarne il potenziale, magari interponendo una grossa induttanza di blocco per impedire che rientrino fastidiosi disturbi. Anche la verificare l'isolamento fra la bassa tensione e le fasi non sarebbe male (soprattotto sul negativo)...

[FaxPLC]

Grazie andry, stiamo controllando gli altri alimentatori, vi tengo aggiornati.... per quanto riguarda i dip... io non ne vedo su questo modello (può darsi che sono cecato....è lunedì mattina... )

Ciao a presto e se avete altre news fatemi sapere.

Grazie 1000 a tutti anticipatamente.

Fabio.

[FaxPLC]

Ciao ragazzi,

oggi ho parlato con un mio collega che tempo fa ha fatto dei lavori sulle navi gemelle a quella che ha il problema sulla gru.

Abbiamo ricostruito tutti gli avvenimenti sia presenti che passati di queste navi ed è saltato fuori che le schede di regolazione di tensione dei generatori hanno un problema con le masse.... mi spiego.... all'ingresso della lettura dei riferimenti di tensione sul generatore è stato messo un filtro che probabilmente ha dei riferimenti verso massa (il mio collega non si ricorda di preciso perché sono passati circa 5 anni...), comunque quando la fase di riferimento letta dal regolatore va a massa per qualche avaria, il filtro "inganna" il regolatore di tensione facendo credere che il generatore non è in tensione... quindi la scheda alza l'eccitazione della macchina cercando di portarla ai valori nominali..... ecco il pendolamento che era stato notato dal bordo!

Analizzando meglio l'alimentatore esploso abbiamo constatato che comunque è stato coinvolto anche il circuito di ingresso della 440V.

Negli altri alimentatori il circuito di ingresso è intatto, l'unico difetto riscontrato è che la parte switching non lavora (ancora non siamo risaliti al guasto vero e proprio, ci stiamo lavorando..).

La ns ipotesi è che qualche anomalia abbia fatto esplodere l'alimentatore sulla 24V facendo andare a massa la fase 440V che ha innescato quel difetto sul regolatore di tensione e ha fatto pendolare i generatori.

Attualmente la ns linea di azione è quella di sostituire gli alimentatori con altri di tipo identico o equivalente e inserire a monte della linea 440V degli alimentatori un trasformatore di isolamento 440V/440V con protezione magnetotermica a monte e protezioni magnetotermiche più adeguate all'ingresso degli alimentatori.

Non appena la nave arriverà faremo anche un controllo sulla parte a 24V della gru.

Abbiamo anche pensato che il guasto sugli altri alimentatori potessere essere dovuto al fatto che il bordo, cercando la massa, abbia misurato con un megger a tensione elevata l'isolamento della 24V dimenticandosi di staccare il collegamento con gli alimentatori... è solo un ipotesi.... ma cose simili sono già successe!

Secondo voi posso fare qualcosa d'altro o può andar bene così?

(premetto che modificare il discorso regolatori di tensione difficilmente verrà accettato dall'armatore... comunque ci proveremo...)

Ciao e grazie!

Fabio.

[Piero Azzoni]

visto che metti un trasformatore di separazione metti un 440/400 triangolo/stella :

puoi usare a valle alimentatori standard

chiudi nel primario qualche armonica

metti a ground/scafo il centro stalla del secondario

[FaxPLC]

Ciao a ragazzi/e

attualmente sono impegnato in un altro fronte ma appena ho qualche ulteriore novità mi faccio sentire. (la nave ritorna il 15 Dicembre quindi il tempo non manca)

Grazie a tutti per le risposte e i consigli!

A presto!

Ciao.

Fabio.

[FaxPLC]

Ciao.

Riguardo a questa applicazione stiamo pensando ad un'altra soluzione, cioè agire direttamente sulla parte di regolazione di tensione dei generatori invece che sulle utenze in campo.

Abbiamo richiesto gli schemi di collegamento della nave, appena arrivano vi faccio sapere.

Ciao.

Fabio.