Monitoraggio dell’accumulatore a sacca di un impianto idraulico con moneo RTM
Use Case
Gli accumulatori a sacca, insieme agli accumulatori a membrana, a pistone e a molla, appartengono ai cosiddetti accumulatori idraulici. Per il funzionamento di un sistema idraulico, l'accumulatore a sacca assicura la compensazione del volume, l'immagazzinamento dell'energia e lo smorzamento delle pulsazioni o dei colpi di ariete.
Grazie a moneo RTM, è molto semplice monitorare l’accumulatore a sacca di un impianto idraulico. Il rilevamento dell’eventuale rottura o scoppio della sacca avviene per tempo e si possono evitare improvvisi tempi di inattività dell’impianto idraulico.
Situazione iniziale
Finora il funzionamento dell’accumulatore a sacca non è stato monitorato. La manutenzione viene eseguita secondo intervalli di tempo definiti. Neanche le informazioni sulla vita utile della sacca sono disponibili. I dati dei sensori di pressione e temperatura già installati di solito non vengono analizzati e osservati nel dettaglio.
In questo modo, un guasto dell’accumulatore a sacca non viene rilevato affatto oppure viene rilevato troppo tardi. Ciò può causare in cascata danni ad altri componenti dell’impianto. Se la compensazione del volume da parte dell’accumulatore a sacca non funziona più, ciò comporta una maggiore sollecitazione della pompa idraulica e quindi non è più garantita la fornitura di sufficiente pressione.
Obiettivo del progetto
Il Condition Monitoring brevettato da ifm per questa applicazione contribuisce all'ottimizzazione della manutenzione e al rilevamento per tempo di un'imminente rottura della sacca.
Per poterla rilevare in tempo, è necessario monitorare importanti parametri dell'accumulatore a sacca, come il numero di operazioni di riempimento e svuotamento. Quando viene superata una soglia da definire si dovrà attivare un allarme.
Lo stato attuale della sacca può essere rilevato anche attraverso la misurazione permanente della temperatura di superficie in varie posizioni dell’accumulatore a sacca e viene rivelato tempestivamente l’eventuale scoppio/rottura della sacca.
Realizzazione
Il Condition Monitoring dell’accumulatore a sacca è possibile grazie all’utilizzo dei sensori già installati; i dati e i valori di soglia vengono visualizzati e gestiti in moneo RTM. I sensori aggiuntivi per la misurazione della temperatura sono installati senza intervento diretto nel sistema. moneo RTM è stato installato su un server interno. Tutti i valori dei sensori collegati al master IO-Link raggiungono moneo attraverso una VLAN interna.
Risultato
Con moneo è stato possibile organizzare una manutenzione predittiva e salvaguardare la capacità di processo dell’impianto idraulico. moneo RTM
- visualizza tutti i valori misurati su una dashboard
- calcola le temperature differenziali tra i valori di temperatura
- conta le operazioni di riempimento e svuotamento della sacca
- gestisce le soglie
- trasmette gli allarmi tramite ticket, e-mail e SFI
- rileva tempestivamente le rotture della sacca
- ottimizza il processo di manutenzione portandolo da una gestione a tempo ad una gestione a condizione
- tiene monitorati i valori di processo con moduli di AI
Struttura del sistema
- Sensore di pressione sistema
- Sensore di temperatura impianto idraulico
- Sensore di temperatura accumulatore
- Sensore di temperatura sacca
- Master IO-Link
Dashboard
Tutti i dati rilevanti per l’accumulatore a sacca possono essere visualizzati in modo chiaro all’interno delle dashboard.
- Differenza di temperatura ③ e ④
- Differenza di temperatura ④ e ⑤
- Temperatura di superficie sacca
- Temperatura di superficie accumulatore
- Temperatura di superficie sistema idraulico
- Allarme condizionato per la temperatura della sacca
- Pressione di sistema
- Variazione del carico sacca
Soglie statiche
Le soglie statiche sono monitorate da due valori calcolati (per i dettagli, vedere la sezione Valori calcolati).
Da un lato, viene monitorato il numero di variazioni di carico, determinato tramite un valore calcolato. Il valore di soglia è indicato nella scheda tecnica del produttore.
Dall’altro, tramite valori calcolati si controlla una condizione composta da due valori di misura:
- temperatura sacca > 30°C
E
- differenza di temperatura tra sacca e accumulatore < 2K
Solo se si verificano entrambe le condizioni, si può ipotizzare un probabile scoppio di una sacca e viene attivato un allarme.
Soglie dinamiche (SmartLimitWatcher)
Le soglie dinamiche (SmartLimitWatcher) forniscono informazioni sullo stato del funzionamento della sacca. A tal fine, la pressione di sistema viene monitorata come variabile target. Per il calcolo delle soglie dinamiche vengono utilizzate le seguenti variabili ausiliarie:
- Temperatura sacca
- Temperatura accumulatore
- Temperatura sistema idraulico
- Velocità della pompa come indicatore di stato
- Valori di vibrazione della pompa
Regole per l'elaborazione di ticket
Questa funzione può essere usata per definire facilmente cosa dovrebbe accadere dopo che un avviso o un allarme è stato attivato, ad esempio:
- Notifica tramite e-mail
- Integrazione SAP
Per le applicazioni in cui sono necessari processi di rifornimento è possibile ottimizzare il processo di approvvigionamento. Ad esempio, si potrebbe informare tramite e-mail un gruppo definito di destinatari della fornitura di produzione non appena il livello di un serbatoio si abbassa, in modo da attivare il processo di rifornimento.
Calculated Values: valori calcolati
Con i valori calcolati, è possibile generare ulteriori informazioni partendo dai valori misurati.
Allarme condizionato sacca
Nel flusso seguente, vengono confrontati due valori di misura. Solo se la condizione è soddisfatta per entrambi i valori misurati, viene generato un 1 in uscita, altrimenti è 0.
- Temperatura sacca
- Costante come valore comparativo per la temperatura della sacca
- Temperatura differenziale tra sacca e accumulatore
- Costante come valore comparativo per la temperatura differenziale
- Confronto ① maggiore di ②
- Confronto ③ inferiore a ④
- Operazione AND tra i confronti ⑤ e ⑥
- Conversione del valore binario in valore numerico
- Output risultato (0 = condizioni non soddisfatte, 1 = entrambe le condizioni soddisfatte)
Conteggio delle variazioni di carico di una sacca
Nel flusso seguente, vengono contate le variazioni di carico di una sacca. Sono un indicatore dell'usura della sacca. A tal fine, la pressione di sistema viene monitorata e confrontata con un valore minimo e massimo. Quando la pressione massima viene superata per eccesso, il contatore viene incrementato e l'ulteriore incremento viene bloccato finché la pressione di sistema non scende nuovamente al di sotto della pressione minima.
- Pressione di sistema
- Pressione minima costante
- Pressione massima costante
- Confronto pressione di sistema superiore alla pressione massima
- Confronto pressione di sistema inferiore alla pressione minima
- RS-Flip-Flop
- Contatore di pezzi
- Output valore di conteggio
