ES2256029T3 - Control de defectos de una maquina accionada por un motor electrico. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de regulación para un motor eléctrico con velocidad variable, en el que un convertidor de frecuencia alimenta al motor, al dispositivo de regulación en función de los parámetros de regulación predeterminados y almacenados, y con ayuda del convertidor de frecuencia modifica la velocidad del motor, el dispositivo de regulación modifica la velocidad dentro de los valores límite predeterminados y acciona el motor de una máquina de trabajo, especialmente un dispositivo de impulsión para un fluido, caracterizado porque el dispositivo de regulación capta en una función de aprendizaje valores de funcionamiento del motor, y porque activa una alimentación de los valores de funcionamiento captados, un dispositivo para el control de los defectos.

Description

Control de defectos de una máquina accionada por un motor eléctrico.

La presente edición se refiere a un dispositivo de regulación para un motor eléctrico con velocidad variable, en el que un convertidor de frecuencia alimenta al motor, al dispositivo de regulación en función de los parámetros de regulación predeterminados y alimentados, y, con ayuda del convertidor de frecuencia modifica la velocidad del motor, el dispositivo de regulación modifica la velocidad dentro de los valores límite predeterminados y acciona el motor de una máquina de trabajo, especialmente un dispositivo para la impulsión de un fluido.

Por el documento WO 98/04835 se conoce un procedimiento para la regulación de un grupo accionado con un motor de corriente trifásica, como una bomba o un compresor. Con el motor de corriente trifásica se encuentra intercalado un convertidor de frecuencia, teniendo lugar, dentro o después del convertidor de frecuencia, una medición de la corriente eléctrica. La intensidad de corriente medida se toma para el ajuste de un valor característico de impulsión. Como consecuencia de la intensidad medida en el convertidor de frecuencia o después, o de la potencia eléctrica determinada, se utiliza el convertidor de frecuencia como un regulador. Para poder tomar la intensidad de la corriente o la potencia eléctrica, en función de un valor característico de impulsión, como una pérdida de presión o un caudal, como parámetro para el ajuste de un punto de funcionamiento de un campo de una línea de características, sin embargo, es necesario una determinación permanente o experimental de la línea característica. Esta línea característica se pueden determinar en el fabricante o en una instalación montada y depositarse en una memoria del convertidor de frecuencia.

Con ayuda de modificaciones de parámetros tiene lugar una conversión de la línea característica determinada, para obtener un campo característico para una regulación. Además, se depositan en la memoria condiciones adicionales, tales como: las potencias límite en consideración a la capacidad de potencia del motor, la potencia límite en consideración a la temperatura alcanzable, la corriente límite en consideración a la capacidad de carga de los componentes electrónicos y la velocidad límite en consideración a la fiabilidad de la máquina de trabajo. Para un límite de funcionamiento inferior se alimentan los correspondientes datos de una línea límite. Mediante el comportamiento de un grupo regulado de esta forma en la zona de su línea límite, sólo se realiza que se impide sobrepasar la intensidad admisible correspondiente o la potencia admisible: la regulación dentro del campo de línea características predeterminado por las líneas límite, tiene lugar de tal manera que sólo se alcanza una intensidad máxima admisible o una tensión eléctrica máxima admisible, pero no se sobrepasa. Un almacenamiento de tales curvas límite se utiliza sólo para la realización de un proceso de regulación alimentando un regulador. Este principio es sólo aplicable en caso de que la combinación fija predeterminada de motor y máquina de trabajo. Mediante la determinación experimental única de una línea características y de su extrapolación con los parámetros modificados a un campo de características no son posibles tolerancias de fabricación o condiciones de aplicación
modificadas con máquinas de trabajo modificadas.

Con motores de accionamiento con velocidad variable se ha de asegurar que, en caso de modificaciones, tenga lugar una desconexión del accionamiento. La modificación de la velocidad tiene, en general, con los denominados convertidores de frecuencia y en función de un sistema de regulación. Mediante la modificación de la frecuencia del sistema de tensión puesta a disposición por el convertidor de frecuencia, se posibilita una regulación de la velocidad de la máquina de trabajo casi continua.

En instalaciones, que están integradas por ejemplo, en forma de bombas o de ventiladores están dotadas de un motor de esta clase con velocidad regulada, se pueden presentar por averías de una instalación, estados de servicios inadmisibles. Esto puede ser, por ejemplo, por una rotura de tubería, por un fallo de servicio de los accesorios, por un caudal demasiado reducido o similar, provocar una avería de la instalación. Por otra parte, puede ser la marcha en vacío, la marcha en seco o no llegar a un caudal mínimo predeterminado.

Con una instalación llena de un medio de impulsión, se conoce, por ejemplo, integrar sensores, con cuya ayuda se registra el caudal o la presencia de fluidos. Al no llegar a los valores predeterminados, se origina con ayuda de una señal proporcionada por el sensor, una desconexión del motor de accionamiento. La utilización de tales sensores representa, sin embargo, un gasto adicional considerable, unido con medidas analíticas costosas para la determinación de las condiciones de la instalación, así como de la aplicación de componentes adicionales para la garantía de la función de desconexión. Tales componentes forman, sin embargo, un potencial de riesgo para la seguridad de funcionamiento de un motor de esta clase.

La presente invención se basa en el problema de asegurar para máquinas de trabajo accionadas por motor de velocidad variable, y mediante esta instalación o sistema suministrado, un control de averías fiable.

La solución de este problema prevé un dispositivo según las características de la reivindicación 1 y un procedimiento según las características de la reivindicación 5.

Con un dispositivo de esta clase se proporciona un control de averías, que actúan sobre el motor eléctrico, con velocidad variable un dispositivo de regulación, que con ayuda de una función de aprendizaje previa capta valores de servicio. La alimentación de los valores de servicio activa un dispositivo para control de averías. Con una avería registrada por comparación tiene lugar una desconexión del motor. El control de la avería se utiliza preferentemente para un dispositivo de impulsión accionado por motor eléctrico para un fluido y/o una instalación suministrada por el dispositivo de impulsión.

El procedimiento para el funcionamiento del dispositivo según la invención prevé que el dispositivo de regulación pase en una función de aprendizaje por todos los estados de servicio posibles para el motor, la máquina de trabajo y/o para la instalación abastecida por la máquina de trabajo, que los valores de servicios captados durante la función de aprendizaje del motor en su asignación a la máquina de trabajo accionada por el motor y/o de la instalación, y que después de un almacenamiento de los valores de servicio captados durante la función de aprendizaje se active el control de averías. La función de aprendizaje puede tener lugar dentro de una instalación específica para la aplicación del dispositivo de impulsión.

Después de la alimentación de los valores de servicio captados en la función de aprendizaje, se activa el dispositivo para el control de averías. Éste lleva a una comparación permanente o periódica del estado de servicio, con los valores de servicios captados durante la función de aprendizaje.

Con un funcionamiento con una protección de marcha en vacío, marcha en seco y/o de caudal mínimo, tiene lugar una comparación de los datos de servicios actuales del motor con los valores almacenados durante el proceso de aprendizaje. Al alcanzar y/o no llegar a estos valores almacenados, el motor se desconecta.

Los datos de los estados de funcionamiento se pueden captar y almacenar de diferente forma; se pueden captar y almacenar como valores analógicos o digitales como una o varias curvas, diagramas o en forma de tablas.

Es recomendable, con la utilización de un motor de esta clase para los dispositivos de impulsión, que la función de aprendizaje tenga lugar con un funcionamiento con caudal de impulsión cero. De este modo se puede reconocer, de forma simple, con una comparación de los valores almacenados con los valores actuales de los estados de servicio, un defecto en un dispositivo de impulsión o componentes adicionales.

Finalmente, se recomienda con dispositivos de impulsión utilizar el dispositivo para el control de averías para la marcha en seco y para el aseguramiento en caso de no llegar a una caudal mínimo predeterminado. El procedimiento se puede utilizar también con otras máquinas de trabajo, como protección contra estados de servicio inadmisibles. Así, por ejemplo, se puede evitar el no llegar a una carga mínima predeterminada. Por ejemplo, con un proceso de aprendizaje en un sistema de impulsión bloqueado, es decir, con un caudal de impulsión cero, como con un procedimiento con una válvula de corredera cerrada, no se suministra con una máquina de trabajo en forma de una bomba ninguna caudal. Sin embargo, con este proceso de aprendizaje, se registra que la potencia que da a la máquina de trabajo el motor de accionamiento. Las gamas de velocidad pasadas en un proceso de aprendizaje se captan y almacenan con las correspondientes entregas de potencia.

El motor de velocidad regulable marcha con la máquina de trabajo conectada a una gama de velocidad que se extiende entre la velocidad cero o de la carga cero y/o hasta la velocidad máxima predeterminada o un límite de carga predeterminado del motor. Con un paso de esta clase de una banda de velocidad el dispositivo de regulación determina los valores de velocidad, así como los valores de potencia dados por la máquina de trabajo conectada. Estos valores se captan, asignan y almacenan. El dispositivo de regulación, que puede ser un componente automático, parte integrante de un motor o parte integrante de un convertidor de frecuencia, compara en el funcionamiento permanentemente los valores del motor. El control de averías, activado después del proceso de aprendizaje, utiliza los valores del motor captados permanentemente y compara a estos con los valores almacenados durante el proceso de aprendizaje. Al alcanzar o no llegar a los valores determinados en el proceso de aprendizaje tradicional reacciona entonces el control de averías.

El proceso de aprendizaje se puede realizar de forma simple, por ejemplo, en caso de la instalación de una máquina de trabajo, unida con el motor en una instalación, o también ya pasada, poco antes del suministro, en el fabricante. Los valores de velocidad y de potencia registrados, que se pueden almacenar en forma de curvas, diagramas, tablas o similares, están disponibles entonces en funcionamiento posterior para un control de averías. Para ello ya no son necesarios costosos sensores y su cableado correspondiente.

En la figura se han representado la función de aprendizaje como un diagrama de flujo. Por razones de claridad se han renunciado a la representación de los elementos procesadores de datos.

Un dispositivo de regulación, que influye sobre el motor capta los valores de funcionamiento de la máquina. En la función de aprendizaje, el dispositivo de regulación, registra si la instalación encuentra el listado de funcionamiento correspondiente a un estado límite. Los valores de regulación necesarios para la instalación correspondiente se indican previamente por el fabricante o se entran durante la puesta en marcha en el dispositivo de regulación. Para ello se entra o predetermina también el estado límite, que después tiene que captarse en una instalación. En sistemas de impulsión de fluido, en los que se coloca una bomba regulada, representa un funcionamiento de la bomba contra una válvula de corredera que se encuentra cerrada en el lado de presión, un estado límite de esta clase.

Si el dispositivo de regulación reconoce que la instalación no se encuentra en un estado límite, entonces se interrumpe la función de aprendizaje. En cambio, al existir un estado límite se activa automáticamente la función de aprendizaje. Para ello tiene lugar una posición cero de un contador interno y se constata si la velocidad del motor es igual o menor que una velocidad máxima predetermina. O si aquel valor de funcionamiento que se ha de controlar es igual o menor que un valor de funcionamiento máximo. El valor de funcionamiento puede ser, por ejemplo, una potencia a controlar. Para excluir una destrucción de la máquina a controlar no se debe sobrepasar en la función de aprendizaje un valor de potencia máximo.

Si se encuentran los valores a controlar por encima de la velocidad máxima o por encima de un valor de servicio máximo, entonces termina la función de aprendizaje. Si se encuentran, en cambio, los valores a controlar por debajo de un valor máximo predeterminado, entonces se aplica un valor nominal. El valor nominal resulta de un valor inicial, al que se añade el producto, que resulta de la multiplicación de un valor de intervalo con el valor numérico correspondiente. Un valor nominal o valor de servicio así determinado se almacena. En el dibujo se han realizado como ejemplo para un valor nominal la velocidad. La velocidad utilizada a título de ejemplo en el diagrama del proceso, está formada de una velocidad inicial a la que se añade el producto de un intervalo de velocidad multiplicado con un valor del contador. En vez de la velocidad, se puede utilizar también un valor de funcionamiento. Tales valores de funcionamiento dependen de la velocidad. Después de averiguar el valor de la velocidad, tiene lugar el procesado de una función de deslizamiento, en el que el valor numérico se incrementa en un valor. Este proceso se realiza mientras los valores a averiguar correspondan al valor máximo correspondiente. Al alcanzar éste, finaliza la función de aprendizaje. Con ayuda del valor determinado últimamente en la función de aprendizaje, existe un valor nominal de giro o de funcionamiento para la correspondiente instalación, con cuya ayuda es posible un control seguro de los defectos.

En una instalación son posibles estados de funcionamiento, en los que, debido a los valores de velocidad o a los estados de funcionamiento, se pueden presentar diferentes resultados. Por ello, se comprobará en el caso aislado si una función de aprendizaje se debe realizar sólo con valores de velocidad, sólo con valores de funcionamiento o con ambos valores como valores nominales.

Claims (13)

1. Dispositivo de regulación para un motor eléctrico con velocidad variable, en el que un convertidor de frecuencia alimenta al motor, al dispositivo de regulación en función de los parámetros de regulación predeterminados y almacenados, y con ayuda del convertidor de frecuencia modifica la velocidad del motor, el dispositivo de regulación modifica la velocidad dentro de los valores límite predeterminados y acciona el motor de una máquina de trabajo, especialmente un dispositivo de impulsión para un fluido, caracterizado porque el dispositivo de regulación capta en una función de aprendizaje valores de funcionamiento del motor, y porque activa una alimentación de los valores de funcionamiento captados, un dispositivo para el control de los defectos.

2. Dispositivo de regulación, según la reivindicación 2, caracterizado porque un almacenamiento de los valores de funcionamiento para una protección de la marcha el vacío, marcha en seco y/o de protección de caudal mínimo activa el dispositivo para el control de defectos.

3. Dispositivo de regulación, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la función de aprendizaje tiene lugar en un funcionamiento con un caudal cero.

4. Dispositivo de regulación, según la reivindicación 1, 2 ó 3 caracterizado porque el control de defectos evita llegar al caudal mínimo predeterminado y a una carga mínima predeterminada.

5. Procedimiento para el funcionamiento de un dispositivo de regulación para un motor eléctrico con velocidad variable, en el que en fabrica, durante una puesta en servicio, se captan valores de funcionamiento del motor, captados por la de medición en función de una máquina de trabajo accionada y/o por la instalación de suministro de la máquina trabajo y se almacenan, el dispositivo de regulación durante funcionamiento lleva a cabo una medición de la intensidad absorbida por el motor de accionamiento con su potencia eléctrica, caracterizado porque el dispositivo de regulación pasa en una función de aprendizaje por todos los estados de servicio posibles para los estados de funcionamiento para el motor, la máquina de trabajo y/o la instalación alimentada por la máquina de trabajo, porque se mantienen los valores de servicio captados durante la función de aprendizaje del motor en su asignación a la máquina de trabajo, accionada por motor y/o de la instalación, y porque después de un almacenamiento de los valores de servicio, captados durante la función de aprendizaje, se activa un control de defectos.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque con un funcionamiento con protección de marcha en vacío, marcha en seco y/o de caudal mínimo, el dispositivo de regulación compara los datos de servicio actuales de motor con los valores almacenados como durante el proceso de aprendizaje y se desconecta el motor al alcanzar y/o no llegar a los valores almacenados desconecta el motor.

7. Procedimiento, según la reivindicación 5 ó 7, caracterizado por una comparación permanente periódica del estado de funcionamiento con valores de funcionamiento captados durante la función de aprendizaje.

8. Procedimiento, según una o varias de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque los datos de los estados de funcionamiento se captan y almacenan como consecuencia de los valores digitales o analógicos.

9. Procedimiento, según una o varias de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque los datos de los estados de funcionamiento se captan y almacenan en forma de una o de varias curvas, diagramas o tablas.

10. Procedimiento, según una o varias de las reivindicaciones 5 a 9, caracterizado porque la función de aprendizaje tiene lugar con un funcionamiento con caudal de impulsión cero.

11. Procedimiento, según una o varias de las reivindicaciones 5 a 10, caracterizado porque el dispositivo para el control de defectos se utiliza para la protección de marcha en seco del dispositivo de impulsión.

12. Procedimiento, según una o varias de las reivindicaciones 5 a 11, caracterizado porque el dispositivo para el control de defectos se utiliza para el aseguramiento del dispositivo de impulsión para el caso de que no se alcance un caudal de impulsión mínimo predeterminado.

13. Procedimiento, según una o varias de las reivindicaciones 5 a 12, caracterizado porque el dispositivo para el control de defectos para el aseguramiento de la máquina de trabajo se utiliza para el caso de no llegar a una carga mínima predeterminada.