Inżynieria Śledcza - Tajemnica mocy

Obiekty biurowe klasy A zapewniają najwyższy standard, a ich instalacje zawsze są nowoczesne i dokładne. Nie ma też mowy o przestoju lub wyłączenie z użytkowania poszczególnych elementów w przypadku ich awarii. Na wszystkie problemy trzeba reagować szybko i sprawnie. Tak też było w przypadku zgłoszenia reklamacji siłownika eletromotorycznego serii TA-MC marki IMI TA. Ich zadaniem była obsługa modułu hydraulicznego nagrzewnic, chłodnic i odzysku ciepła w centralach wentylacyjnych w tym obiekcie. Problemem były siłowniki, które od czasu do czasu przestawały reagować na sygnał sterujący. Zaobserwowane przez obsługę nieprawidłowości mijały po manualnej kalibracji. Inżynier Śledczy podjął wyzwanie rozwikłania zagadki. Prace, częściowo zostały przeprowadzone w laboratorium w Olkuszu, a częściowo na miejscu by móc zaobserwować wszelkie reakcje układu w realnych warunkach pracy. Na czas reklamacji zostały zastosowane siłowniki zastępcze.

Tajemnica mocy, czyli słowo o P, I, U

Tajemnicę poszukiwania mocy w przytoczonym przypadku wyjaśnia Mateusz Wierzbicki z działu techniczno-handlowego z IMI Hydronic Engineering:
 

Reklamacja otrzymanych siłowników po gruntownej weryfikacji przez inżynierów z działu jakości została rozpatrzona negatywnie. Po serii kilkudniowych testów, jakość pracy i parametry techniczne niczym nie odbiegały od urządzenia wzorcowego. W między czasie na innych układach central, które do tej pory nie wykazywały jakichkolwiek nieprawidłowości, doszło do zawieszenia pracy kolejnych siłowników. Obsługa obiektu zasugerowała rozpatrzenie możliwości mechanicznego zacięcia zaworów regulacyjnych. Z punktu widzenia polityki jakości jest to raczej niemożliwe, ponieważ każdy zawór TA-FUSION-P przed opuszczeniem fabryki zostaje poddany serii testów dotyczących szczelności, poprawności pracy mechanizmów ruchomych oraz zgodności charakterystyki przepływu z wartościami wzorcowymi.

Wszystkie wyniki zostają zapisane w formie cyfrowej, a ich przyporządkowanie zostaje umieszczone w formie naklejki z kodem kreskowym na korpusie każdego zaworu. Dzięki temu uzyskujemy możliwość szybkiej weryfikacji oraz gwarancję jakości.

Dodatkowo siłowniki posiadają zapisany algorytm awaryjny na wypadek, gdy jakieś ciało stałe zaklinuje się w gnieździe zaworu. Polega to na otwarciu zaworu w celu zwiększenia przepustowości gniazda, a tym samym możliwości przepływu zanieczyszczenia poza obręb armatury regulacyjnej. Cała procedura jest powtarzana trzykrotnie. Po tym procesie siłownik przechodzi do pozycji bezpiecznej unikając możliwości samouszkodzenia.

W celu rozwiązania zagadki weryfikowane są wszystkie sugestie i możliwości, aby w drodze eliminacji uzyskać pewność diagnozy. Z uwagi na konieczność zachowania ciągłości pracy układów, demontaż armatury w celu jej zbadania był ostatecznością. Dlatego inżynierowie z działu jakości przetransportowali na obiekt część aparatury tworząc laboratorium mobilne. Umożliwiło to sprawdzenie urządzeń w warunkach rzeczywistych na pracującym układzie, dzięki czemu otrzymane wyniki pomiarów są wiarygodne i to nie tylko dla warunków laboratoryjnych.

W pierwszej kolejności sprawdzony została - przy użyciu specjalnego dynamometra - rzeczywista siła potrzebna do zamknięcia zaworu. Kilka pomiarów na badanych układach w pewnych odstępach czasu nie ujawniło żadnych nieprawidłowości. Siłownik o nominalnej sile docisku równej 1000N w każdym przypadku musiał sobie poradzić z oporem prawie połowę mniejszym, a trzpień sprzężony z mechanizmem regulacyjnym pracował bez zarzutu.

Kolejnymi elementami poddanymi czynnościom sprawdzającym były siłowniki. Za pomocą peryferyjnego zasilacza niezależnego od instalacji elektrycznej i automatyki sprawdzono poprawność działania siłowników na wszystkich potencjalnych układach.

Wyniki były tym bardziej zastanawiające, gdyż tak samo jak w przypadku zaworów - nie stwierdzono żadnych nieprawidłowości. Następnym krokiem było sprawdzenie zasilania i sygnałów sterujących. Były one co prawda wykonywane przez obsługę obiektu, ale w celu ich potwierdzenia mobilne laboratorium zajęło się tym ponownie. Za pomocą precyzyjnego miernika elektrycznego, sprawdzono wartości napięcia oraz natężenia.

Ważne jest, aby wykonać pomiar obu parametrów, ponieważ dopiero iloczyn tych wartości daje rzeczywistą moc potrzebną do prawidłowej pracy danego urządzenia.

P= U x I [VA]

WAŻNE: Najczęstszym błędem podczas pierwszej weryfikacji jest wyłącznie pomiar napięcia, który nie pozwala zobrazować w pełni warunków pracy urządzenia.

Pobór mocy: TA-MC100/24: 6 VA

(odczytane z karty produktu)

Analizy kolejno wykonywanych pomiarów wskazywały na brak nieprawidłowości, aż do ostatniego układu, którego pomiar wykonany został w porze wieczornej, co miało istotne znaczenie dla sprawy. Godzina wykonywanego pomiaru pokrywała się z godziną wysterowania przez system BMS obniżenia parametrów pracy układów w ramach osłabienia nocnego. Dzięki temu zespół zaobserwował obniżenie poziomu wartości natężenia poniżej dopuszczalnej, które powodowały zatrzymania siłownika, ale tylko przez pewien okres czasu. Po analizie archiwalnych danych pracy systemu BMS inżynierowie odkryli algorytm zaburzenia parametrów temperatury nawiewu. Otóż dochodziło do niego w chwili wysterowania przez regulator kilku elementów central, w skład których wchodziły sekcje wstępnego podgrzewu (układ wykorzystujący czynnik wracający z układu chłodzenia w celu podniesienia temperatury powietrza zewnętrznego w okresie zimowym i przejściowym oraz jednocześnie obniżając temperaturę czynnika w celu zmniejszenia nakładów energii na pracę źródła chłodu; pre-heating), nagrzewnic wstępnych, chłodnic, nagrzewnic wtórnych oraz sekcji nawilżania adiabatycznego. Dzięki współpracy z inżynierami odpowiedzialnymi za automatykę obiektu, którzy zasymulowali proces jednoczesnego wysterowania wszystkich elementów regulacyjnych dla danej centrali. Dwa siłowniki po chwili zatrzymały się. Przy ponownej próbie podłączono ponownie mierniki elektryczne. Pomiary wyjaśniły wszystko. Diagnoza ustalona!

Z uwagi na ilość elementów podłączonych pod jeden zasilacz regulatora centrali w chwili jednoczesnego wysterowania pracy wszystkich elementów (występowało najczęściej przy załączeniu trybu osłabienia nocnego) część siłowników zatrzymywało się, ponieważ wartość natężenia była nieodpowiednia.

• Pomiar napięcia: 23- 23,5 V (DC)
• Pomiar natężenia: 100-110 mA (DC)
• P= U x I [VA]    ->   23,5V x 0,11A = 2,5 VA

Przyczyną całej sytuacji był nieprawidłowo zaprojektowany zasilacz regulatora centrali. Po wymianie tego elementu na odpowiedni, cały układ pracuje bez zarzutu.