Perché il ventilatore EBM PAPST G3G250-GN44-01 non raggiunge la corretta velocità di rotazione? Diagnostica rapida

Se l’EBM PAPST G3G250-GN44-01 non raggiunge la corretta velocità di rotazione, ciò non significa automaticamente che il motore sia guasto. Innanzitutto è necessario controllare la velocità effettiva tramite il segnale TACH, il segnale di riferimento 0-10 V o PWM e la tensione di 230 VAC misurata durante il funzionamento. Solo quando il comando e l’alimentazione risultano corretti, conviene cercare la causa nei cuscinetti, nella girante, nelle condizioni di flusso, nel surriscaldamento o nell’elettronica EC integrata.

Questo approccio è particolarmente importante nella manutenzione industriale. Sostituire un ventilatore perfettamente funzionante non risolverà il problema se la causa della bassa velocità è il controllore PLC, un segnale analogico errato, una caduta di tensione nell’impianto o un punto di lavoro troppo gravoso del sistema di ventilazione.

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Perché l’EBM PAPST G3G250-GN44-01 funziona a una velocità troppo bassa?

4500 giri/min è la velocità corretta per il G3G250-GN44-01?

L’EBM PAPST G3G250-GN44-01 è un ventilatore radiale EC che utilizza il motore M3G084-FA. È alimentato monofase con una tensione nominale di 230 VAC, 50/60 Hz, con un intervallo ammesso di 208-240 VAC.

Per i dati definiti al carico massimo, il produttore indica:

• velocità di circa 4500 giri/min,
• potenza assorbita 860 W,
• corrente 4,8 A a 208 V,
• diametro della girante 250 mm,
• 7 pale,
• cuscinetti a sfere.

Nei dati definiti conformemente ai requisiti ErP compare anche il valore di 4530 giri/min. Tuttavia, non deve essere considerato come la velocità che il ventilatore deve raggiungere in ogni installazione. Il punto ErP viene determinato in specifiche condizioni di misura, pertanto durante la diagnostica è necessario considerare anche il reale punto di lavoro dell’intero sistema.

L’aspetto più importante è stabilire se il dispositivo riceve il corretto riferimento di velocità e se non intervengono limitazioni dovute all’alimentazione, alla temperatura, alla meccanica o alle condizioni di flusso.

Un segnale 0-10 V o PWM errato può limitare la velocità?

Sì. È uno dei primi elementi da controllare. Il G3G250-GN44-01 dispone di elettronica EC integrata e la sua velocità può essere controllata tramite l’ingresso analogico 0-10 VDC oppure mediante un segnale PWM.

Un’importante regola diagnostica: i due ingressi non devono essere utilizzati contemporaneamente. Se l’impianto invia un segnale all’ingresso analogico, bisogna assicurarsi che l’ingresso PWM non venga contemporaneamente comandato in modo attivo, e viceversa.

L’ingresso 0-10 V ha un’impedenza di circa 100 kΩ, mentre l’ingresso PWM è progettato per una frequenza di 1-6 kHz. La diagnostica dovrebbe comprendere una misurazione direttamente sul connettore del ventilatore, e non soltanto la lettura del valore di riferimento nel PLC, sul pannello HMI o nel controllore superiore.

Ad esempio, il controllore può visualizzare una richiesta di velocità massima, mentre a causa di un guasto dell’uscita analogica, di un problema con la massa GND, della resistenza dei cavi o del connettore, al ventilatore arriva un valore errato.

Cosa controllare con il comando 0-10 V?

• la tensione effettiva tra l’ingresso 0-10 V e GND,
• la stabilità della tensione durante il funzionamento,
• la continuità dei cavi e la qualità dei collegamenti,
• che l’ingresso PWM non venga comandato contemporaneamente,
• che la sorgente del segnale sia correttamente compatibile con l’ingresso del ventilatore.

Cosa controllare con il PWM?

• la frequenza del segnale,
• il duty cycle,
• la qualità della forma d’onda all’oscilloscopio,
• il collegamento GND,
• l’assenza di una regolazione simultanea della velocità tramite 0-10 V.

Come si svolge la diagnostica del Baumüller DSG 45-M prima della revisione?

La tensione di rete deve essere misurata durante l’effettivo funzionamento del ventilatore. La semplice verifica della presenza di 230 VAC con il dispositivo spento può essere insufficiente.

Il G3G250-GN44-01 è progettato per funzionare nell’intervallo 208-240 VAC. Una caduta di tensione eccessiva può attivare la funzione di rilevamento della sottotensione di rete. È quindi opportuno monitorare la tensione anche durante l’avviamento e quando l’impianto è sottoposto a un carico maggiore.

È necessario controllare:

• la tensione L-N sul ventilatore,
• lo stato dei morsetti e dei connettori,
• la continuità del conduttore neutro,
• il collegamento di protezione PE,
• le cadute di tensione su cavi, contattori ed elementi intermedi.

Se più utenze della macchina sono alimentate dallo stesso circuito, una caduta periodica di tensione può comparire esclusivamente durante una determinata fase del ciclo produttivo. Per questo motivo, in caso di problemi sporadici, è utile eseguire la misurazione nel momento in cui la velocità del ventilatore inizia a diminuire.

La girante, i cuscinetti o l’impianto dell’aria possono causare una riduzione della velocità?

Dopo aver escluso problemi di comando e alimentazione, è necessario passare alla parte meccanica. Il ventilatore può ricevere il corretto riferimento di velocità ma non raggiungere i giri previsti a causa di una maggiore coppia resistente.

Le cause tipiche sono:

• cuscinetti usurati o danneggiati,
• girante sporca,
• corpi estranei nel percorso del flusso,
• sfregamento degli elementi rotanti,
• squilibrio della girante,
• danni meccanici dopo il trasporto o un guasto,
• vibrazioni eccessive e risonanza dell’impianto.

Con il dispositivo spento e protetto contro il riavvio, è necessario verificare che il rotore giri liberamente e che non siano presenti rumori insoliti, funzionamento irregolare o gioco percepibile dei cuscinetti.

Non bisogna inoltre ignorare il punto di lavoro dell’impianto. Un filtro sporco, una serranda parzialmente chiusa, un condotto ostruito, una modifica della geometria del sistema o un’altra variazione del processo possono modificare le condizioni aerodinamiche del ventilatore. In questo caso, la sola sostituzione dell’elettronica non risolverà il problema.

Quando la causa è il surriscaldamento o l’elettronica EC?

Il G3G250-GN44-01 contiene un’elettronica integrata responsabile sia della commutazione del motore EC sia delle funzioni di protezione. Il sistema dispone, tra l’altro, di limitazione della corrente, protezione termica dell’elettronica e del motore, rilevamento della sottotensione e protezione contro il blocco del rotore.

Se il ventilatore funziona ad alta temperatura, ha un raffreddamento limitato oppure lavora al di fuori del punto di funzionamento ammesso, l’elettronica può intervenire in protezione. Per questo modello, il produttore prevede una temperatura ambiente massima di circa 60°C, tuttavia la temperatura effettiva dei componenti dipende anche dal montaggio e dalle condizioni di raffreddamento.

Un problema termico può essere indicato da situazioni in cui:

• il ventilatore inizialmente raggiunge la velocità corretta, ma rallenta dopo essersi riscaldato,
• il problema si verifica soltanto quando la temperatura dell’armadio o della macchina è elevata,
• dopo il raffreddamento il dispositivo riprende a funzionare correttamente,
• l’alloggiamento dell’elettronica raggiunge una temperatura insolitamente elevata.

Se il segnale di riferimento, il TACH, la tensione di rete, la meccanica e le condizioni di flusso sono stati verificati ma la velocità rimane troppo bassa, il controllo dovrebbe comprendere l’elettronica EC, lo stadio di potenza, i circuiti di misura e i componenti di comando del motore.

Come diagnosticare rapidamente l’EBM PAPST G3G250-GN44-01?

Passaggio 1. Come misurare la velocità tramite l’uscita TACH?

L’uscita TACH è uno dei punti diagnostici più utili, poiché consente di controllare la velocità effettiva senza fare affidamento sul valore di riferimento del controllore.
Il G3G250-GN44-01 genera 3 impulsi per ogni giro della girante. Se la frequenza TACH è espressa in hertz, la velocità può essere calcolata con la formula:

n = f × 20

dove:
n – velocità in giri/min,
f – frequenza del segnale TACH in Hz.

Esempio: con una frequenza di 225 Hz si ottiene:

225 × 20 = 4500 giri/min.

Se il misuratore o l’oscilloscopio indica, ad esempio, 180 Hz, la velocità effettiva è di circa 3600 giri/min. In questo modo è possibile stabilire rapidamente se il problema riguarda realmente la velocità del ventilatore o un’indicazione errata nel sistema di controllo.

Passaggio 2. Come controllare il comando 0-10 V e PWM?

Dopo aver confermato che la velocità è troppo bassa, è necessario controllare il segnale di riferimento. La cosa più importante è effettuare la misurazione direttamente sull’ingresso del ventilatore.

• Stabilisci se l’impianto utilizza 0-10 V o PWM.
• Controlla il cavo del segnale e GND.
• Misura il valore effettivo del segnale.
• Se viene utilizzato il PWM, controlla la frequenza e il duty cycle con un oscilloscopio.
• Assicurati che il secondo ingresso di comando non venga utilizzato attivamente.

Se il segnale di riferimento cambia correttamente mentre la frequenza TACH rimane praticamente invariata, il problema potrebbe trovarsi nell’elettronica di controllo del ventilatore o nelle sue condizioni di funzionamento.

Passaggio 3. Come misurare correttamente l’alimentazione?

La tensione deve essere misurata sui morsetti di alimentazione del ventilatore durante il funzionamento. Il controllo dovrebbe considerare non solo il valore medio, ma anche i momenti in cui si verifica una riduzione della velocità.

Se l’alimentazione esce dall’intervallo richiesto, è necessario innanzitutto individuare la causa nell’impianto elettrico. Può trattarsi di un collegamento allentato, un connettore danneggiato, un circuito sovraccarico, un problema con il conduttore neutro o un’eccessiva caduta di tensione.

Passaggio 4. Come controllare la girante e i cuscinetti?

Dopo aver scollegato l’alimentazione e protetto il dispositivo contro un avviamento accidentale, è necessario verificare che la girante ruoti liberamente. Una resistenza evidente, rumori, gioco o funzionamento irregolare indicano un problema meccanico.

È inoltre necessario controllare la girante per verificare la presenza di sporco e danni. I depositi sulle pale possono causare squilibrio, mentre le vibrazioni ad alta velocità accelerano il deterioramento dei cuscinetti e degli elementi meccanici.

Passaggio 5. Come valutare la temperatura e il punto di lavoro?

Se le misurazioni elettriche sono corrette, è necessario controllare le condizioni ambientali e aerodinamiche. È utile confrontare il comportamento del ventilatore a freddo e dopo un funzionamento prolungato, nonché verificare la temperatura dell’alloggiamento del motore e dell’elettronica.

Allo stesso tempo, occorre verificare che l’impianto dell’aria non presenti ostruzioni. Una variazione della resistenza al flusso può derivare da un filtro sporco, una serranda chiusa, modifiche ai condotti o un guasto di altri elementi dell’impianto.

Riparazione, rigenerazione o modernizzazione – cosa scegliere?

La decisione dovrebbe basarsi sul risultato della diagnostica. Se il danno è limitato a un’area ripristinabile dell’elettronica o della parte meccanica, la riparazione o la rigenerazione può consentire di mantenere il modello originale del dispositivo senza modifiche costruttive alla macchina.

La modernizzazione o la scelta di un’altra soluzione dovrebbe essere presa in considerazione quando la riparazione non è tecnicamente giustificata, il dispositivo lavora in condizioni non idonee oppure i guasti si ripetono a causa dell’applicazione stessa.

Nel caso di dispositivi industriali inutilizzati o guasti, è possibile inoltre chiedere informazioni sulla possibilità di acquisto. Per il reparto manutenzione ciò consente di organizzare le scorte di ricambi e recuperare valore da componenti che non verranno più utilizzati.

Perché una diagnostica rapida riduce i costi di fermo macchina?

In uno stabilimento industriale, il costo di un problema al ventilatore raramente si limita al prezzo del componente stesso. Una riduzione dell’efficienza di raffreddamento, ventilazione o del processo può causare allarmi della macchina, surriscaldamento di altri componenti e arresti della produzione.

Una diagnostica rapida riduce i costi di fermo perché consente di stabilire in breve tempo se la causa del problema è il dispositivo stesso, il sistema di comando, l’alimentazione o le condizioni operative dell’impianto. Nel caso dell’EBM PAPST G3G250-GN44-01, la misurazione del TACH, il controllo del segnale 0–10 V o PWM e la verifica della tensione 230 VAC possono restringere rapidamente la ricerca della causa del guasto ed evitare la sostituzione inutile di un ventilatore perfettamente funzionante. Quanto più rapidamente il reparto manutenzione individua la reale causa della riduzione della velocità, tanto minore sarà il tempo di fermo macchina, il rischio di ulteriori danni e il costo della produzione persa, dell’assistenza e dell’acquisto di ricambi per tentativi.

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