Diagnóstico de problemas eléctricos/hidráulicos en una dobladora de tubos CNC

Apr 15, 2023

Las conexiones derretidas en el fusible eran una señal reveladora de que algo en el sistema se estaba sobrecargando, aunque al principio no estaba claro por qué sucedió.

Un fabricante de escapes para camiones y autobuses estaba perdiendo tiempo de producción en un tubo de escape de 6 pulgadas. doblador de tubos porque sus fusibles principales se quemaban regularmente. Las imágenes del gabinete eléctrico revelaron que el aislamiento de un par de conexiones de cables también había comenzado a derretirse.

Esta era una situación seria.

Todas las dobladoras de tubos CNC tienen múltiples sistemas que funcionan juntos para impulsar la máquina y, en última instancia, formar tubos rectos en la forma deseada. Esta máquina en particular contenía sistemas hidráulicos para sujeción y posicionamiento de ejes; servoeléctricos para posicionamiento de ejes; voltaje de control monofásico de 120 V CA; y voltaje de control de 24 V CC. El sistema eléctrico principal proporcionaba energía para impulsar o controlar los otros sistemas.

(Aparte, debe haber una desconexión entre la máquina y la fuente de energía del edificio. Y entre la desconexión y el resto de la máquina, o como parte de la desconexión en sí, debe haber alguna forma de desconectar automáticamente la energía si hay algún problema). la máquina falla y hace que la corriente eléctrica aumente).

Una dobladora CNC típica usa energía trifásica, lo que significa que tiene tres circuitos que transportan corriente que suministran energía a la máquina, por lo que habrá tres fusibles o un disyuntor de tres polos en el circuito de desconexión. La energía se distribuye a varias partes de la máquina desde allí.

Dentro del gabinete eléctrico de esta máquina en particular, los cables con aislamiento derretido conducían a dos pequeños transformadores reductores que cambiaban el suministro de energía principal de 480 V, trifásico, a 120 V, voltaje de control monofásico.

Un transformador suministró energía a las diversas válvulas direccionales del sistema hidráulico. El segundo transformador era más pequeño y suministraba el voltaje monofásico de 120 V que, a su vez, alimentaba una fuente de alimentación de CC que proporcionaba 24 V para alimentar la PC de control y el sistema de E/S.

Cada uno de estos transformadores estaba protegido por su propio conjunto de fusibles, pero estos fusibles no se activaban cuando se fundió el fusible principal. En los circuitos eléctricos, los circuitos en paralelo tendrán un voltaje común pero un amperaje poco común. En otras palabras, mientras que cada uno de estos transformadores fue alimentado por el mismo circuito de 480 V, cada uno consumió diferentes cantidades de energía en su operación. Usando una pinza amperimétrica, un tipo común de medidor de prueba que puede medir la corriente de un circuito de CA, sin tocar un cable, al medir el campo magnético a medida que la electricidad se mueve a lo largo del cable, se determinó rápidamente que ninguno de los transformadores consumía suficiente corriente para causar un problema con sus propios fusibles pequeños, y ciertamente no con el fusible principal.

El mismo bus de energía eléctrica que alimentaba los dos pequeños transformadores también alimentaba el motor que accionaba la bomba del sistema hidráulico de la máquina. Usando el mismo amperaje de la pinza amperimétrica, se probó el consumo en cada pata de los motores de la bomba. Con la máquina encendida y nada en movimiento, cada pata consumía solo alrededor de 35 amperios, lo cual no es suficiente para hacer que se funda un fusible principal de 100 amperios. Sin embargo, tan pronto como un operador seleccionaba y movía un dispositivo que hacía que el sistema hidráulico saltara de baja a alta presión, el medidor mostraba 103 amperios.

El motor eléctrico que accionaba la bomba hidráulica se controlaba mediante un arrancador de motor. Un arrancador de motor es una combinación de contactores y un relé de sobrecarga térmica. Cuando está correctamente cableado, el relé de sobrecarga interrumpirá la señal de control a los contactores, lo que hará que el motor se detenga cuando se sobrecargue. Sin embargo, debido a que esto depende del calor generado por la sobrecarga del motor, un arrancador de motor permitirá que un motor funcione durante un período de tiempo muy corto en una condición de sobrecarga hasta que las sobrecargas térmicas se calienten lo suficiente como para abrir la señal de control.

En esta operación en particular, un compensador tenía fugas en la bomba.

Después de confirmar que el arrancador del motor estaba configurado correctamente de acuerdo con el amperaje nominal máximo del motor y que el relé de sobrecarga estaba cableado correctamente para interrumpir la señal del sistema de control, el técnico, Al Drinnon de RbSA Industrial, tuvo que cambiar de marcha. Lo que comenzó como la resolución de un problema eléctrico ahora parecía un problema con el sistema hidráulico.

Las dobladoras de tubos suelen utilizar sistemas hidráulicos porque los hidráulicos pueden generar de forma económica las grandes fuerzas necesarias para deformar un tubo y darle una forma. Sin embargo, los sistemas hidráulicos crean diferentes desafíos para el mantenimiento, la solución de problemas y la reparación.

El sistema hidráulico de la máquina averiada funcionaba con una bomba de presión compensada, que es muy común en las aplicaciones de doblado de tubos. El compensador de presión reduce o detiene automáticamente el flujo de fluido hidráulico si la presión aumenta por encima de un máximo preestablecido (a menudo llamado presión de disparo). El compensador evita que la bomba se sobrecargue. La mayoría de los equipos industriales hidráulicos están diseñados para trabajar entre 2000 y 3000 PSI. Cuando la mayoría de las bombas fallan, la presión cae a medida que se filtra el líquido. Pero cuando fallan las bombas compensadas por presión, acumulan demasiada presión y fallan demasiado. Una válvula de alivio en el sistema hidráulico evitará que la presión se acumule demasiado al devolver el líquido al tanque cuando haya demasiado en el sistema.

Los sistemas hidráulicos en la mayoría de las dobladoras de tubería están diseñados para operar a 2000 PSI o menos, y la válvula de alivio generalmente se establece entre 300 y 500 PSI por encima de eso. Drinnon notó que cuando la máquina se encendía con las bombas funcionando pero inactivas, se mostraban menos de 100 PSI en los manómetros, pero cuando se movía un dispositivo, la presión aumentaba a 2500 PSI.

Hay una válvula que dirige el flujo de la línea de presión de regreso al tanque hidráulico para evitar la acumulación de presión en ralentí. Cuando se mueve un dispositivo, esa válvula bloquea el flujo hacia el tanque, lo que permite que se acumule presión para el funcionamiento de la máquina. Esto se llama presión del sistema. Drinnon estaba viendo un funcionamiento normal a baja presión. En la presión del sistema, el compensador acumulaba demasiada presión, lo que sobrecargaba el motor eléctrico que giraba la bomba hidráulica.

Resulta que el compensador tenía una fuga en la bomba. Con el tiempo, la presión del sistema disminuiría, lo que reduciría la capacidad de la máquina para generar fuerza hidráulica. Por lo tanto, el personal de mantenimiento ajustaría el compensador para que la presión del sistema volviera al rango de operación normal. Eventualmente, la fuga en el compensador fue lo suficientemente grave como para retirarlo e inspeccionarlo. Al darse cuenta de que las juntas tóricas habían fallado, el personal de mantenimiento las reemplazó y reinstaló el compensador.

"Después de la reparación de una bomba o compensador, antes de reiniciar la máquina, el sistema debe ajustarse para que la presión esté en su configuración más baja o cerca de ella", dijo Gary Moore, gerente de operaciones de Air & Hydraulic Equipment. "Esto se hace girando el tornillo de ajuste del compensador en el sentido contrario a las agujas del reloj hasta que esté ajustado casi por completo. No lo quite. La bomba se puede poner en marcha y configurar para generar presión en el sistema. El tornillo de ajuste del compensador debe girarse en el sentido de las agujas del reloj hasta que el el sistema está a la presión de funcionamiento deseada".

Después de que se repararon las fugas en el compensador, el sistema había acumulado tanta presión que se reducía a través de la válvula de alivio a 2500 PSI. Drinnon también ajustó la presión de alivio a la especificación de la máquina de 2300 PSI.

"Para ajustar la presión de alivio, giré completamente el tornillo de ajuste de la válvula de alivio a su presión más alta", dijo Drinnon. "Luego, usando el compensador, establecí la presión del sistema ligeramente más alta que la presión de alivio diseñada; debido a que el alivio debía establecerse en 2300 PSI, configuré el compensador en 2400 PSI.

"Luego, usando el tornillo de ajuste en la válvula de alivio, reduje la presión hasta que estuvo en 2300 PSI. Por último, configuré la presión correcta del sistema de 2000 PSI usando el compensador. Ahora, si el compensador falla, la válvula de alivio evitará que la presión fluya". superior a 2300 PSI".

Finalmente, se recortaron los cables con el aislamiento derretido y se instalaron nuevos conectores. Ahora la máquina está nuevamente en servicio.