Banco di prova durata di pompe acqua automobilistiche

Author(s):
G. Gozzini - TLGB
R. Maffina - TLGB

Industry:
Automotive

Products:
Datalogging and Supervisory Control, Compact FieldPoint

The Challenge:
Il banco ha lo scopo di verificare la rispondenza delle specifiche relative alla durata delle pompe o componenti di essa, attraverso una serie di prove codificate.

The Solution:
Le pompe sono connesse ad un circuito idraulico che simula le diverse condizioni di pressione e temperatura. Motori brushless attivano la pompa cambiando la velocità di rotazione.

Le prove più comuni sono mirate alla verifica di uno o più componenti:
• Cuscinetti: si provano sottoponendoli ad un carico assiale e radiale.
• Tenute meccaniche, sottoponendole a cicli termici e periodiche rotazioni a secco.

Sul banco sono collaudate 4 pompe contemporaneamente.

Le quattro pompe sono inserite in un circuito che permette la circolazione del fluido di prova a temperature impostabili che variano da -40°C a +160°C. è inoltre previsto un gruppo di pressurizzazione a monte delle pompe.
La velocità di rotazione dei motori è regolabile da 0 a 6000 g/min secondo leggi stabilite dall’utente.

I parametri acquisiti sono durante la prova sono:
• Pressione liquida in entrata ed in uscita alla pompa.
• Temperatura sul pezzo.
• Temperatura del liquido in vari punti del circuito.
• Portata del liquido.
• Forza assiale sul cuscinetto pompa.
• Forza di tensione della cinghia.
• Coppia assorbita dal motore.
• Numero di giri della pompa.
• Quantità di liquido perso.

Configurazione del banco
La macchina è costituita sostanzialmente da una struttura in carpenteria:
• nella cui parte superiore sono posti l’impianto di raffreddamento, l’impianto di riscaldamento ed il quadro elettrico;
• nella parte inferiore è presente: anteriormente la meccanica necessaria all’installazione delle pompe e posteriormente l’impianto idraulico, è inoltre presente tutta la sensoristica a bordo impianto e pompe;
• sotto le quattro postazioni di collaudo sono poste quattro bilance supportate da strutture vincolate a terra.

Da punto di vista funzionale il banco è costituito da:
• Blocco pompe.
• Circuito idraulico su cui sono connesse le pompe ed è costituito da: tubi coibentati, scambiatori, valvole, sistema di pressurizzazione.
• Circuito frigorifero.
• Circuito di riscaldamento.
• Circuito adduzione azoto.
• Circuito ausiliario di recupero paraflu.

Apparecchiatura e software di gestione
Il sistema di controllo è così composto:
- un PC HP Pentium IV con 1GB di RAM e sistema operativo Windows XP Professional,
- un NI CompactFieldPoint (NI cFP-2010), con schede di ingressi analogici e I/O digitali,
- due NI cFP- 2020, con schede di ingressi analogici e I/O digitali.
-
L’intero software di gestione, dal controllo di ingressi e uscite alla supervisione e archiviazione dei dati, è sviluppato in ambiente NI LabVIEW.

Il PC svolge la funzione di interfaccia utente, quindi si è sviluppato un sistema di supervisione in ambiente NI LabVIEW Datalogging and Supervisory Control ( DSC) per la gestione degli allarmi e il Datalogger per il salvataggio, l’archiviazione e la successiva consultazione ed esportazione dei dati di processo. Il software di supervisione permette di visualizzare lo stato dell’impianto con l’ausilio di rappresentazioni grafiche del layout dell’impianto nel suo complesso e delle sue singole parti in dettaglio, di modificarne i parametri di controllo (con la possibilità di archiviare e riutilizzare set di impostazioni), di visualizzare gli allarmi e le segnalazioni di diagnostica e di visualizzare ed esportare i dati storici. Il PC si occupa dell’archiviazione dei dati e risulta quindi indispensabile per questa funzionalità, tuttavia l’intero sistema può funzionare (una volta che i dati siano stati opportunamente impostati) anche con il PC spento, in quanto il processo è totalmente gestito dai più affidabili cFP che garantiscono un controllo deterministico del processo.

Ognuno dei dispositivi NI Compact FieldPoint (cFP) si occupa della gestione di una porzione dell’impianto, nel dettaglio:
- il cFP -2010 gestisce il circuito idraulico comune alle 4 stazioni di collaudo, controllando i cicli di temperatura con un controllo di tipo PID, e la centralina per la pressurizzazione del circuito. Inoltre si occupa dei consensi per l’accesso all’impianto e della gestione dei cicli di prova, interagendo con gli altri cFP tramite datasocket. Il dispositivo è connesso sia al PC che agli altri cFP attraverso una rete ethernet.
- I due cFP-2020 hanno funzionalità identiche fra loro e gestiscono, ognuno, due delle quattro stazioni di collaudo. I cicli di velocità, il controllo del tensionamento della cinghia di trasmissione, la verifica delle variabili di controllo in modo da interrompere il processo o intraprendere un’azione correttiva al superamento dei limiti impostati. Vengono anche utilizzate le 3 porte seriali RS232 presenti sui dispositivi, due per la lettura di strumenti con uscita seriale posti sull’impianto e uno per la trasmissione dei valori di processo ad un pannello operatore.
La comunicazione fra i cFP e il PC avviene attraverso il protocollo TCP.
Alcuni dati di processo, quelli che hanno bisogno di una elaborazione prima di essere utilizzati e salvati, sono inviati al PC tramite TCP e quindi archiviati; altri, quelli che vengono utilizzati così come letti dal campo, vengono acquisiti attraverso l’OPC Server presente su ognuno dei dispositivi FieldPoint e quindi archiviati.

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G. Gozzini
TLGB
Tel: 0306863009
gozzini.giuseppe@tlgb.

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