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Master in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari – A.A. 2011/2012 Modulo didattico Scambio delle esperienze di stage Roma, 10-14 settembre.

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Presentazione sul tema: "Master in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari – A.A. 2011/2012 Modulo didattico Scambio delle esperienze di stage Roma, 10-14 settembre."— Transcript della presentazione:

1 Master in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari – A.A. 2011/2012 Modulo didattico Scambio delle esperienze di stage Roma, settembre 2012 Pietro Filippo Nocera Allestimento di una postazione diagnostica per la verifica automatica di funzionalità delle Gate Unit per azionamento di trazione E404 PLT tutor aziendale Pasquale Orlando tutor universitario prof. Regina Lamedica azienda ospitante

2 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Mappa della presentazione 2 La struttura ospitante Ambito della problematica La soluzione proposta Implementazione software Risultati sperimentali e prime osservazioni Conclusioni

3 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera OGR di Vicenza Sito di revisione dei locomotori E404 PLT 3

4 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Ambito della problematica Azionamento del treno ETR500 PLT Convertitore 2Q/4Q e inverter di trazione Segnalazioni di guasto e fermo treno 4

5 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Ambito della problematica 5 Funzionamento di un inverter A*D = 1, B*C = 0 V RS = V DC A*D = 0, B*C = 1 V RS = -V DC Alternando gli eventi di apertura e chiusura si ottiene unonda quadra:

6 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Ambito della problematica 6 Un ramo circuitale aggiuntivo permette di passare al regime trifase R, S e T sono sfasate di 120° Massima attenzione per evitare cross-conduction!

7 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Ambito della problematica 7 Inverter: implementazione reale Interruttori a stato solido GTO (Gate Turn-Off)

8 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Ambito della problematica 8 La logica di trazione determina il funzionamento degli interruttori GTO Il modulo TCU comanda due Gate Unit Connessioni in fibra ottica contro i disturbi Funzione di interlock

9 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Ambito della problematica 9 Gate Unit pilotaggio GTO comando ottico moduli indipendenti diagnostica integrata Componenti discreti e disegno modulare

10 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Ambito della problematica I guasti sono inevitabili! V GK deve essere monitorata V BATT e V REF devono essere stabili La Gate Unit non può controllare dinamicamente i parametri elettrici Nessuna verifica sul valore della I GK Le variazioni di corrente non sono monitorate Non vengono fornite informazioni sui guasti eventualmente rilevati 10

11 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Ambito della problematica Osservare landamento nel tempo delle grandezze elettriche permette di ottenere informazioni sul corretto funzionamento delle apparecchiature. I parametri da monitorare sono tre: Corrente di Accensione Corrente di Mantenimento Corrente di Spegnimento 11

12 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Ambito della problematica Simulazione della presenza del modulo pilota TCU tramite apposita scheda elettronica - TEINV Simulazione della presenza dei moduli GTO tramite diodi di carico 12 Semikron SKR 100/12 I F = V Montaggio su staffa

13 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Ambito della problematica Misura della corrente senza contatto Telcon HTP 50 Effetto Hall CL, alta precisione (0.5%) 13

14 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Ambito della problematica Corrente di accensione Ampiezza del picco positivo Ampiezza temporale impulso di accensione 14

15 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Ambito della problematica 15

16 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Ambito della problematica Corrente di spegnimento Ampiezza del picco negativo Riferimento relativo 16

17 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Ambito della problematica Procedura diagnostica del produttore Richiede strumentazione specifica Richiede operatori specializzati Tempi lunghi per il setup di misura Obiettivo: realizzare una postazione di diagnostica automatica che implementi la procedura esistente con il minimo intervento delloperatore 17

18 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera La soluzione proposta 18

19 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera La soluzione proposta Componenti dellapparato diagnostico Postazione PC Windows Oscilloscopio programmabile Piattaforma di misura Software di automazione 19

20 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera La soluzione proposta La postazione diagnostica realizzata richiede soltanto pochi collegamenti: Terminali di potenza (G-K, G-K) Sonde di tensione 10X Connessioni di alimentazione Il software sviluppato esegue in modo totalmente automatico le operazioni previste dalla procedura diagnostica 20

21 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera La soluzione proposta 21 Schematizzazione dellapparato SCHEDA DI CARICO E MISURA PIATTAFORMA DI MISURA

22 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera La soluzione proposta Piattaforma di misura 22

23 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Implementazione software Software sviluppato in ambiente Labview Gestione del flusso di informazioni Programmazione grafica Gestione diretta dellhardware Standard VISA 23

24 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Implementazione software 24

25 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Implementazione software 25

26 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Implementazione software 26

27 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Implementazione software 27

28 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Risultati e osservazioni Progetto sperimentale: evoluzione continua dei dati e dei risultati ottenuti Misure raccolte talvolta inattese 28 Test Measure Compare

29 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Risultati e osservazioni 29 Le prime misure provengono dalle GU già smontate e disponibili in laboratorio Il test #3 è fallito!

30 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Risultati e osservazioni 30 I grafici confermano che non si tratta di un errore di misura Corrente di mantenimento troppo elevata

31 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Risultati e osservazioni E se il problema fosse nei diodi di carico? 31 Test: collegamento di un modulo GTO reale alla piattaforma di misura e alla Gate Unit Le misure sono effettuate a banco, con i componenti di potenza forzati al potenziale di massa elettrica

32 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Risultati e osservazioni Il test conferma la bontà dellapparato Le misure effettuate sono attendibili 32

33 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Risultati e osservazioni Perché implementare la nuova procedura? 33

34 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Risultati e osservazioni Il costruttore delle unità fornisce il servizio di revisione al costo unitario di 1800 La procedura diagnostica può essere eseguita manualmente in un tempo stimato di 40 minuti La stessa procedura eseguita automaticamente dalla postazione di diagnosi realizzata richiede un tempo inferiore ai 10 minuti Sommando i tempi di movimentazione e smontaggio delle unità in prova si ottengono i costi reali: Soluzione manuale 46,8 Soluzione automatica 12 34

35 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Risultati e osservazioni Qual è il costo di revisione per le GU? 35 Situazione attualeCon procedura di diagnosiCon procedura di diagnosi automatica Loco/anno revisionate44Loco/anno revisionate44Loco/anno revisionate44 GU/anno smontate264GU/anno smontate264GU/anno smontate264 GU/anno inviate186GU/anno controllate264GU/anno controllate264 Costo verifiche 1.800,00Costo verifiche 46,80Costo verifiche 12,00 Subtotale verifiche ,00Subtotale verifiche ,20Subtotale verifiche 3.168,00 GU/anno guaste55,8GU/anno guaste79,2GU/anno guaste79,2 Costo riparazione 800,00Costo verifiche 1.800,00Costo verifiche 1.800,00 Costo riparazione 800,00Costo riparazione 800,00 Subtotale guasti ,00Subtotale guasti ,00Subtotale guasti ,00 Totale primo anno ,00Totale primo anno ,20Totale primo anno* ,00 Totale a 10 anni ,00Totale a 10 anni ,00Totale a 10 anni ,00

36 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Risultati e osservazioni Portare in Officina lattività di controllo e collaudo delle GU permetterebbe allAzienda di risparmiare ~ nel periodo considerato di 10 anni 36 Lautomatizzazione della procedura diagnostica porterebbe a una ulteriore riduzione dei costi di collaudo di

37 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Risultati e osservazioni Il costo di allestimento della postazione diagnostica è ammortabile a partire dal terzo anno duso 37

38 Master IISF 2011/12 – Modulo Scambio delle Esperienze di Stage Allievo: Pietro Filippo Nocera Conclusioni Stato di salute della Gate Unit in prova immediatamente percepibile dalloperatore Elevata ripetibilità delle misure effettuate Metodo immune allerrore umano Vantaggio economico In futuro, implementazione di algoritmi per il riconoscimento dei pattern di guasto Evoluzione verso una diagnostica predittiva 38

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