Soluzioni di progettazione innovative per prestazioni e affidabilità del motore migliorate

Global Compression Services è stata incaricata da USA Compression di sviluppare una staffa per alloggiare un regolatore ActuCOM R8 e un'accensione CD200 per il motore Cummins 855. Dopo una stretta collaborazione con il cliente e la messa a punto di diversi prototipi, Global Compression Services ha fornito una soluzione personalizzata e all'avanguardia. L'innovativo design della staffa ha eliminato il gruppo farfalla Venier, semplificando il sistema di controllo e riducendo significativamente l'affaticamento dell'operatore. Questo miglioramento ha eliminato la necessità per gli operatori di salire e scendere dal compressore per regolare i giri, riducendo anche il rischio di scivolamenti, inciampi e cadute. Integrando il controllo della velocità nel pannello di controllo, l'interfaccia operatore complessiva è diventata più efficiente e sicura.

Inoltre, la rimozione del comando accessori Cummins e del regolatore idraulico Woodward ha migliorato l'affidabilità e la durata di funzionamento stabilizzando il regime del motore, riducendo al contempo i costi del ciclo di vita delle apparecchiature . La sostituzione del sistema di accensione a magnete con una moderna accensione elettronica ha semplificato la regolazione della fasatura, migliorando ulteriormente le prestazioni e l'affidabilità del motore. Questa soluzione offre un'alternativa pratica ai componenti originali, la cui reperibilità è sempre più difficile. Risolve i comuni problemi di affidabilità, semplifica la manutenzione e offre un modo conveniente per ridurre i costi del ciclo di vita. La facilità di installazione e la minima interruzione delle operazioni rendono questa soluzione una scelta interessante per gli operatori che desiderano migliorare le prestazioni e l'affidabilità del motore.

Nella seguente sessione di domande e risposte, CT2 ha chiesto a Larry Osland di USA Compression e Dakota Gormley di Global Compression Services maggiori dettagli su come questo progetto abbia fornito una soluzione pratica ed economica ai noti problemi delle opzioni OEM.

Quali sono alcuni problemi di affidabilità comuni del motore Cummins 855?

LO: Il motore Cummins 855, in particolare nelle applicazioni a gas naturale, presenta alcuni problemi di affidabilità dovuti principalmente alla sua origine come motore diesel adattato all'uso del gas naturale. Sebbene abbia avuto un notevole successo e sia classificato D per applicazioni a gas naturale , alcune caratteristiche progettuali presentano delle criticità.

Il problema più comune riguarda le testate dei cilindri, soprattutto nel settore petrolifero e del gas, dove il motore spesso funziona con gas di pozzo non trattato anziché con gas naturale di qualità da oleodotto. Le impurità presenti nel gas di pozzo possono accelerare l'usura e ridurre l'affidabilità. Un altro problema frequente riguarda il sistema di azionamento degli accessori, che alimenta il generatore di accensione, noto anche come magnete. Guasti a questo componente possono causare tempi di fermo macchina significativi. Inoltre, i regolatori meccanici o idraulici, tipicamente forniti da Woodward, sono un'altra fonte comune di guasti che incidono sulle prestazioni e sul funzionamento del motore.

Nonostante queste preoccupazioni, il resto del motore è generalmente molto affidabile e funziona bene se sottoposto a una manutenzione adeguata.

Quali sono i modi migliori per ridurre i costi del ciclo di vita delle apparecchiature?

LO: Per ridurre i costi del ciclo di vita del motore Cummins 855, uno degli approcci migliori è l'aggiornamento a un sistema di controllo elettronico completamente automatizzato. Ciò consente al motore di funzionare con rapporti aria-carburante a circuito chiuso, migliorando l'efficienza e l'affidabilità. La maggior parte di questi motori è regolata meccanicamente, basandosi su una valvola a farfalla meccanica, un sistema di accensione a magnete e un'unica impostazione del regime. Se il motore deve funzionare a un regime diverso, sono necessarie regolazioni manuali, che possono richiedere molto tempo e risultare meno precise.

Con l'aggiornamento si ottengono diversi vantaggi. Ad esempio, la sostituzione del generatore magnetico con un sistema di azionamento più affidabile elimina un punto di guasto comune. Allo stesso tempo, è possibile rimuovere anche i regolatori idraulici o meccanici problematici. Un elemento chiave di questo aggiornamento è la staffa personalizzata progettata da Dakota e dal suo team, che integra lo spazio per un sistema di accensione elettronica, in particolare il CD200. Questo sistema è calibrato per il motore 855, fornendo tabelle di accensione personalizzate per diversi regimi.

DG: Questo aggiornamento non solo migliora l'affidabilità e l'efficienza complessive, ma contribuisce anche a prolungare la durata delle testate ottimizzandone le prestazioni in diverse condizioni operative. Si tratta di un miglioramento completo che risolve molteplici problemi di affidabilità e costi in un unico pacchetto.

Cosa c'è di innovativo nel design della staffa?

LO: L'innovazione nel design della staffa risiede nella sua robustezza e precisione. Sebbene alcuni possano affermare che sia più robusta del necessario, nell'ambiente petrolifero , dove i bulloni non sono sempre serrati come dovrebbero, un eccesso di progettazione è un vantaggio, non uno svantaggio. La staffa sfrutta appieno i punti di serraggio del monoblocco Cummins 855 , creando una soluzione robusta e affidabile.

Ciò che lo distingue è che è progettato specificamente per il Cummins 855: non è un ricambio generico e universale. Si adatta perfettamente senza richiedere modifiche al monoblocco o alla testata, rendendo l'installazione semplice e senza problemi.

Inoltre, la staffa funziona in tandem con un aggiornamento del sistema che sostituisce innanzitutto la trasmissione accessoria. Questo passaggio libera spazio ed elimina un componente notoriamente problematico, consentendo l'installazione senza problemi dei nuovi componenti provenienti da fornitori globali. Questa attenta integrazione rende il design pratico ed efficace per migliorare l'affidabilità del motore nelle applicazioni più impegnative .

DG: GCS offre diverse configurazioni di staffe per adattarsi a diversi modelli di motore. Possiamo anche assistervi nella creazione di nuove staffe personalizzate per motori non standard e altre applicazioni personalizzate.

Puoi descrivere il processo di installazione del nuovo design della staffa?

LO: Il processo di progettazione e installazione della nuova staffa è stato molto pratico. Dakota e Freddie sono venuti nella nostra sede per valutare diversi motori Cummins 855 che avevamo in magazzino, cercando eventuali varianti e identificando la soluzione migliore. Abbiamo esaminato diversi prototipi prima di scegliere la versione finale, che si è rivelata robusta e facile da installare senza problemi.

Una volta finalizzato il design della staffa, i nostri tecnici, che avevano partecipato alle installazioni sul campo, erano entusiasti dei miglioramenti. Dall'installazione, abbiamo ricevuto feedback positivi sia dai nostri tecnici che dai nostri clienti. L'aggiornamento ha apportato una differenza significativa al funzionamento dei motori. Gli operatori non devono più salire e scendere dall'unità o camminare avanti e indietro per controllare i giri. Possono invece rimanere al pannello di controllo, dove tutte le funzioni sono facilmente accessibili, e riattivare rapidamente l'unità.

Inoltre, il nuovo design ha migliorato l'avviamento del motore. Il sistema ora comanda una posizione di partenza, impedendo ai motori di ingolfarsi, un problema comune con l'acceleratore manuale. Il motore ora attende il regime di giri comandato prima di aprire l'acceleratore e consentire al carburante di entrare nei cilindri, con conseguenti avviamenti molto più fluidi. Ciò non solo ha ridotto la durata della batteria, ma ha anche ridotto i tempi di fermo, rendendo l'attrezzatura più affidabile . I nostri clienti che noleggiano queste unità sono assolutamente entusiasti dei risultati.

DG: Collaboriamo con il cliente per garantire che la staffa sia posizionata in modo da ridurre al minimo l'impatto sulla manutenzione ordinaria, una priorità quando progettiamo le staffe. Lavoriamo per far sì che la funzionalità delle staffe possa soddisfare anche altre esigenze. In questo esempio, la staffa è stata progettata per montare sia l'ActuCOM che il sistema di accensione CD200. Per contribuire a ridurre la complessità e massimizzare lo spazio libero sul piccolo motore .

Quali vantaggi sono stati ottenuti rimuovendo il gruppo acceleratore Venier?

LO: La rimozione del gruppo farfalla Venier offre diversi vantaggi chiave. Una delle principali sfide con la farfalla Venier è che, in caso di guasto del compressore, in particolare con i sistemi di controllo più vecchi e tradizionali , l'unico modo per abbassare il regime del motore è che un operatore, spesso non un nostro dipendente, salga manualmente sul compressore, rilasci la farfalla e la regoli. Questa procedura è necessaria per riavviare il motore a un regime inferiore, riscaldarlo insieme al compressore e quindi riportarlo gradualmente alla velocità nominale.

Passando all'acceleratore elettronico, il motore si ripristina automaticamente a un minimo minimo ogni volta che il compressore si spegne e si riavvia. Questo garantisce che il motore si avvii al regime di giri corretto per riscaldarsi prima di tornare alla velocità di esercizio.

DG: Un altro importante vantaggio è la maggiore sicurezza e praticità per l'operatore. Invece di salire e scendere dal compressore per effettuare regolazioni, l'operatore può rimanere al pannello di controllo, monitorare indicatori chiave come la pressione dell'olio e la temperatura del liquido di raffreddamento ed effettuare regolazioni direttamente da lì . È anche più facile per gli operatori avviare, utilizzare e spegnere la macchina, poiché l'acceleratore elettronico consente un controllo preciso dei giri massimo e minimo. Questo non solo semplifica il funzionamento, ma riduce anche l'usura dell'attrezzatura.

La trasmissione accessoria Cummins e il regolatore idraulico Woodward sono componenti essenziali? Quali sono le difficoltà nel loro utilizzo/utilizzo?

LO: Il comando accessori Cummins e il regolatore idraulico Woodward sono componenti essenziali in questa applicazione, poiché svolgono funzioni critiche. Il comando accessori viene utilizzato per alimentare vari componenti, come pompe idrauliche, compressori d'aria e, in questo caso, il regolatore, che controlla la velocità del motore e mantiene un valore di riferimento costante. Aziona anche il magnete meccanico o il sistema di accensione.

Questi componenti non possono essere semplicemente rimossi senza una sostituzione adeguata, poiché la trasmissione accessoria è anche responsabile del funzionamento di sistemi essenziali come la pompa di raffreddamento della camicia d'acqua del motore e altri componenti azionati a cinghia. Per risolvere questo problema, abbiamo reperito una soluzione di trasmissione accessoria aggiornata, in linea con l'attuale linea di prodotti Cummins, sebbene non sia disponibile tramite fornitori globali.

Una volta installato questo sistema di azionamento accessori aggiornato, possiamo sostituire i regolatori idraulici o meccanici Woodward con alternative moderne. In questo caso, il sistema ActuCOM R8 si fa carico di tali responsabilità, offrendo una soluzione più affidabile ed efficiente, eliminando al contempo le problematiche associate ai componenti più datati.

DG: GCS sta collaborando con il produttore del motore per reperire materiali di ricambio difficili da reperire per l'aggiornamento del motore ActuCOM/CD200. Forniremo due opzioni: la prima è un kit completo contenente tutti i materiali necessari per l'installazione completa dell'aggiornamento, e la seconda è per i motori che hanno già ricevuto i componenti aggiornati. Questa seconda opzione includerà tutti i materiali e le staffe Altronic necessari per completare l'aggiornamento.

Cosa puoi dire del sistema di accensione a magnete? Quali sono le sue caratteristiche moderne che lo rendono un miglioramento rispetto a quanto utilizzato in precedenza?

LO: Il sistema di accensione a magnete è una delle prime tecnologie di accensione, risalente al modello T di Henry Ford e a veicoli ancora precedenti. Era il sistema di accensione originale, utilizzato prima dell'avvento dei sistemi alimentati a batteria o più avanzati. I magneti sono resistenti, semplici da installare, risolvere i problemi e sostituire. Tuttavia, si basano su numerosi componenti meccanici interni che possono usurarsi nel tempo e la loro risoluzione richiede una notevole esperienza per identificare efficacemente i problemi.

Come parte del nostro processo di conversione, sostituiamo il magnete con un moderno sistema di accensione elettronica , a meno che il motore non sia già stato aggiornato. Questo sistema elettronico offre diversi vantaggi. Semplifica la regolazione della fasatura, rendendo molto più facile per i tecnici impostare il momento esatto in cui la scintilla viene erogata a ciascun cilindro. Anche la risoluzione dei problemi è molto più semplice grazie a funzionalità come una spia LED che lampeggia con codici diagnostici e indica se il sistema è sotto tensione e funzionante.

DG: Il moderno sistema di accensione elettronica è anche più durevole perché elimina parti mobili e giunti meccanici. Funziona invece elettronicamente, utilizzando i dati di posizione del motore per determinare la fasatura dell'accensione. Questo riduce significativamente l'usura e, salvo guasti gravi, lo rende una conversione a vita, riducendo in definitiva i costi del ciclo di vita e migliorando al contempo l'affidabilità e la facilità di manutenzione.

In generale, quale messaggio vorresti dare a chi desidera migliorare le prestazioni e l'affidabilità del proprio motore ?

LO: Se si desidera migliorare le prestazioni e l'affidabilità del motore, questa conversione è una scelta logica ed economica . I vecchi regolatori Woodward, pur essendo affidabili all'epoca, non sono più in produzione e sono stati sostituiti da alternative che non sono direttamente installabili. Sebbene i pezzi di ricambio siano ancora disponibili, trovare fornitori di servizi qualificati sta diventando sempre più difficile. Per apparecchiature come i compressori, che dovrebbero funzionare per il 97% del tempo, ridurre al minimo i tempi di fermo è fondamentale , il che rende questo aggiornamento un naturale passo avanti verso il miglioramento dell'affidabilità.

DG: I kit ActuCOM per motori Cummins, così come per molti altri modelli di motore, offrono una soluzione integrata che ne migliora l'affidabilità. Sostituendo la tecnologia più vecchia, spesso caratterizzata da inefficienze meccaniche che richiedono frequenti manutenzioni, i kit introducono una nuova tecnologia elettronica con un minor numero di parti mobili. Ciò si traduce in intervalli di manutenzione più lunghi e prestazioni complessive migliori.

Avete standardizzato queste conversioni su tutti i motori Cummins 855 che passano attraverso i vostri impianti di rigenerazione?

LO: Sì, certo. Una volta installato sul campo, questo aggiornamento aggiunge solo circa 30 minuti al processo di installazione rispetto ai motori più vecchi dotati di accensione a magnete e regolatore idraulico Woodward. Il leggero aumento dei tempi di installazione giustifica ampiamente i significativi vantaggi operativi ottenuti, tra cui migliori prestazioni, manutenzione più semplice e maggiore affidabilità.

Inizialmente, avevamo qualche perplessità sull'implementazione, ma il team di Dakota ha fornito un eccellente supporto in loco, formazione personalizzata per i nostri tecnici e un'assistenza di livello superiore per la risoluzione dei problemi. Hanno anche sviluppato un pacchetto completo di schemi elettrici, istruzioni di installazione e materiali per la risoluzione dei problemi, rendendo l'intero processo fluido. Non potremmo essere più soddisfatti dei risultati e del supporto fornito da Dakota e dal team industriale globale. Questa conversione si è dimostrata una scelta intelligente e affidabile per prestazioni e affidabilità del motore a lungo termine.

Cosa ci riserva il futuro?

LO: Successivamente, stiamo esaminando un'altra famiglia di motori della nostra flotta che ha riscontrato problemi con l'attuatore dell'acceleratore Woodward o con il regolatore elettronico. Stiamo pianificando di valutare l'installazione del sistema ActuCOM R8 anche su quei motori. Sulla base dell'esperienza positiva che abbiamo avuto finora, non vediamo l'ora di espandere e applicare gli stessi miglioramenti ad altre nostre apparecchiature.

DG: GCS è sempre alla ricerca di nuove opportunità per aiutare i clienti a migliorare l'efficienza delle loro attrezzature, gli intervalli di manutenzione e, in generale, la loro capacità operativa. GCS è il più grande distributore Altronic e disponiamo di una gamma di prodotti che possono aiutare i vostri team di manutenzione a ridurre i tempi di fermo, aggiornandoli ai più recenti sistemi di accensione aftermarket, controlli AFR, pannelli di controllo , attuatori dell'acceleratore e controlli elettronici delle feritoie.