Dołącz do czytelników
Brak wyników

Diagnostyka , Otwarty Dostęp

2 kwietnia 2021

NR 2 (Marzec 2021)

Monitoring i diagnostyka maszyn krytycznych, czyli jak zapobiegać awariom głównych podzespołów?

0 1311

Chęć doskonalenia efektywnej i bezawaryjnej produkcji w zakładach przemysłowych powoduje sięganie UR po specjalistyczne systemy diagnostyczne, monitorujące maszyny w czasie rzeczywistym. Stosowanie rutynowych przeglądów maszyn i urządzeń już nie wystarcza. Potrzeba ciągłego monitoringu staje się powszechną strategią utrzymania ruchu. Często drobna awaria powoduje konieczność niezwłocznego zatrzymania produkcji, poszukiwania części zamiennych, pomocy serwisów zewnętrznych. 

Maszyna krytyczna to określenie definiujące, jak ważna jest maszyna bądź urządzenie dla utrzymania ciągłości produkcji. Przy określaniu krytyczności kierujemy się przede wszystkim skutkami awarii dla przedsiębiorstwa. Aby określić, czy maszyna jest krytyczna dla produkcji, można zadać pytania z zakresu kosztów utrzymania ruchu, bezpieczeństwa i produkcji. Dla różnych branż przemysłu maszyny krytyczne będą zupełnie inne, np. dla huty maszynami krytycznymi mogą być walcarki, a dla firm spożywczych całe linie produkcyjne bez wyodrębnienia jednostkowych maszyn. Maszyny krytyczne powinny podlegać proaktywnej strategii UR!

Zmiany stanu technicznego maszyny w zależności od czasu użytkowania

Każda z maszyn krytycznych i tych mniej ważnych dla ciągłości produkcji ma swoje typowe uszkodzenia, powodowane zużyciem podzespołów, jak i niewłaściwym użytkowaniem. Awarie, których przebieg przedstawiono na rys. 1., spowodowane są m.in. zacieraniem łożysk, uszkodzeniem przekładni zębatych, braki współosiowości czy błędnymi kalibracjami. Uszkodzenia powstają wskutek zachodzenia w maszynie powolnych, nieodwracalnych procesów starzeniowych i zużyciowych.

Analiza diagnostyczna zależy głównie od założonej strategii utrzymania ruchu danego zakładu produkcyjnego. Zaplanowane, terminowe kontrole drgań, systematyczna wymiana bądź filtracja oleju to standard utrzymania prewencyjnej strategii UR.

Natomiast nurt przemysłu 4.0 wymaga proaktywnego podejścia, w którym ważny jest ciągły monitoring podzespołów oraz diagnostyka i przewidywanie awarii. Ciągły monitoring polega na utrzymaniu ciągłości diagnostycznej węzłów łożyskowych maszyn i urządzeń krytycznych. Na podstawie otrzymanych z bezprzewodowych czujników wyników pomiarów w łatwy sposób można wyznaczyć potencjalny przyrost drgań i zaplanować z wyprzedzeniem remont bądź szybką wymianę podzespołu. 

Wyniki, jakie otrzymujemy w czasie rzeczywistym, to drgania maksymalne, przyspieszenie RMS (rys. 2.) oraz temperatura w °C. Na podstawie danych historycznych możliwy jest podgląd zmian parametrów drgań oraz temperatury na histogramach, wykresach częstotliwości wystąpień itp.

Przykładowy wynik pomiaru przyspieszenia RMS w okresie 16 dni

Diagnostyka drgań i ciągły monitoring są skutecznymi metodami prognozowania drgań i temperatury łożysk tocznych. Wyniki pomiarów prezentowane są w autorskim, specjalnym systemie, są one przejrzyste i czytelne dla kierowników, pracowników produkcji i UR. Możliwy jest ciągły monitoring i podgląd wykresów zmian na hali produkcyjnej jak i w komputerze UR. 

Kolejny atut stosowania bezprzewodowych systemów diagnostycznych to zapewnienie bezpieczeństwa pracowników odpowiedzialnych za systematyczne przeglądy stanu maszyn. 

W trudno dostępnych miejscach, np. na wysokości, w miejscach z zagrożeniem pożarowym, można wyeliminować kontrolę prawników zastępując ich ciągłym monitoringiem. Każda instalacja systemu diagnostycznego (rys. 3.) to wzrost kompetencji pracowników, a specjalna aplikacja jest możliwa do rozbudowania o kolejne maszyny. 

Przykładowy schemat połączenia

Ulokowane na łożyskach lub ich obudowach czujniki głównych parametrów (rys. 4.), takich jak drgania i temperatura, np. co 10 s wykonują pomiar, a następnie przekazują bezprzewodowo dane do jednostki odbiorczej (komputera lub lokalnej stacji diagnostycznej wyposażonej w specjalną aplikację). Przeszkolony pracownik odczytuje informacje zawarte w raporcie oraz proponuje dalsze działania.

Możliwości pomiarowe czujników bezprzewodowych. 
W zależności od potrzeb klienta możliwe jest łączenie czujników mierzących różne wielkości fizycznej

Najważniejszą korzyścią z zastosowania systemów ciągłego monitoringu jest zmniejszenie kosztów nieplanowanych przestojów i awarii. Jako przykład szybkiego zwrotu inwestycji przedstawiono zastosowanie bezprzewodowego systemu diagnostycznego na klatce walcowniczej. Zakładając przybliżone koszty wymiany łożysk oraz koszty przestojów, można przeprowadzić prognozowaną analizę kosztów. Stwierdzono, że już w przypadku wystąpienia jednej awarii koszt inwestycji w system diagnostyki maszyn się zwraca. Znając realia pracy ciężkich maszyn, w środowisku zapylonym można założyć, że potencjalne awarie mogą występować częściej, a wtedy oszczędności są największe (rys. 5.).

Analiza kosztów przy założeniu wystąpienia czterech awarii łożysk klatki walcowniczej

Podsumowując, zastosowanie bezprzewodowych systemów diagnostyki maszyn i urządzeń, w skali kosztów napraw, jest strategią zdecydowanie tańszą i bardziej opłacalną niż koszty potencjalnej awarii. Mogą one przekroczyć nawet dwukrotnie koszt zakupu systemu diagnostycznego. Jeśli uwzględnimy do tego, koszty zatrzymania produkcji oraz kary za nieterminową realizację zleceń, koszty awarii są już bardzo duże. 

Bezprzewodowe systemy diagnostyczne umożliwiają weryfikację stanu maszyn i urządzeń, m.in.: silników, przekładni, mieszalników, wentylatorów przemysłowych, pomp, suwnic, przenośników taśmowych, kompresorów i wiele innych kluczowych, krytycznych maszyn w zakładach produkcyjnych.

Dzięki ciągłemu monitorowaniu maszyn i urządzeń można zyskać nie tylko pieniądze i czas, ale też zwiększyć zakres kompetencji technicznych pracowników utrzymania ruchu. Szkoląc pracownika lub zlecając diagnostykę doświadczonym w tym zakresie firmom, można zamiast nerwowo usuwać awarię spokojnie obserwować proces produkcji, wiedząc, że urządzenia diagnostycznie odpowiednio wcześnie zasygnalizują zbliżające się niebezpieczeństwo i potencjalny rozwój uszkodzenia. 

 

Przypisy