Wiele zakładów produkcyjnych wciąż stosuje tradycyjne podejście do konserwacji, prowadząc ją w formie reaktywnej lub zapobiegawczej. Takie podejście może wiązać się z wysokimi kosztami części zamiennych, nieefektywnym wykorzystaniem zasobów serwisowych i, co najgorsze, długimi, nieplanowanymi przestojami.
Monitorowanie stanu maszyn pozwala na bardziej proaktywne podejście do konserwacji. Inteligentne czujniki przemysłowe umożliwiają badanie pracy sprzętu pod kątem anomalii, takich jak nadmierne wibracje czy wzrost temperatury. Zadbają także o wysłanie alarmu w przypadku przekroczenia założonych progów. Monitorowanie stanu maszyn to podstawa nowoczesnej konserwacji predykcyjnej. Zebrane przez czujniki dane można wykorzystać w analizie trendów i modelowaniu rozwiązań predykcyjnych.
Od czego zacząć monitorowanie stanu maszyn?
- Wytypuj te maszyny, które powodują najwięcej problemów, lub których awaria może mieć największy wpływ na Twoją produkcję. Mogą to być np. te maszyny, których awaria spowoduje utratę komponentów lub uszkodzenie produktów.
- Zastanów się, gdzie, kiedy i w jaki sposób sprzęt może ulec awarii. Skorzystaj z własnego doświadczenia, poproś o konsultację partnerów posiadających podobne maszyny oraz dostawcę sprzętu, aby pomogli Ci pomóc określić najczęstsze źródła i rodzaje awarii.
- Przeanalizuj które części maszyny ulegają awarii. Części ruchome mają najwyższy potencjał awaryjności. W wielu maszynach są to np. silniki, skrzynie biegów, wentylatory, pompy, łożyska, przenośniki i wały.
- Zastanów się, jakie parametry mierzyć. Wibracje są jednym z najczęściej wybieranych pomiarów, to one w przypadku wielu maszyn jako pierwsze zwiastują nadchodzące problemy. Wibracje często monitoruje się w połączeniu z temperaturą i wilgotnością. W innych maszynach najlepszym parametrem może być ciśnienie, przepływ lub natężenie/napięcie prądu.
- Poddawaj ocenie krytycznej bieżący program konserwacji maszyn i rozważ koszty/korzyści różnych modeli podejścia do konserwacji. W niektórych przypadkach może okazać się akceptowalne, aby relatywnie tanie, łatwo dostępne i nie mające krytycznego wpływu na zdolności produkcyjne zasoby podlegały np. konserwacji reaktywnej.
- Zacznij od małego projektu, wdrażając monitorowanie stanu na jednej lub dwóch maszynach, a następnie zwiększaj skalę, gdy przekonasz się, co sprawdza się, a co nie.
Jakie dane są potrzebne?
Dane dotyczące monitorowania stanu, które należy zebrać, zależą od konkretnego przypadku, ponieważ różne elementy maszyny ulegają awariom w różny sposób i cechują się różnymi zwiastunami awarii. Zwiększone wibracje i temperatura mogą być najlepszymi wskaźnikami dysfunkcji sprzętu posiadającego ruchome części, podczas gdy zmiany ciśnienia i przepływu są odpowiednimi wskaźnikami dla systemów zasilanych cieczą. Gdy uda się wybrać odpowiednie wskaźniki, można wybrać odpowiednie inteligentne czujniki. Czujniki te będą na bieżąco dostarczać dane i pozwolą sterownikowi lub systemowi nadzoru na wykorzystanie pozyskanych informacji w czasie rzeczywistym.
Zwiastuny awarii – które pojawiają się najwcześniej?
Niektóre anomalie w pracy maszyny pozwalają wcześniej niż inne wykryć potencjalne problemy. Dlatego też, jeżeli tylko istnieje taka możliwości, to one powinny być pierwszym wyborem przy analizie parametrów do monitorowania. Jak wygląda rozkład zwiastunów awarii na osi czasu? Jakie analizy mogą je w pierwszej kolejności wykryć?
- energia szczytowa wibracji (Ultrasonic Spike Energy);
- wzrost wibracji;
- analiza oleju;
- wzrost temperatury;
- zmiany ciśnienia i przepływu;
- hałas.
W praktyce, przy wdrażaniu strategii monitorowania stanu maszyn, do najczęściej wybieranych parametrów należą:
Wibracje
Zmiana wibracji może sygnalizować problem ze sprzętem, szczególnie w przypadku jego elementów ruchomych. Inteligentny czujnik wibracji może wysłać alarm w przypadku przekroczenia założonego progu poziomu i częstotliwości wibracji, powiadamiając operatora o konieczności szybkiego przeglądu lub zatrzymania maszyny w przypadku znacznego przekroczenia normy. Dodatkową zaletą monitorowania poziomu i częstotliwości wibracji jest to, że w przypadku wielu elementów (np. łożysk), często można zidentyfikować nie tylko fakt wystąpienia problemu, ale również jego przyczynę.
Wilgotność
Monitorowanie czynników środowiskowych, takich jak wilgotność, może dostarczyć informacji zwrotnych na temat takich problemów, jak niepożądana obecność wody. Jest to szczególnie ważne w przypadku elektroniki. Nieszczelna obudowa lub uszkodzona uszczelka mogą prowadzić do uszkodzeń spowodowanych spięciem lub korozją, a także groźnych wypadków przy pracy związanych z porażeniem prądem.
Temperatura
Znacząca zmiana temperatury często zwiastuje problemy. Jest to szczególnie częste w przypadku takich komponentów jak łożyska, silniki i skrzynie biegów, panele sterowania czy różne rodzaje elektroniki. Wczesne wykrywanie i śledzenie nietypowych zmian temperatury umożliwia proaktywne prace serwisowe lub wymianę uszkodzonych komponentów.
Przepływ
Zwiększony przepływ w układzie smarowania lub układzie hydraulicznym ma kluczowe znaczenie dla ich wydajności i bezpieczeństwa. Zmiany natężenia przepływu mogą oznaczać zarówno natychmiastowy spadek wydajności maszyny, jak i jej trwałe uszkodzenie. Monitorowanie tych zmian oznacza, że problemy takie jak nieszczelność systemu lub brudne filtry można rozwiązać proaktywnie, zanim wystąpią poważne uszkodzenia.
Wskaźniki stanu maszyny, takie jak wibracje, temperatura, ciśnienie lub przepływ, można wykryć za pomocą różnych czujników. Wybór optymalnego czujnika zależy od charakterystyki monitorowanego sprzętu, znalezienia kompromisu między budżetem, kosztami i oczekiwanymi korzyściami. W niektórych przypadkach właściwym wyborem może być czujnik monitorujący tylko jeden parametr. W innych natomiast bardziej praktycznym rozwiązaniem może być czujnik wielofunkcyjny,
Inteligentne czujniki – jak ustawić właściwe wartości alarmowe?
Jednym z najczęściej stosowanych i najprostszych sposobów ustalenia stanów alarmowych są właściwe normy, takie jak ISO. W przypadku wibracji jest to np. norma ISO 20816 (aktualna wersja 2022). Podaje ona konkretne, dopuszczalne zakresy wartości drgań w zależności od typu maszyny, mocy, obrotów i kilku innych parametrów.
Jeżeli zakład dysponuje maszyną, której nie można łatwo monitorować przy pomocy ogólnodostępnych norm, ustalenia poziomów alarmowych można dokonać sprawdzając jej parametry w stanie nieuszkodzonym (nowa maszyna) i porównać go do wartości analogicznej maszyny, w której wystąpiła awaria. Jeżeli zakład nie ma takiej możliwości, przyjmuje się ogólnie przyjęte wytyczne, wynikające z powszechnie akceptowanych dobrych praktyk. Odwołując się ponownie do przypadku drgań przyjmuje się, że:
- próg ostrzegawczy wynosi PP+0,25xPP;
- natomiast alarmowy PP+1,5xPP;
gdzie PP to poziom podstawowy wibracji maszyny.
Kolejnym sposobem może być zatrudnienie eksperta (np. ds. drgań), który pomoże wyznaczyć stany alarmowe i wybierze najlepsze miejsce do montażu czujnika. Właściwa konfiguracja dokonana przez eksperta może zapewnić uzyskanie wiarygodnych danych i przyspieszy proces opracowywania procesu monitorowania stanu.
Ostatnią opcją ustalenia stanów alarmowych jest rozmowa ze współpracownikami, firmami partnerskimi czy dostawcami sprzętu, aby uzyskać wiedzę o ich doświadczeniach i zaleceniach dotyczących danego sprzętu i konkretnych przypadków historii jego użycia.
