config

Diagnostyka maszyn i urządzeń – innowacje, błędy eksploatacyjne, wskazówki wdrożeniowe

Czy rzeczywiście stan techniczny maszyny, procesów roboczych i towarzyszących można zbadać lepiej? Dzięki dostępnym obecnie narzędziom i systemom odpowiedź na to pytanie jest zdecydowanie twierdząca. Warto zatem sprawdzić, jakie innowacje zostały wprowadzone w dziedzinie rozwiązań diagnostycznych oraz jak je wykorzystywać w obliczu istniejących ograniczeń. Warto też skoncentrować się na błędach popełnianych podczas eksploatacji oraz skutecznych sposobach ich unikania.

 

Czwarta rewolucja w diagnostyce. O dostosowywaniu rozwiązań diagnostycznych do wymogów Przemysłu 4.0 i sposobach uniknięcia błędów inwestycyjnych – Petro Bratko, Key Account Manager w firmie AMC VIBRO Sp. z o.o.

Jednym z najczęściej spotykanych wymagań szefów utrzymania ruchu w nowoczesnych przedsiębiorstwach jest dostosowanie systemów monitorowania i diagnostyki do idei Przemysłu 4.0, czyli połączenia świata maszyn i narzędzi produkcyjnych ze światem Internetu rzeczy i przetwarzania chmurowego w celu zwiększenia wydajności produkcji, obniżenia kosztów i usprawnienia logistyki.

Przykładem zastosowania tej koncepcji może być chociażby projekt „Factory of the Future” koncernu Airbus, w którym owa integracja realnego świata maszyn i wirtualnego świata IT odbywa się na poziomie inteligentnych narzędzi połączonych ze scentralizowaną inteligentną platformą. Na podstawie lokalizacji danego narzędzia oraz wysyłanych przez nie danych pomiarowych, platforma automatycznie dobiera właściwy program do takich procesów jak wiercenie, dokręcanie czy pomiary.

Z punktu widzenia diagnostyki przemysłowej wyposażenie maszyn w coraz liczniejsze czujniki, uzyskanie miarodajnych wskaźników diagnostycznych oraz maksymalne wykorzystanie tych danych, dzięki zbiorczemu przetwarzaniu w chmurze obliczeniowej, pozwala na wczesne ostrzeganie o symptomach rozwijających się usterek i dzięki temu na wydłużenie żywotności maszyn.

Ze względu na rosnącą ilość sensorów oraz chęć dotarcia z nimi do najmniejszych elementów parku maszynowego coraz ważniejszym wyzwaniem staje się zapewnienie bezprzewodowej komunikacji. Duże koszty okablowania, pracochłonność jego ułożenia i podatność na uszkodzenia czy trudności z dotarciem do oddalonych punktów na terenie zakładu to tylko niektóre z argumentów przemawiających za wyeliminowaniem zbędnych kabli.

Opisana wyżej koncepcja Przemysłu 4.0. zakłada istnienie sieci inteligentnych czujników bezprzewodowych, z których każdy zasila chmurę obliczeniową serią ogólnych wskaźników diagnostycznych. W przypadku typowych maszyn, dla których sposób manifestacji uszkodzeń jest w znacznym stopniu przewidywalny, przeniesienie silnika obliczeniowego i interpretacyjnego poza lokalny system monitorowania i diagnostyki nie przenosi żadnej wartości dodanej dla operatora maszyny, a jedynie wydłuża drogę i zwiększa koszty przepływu informacji. Całość niezbędnej informacji diagnostycznej wraz ze sposobem jej interpretacji jest zawarty w samym wskaźniku diagnostycznym wyliczanym przez system CMS – na przykład zwiększona amplituda harmonicznych zazębiania świadczy o lokalnym uszkodzeniu zęba przekładni.

Same czujniki bezprzewodowe, mimo opisanych wyżej zalet, posiadają szereg ograniczeń, takich jak: krótszy czas rejestrowanego sygnału, stosunkowo rzadsze monitorowanie i ograniczone przetwarzanie sygnałów celem oszczędzania energii baterii, niższa częstotliwość próbkowania, utrudniająca diagnostykę łożysk tocznych. Dodatkowo cena czujników bezprzewodowych pozostaje stosunkowo wysoka.

Biorąc pod uwagę powyższe informacje, w celu uniknięcia błędów w ramach inwestycji i zapewnienia maksymalnych korzyści z wdrożenia systemu monitorowania i diagnostyki, należy przeprowadzić rzetelną analizę potrzeb i wymagań, a następnie wybrać odpowiednie komponenty, zaczynając od prostego pióra wibrometrycznego lub stetoskopu przemysłowego do kosztownych, nowoczesnych systemów autonomicznych.

Należy również pamiętać o tym, że drgania rejestrowane przez akcelerometr reprezentują zaledwie część energii przekształcanej na pracę lub rozpraszanej termicznie, w związku z czym możliwości detekcji i identyfikacji uszkodzeń oraz prognozowania pozostałego czasu bezawaryjnej pracy są ograniczone. Oczekiwania wobec systemów monitorowania i diagnostyki powinny być zatem wyznaczone racjonalnie, a narzędzia diagnostyczne nie mogą być traktowane jako lekarstwo na każdy problem.

 

O technologii MEMS, systemach monitoringu, przetwarzania i wizualizacji sygnałów, rozwiązaniach Plug&Predict, ograniczeniach eksploatacyjnych oraz błędach technicznych i organizacyjnych w wibrodiagnostyce – Dominik Wrona, kierownik ds. techniczno-handlowych w firmie VIMS Sp. z o.o.

Wyobraźmy sobie wentylator procesowy, który notorycznie ulega niewyważeniu wirnika na skutek oblepiania łopat. Nie możemy zmienić procesu, ale możemy zażądać od dostawcy systemu monitorowania skonfigurowania urządzenia, aby było przygotowane do wychwytywania wszelkich typowych niesprawności maszyny, ze szczególnym naciskiem na niewyważenie wirnika. Wówczas system po przekroczeniu określonego poziomu drgań, związanego z oblepieniem wirnika, zasygnalizuje graficznie, kolorem czerwonym, przekroczenie poziomu drgań od niewyważenia. Innym przykładem może być łożyskowanie bębna maszyny, które ulega nieoczekiwanym awariom. System może być skupiony w szczególności na pojawiających się symptomach uszkodzenia łożyska, sygnalizując graficznie – wykresem słupkowym – wystarczająco wcześnie, konieczność przygotowania się do wymiany.

Ciągły rozwój możliwości elektroniki przekłada się na ciągły rozwój i popularyzację diagnostyki drganiowej. Akcelerometry piezoelektryczne, jako podstawowe elementy diagnostyki, wydają się mieć wciąż dominującą pozycję. Co prawda, dochodzą do głosu rozwiązania w postaci czujników opartych o technologię elementów MEMS, ale trzeba pamiętać o ich wciąż ograniczonym paśmie dla wysokich częstotliwości oraz ograniczonej dynamice, która uniemożliwia skuteczne pomiary drgań o znacznych amplitudach, występujących w wielu typach maszyn. Jednocześnie cena akcelerometrów piezoelektrycznych jest na tyle atrakcyjna, że zastąpienie tej technologii rozwiązaniami MEMS potrwa prawdopodobnie jeszcze wiele lat.

O wiele większy rozwój można odnotować w dziedzinie wszelkiego rodzaju systemów monitorowania, przetwarzania i wizualizacji sygnałów drganiowych. O ile same parametry techniczne kart akwizycji od wielu już lat spełniają z nawiązką oczekiwania, o tyle różnie bywało z funkcjonalnością i łatwością obsługi takich systemów. Proste systemy są łatwe do interpretacji dla podstawowej obsługi, ale często są niewystarczające dla bardziej wymagających. Natomiast zaawansowane systemy mają mało czytelny interfejs i wymagają dogłębnej wiedzy i wieloletniego doświadczenia w obsłudze. U schyłku drugiej dekady XXI wieku prym wiodą wszechstronne i uniwersalne urządzenia, które wyjmujemy z pudełka, podłączamy zasilanie, czujniki i system jest gotowy do pracy. Wyniki prezentowane są na dotykowym, kolorowym wyświetlaczu. Takie urządzenia zadowalają pracowników obchodowych czytelnością wskazań i łatwością obsługi oraz bardziej wymagających diagnostów rozwinięciem funkcji diagnostycznych przy śledzeniu bieżącej prędkości obrotowej maszyny, a wszystko przy zachowaniu rozsądnych kosztów. Rozwiązania takie mają oznaczenie Plug&Predict. Jest to prosta analogia do sprzętu komputerowego. Chodzi o to, że dostawca sprzętu wykonuje za użytkownika maksymalnie dużo pracy, tzn. przygotowuje, konfiguruje i dostarcza system optymalny dla danej maszyny i o oczekiwanej przez użytkownika funkcjonalności, dając jednocześnie możliwość łatwej integracji z zakładowym systemem PLC/SCADA/DCS, wymaganym przez użytkownika łączem: Modbus, Profibus, CAN, Ethernet itp.

Rozwinięcie możliwości diagnostycznych wraz z udostępnieniem czytelnej sygnalizacji niewykwalifikowanej obsłudze pozwala wprowadzać rozwiązania Plug&Predict wszędzie tam, gdzie dotychczas wydawało się zbyt skomplikowane i kosztowne. Można wymienić wszelkiego rodzaju wentylatory procesowe, podmuchu, spalin, odpylające, pompy wody zasilającej, obiegowe, w zakładach wodociągowych i kanalizacji, silniki, przekładnie, napędy przenośników etc., czyli wszelkie maszyny, których monitorowanie prostymi przetwornikami drgań jest niejednokrotnie niewystarczające, a kosztowne systemy diagnostyczne są zbyt drogie.

Warto jeszcze wspomnieć o bardzo istotnej kwestii. Można zaobserwować dwie płaszczyzny, na których popełnianie są błędy przy stosowaniu rozwiązań wibrodiagnostycznych: płaszczyzna techniczna i płaszczyzna organizacyjna. Wśród błędów zaliczanych do aspektów technicznych zdarzają błędy związane z niedbałym i niedokładnym montażem akcelerometrów na korpusach maszyn czy oprawach łożyskowych. Trzeba pamiętać, że określone techniki montażu wpływają bezpośrednio na uzyskiwane wyniki. Klejenie podstawek, montaż gwintowany czy pomiar doraźny na magnesie wiąże się z różnym pasmem przenoszonych częstotliwości. Czasem zdarza się montaż na niewłaściwie przygotowanej powierzchni: zardzewiałej, z wieloma warstwami farby, a co najgorsze – niekiedy czujniki zamontowane są w zbyt płytko nawierconych otworach. Trzeba pamiętać, że prawidłowe przenoszenie pełnego pasma mierzonych częstotliwości jest możliwe jedynie przy prawidłowym kontakcie czoła akcelerometru z płaską powierzchnią maszyny. Błędy popełniane w aspekcie organizacyjnym to obsługa zaawansowanych systemów drganiowych przez kierownika utrzymania ruchu lub głównego mechanika, który mając nawał innej pracy, nie jest w stanie poświęcić się wystarczająco diagnostyce. Rozwiązaniem jest powołanie zespołu diagnostycznego, dedykowanego do obsługi takiego systemu. Gdy budżet jednak na to nie pozwala, należy wybierać rozwiązanie, które w maksymalnie czytelny sposób (graficznie, kolorami) wskaże natychmiast przyczynę niesprawności w danym punkcie maszyny (niewyważenie, luzy czy uszkodzenie łożyska). Minimalizuje to konieczność zaangażowania pracownika wysokiego szczebla i natychmiast sygnalizuje pracownikom obsługi konieczność wykonania czynności korygujących.

 

Niniejszy artykuł jak i wiele innych dotyczących diagnostyki, znajdą Państwo w nr 1/2018 magazynu Industrial Monitor: http://www.industrial-monitor.pl/publikacje/industrial-monitor/numer-1-2018

Oferta: automatyka magazynowa, case study, centrum logistyczne, dystrybucja, logistyka, magazyn, magazynier, operator logistyczny, palety, regały, studia przypadków, system wms, wózek widłowy, wózki widłowe

Background Image

Header Color

:

Content Color

:

Strona korzysta z plików cookies w celu realizacji usług zgodnie z Polityką prywatności. Możesz określić warunki przechowywania lub dostępu do cookie w Twojej przeglądarce lub w konfiguracji usługi. Polityka prywatności.