Prediktivno održavanje pomoću senzora vibracija (Smart Condition Monitoring – SCM)

08.08.2017

Održavanje mašina i uređaja jedan je od ključnih elemenata upravljanja imovinom preduzeća.

Većina održavalaca još uvek misli da je bolje i jeftinije ostati u fazi tzv. reaktivnog održavanja nego implementirati preventivne i prediktivne (predvidljive) metode održavanja. Tehnološki napredak je troškove prediktivnog održavanja smanjio do granice gde je njegova primena sasvim održiva i opravdana.

Mitsubishi Electric je uz pomoć svojih uređaja i senzora vibracija FAG proizvođača Schaeffler razvio veoma efikasno rešenje, koje omogućava prevenciju i smanjenje mogućnosti ispada u kasnijoj fazi životnog veka opreme, kada se, naravno, povećava verovatnoću kvara.

Prema grafikonu na slici 1, ispad je u prvoj (ranoj) fazi moguć zbog pogrešne montaže, u drugoj (već uhodanoj) fazi zbog slučajne greške (greška operatera mašine, prljavštine), a u trećoj fazi, gde ga je moguće sprečiti preventivnim održavanjem, zbog istrošenosti/dotrajalosti opreme. Mere koje se preduzimaju u prve dve faze mogu biti: kontrola proizvoda, probna proizvodnja, testiranje instalacije, dodatni trening zaposlenih ili korekcija procesa. U trećoj fazi ispad procesa može da se izbegne primenom dosadašnjih iskustava, kalkulisanjem životnog ciklusa - uzimajući u obzir različite parametre ili primenom senzora vibracije, koji je opisan u nastavku.

Slika1: Prikaz verovatnoće ispada procesa zbog kvara opreme

Mnogo je aplikacija gde se može koristiti prediktivno održavanje. Senzor vibracija je moguće ugraditi na elektromotore, uređaje za ventilaciju, reduktore, kompresore, pumpe, separatore, dekantatore i ostale uređaje. Senzor informacije o verovatnosti greške i ispada procesa dobija sa analizom rotacije motora i vibracija pogona i osi.

Na taj način, moguće je efikasno smanjiti neočekivane ispade proizvodnje i nabavke, kao i troškove inventara, koji nastaju zbog skladištenja rezervnih delova.

Funkcije senzora vibracija su sledeće:

• nadzor nad statusom mašine (OK, predalarm i glavni alarm), status Ethernet komunikacije;

• analiza statusa pogona (kvar ležaja, nedostatak maziva ili lubrikanta, neravnoteža ili neusklađenost prenosa obrtaja, kavitacija);

• vreme alarma i upozorenje;

• apsolutne vrednosti (ISO10816, vršna akceleracija, RMS širokopojasna akceleracija i demodulacija, temperatura).

Mitsubishi Electric rešenje za prediktivno održavanje se nudi u setu, koji je namenjen za brzu i jednostavnu implementaciju na određenu aplikaciju bez potrebe za dopunskim »ekspertnim« znanjem o tehnologiji ispitivanja vibracija. Kompletno rešenje se nudi u dva kompleta: 1. SCM „Modularni SET“ sadrži Mitsubishi Electric grafički operaterski panel GS 2107, kontroler L-serije i SCM senzor vibracija, 2. SCM „Kompaktni SET“ sadrži grafički operaterski panel GT 2104, kontroler serije FX5U i SCM senzor vibracija. Oba kompleta sadrže izvor napajanja 24 V i Ethernet kabel, preko kog se napaja senzor vibracija i omogućava priključak do šest senzora vibracija. U zavisnosti od zahtevnosti aplikacije, moguće je dodati frekvencijski regulator ili pojačati kontrolere L ili FX5U serije – što omogućava dalju automatizaciju mašine odnosno procesa.

Instalacija i korišćenje SCM Seta

Slika 2: Primer montaže FAG smart check senzora vibracija na elektromotor

Senzor vibracija se instalira na odgovarajuće mesto, što bliže željenoj tački merenja. Slika 2 prikazuje primer položaja montaže senzora (direktno nad ležajem i vertikalno na osu okretanja) namenjenog za merenje vibracija ležaja elektromotora. U setu se na operaterskom panelu nalazi „meni“ za puštanje u pogon, gde se određuje broj priključenih FAG senzora i primena za svaki pojedini senzor (elektromotor, pumpa, ventilator, itd). Na taj način se automatski određuje zadata konfiguracija senzora (prema zahtevanom tipu aplikacije), koja kasnije može da se u slučaju potrebe optimizuje.

Jednostavna upotreba senzora moguća je korišćenjem tzv. „Teach mode“ funkcije, koja se uključi pri implementaciji senzora, a koja omogućava automatsko učenje, tj. snimanje krivulje optimalnog delovanja uređaja. Sa završetkom sekvence „učenja“ automatski se postavljaju pragovi za predalarm i glavni alarm. U tom trenutku „SCM Set“ već pri manjem nepredviđenom odstupanju apsolutnih vrednosti vibracija od optimalne krivulje delovanja daje rano upozorenje predalarmom. U nekim slučajevima, predalarmom može da se predvidii veći kvar uređaja mesecima pre pojave prvih prepoznatljivih znakova kvara, kao što su povećana buka i temperatura motora (vidi sliku 3).

Slika 3:Grafički prikaz statusa uređaja i ranog otkrivanja potencijalnog kvara uređaja na osnovu alarma.

„SCM set“ na upravljačkoj ploči pored alarma omogućava detaljniju dijagnozu pomoću liste alarma. Tako se, prema slici 4, pri pojavi greške pored datuma i vremena ispisuju informacije o prekoračenim vrednostima i mogući uzroci greške (kvar ležaja, nedostatak maziva ili lubrikanta, neravnoteža ili neusklađenost prenosa obrtaja, kavitacija). „SCM set“ ima višejezičku podršku i mogućnost prilagođavanja operatorskog ekrana, u zavisnosti od specifičnih potreba različitih aplikacija.
 

Slika 4: Prikaz statusa alarma i dijagnostike alarma

Opisano rešenje će sigurno u budućnosti postati jedna od vertikala Industrije 4.0 ili Interneta stvari. Na piramidi na slici 5 se vidi da je senzor vibracija važan za četiri nivoa. Na nivou proizvodnog pogona, senzor vibracija dobija informacije o tome šta se događa sa pogonom ili pogonskim uređajima. Informacija se dalje šalje u kontrolere i kroz odgovarajuće komunikacijske kanale dalje na nivo vizualizacijskih uređaja (MAPS / SCADA). Zaokružena celina, ili konačno odredište podataka dobijenih pomoću senzora vibracija je softver za planiranje resursa preduzeća (Enterprise Resource Planning – ERP).  Uz pomoć senzora vibracija moguće je efikasnije dobiti informacije koje će biti baza za procese odlučivanja u preduzeću. Takvo rešenje na nivou proizvodnog pogona pomoću naprednih funkcija automatskog učenja i auto-konfiguracije; pojednostavljena napredna dijagnostika, uz mogućnost sugerisanja uzroka kvara je vrlo jednostavna za korišćenje, a vreme potrebno za implementaciju je vrlo kratko. Rešenje za prediktivno održavanje je proširljivo na veći sistem, koji koristi SCADA/MAPS vizualizaciju. U slučaju potrebe, senzoru vibracija se može daljinski pristupiti preko RTU (Remote Terminal Unit) interfejsa, koji prenosi podatke posredstvom GSM/GPRS signala, ili preko TCP/IP komunikacije.

Slika 5: Pozicija senzora vibracija i prediktivnog održavanja u vertikali preduzeća i Industriji 4.0

Tekst je pripremio Inea RBT tim.

Grupa preduzeća Inea RBT (Slovenija), Inea CR (Hrvatska) i Inea SR (Srbija) zastupa opremu za automatizaciju Mitsubishi Electric, HMS Industrial Networks i Kepware na području Slovenije, Hrvatske, Srbije, Crne Gore, Makedonije, Bosne i Hercegovine, Kosova i Albanije..

INEA SR d.o.o., Karađorđeva 12/217, 11300 Smederevo, Srbija - Web: www.inea.rs, e-pošta: info@inea.sr i telefon 00 381 26 4615 401.

Za više informacija o opremi Mitsubishi Electric: https://eu3a.mitsubishielectric.com/fa/en/