Ruční diagnostické nástroje vs. dálkově ovládané snímače: Pochopte souvislosti

Obrázek 1: Dálkově ovládaná zařízení pro monitorování napájecí sítě, jako je například trojfázový kontrolní přístroj napájení Fluke 3540 FC, umožňují nahrávání dat přímo do systému eMaint CMMS, ve kterém si lze načtená data prohlížet a následně je porovnávat s jinými výkonnostními daty. Obrázek 1: Dálkově ovládaná zařízení pro monitorování napájecí sítě, jako je například trojfázový kontrolní přístroj napájení Fluke 3540 FC, umožňují nahrávání dat přímo do systému eMaint CMMS, ve kterém si lze načtená data prohlížet a následně je porovnávat s jinými výkonnostními daty. Autorskými právy na všechny uvedené obrázky disponuje společnost Fluke.

Rozhodnutí závisí na zralosti programu vaší údržby. 

Neplánované prostoje v každém odvětví mohou stát miliony dolarů. Neočekávané odstávky mohou mít za následek výrobu zmetků či poškození zařízení, včetně závažných bezpečnostních problémů. Manažeři podniků vědí, že udržování stabilního a nepřetržitého provozu závisí na pravidelné údržbě a rychlém zjišťování potenciálních problémů. Naštěstí v posledním desetiletí vznikly nové kategorie monitorovacích nástrojů, které pomáhají ve zpracovatelském průmyslu těchto cílů dosahovat.

Rychlý pokrok v technologiích bezdrátového monitorování stavu zařízení (condition monitoring – CdM) dnes poskytuje praktičtější a nákladově efektivnější způsob, jakým manažeři výrobních podniků neustále monitorují napětí, proud, teplotu, výkon a vibrace u méně důležitých zařízení. Většinu bezdrátových snímačů lze velmi rychle nainstalovat a stejně tak rychle odinstalovat. Otázka zní: Kdy uplatnit CdM a kdy se spoléhat na tradiční preventivní údržbu (PM) pomocí ručních diagnostických nástrojů, jako jsou digitální multimetry, teplotní sondy, termovizní kamery nebo měřiče vibrací?

Jak lze očekávat, existuje více než jedna správná odpověď. Nejlepší řešení pro váš podnik závisí na tom, kde se aktuálně nacházíte na cestě k proaktivní spolehlivostní formě údržby a kolik užitku může snímací technika přinést vašim aplikacím. 

Identifikujte své strategie

Definování toho, v jaké fázi na cestě ke spolehlivostní (bezporuchové) formě údržby se nacházíte, znamená určit, jaké procento zařízení (aktiv) je provozováno bez jakéhokoli zásahu až do vzniku poruchy, kolik zařízení je pokryto strategií preventivní údržby (PM) a kolik tvoří prediktivní forma údržby (PdM). Strategie spolehlivosti lze definovat jako systematický přístup k vývoji nových požadavků na údržbu tam, kde dosud neexistují, a to za účelem optimalizace existujícího programu údržby.

Sdružování každého údržbářského zásahu s režimem vzniku poruchy je klíčem k úspěšnému uplatnění jakékoli strategie spolehlivosti. Toho lze dosáhnout pomocí osvědčených technik, k nimž patří např. údržba zaměřená na spolehlivost (bezporuchovost), optimalizace PM a analýza možného výskytu a vlivu vad (FMEA). Zaměřují se na vytváření časově řízených úkolů, úkonů zaměřených na zjišťování aktuálního stavu nebo odhalování závad, které tvoří program údržby, jenž je navržen tak, aby minimalizoval degradaci systému a součástí, což zajistí optimální výkon zařízení v jeho současném provozním kontextu.

Někdy dochází k nejasnostem v tom, co je „preventivní“ a co je „prediktivní“. PM je strategie, která je realizována v pevných intervalech a bez ohledu na stav zařízení v daném okamžiku. Součástí této strategie jsou dva typy činností PM: plánované obnovení a plánované vyřazení. Obě činnosti jsou prováděny prostřednictvím úkolů PM, které jsou předepsané pro přesný režim poruchy. Jinými slovy, účelem aplikované strategie PM je řešit příčiny poruch, jež se více podobají poruchám souvisejícím se stářím daného zařízení. Připusťme, že je docela obtížné vyvinout strategie PM zaměřené na zmírnění poruchovosti zařízení, které souvisejí s tzv. kojeneckou úmrtností, normálním opotřebením a náhodnými poruchami (tzn. těmi, jež nejsou závislé na stáří daného zařízení).

Prediktivní údržba (PdM) je strategie údržby využívající vyhodnocení stavu a výkonu zařízení během běžného provozu, aby zjistila pravděpodobnost vzniku poruchy. CdM je rovněž podmnožinou PdM; v rámci této technologie je zdravotní stav zařízení přímo sledován, vyhodnocován v reálném čase a porovnáván s výkonnostními parametry, takže díky využitelným údajům, které jsou k dispozici, můžeme provádět tytéž proaktivní údržbářské zásahy, jež vykonáváme v rámci PM, tj. plánované obnovení nebo plánované vyřazení. Obě činnosti jsou určeny k obnovení kapacity daného zařízení na plný výkon. Formálním termínem pro tyto činnosti jsou úkoly, které jsou řízeny aktuálním stavem zařízení.

Předpokládá se, že technologie CdM bude časem velmi přínosná díky aplikaci dálkově ovládaných bezdrátových snímačů, které posílají data do systému počítačového řízení údržby (Computerized Maintenance Management System – CMMS). Systém CMMS ukládá data a je schopen upozornit pracovníky údržby a plánovače, pokud zařízení překročí přijatelné parametry provozu. Dokáže dokonce automaticky generovat pracovní příkazy na základě aktivovaných alarmů. 

fluke diagnostika 3Obrázek 2: Po zjištění potenciálního problému prostřednictvím bezdrátového snímače může být k určení přesnéhomísta problému použita přenosná ruční termovizní kamera

Seřaďte zařízení podle jejich důležitosti pro chod podniku

Technologie CdM nemusí být tou nejlepší volbou pro všechna vaše zařízení a aktiva. Úkolem je určit, která zařízení by měla být monitorována pomocí snímačů, aby se minimalizovaly prostoje a produkce zmetků a byla zajištěna co nejlepší návratnost investic.

Prvním krokem je seřazení zařízení podle jejich vlivu na chod celého podniku. Zvažte například, jaký by byl dopad na celkový proces výroby v případě ztráty jednotlivých zařízení. Byl by kvůli tomu odstaven celý podnik, nebo jen část? Může podnik pokračovat v provozu, zatímco se bude dané zařízení opravovat nebo měnit? Jaké jsou náklady na opravu nebo výměnu tohoto zařízení? Jak toto zařízení ovlivňuje bezpečnost práce, pohodlí pracovníků a podmínky okolního prostředí? Jaké jsou náklady, když je dané zařízení nefunkční, co se týče celkových prostojů, výroby zmetků a ušlé produkce?

Poté, co zjistíte relativní kritičnost jednotlivých zařízení, můžete sestavit žebříček jejich důležitosti. U některých levných nebo snadno vyměnitelných komponent, například žárovek, je pravděpodobně nejvhodnější provozovat je bez zásahu údržby až do jejich poruchy. Stejně tak nepotřebujete mít k dispozici průběžná data o stavu každého zařízení. Ve skutečnosti nepotřebujete průběžná data ani od těch zařízení, která fungují bezproblémově. Potřebujete však získávat údaje od těch zařízení, která se chovají nevyzpytatelně, což může naznačovat, že váš provoz bude brzy narušen. Když jste se rozhodli, jaká data jsou pro vás potřebná, může být užitečné si promluvit s poskytovatelem technologií, abyste se rozhodli pro nejlepší způsob měření těchto dat a volbu optimálních intervalů měření. 

Udržujte otevřenou možnost volby

Rozhodování mezi průběžným monitorováním a rutinní údržbou je zčásti umění a zčásti věda. Často nejklíčovější (a drahá) zařízení mají svůj vlastní vestavěný monitorovací systém. Nicméně o něco levnější, ale stále klíčová zařízení (úrovně 2 a 3) mohou těžit z průběžného monitorování pomocí snímačů. U těchto druhů zařízení nemusí být rutinní údržba s ručními nástroji dostatečně častá, aby zachytila problém včas, a tak může dojít k poruše nebo ke zhoršení problému.

Pokud máte v podniku bezdrátové připojení, monitorování střídavého/stejnosměrného napětí, proudu, výkonu, teploty a vibrací pomocí bezdrátových snímačů může předem identifikovat nepříznivé podmínky, které by mohly vést k nákladným odstávkám. Bezdrátové snímače jsou rovněž bezpečnější pro vaše zaměstnance a procesy, protože často nevyžadují vypnutí a nasnímaná data lze prohlížet prakticky odkudkoli na mobilním zařízení nebo PC.

Některá z nejobvyklejších zařízení, u nichž se nabízí aplikace bezdrátových snímačů, zahrnují: 

  • motory a pohony,
  • odstředivá čerpadla a kompresory,
  • výměníky tepla a reaktory,
  • dopravníky,
  • procesní instrumentace,
  • malé transformátory,
  • činnosti spojené s předběžným uváděním do provozu. 

Přiřaďte ke každému zařízení tu správnou technologii

Rozhodování o tom, kdy se spoléhat na ruční diagnostické nástroje a kdy použít bezdrátové snímače, představuje specifickou úlohu pro každý podnik. Níže uvádíme tři faktory, které je třeba zvážit.  

  • Stáří zařízení a fáze, ve které se nachází v rámci svého životního cyklu.Monitorováním starších zařízení pomocí bezdrátových snímačů je máme pod neustálou kontrolou a obsluha bývá okamžitě upozorněna, pokud začnou překračovat stanovené limity.
  • Problémová zařízení. Použitím snímačů u těch zařízení, která chronicky selhávají, může váš údržbářský tým ušetřit spoustu času a současně má možnost průběžně sledovat výkonnost zařízení v reálném čase.
  • Dostupné zdroje. Pokud váš údržbářský tým neví, stejně jako ve většině současných podniků, kam dříve skočit, a mnozí z vašich nejzkušenějších techniků odcházejí do důchodu, můžete rozšířit dosah monitoringu zbývajících zařízení tím, že i u nich dáte nainstalovat snímače stavu CdM. 

Ruční diagnostické nástroje budou vždy součástí údržbářských činností. Například zařízení, které vyžaduje kontrolu vibrací pouze jednou za měsíc, protože vykazuje nízkou úroveň opotřebení a je provozováno v neagresivním prostředí, může být efektivně monitorováno v rámci rutinních obchůzek pomocí ručního měřidla vibrací, pokud ovšem nevzniknou problémy. Podobně to může fungovat v rámci rutinního měření elektrických a teplotních hodnot u mnoha podobných zařízení. Pokud ale potřebujete monitorovat těžko dostupná zařízení nainstalovaná v extrémně nebezpečném prostředí nebo ta, která vykazují nesouvislé a špatně diagnostikovatelné příznaky, mohou bezdrátové snímače šetřit čas a snižovat míru rizika pro obsluhující personál. 

fluke diagnostika 2Obrázek 3: Ruční analyzátory kvality elektrické sítě přesahují možnosti mnoha monitorovacích jednotek napájení a jsou schopny indikovat vyšší harmonické, účiník, a dokonce i sledovat spotřebu energie

Rovnoměrně zatížené motory a čerpadla

Motory jsou klíčová zařízení téměř ve všech zpracovatelských závodech. Volné nebo nesprávně nasazené hřídele motoru mohou urychlit opotřebení ložisek a způsobit poruchu. Zvýšení teploty může znamenat, že ložiska potřebují mazání nebo že je poškozena izolace. Tyto problémy lze předem detekovat pomocí vibrační zkoušky a termovizního snímkování.

Můžete instalovat dálkově ovládaný bezdrátový snímač vibrací pro identifikaci odchylek souososti nebo opotřebení ložisek a poté pomocí ručního termovizního přístroje zjistit přesné umístění problému. Je-li dotyčný motor blokován jiným zařízením, můžete namontovat dálkově ovládaný termovizní snímač pro získávání snímků motoru v pravidelných intervalech z téhož místa v témže úhlu a sledovat výsledky na mobilním zařízení, abyste byli schopni identifikovat projevující se problémy.

Čerpadla jsou pro mnohé procesy stejně důležitá. Pokud čerpadlo selže, může zastavit libovolný počet klíčových činností a to s sebou nese výrazné finanční i bezpečnostní důsledky. I v tomto případě je dálkově ovládaný snímač vibrací schopen včas upozornit obsluhující personál na potenciální problémy. Můžete použít buď ruční měřič vibrací, nebo snímač vibrací, který slouží k zobrazení volných nebo nevyvážených hřídelů čerpadel, jež mohou způsobit opotřebení ložisek. Monitorování proudu a napětí v průběhu času pomocí bezdrátových snímačů může usnadnit detekci problémů, jako je zapínací proud během spouštění zařízení a přerušované napěťové špičky nebo poklesy, které mohou vypínat obvody a způsobovat neočekávaná vypnutí zařízení. 

Analýza kvality napájecí sítě

Někdy není problém ve vašem zařízení, problém může být s napájecí sítí, jež napájí vaše zařízení. Také zde máte možnost využívat ruční zařízení pro měření kvality napájecí sítě nebo bezdrátová monitorovací zařízení pro shromažďování důležitých údajů o třífázových systémech. Oba typy umožňují vidět trendy a výkyvy, například nesouměrné, krátkodobé poklesy napětí, včetně proudových špiček.

Analyzátory kvality napájecí sítě mohou rovněž identifikovat vyšší harmonické, účiník a další proměnné, které mohou být pro zařízení škodlivé a zvyšovat náklady na jeho provoz. Třífázová zařízení pro monitorování napájecí sítě mohou posílat data do CMMS, takže jste schopni přijímat alarmy, pokud zařízení pracuje mimo předem stanovené podmínky. Hlavní rozdíl spočívá v tom, že analyzátory kvality napájecí sítě a elektrické energie poskytují informace o rozsahu kvality napájení a úspoře energií, zatímco nástroje pro monitorování napájecí sítě umožňují vyhodnotit a potvrdit výkon zařízení na základě jeho typového štítku, aby bylo zajištěno, že pracuje podle specifikací napájení, pro které bylo navrženo. 

Zvyšte počet dostupných zdrojů

Bezdrátové snímače jsou účinné zejména při hledání občasných problémů, jejichž diagnostika je nejobtížnější a časově velmi náročná. Po instalaci snímačů se technik může věnovat jiným pracovním úkolům a nechat snímače zaznamenávat požadovaná data hodiny, dny nebo třeba i týdny. Pokud jsou tyto snímače připojeny k systému CMMS, lze je snadno vyhodnotit z přístrojové desky mobilního zařízení nebo počítače. Systém CMMS můžete nastavit tak, že pokud konkrétní zařízení překročí nastavené parametry, systém odešle alarm a mohou být přijata okamžitá nápravná opatření. Klíčem k tomu, aby to takto celé fungovalo, je správně provést základní měření vašich zařízení.

Data z bezdrátových snímačů a bezdrátově vybavených ručních diagnostických nástrojů mohou být odeslána do stejné databáze, aby byla zajištěna komplexní historie zařízení za účelem jeho analýzy a dokumentování pro splnění interních i zákonných požadavků. Díky bezdrátové synchronizaci měření provedené ručními nástroji a jejich porovnávání s daty získanými prostřednictvím monitorování stavu mají podniky k dispozici přehlednější obraz o zdravotním stavu svých zařízení. 

Frederic Baudart, CMRP, je vedoucí produktový specialista ve společnosti Fluke Corp. Gregory Perry je vedoucí poradce pro oblast údržby ve společnosti Fluke Accelix.

Řízení a údržba průmyslového podniku

Časopis Řízení a údržba průmyslového podniku již přes 10 let patří mezi neodmyslitelný zdroj informací v oblasti průmyslové údržby a diagnostiky. Část obsahu je z pera licenčních autorů Plant Engineering z USA.

www.udrzbapodniku.cz