Konserwacja prognozowana jest narzędziem pozwalającym na eliminowanie zakłóceń w pracy zakładów przemysłowych.
Jeśli zapytamy dowolnego specjalistę ds. UR w zakładzie przemysłowym o napotykane problemy z łożyskami tocznymi, to wymieni on całą ich paletę – od zanieczyszczeń, uszkodzeń układu elektrycznego maszyn i niewspółosiowości łożysk do ich nieprawidłowego smarowania, drgań oraz zużycia. Problemy te mogą doprowadzić do wystąpienia kosztownego przestoju oraz potencjalnie innych problemów ze sprzętem.
Tradycyjne metody konserwacji, takie jak kontrola łożysk podczas pracy sprzętu, sprawdzanie pod kątem nadmiernego nagrzewania się i wydawania niepokojących dźwięków typu brzęczenie, wibracje, piski i warkot, mogą ujawnić wystąpienie problemu. Ponadto można okresowo demontować łożyska z maszyn w celu dokonania ich dokładniejszego sprawdzenia pod kątem złuszczonej powierzchni pierścieni wewnętrznych i zewnętrznych, zadrapań lub pęknięć elementów tocznych i bieżni oraz powierzchni szorstkiej lub o zmienionym kolorze.
Inną metodą jest wykorzystanie narzędzi do monitorowania stanu technicznego urządzeń, takich jak kamery termowizyjne, tachometry cyfrowe, ręczne mierniki drgań i czujniki wyładowań w silnikach elektrycznych. Narzędzia te pozwalają na określenie warunków pracy łożysk.
Inna możliwość: analiza predykcyjna
Analiza predykcyjna udostępnia narzędzia o dużych możliwościach. Połączenie monitoringu stanu technicznego z konserwacją prognozowaną może pomóc w wykryciu uszkodzeń już na ich najwcześniejszym etapie, co zmniejszy koszty utrzymania ruchu w zakładzie. Zamiast wyłączania sprzętu w celu dokonania rutynowych prac związanych z konserwacją zapobiegawczą, można tak zaplanować prace konserwacyjne, aby jak najwygodniej dopasować je do funkcjonowania zakładu. Zwiększy to niezawodność sprzętu.
Monitoring stanu technicznego pozwala wychwycić potencjalne problemy już na wczesnym etapie. Zaletą konserwacji prognozowanej jest wykorzystywanie czujników, technologii uczenia maszynowego (machine learning) oraz zaawansowanych algorytmów do wykrywania uszkodzeń i przewidywania awarii. Czujniki monitorują specyficzne aspekty systemu i generują dane, które są wykorzystywane przez oprogramowanie analityczne. Oprogramowanie to pomaga w podejmowaniu decyzji związanych z wykonywaniem prac konserwacyjnych.
Podłączenie maszyn i sprzętu do sieci transmisji danych, w szczególności teleinformatycznych i Przemysłowego Internetu Rzeczy (Industrial Internet of Things – IIoT) za pomocą odpowiednich łączy i aplikacji, umożliwia uzyskiwanie dostępu do historycznych danych początkowych. Na podstawie tych danych dokonuje się analiz statystycznych oraz wyznaczania trendów, w wyniku których można zlokalizować miejsca i przyczyny występowania problemów, a następnie określić wymagane działania. Metody konserwacji prognozowanej obejmują wykorzystywanie aplikacji dostarczanych przez producentów łożysk, do realizacji w czasie rzeczywistym takich zadań, jak: monitoring drgań, analiza częstotliwościowa, kontrola współczynników prędkości obrotowej łożysk oraz analiza obwiedni drgań.
Monitoring drgań
Elementy toczne, bieżnie wewnętrzne, bieżnie zewnętrzne oraz koszyki łożysk dają złożone oznaki drgań. Narzędzia konserwacji prognozowanej mierzą różne charakterystyki drgań w czasie i porównują zmiany ze znanymi poziomami drgań. Ustawione w oprogramowaniu analitycznym poziomy alarmów wstępnych oraz alarmów właściwych wskazują na wystąpienie zmiany stanu technicznego łożysk, ponieważ drgania oddziałują na ich bieżnie wewnętrzne i zewnętrzne.
Analiza częstotliwościowa
Łożyska toczne generują podczas normalnej pracy drgania o charakterystycznej częstotliwości. Uszkodzenie, takie jak np. wykruszenie, zmniejsza amplitudę tych drgań, a wzrasta szum szerokopasmowy. Narzędzia analityczne konserwacji prognozowanej porównują wzorce w częstotliwościach harmonicznych, wstęgach bocznych częstotliwości oraz danych przebiegów czasowych, umożliwiając wcześniejsze i niezawodne wykrycie awarii.
Współczynnik prędkości obrotowej łożysk
Narzędzia konserwacji prognozowanej potrafią też monitorować współczynnik prędkości obrotowej albo częstotliwość przetaczania podzieloną przez częstotliwość obrotów wału w celu wskazania zmian w pracy łożyska. Np. nadmierne smarowanie lub niedostateczne obciążenie mogą powodować poślizgi, które zmniejszają ten współczynnik poniżej wartości normalnych. Wyższe od normalnego współczynniki prędkości obrotowej wskazują na nadmierne obciążenie, zbyt duży luz wewnętrzny lub niedostateczne smarowanie.
Testy obwiedni częstotliwościowej
Łożyska mogą ulec uszkodzeniu w krótkim czasie. Testy obwiedni częstotliwościowej pozwalają na wykrycie początkowych symptomów uszkodzeń w łożyskach tocznych poprzez wyodrębnianie wysokoczęstotliwościowych impulsów energii, spowodowanych przechodzeniem elementu tocznego przez uszkodzone miejsce na bieżni. Usuwanie i analizowanie komponentów częstotliwości, które pasują do odpowiadającego sygnału czasowego pomiarów drgań, wykrywa takie drgania, które mogą zostać zamaskowane przez inne drgania oraz szumy w systemie.
Podsumowanie
Czujniki i oprogramowanie analityczne nie są w stanie dokonać wymiany uszkodzonych części na nowe ani zastąpić człowieka w podejmowaniu decyzji. Jednak automatyzowanie analityki związanej z utrzymaniem ruchu pozwala pracownikom skupić się na optymalizowaniu przepływów roboczych oraz zwiększaniu niezawodności systemu.
Scott Moeller jest menedżerem produktu w firmie Motion Industries.
