Wykrywanie i usuwanie usterek w systemach pneumatycznych traktuje się często jak sztukę, naukę a czasem jak działania podejmowane „na chybił trafił”. W pojęciu personelu utrzymania ruchu, kierowników produkcji oraz kierownictwa zakładu określenie „wykrywanie i usuwanie usterek” kojarzy się zwykle z przestojami i stratami w produkcji.
Jednak wykrywanie i usuwanie usterek w systemach pneumatycznych, sprowadzone do najbardziej podstawo-wych elementów, stanowi procedurę, którą należy wykonywać krok po kroku. Jej zastosowanie może znacznie przyspieszyć proces ustalania, w czym tkwi problem, wykrycia prawdopodobnej przyczyny niesprawności lub awarii, a także znalezienia rozwiązania zaistniałej sytuacji.
Rys. 1 Ręczne ustawianie umożliwia sterowanie elektrozaworem bez włączania zasilania
W każdym układzie pneumatycznym występuje logiczna kolejność operacji, związanych z taktowaniem układów logicznych, pomiarem ciśnienia, wyznaczeniem położenia oraz regulacją prędkości. Wykrywanie i usuwanie usterek rozpoczyna się w chwili, gdy taki układ nie działa prawidłowo.
Podczas rozwiązywania każdego problemu mogą być stosowane pewne ogólne kroki diagnostyczne i kontrolne, zarówno w sytuacji, gdy problem pojawił się przy uruchamianiu nowego systemu, jak i przy awarii systemu już istniejącego.
Bezpieczeństwo przede wszystkim
Sprawy związane z bezpieczeństwem muszą zawsze być w centrum uwagi personelu utrzymania ruchu. Bardzo niestabilnym elementem w układzie pneumatycznym jest sprężone powietrze. Ewentualny wybuch zbiorników powietrza może spowodować ciężkie obrażenia u pracowników i straty materialne. Dlatego przed rozpoczęciem jakichkolwiek napraw bezwzględnie konieczne jest zmniejszenie ciśnienia w zbiorniku.
Powietrze jest również bardzo ściśliwe, co stanowi kolejny powód, aby zachować ostrożność przy wykrywaniu i usuwaniu usterek w systemie pneumatycznym. Jeżeli jest on stosowany do podnoszenia ładunków, które wspierają się na siłownikach pneumatycznych i nie są mechanicznie blokowane w odpowiednim położeniu, należy przed przystąpieniem do serwisowania systemu zablokować podniesiony ładunek w taki sposób, aby uniemożliwić jego upadek lub przesunięcie.
Wiele systemów pneumatycznych sterowanych jest za pomocą urządzeń elektrycznych lub elektronicznych. Dlatego też przed podjęciem próby serwisowania lub naprawy tych elementów należy się upewnić, że zasilanie elektryczne zostało odłączone.
Pneumatyczne kierunkowe zawory regulacyjne, w których wykorzystuje się elektromagnesy do sterowania cewkami zaworów, są zazwyczaj wyposażone w układy ręcznego sterowania kasującego nastawienie urządzenia przez regulator automatyczny (rys. 1), które można wykorzystać do sterowania systemem podczas wykrywania i usuwania usterek. Pneumatyczne zawory odcinające (rys. 2) stanowią doskonałe urządzenia zabezpieczające, które – właściwie zastosowane w systemach pneumatycznych – mogą zapobiec przypadkowemu zadziałaniu. Pierwszym krokiem przy wykrywaniu i usuwaniu usterek w systemach pneumatycznych powinno być zawsze zapewnienie bezpiecznych warunków pracy.
Odpowiedzi na trzy fundamentalne pytania
Gdy następuje awaria systemu, wówczas wszyscy zainteresowani mocno się niepokoją, jak długo potrwa przestój. Przed rozpoczęciem naprawy systemu należy odpowiedzieć na trzy pytania:
Co się dzieje, a co nie podczas działania systemu?
Kiedy powstał problem? Czy była to nagła awaria, czy też narastała stopniowo?
Gdzie w cyklu maszynowym wystąpił problem? Czy miało to miejsce podczas uruchamiania, czy też po tym, jak system już przez chwilę działał?
Na pierwsze pytanie bardzo często potrafi udzielić odpowiedzi operator systemu. Mała prędkość ruchu mechanizmu wykonawczego bądź problemy z jego poruszaniem się mogą prowadzić do poszukiwania punktów zbyt słabego natężenia przepływu lub zbyt niskiego ciśnienia.
Odpowiedź na drugie pytanie często prowadzi do poszukiwania zużytych elementów lub nieszczelności. Nagła niesprawność może wskazywać na uszkodzenia i możliwe problemy mechaniczne, na zerwanie przewodów bądź inne uszkodzenia związane z warunkami zewnętrznymi. Dzięki ustaleniu, kiedy powstał problem, można zawęzić zakres poszukiwań.
Odpowiedź na trzecie pytanie może ujawnić powtarzalne warunki, w jakich problem występuje.
Jeśli przechowywane są prawidłowe rejestry utrzymania ruchu, można w nich odnaleźć dane na temat powtarzających się problemów. Taka informacja ogromnie ułatwia proces wykrywania i usuwania usterek.
Osoba odpowiedzialna za utrzymanie ruchu, która zada sobie powyższe trzy pytania, może zredukować czas przestoju, nie będąc zmuszona do zgadywania, co się dzieje. Jeśli jednak odpowiedzi na te pytania nie przyczyniają się do postawienia właściwej diagnozy, wówczas osoba odpowiedzialna za utrzymanie ruchu musi uruchomić mechanizmy wykrywania i usuwania usterek poprzez dokonanie oględzin maszyny.
Rys. 2 Zawory odcinające powinny zostać użyte, by zapobiec przypadkowemu załączeniu zasilania sprężonym powietrzem
Dokonanie oględzin
Oględziny maszyny pozwalają często odkryć takie problemy, jak zużyte lub przepalone przewody czy poluzowane albo zniszczone elementy. To właściwy moment do zapoznania się z elementami należącymi do systemu pneumatycznego.
W przypadku nieznajomości elementów lub też braku wiedzy na temat działania maszyny, należy zadać jak najwięcej odpowiednich pytań dotyczących systemu. Przed próbą uruchomienia systemu lub przystąpienia do naprawy należy zrozumieć zasady działania i wzajemne powiązania wszystkich komponentów i podsystemów maszyny.
Rys. 3 Schematy układów opisują działanie i funkcje, i pomagają w diagnostyce
Zapoznanie się ze schematami
Każdy system pneumatyczny powinien posiadać dwa rodzaje dokumentacji, z którą należy zapoznać się podczas wykrywania i usuwania usterek. Pierwszym dokumentem jest schemat układu pneumatycznego (rys. 3). Schematy stanowią swoistą mapę układu. Nie tylko objaśniają funkcje i działanie poszczególnych elementów, ale są również cennym narzędziem diagnostycznym.
Na schemacie znajdują się użyteczne informacje, dotyczące lokalizacji punktów pomiarowych ciśnienia; wartości ustawień ciśnienia dla regulatorów i innych zaworów ciśnienia; wartości natężeń przepływu w systemie; skoku siłowników pneumatycznych oraz prędkości silników pneumatycznych, jak również wykaz materiałów wykorzystywanych w systemie. Informacje tego rodzaju mogą być pomocne przy ustalaniu, czy system działa zgodnie z założonymi parametrami projektowymi.
Oprócz dostarczonych przez producenta schematów przy diagnostyce i naprawie maszyny pomocny może się również okazać inny zestaw dokumentów – instrukcja obsługi/konserwacji oraz biuletyn aktualizacji serwisowych. Dokumenty te mogą zawierać informacje na temat zaistniałego problemu.
Uruchomienie maszyny
Po zapoznaniu się z elementami i funkcjami systemu pneumatycznego należy uruchomić maszynę, aby bezpośrednio zorientować się, na czym polega wadliwe działanie. Należy sprawdzić, czy powtarza się zgłoszona nieprawidłowość. Podczas pracy maszyny należy przeprowadzić dokładne oględziny.
Kilka pytań, na które należy odpowiedzieć podczas kontroli:
-
Czy występuje gdzieś nadmierne ulatnianie się powietrza?
-
Czy wielkości ciśnień w systemie zgadzają się z wartościami określonymi na schemacie lub w instrukcji obsługi serwisowej?
-
Czy ewentualne ręczne sterowanie maszyną działa normalnie, zbyt ciężko czy też nazbyt luźno?
-
Czy ruchome elementy poruszają się gładko, czy nierówno?
Po uruchomieniu maszyny można dokładniej określić wszelkie nieprawidłowości w jej działaniu, dzięki czemu czas wykrywania i usuwania usterek znacznie się skróci.
Ponowne skontrolowanie wszystkich podłączeń
Przed przystąpieniem do naprawy maszyny, a po jej uruchomieniu, należy jeszcze raz sprawdzić, czy zasilanie elektryczne zostało od niej odłączone. Należy również skontrolować, czy w systemie nie ma już ciśnienia, ponieważ obecność nawet resztkowego ciśnienia może nieoczekiwanie uruchomić układy wykonawcze i spowodować obrażenia pracowników oraz uszkodzenie maszyny.
Wyodrębnienie podsystemów
Wadliwe działanie jednej części maszyny może być spowodowane nieprawidłowym działaniem innego podsystemu. Wyodrębnienie podsystemów pozwala na skoncentrowanie się w danym momencie tylko na jednym z nich. Zawężenie obszaru diagnostyki poprzez wyodrębnienie podsystemów wymaga dodatkowego zabezpieczenia podczas uruchamiania maszyny.
Wszelkie odłączone przewody i wszystkie otwarte złącza należy odpowiednio zabezpieczyć (zaślepić lub uszczelnić), aby uniknąć zbędnego wycieku powietrza i przedostawania się zanieczyszczeń do układu.
Rys. 4 Elastyczne połączenia wielokrotne-go użytku (Flexible Reusable Links) muszą zostać sprawdzone, by mieć pewność, że działają poprawnie
Podczas działania maszyny należy przyjrzeć się dokładnie wartościom ciśnień w systemie i skontrolować, czy nie są przekroczone maksymalne dopuszczalne wartości. Na tym etapie ostrożność i bezpieczeństwo stanowią dwa kluczowe zagadnienia.
Sporządzenie listy
W trakcie poprzedniego etapu całkiem oczywiste mogą się okazać problemy doraźne, jednak przy wykrywaniu i usuwaniu usterek to, co jest oczywiste, wcale nie musi oznaczać podstawowej przyczyny wystąpienia problemu.
Na przykład: oczywistym problemem może być zbyt mała prędkość mechanizmu wykonawczego, jednak podstawową tego przyczyną może okazać się niewystarczające smarowanie, brak smarowania powodowany wadliwą smarownicą (rys. 4) bądź też uszkodzone uszczelki w kierunkowym zaworze regulacyjnym, który steruje układem wykonawczym.
Po sporządzeniu listy możliwych przyczyn należy je sprawdzić, a następnie wyeliminować, nie powtarzając więcej już przeprowadzonych kontroli. Taka lista skraca również czas niezbędny do wykrywania i usuwania usterek i może zapobiec serii wymiany części, która często temu towarzyszy.
Przykład małej prędkości mechanizmu wykonawczego pokazuje, dlaczego dokładne zrozumienie ról poszczególnych elementów i zasad działania systemu jest niezbędne do odpowiedniego powiązania problemu z jego przyczyną.
Po sporządzeniu listy i zawężeniu liczby możliwych przyczyn nadchodzi czas na podjęcie decyzji dotyczącej tego, która z pozostałych przyczyn najprawdopodobniej powoduje nieprawidłowe działanie. Uzyskanie odpowiedzi na to pytanie może początkowo wydawać się trudne, jednak ten etap stanowi zasadniczo punkt wyjścia do wykrycia i usunięcia usterki. W dotychczasowych etapach dokonano oceny systemu, teraz zaś przyszła pora na weryfikację wniosków.
W naszym przypadku weryfikacja wniosków może sprowadzać się jedynie do konieczności dodania smaru do smarownicy lub dokonania regulacji tempa smarowania.
Przeprowadzenie różnych testów, takich jak kontrola ciśnienia odpowiednim przyrządem pomiarowym, sprawdzenie wyregulowania układu wykonawczego, pomiar przy użyciu przepływomierza natężenia przepływu w systemie bądź też skontrolowanie temperatury w układzie powietrznym, może w efekcie zredukować liczbę pozycji pozostających na liście i dokładnie sprecyzować przyczynę nieprawidłowego działania.
Naprawa czy wymiana?
Sprawdzanie wniosków automatycznie prowadzi do podjęcia decyzji, czy dany element należy naprawić, czy też go wymienić. Na ten krok może mieć wpływ wiele czynników. Naprawa części przeznaczonych bezpośrednio do ponownego zainstalowania w maszynie powoduje wydłużenie czasu przestoju, dlatego należy rozważyć koszty takiej operacji.
Prosta wymiana części skraca czas przestoju; jednak czynnikiem, jaki należy wziąć w tym wypadku pod uwagę, są koszty zapasów.
Kolejnym czynnikiem, który może wpłynąć na decyzję dotyczącą wymiany bądź naprawy uszkodzonego elementu, jest kwestia jego dostępności. Oczywiście, jeśli nie jest on łatwo dostępny, wówczas jedyną alternatywą może być jego naprawa. Dodatkowe zagadnieniem jest możliwość naprawy we własnym zakresie.
Po skorygowaniu nieprawidłowego działania do wykonania pozostaje ostatni krok, czyli konieczne sporządzenie raportu zawierającego wnioski.
Raport dotyczący wykonanych czynności
Papierkowa robota bywa często zaniedbywana, jednak w przypadku wykrywania i usuwania usterek w systemach pneumatycznych stanowi ona istotną część procedury. Dzięki niej możliwe jest utrzymanie rejestru zmian, zaistniałych problemów oraz rozwiązań zastosowanych w przypadku konkretnych maszyn. Niezbędne jest również dokonywanie stałych uaktualnień schematów, aby to narzędzie diagnostyczne było zawsze precyzyjne. Sporządzone raporty przydadzą się w razie wystąpienia podobnych problemów w przyszłości.
Autor: Joseph R. Cohn, Jr.
