Программа предиктивного технического обслуживания: Внедрение ESA

Зачем нужно предиктивное обслуживание?

Предиктивное техническое обслуживание (PdM) стало результатом исследований, в ходе которых было установлено, что программы профилактического обслуживания (PM) эффективны только для 11% отказов машин, связанных с возрастом.
Это означает, что примерно 89% отказов машин носят случайный характер, и программы технического обслуживания, основанные на времени, неэффективны в отношении этих случайных типов отказов.

Многочисленные технологии

Существует множество различных технологий PdM, но наиболее успешные программы используют несколько технологий, чтобы получить максимум информации и, следовательно, с наибольшей вероятностью выявить машину с развивающейся проблемой.
Некоторые из наиболее распространенных технологий PdM включают анализ вибрации оборудования (MVA), инфракрасную термографию, ультразвук, анализ масла, анализ цепей двигателя (MCA) и анализ электрических сигнатур (ESA).
Общей характеристикой наиболее успешных технологий PdM является то, что они просты в исполнении и обеспечивают неразрушающие, повторяемые измерения.
Однако, независимо от используемой технологии, наиболее успешные программы признают, что в успешной программе предиктивного обслуживания есть три этапа:
1. Обнаружение
2. Анализ
3. Исправление.
Ниже приводится краткий обзор трех фаз успешных программ PdM. Работайте до тех пор, пока не откажет Профилактика Предиктивная Проактивная  

Фаза обнаружения

Фаза обнаружения – самая критическая фаза и основа большинства успешных программ PdM.
Основная цель фазы обнаружения – выявить “плохие” машины или условия, которые могут привести к будущим поломкам.
“Плохие” машины – это машины, состояние которых ухудшается.

Этап анализа

Точное определение состояния машины или более полное определение причины изменения состояния машины – вот основная цель фазы анализа.
Этап анализа включает в себя сбор дополнительных, а возможно, и других типов или более глубоких данных, чем на этапе обнаружения.
Эти дополнительные данные могут потребовать применения более специализированных методов или технологий.
Это может потребовать проведения испытаний в других условиях эксплуатации или с использованием совершенно других технологий.

Фаза коррекции

Основная цель фазы коррекции – определить правильные действия на основе изменения состояния машины.
Это предполагает принятие мер, необходимых для исправления и устранения проблемы, вызванной изменением состояния машины.
Кроме того, на этапе коррекции необходимо убедиться, что корректирующие действия действительно устранили проблему(и).
В качестве альтернативы, производственные операции могут диктовать, что лучшим действием будет просто продолжить мониторинг с уменьшенными интервалами тестирования.

Выбор машины

Выбор машин, которые обеспечат наибольшую окупаемость программы PdM, кажется очевидным, если классифицировать машины либо по размеру, либо по области применения.
Большинство предприятий, внедривших предиктивное обслуживание, классифицируют машины по их применению.  

Критические машины

Заводы, классифицирующие машины по применению, определяют критические машины как машины, которые очень важны для работы завода.
Другими словами, если машина отключится, весь процесс остановится.
Во многих случаях это приводит к потере производства.
Кроме того, может быть потерян и обрабатываемый продукт.
Если классифицировать эти машины по размеру, то они часто являются самыми большими на заводе, обычно их мощность превышает 300 л.с. (225 кВт).  

Полукритические машины (производство)

Полукритические машины определяются как машины, остановка которых приведет к частичной потере производства.
Потеря этих машин, хотя и не приведет к полной остановке предприятия, может ограничить его производительность и, следовательно, доступность.
Некоторые из этих машин могут иметь встроенные запасные части или использовать две или три машины для работы на полную мощность.
Эти машины имеют средние размеры, обычно от 150 до 300 л.с. (от 110 до 225 кВт).  

Баланс станков (некритичных)

Эти машины практически не влияют на производство.
Эти машины обычно самые маленькие на заводе, обычно от 5 до 150 л.с. (от 3½ до 110 кВт), а запасные части легко доступны.

Моторная система

Любая система электродвигателя состоит из двух подсистем:
1) Электрическая подсистема состоит из энергии, поступающей на завод, распределительной системы завода и электрической части двигателя.
2) Механическая подсистема состоит из вала и муфты двигателя, приводимой машины и самого процесса.
Неисправность в любом месте системы электродвигателя может помешать ему выполнять запланированную функцию.
Это может привести к снижению или потере производительности, чрезмерному техническому обслуживанию или эксплуатационным расходам.
Эти две подсистемы напрямую влияют либо на электрическую, либо на механическую надежность.  

Электрическая надежность

Электроэнергия – одно из самых важных сырьевых материалов, используемых в современной промышленности.
Мы должны не только иметь непрерывный поток электроэнергии, но и быть чистыми и сбалансированными.
Тем не менее, этот важный товар также является одним из наименее проверяемых сырьевых материалов, поставляемых на завод.
Электричество требуется почти во всех областях предприятия для обеспечения движущей силы, которая либо приводит в действие оборудование, производящее продукцию, либо предоставляет услуги, для выполнения которых было создано оборудование предприятия.
Электричество – это уникальный продукт, поскольку оно требует непрерывного потока, не может удобно храниться и обычно не проверяется перед использованием.
Большинство людей считают, что надежность электрооборудования заканчивается с успешной доставкой электроэнергии на станцию.
Но во многих случаях причиной поломки или отказа может быть качество электроэнергии, подаваемой в систему электродвигателя.
Результат низкого “качества электроэнергии” обычно носит долгосрочный характер и часто не принимается во внимание как источник или причина проблемы.
Электроэнергия обычно вырабатывается далеко от места использования, надежность первоначальной генерации неизвестна, и она объединяется в сеть со многими другими генераторами.
Многие из генерирующих станций меньше и находятся в частной собственности.
Прежде чем попасть на электростанцию, электроэнергия проходит через несколько различных трансформаторов и многие мили наземных и подземных кабелей.
Многие из этих систем распределения электроэнергии принадлежат нескольким различным организациям, управляются и обслуживаются ими.
Как только плохая или “некачественная” электроэнергия попадает в сеть, она не может быть удалена или даже отклонена пользователем.
Работа по стандартизации и регулированию качества электроэнергии продолжается.
Многие штаты имеют свои собственные специальные стандарты и правила.
Однако генерируемая электроэнергия не ограничивается границами государства, в котором она производится.  

Механическая надежность

Надежность механизмов давно является предметом внимания отделов технического обслуживания, и значительное улучшение было достигнуто благодаря пониманию важности и преимуществ улучшения балансировки и допусков на выравнивание механизмов.
Состояние балансировки и центровки машины измеряется и определяется с помощью анализа механической вибрации (MVA).
Во многих случаях машины с неприемлемым уровнем вибрации выводятся из эксплуатации, а такие неисправности, как дисбаланс, несоосность, мягкая нога, механический люфт и другие дефекты, устраняются до того, как произойдет механическая поломка.
Хотя MVA оказалась очень эффективной для выявления механических неисправностей в двигателе или приводимой машине, она оказалась неэффективной для определения состояния или качества мощности, подаваемой на двигатель.
Существуют дополнительные ограничения MVA.
Во-первых, для выявления развивающихся неисправностей он полагается на измерение движения подшипников или корпусов подшипников машины.
Сила, возникающая на ранних стадиях большинства неисправностей, недостаточна для того, чтобы вызвать измеримое движение.
Во-вторых, неисправности, возникающие в местах, удаленных от подшипников, обычно невозможно обнаружить с помощью MVA.
Неисправности подвесных вентиляторов или вертикальных насосов обычно невозможно обнаружить с помощью MVA.
Для выявления неисправностей во всей системе двигателя необходимо провести множество измерений в каждом месте расположения подшипников.
В среднем обследование машины занимает от 7 до 10 минут.
Если двигатель сгорел или сработал прерыватель, специалисты проводят электрическую и механическую проверку двигателя и приводимой машины.
Затем двигатель восстанавливается или заменяется, и весь процесс повторяется.
Неисправности, вызванные электрическими проблемами, такими как гармонические искажения, дисбаланс напряжения или любые другие электрические неисправности, невозможно обнаружить с помощью MVA.  

Анализ электрических сигнатур

Анализ электрической сигнатуры (ESA) – это технология PdM, которая использует рабочее напряжение питания двигателя для выявления существующих и развивающихся неисправностей во всей системе двигателя.
Эти измерения действуют как датчики, и любые сбои в системе двигателя вызывают изменение или модуляцию тока питания двигателя.
Анализируя эти модуляции, можно определить источник этих сбоев в системе двигателя.
ESA измеряет все три фазы тока и напряжения на контроллере двигателя, когда машина находится в нормальном рабочем состоянии.
ESA выполняет одновременный захват всех трех фаз напряжения и тока, обеспечивая полную индикацию качества поступающей электроэнергии и мощности двигателя.
Он рассчитывает КПД двигателя и коэффициент мощности двигателя.
ESA также выполняет быстрое преобразование Фурье (БПФ) для осциллограмм напряжения и тока.

Фаза обнаружения – самая критическая фаза и основа большинства успешных программ PdM. ESA оказывается очень эффективной технологией для обнаружения неисправностей в любой точке системы двигателя во время процесса PdM.
БПФ позволяет ESA выявлять все механические неисправности, которые MVA находит в двигателе, приводимой машине и самом процессе.
Он также обеспечивает лучшие диагностические возможности для выявления и анализа развивающихся электрических неисправностей в электрической подсистеме двигателя.
Кроме того, он выполняет полный анализ мощности, чтобы выявить любые проблемы с электропитанием, которые могут привести к преждевременным отказам в электрической подсистеме системы двигателя.
Автоматический анализ, выполняемый в процессе ESA, может быть гораздо более точным, чем MVA, поскольку измерение напряжения и тока двигателя позволяет точно определить скорость вращения.
Эта точность обычно находится в пределах одного-двух оборотов в минуту.
Кроме того, ESA использует ток двигателя в качестве преобразователя, и очень небольшие изменения в любой части системы двигателя вызывают модуляцию тока двигателя.
Такая повышенная чувствительность позволяет обнаружить развивающиеся неисправности в любом месте системы двигателя на ранней стадии.
ESA успешно обнаружил неисправности в вертикальных насосах, подвесных вентиляторах и ослабленные корпуса подшипников в машинах, приводимых в движение ремнями.
Резюме Успешная реализация программ PdM требует глубокого понимания процесса PdM и эффективного использования высококвалифицированного персонала PdM вместе со специальным и зачастую дорогостоящим оборудованием.
Инженеры по надежности согласны с тем, что развивающиеся неисправности необходимо выявлять как можно раньше, и ESA удовлетворяет этому требованию.
Как инструмент обнаружения, ESA обычно выявляет большинство механических неисправностей в системе двигателя.  

Резюме

Успешная реализация программ PdM требует глубокого понимания процесса PdM и эффективного использования высококвалифицированного персонала PdM вместе со специальным и зачастую дорогостоящим оборудованием.
Инженеры по надежности согласны с тем, что развивающиеся неисправности необходимо выявлять как можно раньше, и ESA удовлетворяет этому требованию.
Как инструмент обнаружения, ESA обычно выявляет большинство механических неисправностей в системе двигателя раньше, чем механические методы, такие как анализ вибрации оборудования (MVA).
Кроме того, ESA точно определяет электрические проблемы в системе двигателя, которые не могут выявить MVA или другие технологии PdM.
На этапе анализа ESA более точно определяет скорость вращения системы и более точно выявляет механические и электрические неисправности, которые приводят к снижению эксплуатационной готовности и времени безотказной работы установки.