Print

Jak maximalizovat produkci a snížit náklady na opravy rotačních strojů po nucené odstávce COVID-19

-- 30.06.2020

Pandemie COVID-19 nepochybně poznamenala celý svět. Jejím nejhorším následkem je smrt tisíců převážně starších lidí, miliony nakažených, izolace jednotlivců a skupin. Velmi drastické jsou i ekonomické následky způsobené výpadkem nebo snížením produkce, klesá rovněž poptávka, ekonomové očekávají krach milionů malých i velkých firem, což bude doprovázeno obrovskou nezaměstnaností, osobními i firemními tragédiemi. Z epidemie COVID-19 se však můžeme poučit.

Cestu, jak omezit šíření nemoci způsobené virem COVID-19, lze shrnout do následujících faktorů:

  • Povědomí o tom, že jde o zcela novou infekci, která je smrtelná a velmi rychle se šíří.
  • Vývoj a aplikace diagnostických metod k zjištění nakažených.
  • Vývoj a aplikace metod vhodných k zamezení šíření. Oddělení nakažených a nositelů viru.
  • Vývoj léků a léčebných metod zabraňujících dalšímu šíření a vedoucích k uzdravení nemocných.
  • Vývoj vakcíny pro případ další vlny epidemie.

Přeloženo do jazyka strojařů:

  • Povědomí o tom, že naše stroje mají několik skrytých kořenových příčin poškození.
  • Vývoj a aplikace nových diagnostických metod k zjištění existence těchto kořenových příčin.
  • Znemožnění řetězových reakcí a poškození strojů. Oprava postižených strojů a odstranění kořenových příčin.
  • Návrhy, jak odstranit kořenové příčiny poškození.
  • Vyvinout a zavést tyto postupy do pravidelné praxe.

Jaká je osvědčená cesta k radikálnímu zvýšení produkce a snížení nákladů na údržbu? Jak vám můžeme pomoci? Ukážu vám výsledky naší práce na případech z praxe.

Diagnostikou strojů, proaktivní a prediktivní údržbou se zabývám více než 40 let v mezinárodních společnostech i ve vlastní firmě CMMS. Pomáhal jsem zavést diagnostiku ve více než 500 podnicích. Počet podniků využívajících diagnostické systémy CMMS překročil 300. Proškolil jsem minimálně 3 000 technických diagnostiků.

Po odeznění pandemie způsobené virem Covid-19 bude řada podniků nucena maximalizovat vypadlou produkci a snížit náklady oprav na minimum. Jedním z nápadů na „šetření“ je tzv. hasit jen požáry a omezit na minimum nejúčinnější metody proaktivní a prediktivní údržbu. Je to jedna z nejdražších forem úspor, jak ukážeme na konkrétních případech.

Námi nabízená proaktivní a prediktivní údržba vám může výrazně zvýšit produkci a snížit náklady hned několika způsoby:

1. zamezením neplánovanému výpadku produkce;
2. prodloužením střední doby mezi poruchami;
3. možností naplánovat opravy na pravidelné odstávky;
4. přípravou oprav, zkrácením času na opravy/odstávky;
5. snížením nákladů na opravy a na skladové zásoby;
6. odstraněním častých oprav strojů a kořenových příčin poškození.

Neplánovaná odstávka výrobní linky je nejvážnější problémem.

Průměrné náklady na neplánované odstávky ve zpracovatelském průmyslu USA se odhadují na 20 miliard USD anebo 5 % roční výroby. Například v chemickém a petrochemickém průmyslu to činí 2–5 % všech ztrát produkce. Experti na spolehlivost tvrdí, že neplánovaná odstávka stojí až 10× více než plánovaná. Neplánovaná odstávka je příčinou 5- až 10procentního zvýšení skladových zásob, pracovní síly a zpožděných dodávek výrobků, ztráty dobrého jména a snížení ziskovosti.

Případ 12 let staré chemičky

V tomto podniku provádíme proaktivní a prediktivní údržbu od roku 2017 na 400 strojních uzlech.

Před nástupem naší firmy byla diagnostika strojů jen omezená a neúspěšná. Během prvních měsíců po nástupu naší firmy jsme zjistili, že 62 strojů je v takovém stavu, že během několika týdnů až měsíců může dojít k jejich poškození. Po námi navržených opravách v rámci velké odstávky v roce 2018 zůstalo šest ze dvaašedesáti strojů navržených do opravy (tzv. červených).

Některé doporučené opravy se nerealizovaly.

Mezi listopadem 2017 a srpnem 2019 se zlepšil stav na základě diagnostických předpovědí a následných oprav u 201 strojů. Většina oprav byla provedena během plánovaných odstávek. Nebyly žádné velké neplánované odstávky.

V současnosti máme „červené“ stroje z důvodu nevyhovující konstrukce nebo je běh jejich čerpadel či soustavy čerpadel v pracovním bodu mimo optimální oblast, dále kvůli principu činnosti anebo chybějícím kompenzátorům napětí potrubí. Na základě naší analýzy byly odstraněny kořenové příčiny poškození: výměna maziv za výkonnější, návrhy změny provozního režimu pro soustavu vertikálních čerpadel, oprava uložení pohonů na dopravnících, výměny 500 kW motorů s poškozenými rotorovými tyčemi.

Kdyby došlo ke zrušení diagnostiky kvůli úsporám souvisejícím s koronavirem, nebudeme měřit a vědět o všech 180 strojních událostech, u nichž byly v minulosti změny ze zeleného na červený a ze žlutého na červený stav. Také nezabráníme všem 225 poškozením anebo haváriím strojů (změna stavu červené na zelenou – vyhovuje anebo na žlutou – výstraha).

Případ nově postavené chemičky

Tato chemička byla spuštěna do provozu v létě 2017. Kvůli nevyhovující instalaci potrubí bez kompenzátorů tepelného nárůstu byly velmi častá poškození čerpadel.

Na základě naší analýzy byly odstraněny kořenové příčiny poškození: výměna maziv za výkonnější, instalace ložisek s možností většího zatížení, náhrada spojek za poddajnější, úprava potrubních systémů vložením kompenzátorů teplotního nárůstu potrubí.

Soustava motor–čerpadlo je nejrozšířenějším zařízením zejména v chemickém a petrochemickém průmyslu. Achillovou patou této soustavy jsou ložiska a mechanické ucpávky. Vůle v ložiscích jsou v desetinách mikrometru a v ucpávce 0,5–1 μm. Extrémní síly, které působí statické tlaky a tepelné deformace od potrubí, dynamické síly od provozu mimo optimální pracovní bod, způsobují předčasné poškození ložisek a ucpávek.

Příčinou předčasných oprav a nákladů na opravy čerpadel jsou až v 70 % poškození mechanických ucpávek a ložisek. Ve skutečnosti jsou ale až v 80 % případů kořenovou příčinou poškození ložisek a mechanických ucpávek nevyhovující konstrukce a uchycení potrubních systémů či chybějící kompenzátory tepelné roztažnosti potrubí.

Dalším konstrukčním a provozním problémem jsou naddimenzovaná čerpadla a soustavy čerpadel, nevhodná regulace, vysoká rychlost proudění na vstupu, zpětný turbulentní tok v čerpadle, což způsobí, že čerpadla jsou provozována mimo optimální pracovní bod. Tímto dochází k ohnutí rotoru oběžného kola, nadměrnému zatížení ložisek, přerušení mazacího filmu, dotyku sedla a čela ucpávky, otevření mezery a výtoku kapaliny. Dalším projevem jsou kavitace a turbulence v čerpadle, které vedou ke zvýšení teploty a k poškození plastových a pryžových částí ucpávky. Hydrodynamické problémy způsobí extrémní vibrace, jež poškodí ucpávku a ložiska.

Zásadním nedostatkem měření vibrací soustavy motor–čerpadlo dle ČSN ISO je skutečnost, že nízkofrekvenční vibrace dle těchto norem neposkytují vůbec žádnou informaci o výše uvedených problémech. Deformace statoru od potrubních problémů, dotyk čela a sedla ucpávky nevyvolají žádné měřitelné vibrace v nízkých frekvencích. Dalším problémem je, že hydrodynamické potíže způsobí tak vysoké vibrace, že poškození ucpávky a ložisek jsou překryta tímto šumem.

Naše firma během posledních pěti let vyvinula a odzkoušela v průmyslu novou, světově jedinečnou metodu diagnostiky všech těchto kořenových příčin poškození. Nyní je komerčně dostupná metoda, jak zjistit problémy čerpadel a jak prodloužit životnost ze stovek na desítky tisíc hodin. Naše metoda byla ověřena při zjištění desítek problémů na stovkách čerpadel v chemickém průmyslu. Naše měření a diagnostika byly ověřeny rozborem poškozených strojů a vyhodnocováním skutečných poškození.

Po odstranění příčin poruch běží tato čerpadla již více než rok bez problémů. Během prvního roku provozu bylo na 20 čerpadlech až 64 poškození mechanických ucpávek a ložisek. Po odstranění příčin poškození došlo během druhého roku provozu k výraznému snížení poruch. Cena oprav během prvního roku představovala částku 900 000 Kč. Cena výměny čerpadel a oprav potrubí byla 9 milionů Kč. Výrobní ztráty zapříčiněné odstávkami nebyly vyčísleny. Jsou však nejvýznamnější. Zjistili a dokázali jsme, že komplikace jsou způsobeny dodavatelem, čímž byly veškeré problémy uznány jako záruka a opraveny na náklady dodavatele.

Zdroje vibrací v soustavě motor–čerpadlo

Příčinou neúspěchu současných metod měření vibrací je fakt, že jsou prováděny na základě ISO 13373 – 1, 2, 3, 4. Od roku 2017 je pro hydraulické stroje a čerpadla platná část 7, pro elektromotory platí část 9. Tyto normy předepisují měření jenom nízkofrekvenčních vibrací, nezmiňují se již o diagnostice raných stadií poškození ložisek, mazání a mechanických ucpávek. Velká část diagnostických měření je založena na absolutně nedostatečném posouzení celkových efektivních hodnot a špičky vibrací. Většina diagnostiků neměří vibrace ve středních a vysokých kmitočtech. Procesní měření buď neexistují, anebo jsou založena jen na měření tlaku a teplot ložisek, což je nedostatečné z hlediska zjištění výše uvedených problémů.

Vibrace můžou být způsobeny:

  • dynamickými silami (nevyváženost, nesouosost, elektromagnetické problémy, uvolnění);
  • rázy (spojka, zuby převodovky, poškození ložisek);
  • náhodným šumem (kavitace, turbulence, únik, mazací problémy);
  • buzením vlastních frekvencí části soustrojí statickými nebo dynamickými silami (přidírání, běh na sucho, dotyk mezi rotorem a statorem v ložisku a v ucpávce, spojce, zubech převodu).

Současná praxe diagnostiky hodnotí jen první 3 problémy, není možno diagnostikovat a řešit 95 % problémů od statických sil z potrubních systémů a dynamických sil z provozu mimo optimální pracovní bod, poškození ucpávky a ložisek, nedostatečné mazání.

Řešení od Valent CMMS

Současný stav diagnostiky je založen jen na zjištění poškození. Náš systém je schopen spolehlivě zjistit kořenové příčiny poruch (a samozřejmě i poruchy) a tímto může prodloužit životnost soustavy motor–čerpadlo oproti současnému stavu z měsíců na roky.

Náš přístup je jiný. Řešíme všechny výše uvedené problémy strojů. Buzená vlastní frekvence nám řekne, co vibruje, a frekvence budicích sil napoví, který komponent vibrace způsobuje. Jednoduše rozlišíme rozdíly od rotorových problémů, elektromagnetických sil a závad ložisek. Můžeme velmi přesně identifikovat statické síly od potrubí, křivých základů, dotyku částí ucpávek a ložisek, ohnutí rotoru od hydrodynamických sil a extrémní zatížení ložisek způsobené provozem mimo optimální pracovní bod čerpadla.

Je nutno zdůraznit, že většina poškození elektromotorů je způsobena přenosem sil z rotoru čerpadla. Náš systém však odhalí i tyto problémy a zabrání poškození ložisek elektromotorů, čímž prodlouží jejich životnost na více než 10 let.

Průmysl 4.0 představuje ve fabrikách automatizované linky řízené počítačovými systémy. Takový přístup vyžaduje dokonalou znalost stavu zařízení. Nespolehlivé současné diagnostické metody to neumožňuji. Již jsme podotkli, že pouze 15 % systémů diagnostiky je úspěšných. Většinou se to děje kvůli lidskému faktoru, nedostatečným odborným znalostem a nevhodným systémům měření.

Valent CMMS proto vyvíjí automatický diagnostický systém strojů, který je založen na spolehlivém měření stavu, automatickém vyhodnocení dat na místě, přenosu dekoncentrovaných dat do cloudů a na konečné analýze expertními systémy. Systém dává uživateli okamžitou informaci o stavu v cyklu 24/7/365. Zákazník nemusí investovat do pořízení systému, může si ho pronajmout jako službu. Data pro zákazníka jsou znázorněna ve vizualizačních systémech SCADA/HMI a pro údržbu jsou dána jasná doporučení. Systém umožní prodloužit dobu mezi opravami 10× oproti současnému stavu, čímž přináší obrovské úspory.

RNDr. Ondrej Valent, CSc., jednatel Valent CMMS, s. r. o.
tel.: 602 304 878, e-mail: cmms@cmms.cz

Autor: RNDr. Ondrej Valent, CSc., jednatel Valent CMMS, s. r. o.


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Nekonvenční zdroje elektrické energie
2020-08-04 - 2020-08-06
Místo: Hotel Ryšavý, Vémyslice
Dny teplárenství a energetiky
2020-09-08 - 2020-09-09
Místo: KC ALDIS, Hradec Králové
Digitální výroba 2020
2020-09-09 - 2020-09-10
Místo: Praha
Digitální logistika 2020
2020-09-10 - 2020-09-10
Místo: Praha
Potravinářství + Farmacie 2020
2020-09-22 - 2020-09-22
Místo: Brno

Katalog

Panasonic Electric Works Europe AG
Panasonic Electric Works Europe AG
Veveří 3163/111
616 00 Brno
tel. +420 541 217 001

Brady s.r.o
Brady s.r.o
Na Pantoch 18
831 06 Bratislava
tel. +421 2 3300 4862

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

ABB s.r.o.
ABB s.r.o.
Vyskočilova 1561/4a
14000 Praha 4
tel. +420739552216

všechny firmy
Reklama



Tematické newslettery






Anketa


Na horách/u moře
Na chalupě/chatě v tuzemsku
Co je to dovolená?

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   Partneři   |   Blogy   |   
Copyright © 2007-2020 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI