Print

Údržba pneumatických komponent v automatizačních systémech vyžaduje kombinaci prediktivních a preventivních strategií

-- 02.10.2017

Opotřebení je realitou životnosti každého výrobního zařízení. Zákony fyziky diktují, že výrobní zařízení – zejména jeho pohyblivé části – bude mít vždy funkční životní cyklus, po němž budou muset být systém, součást nebo zařízení renovovány, přepracovány nebo zcela nahrazeny.

Programy prediktivní a preventivní údržby jsou nezbytné pro efektivní řízení životního cyklu zařízení a maximalizaci návratnosti investic i celkových nákladů na vlastnictví výrobních zařízení. Konečným cílem je minimalizace prostojů a ochrana lidí či strojů před náhodnými poruchami zařízení, které jsou připisovány chabě udržovanému zařízení. 

Aplikace pneumatické technologie

Použití pneumatických systémů s válci poháněnými vzduchem, pohony a ventily pro řízení procesů a strojů je v automatizačních systémech zcela běžnou záležitostí. Jedná se o aplikace, jako jsou ovládací a odbočovací brány v rámci manipulačních a třídicích systémů, o pohyblivá zařízení, k nimž patří utěsňovací a uchopovací zařízení na balicích strojích, nebo o ovládání řídicích ventilů v rafinérském zařízení pro ropu a plyn atd.

Pneumatická zařízení sdílejí některé společné rysy: pohyb je často rychlý a stále se opakující (v některých případech je doba cyklu v milisekundách) a činnosti, které provádějí, přestože jsou jednoduché, jsou nezbytné pro náležité fungování stroje.

Jinými slovy, pokud se pneumatický systém porouchal nebo začíná selhávat kvůli špatné údržbě, produktivita zařízení se snižuje a neplánovaná odstávka stroje přináší podniku nemalé problémy. Výrobci pneumatických systémů, kteří spolupracují s výrobci automatizačních systémů, vyvinuli vylepšené přístupy jak k prediktivním, tak preventivním postupům při údržbě, stejně jako ke zvýšení technických vlastností pneumatických systémů. Tato vylepšení, včetně nových čidel a dalších digitálních schopností, se přizpůsobují nově vznikajícím požadavkům výrobních systémů průmyslového internetu věcí (IIoT) a umožňují řízení údržby na základě získaných dat ve stále větším měřítku. 

Prediktivní vs. preventivní údržba

Prediktivní údržba je takový manažerský přístup, v rámci kterého jsou používána různá zařízení pro sledování a hodnocení stavu zařízení v provozu. Efektivní využití prediktivní údržby určuje, kdy je třeba provádět údržbu, a může přinést úsporu nákladů při běžné nebo časově náročné preventivní údržbě, protože úkoly jsou prováděny pouze v případě, že je to skutečně zapotřebí.

Prediktivní údržba je řízena na základě získaných diagnostických dat – máme totiž k dispozici správné informace ve správný čas. Tím, že je známo, které zařízení vyžaduje zásah údržby, jsou neplánované prostoje nahrazeny kratšími a méně častými plánovanými odstávkami strojů, čímž se zvyšuje dostupnost zařízení. Mezi další potenciální výhody patří delší životnost zařízení, zvýšená bezpečnost práce v podniku, méně nehod s negativním dopadem na životní prostředí a optimalizovaná manipulace s náhradními díly.

Preventivní údržba jde ruku v ruce s prediktivní údržbou a jedná se o pravidelnou a rutinní činnost, která zabraňuje poruchám zařízení. Tyto úkoly mohou zahrnovat částečné nebo úplné generální opravy v určitých obdobích, výměnu oleje a maziv, drobné úpravy v nastavení zařízení, včetně čištění strojních součástí vystavených vlivům okolního znečišťujícího prostředí. 

Zlepšování v provádění údržby pneumatických komponent

Oba druhy údržby jsou doporučeny pro pneumatické systémy. Výrobci pneumatických komponent neustále investují do nových konstrukčních provedení a vylepšených materiálů za účelem zvýšení spolehlivosti a provozní životnosti výrobků. To zahrnuje modernější techniky utěsňování ventilů, nahrazení kovových komponentů polymerem s cílem získat lepší profil opotřebení, včetně dokonalejšího provedení průtoků vzduchu, díky čemuž jsou zařízení provozována plynuleji a efektivněji.

Ve spolupráci s výrobci zařízení identifikovali výrobci pneumatických komponent klíčové oblasti selhání a vyvíjejí nové přístupy k čidlům v pohonech, ventilech a válcích. Tyto přístupy poskytují úplnější údaje o změnách výkonu zařízení v průběhu času a představují tak klíčové ukazatele, které naznačují vznikající opotřebení součástek pneumatického zařízení.

Tato kvalitativní vylepšení přispěla k výraznému prodloužení životnosti. Například ventilové systémy, které byly kdysi dimenzovány na 100 milionů cyklů, jsou nyní schopny bezchybně fungovat až 140 milionů cyklů. Právě díky prodlouženým životním cyklům nabývá prediktivní údržba v pneumatických systémech na významu. Jelikož jsou produkty konstruovány tak, aby fungovaly déle, sledování jejich výkonu a zasahování do servisu a opravy selhávajícího zařízení je nezbytné pro dosažení plánované životnosti.

Například některé pneumatické válce obsahují tlumiče nárazů, které používají hydraulickou kapalinu. Časem mohou ztrácet účinnost kvůli úniku kapaliny. Při prvním uvedení stroje do provozu je stanoven optimální čas cyklu pro tento válec (například na hodnotu 135 milisekund). Na základě zkoušek provedených výrobcem pneumatických komponent je určena také hodnota životního cyklu (tzv. hodnota B10).

Prediktivní údržba slouží k monitorování výkonu válce a pracuje se skutečnými daty snímače pocházejícími ze zařízení pro monitoring stavu. Pokud tato čidla oznámí, že se válec urychluje na konci zdvihu (mezi tlumením zatížení až do okamžiku přerušení zatížení), mohlo by to indikovat ztrátu hydraulické tlumicí tekutiny, což by zřejmě znamenalo, že je zapotřebí provést výměnu tlumiče nárazů.

Podle standardního programu preventivní údržby však u tohoto válce nemusí být naplánována oprava nebo výměna, dokud nedosáhne konce předpokládaného životního cyklu. Ačkoli pohon není zcela nefunkční, výkon válce se začne snižovat a v blízké době může být příčinou neplánovaného vypnutí stroje nebo špatné kvality výrobků. 

Integrovaná údržba

Preventivní údržba je nezbytná pro zajištění vyčištění, opravy anebo výměny opotřebitelných součástí pomocí standardizovaných, předvídatelných plánů, které minimalizují dopad na celkovou produktivitu a efektivitu zařízení.

Válce a ventily mají těsnění a další vnitřní plochy, jež se mohou časem opotřebit nebo ucpat, zejména v drsných prostředích, jako jsou pilařské závody, kde vzduch obsahuje vysokou koncentraci prachových částic. Výrobci pneumatických komponent spolupracují s výrobci OEM a doporučují intervaly údržby založené na provozních podmínkách, a to v kombinaci se stanovenými hodnotami životního cyklu B10 pro určité komponenty.

V závislosti na zařízení a provozním prostředí může preventivní údržba zahrnovat určitou modifikaci především při výměně klíčových komponent. Například v ocelárně nebo pilařském závodě se zvýšeným množstvím polétavého prachu může plán preventivní údržby zahrnovat častější výměnu řídicích ventilů solenoidu, aby bylo zajištěno, že ventil nepohlcuje částice, které brání náležitému výkonu ventilu.

To znamená, že máte k dispozici správné dodávky náhradních dílů, takže nedochází ke zpoždění, pokud je stroj odpojen z důvodu údržby a opravy. Dobré postupy preventivní údržby rovněž zahrnují plánování údržby více strojních systémů najednou (nejen pneumatických systémů),  aby byly minimalizovány celkové prostoje.

Integrace prediktivní údržby do tohoto procesu může výrazně zvýšit efektivitu preventivní údržby. V současné době, kdy mnoho pneumatických zařízení obsahuje čidla, která měří funkční cyklus, lze realizovat monitorování aktuálního stavu, kdy je časové sledování událostí a monitorování mezních hodnot používáno k přesnému určení výkonu každého zařízení.

Pokud je provozní cyklus válce stanoven na 135 milisekund na cyklus a tento cyklus je udržován, může mít obsluha stroje jistotu, že bude pokračovat v dobrém provozním výkonu. Jestliže však čas cyklu začne klesat pod určitou hranici, monitorování aktuálního stavu může přesně předpovědět pravděpodobnost poruchy i to, kdy k ní dojde. Pokud je již na daném zařízení naplánována preventivní údržba, není třeba provádět žádné zásahy. Nicméně nejsou-li zařízení či konkrétní komponenta v příštím intervalu údržby zahrnuty do servisního plánu, mohou pracovníci údržby přizpůsobit svůj plán na základě prediktivní výstrahy. 

Připravenost pro IIoT

Vzhledem k tomu, že pneumatické systémy se stávají čím dál inteligentnějšími, generují další referenční body napříč výrobními systémy, v nichž jsou instalovány: informace, jako je diagnostika, dále statistiky využití a data o životnosti. Tato vylepšená inteligence je v souladu s vizí vysoce autonomních výrobních systémů, které jsou základem mnoha konceptů IIoT.

Údaje o zařízeních jsou však cenné jen tehdy, používají-li se k řízení výrobních systémů, k dosažení vyšší produktivity, k řízení spotřeby energie a maximalizaci doby provozuschopnosti. Pokud ale pneumatické komponenty (společně s jinými inteligentními pohony, zařízeními a subsystémy) generují megabajty dat o výkonu, může dojít k zahlcení řídicí sběrnice stroje a zkomplikování výkonu automatizace a řízení.

Pro vyřešení tohoto scénáře vyvinuli výrobci pneumatických systémů informační filtr, jenž shromažďuje a organizuje údaje o pneumatickém výkonu a dodává je řízení podniku prostřednictvím samostatných cest. Tento filtr může být nezávislý na architektuře řízení procesů, aby poskytoval výstrahy a výkonnostní data na úrovni systému a zařízení.

Koneckonců dodavatelé pneumatických komponent předpokládají vysoce autonomní proces údržby. Když data naznačují, že se blíží selhání či porucha přístroje anebo konec jeho životního cyklu, náhradní součást je automaticky objednána a dodána do podniku právě včas, aby mohla být použita během plánovaného cyklu údržby. 

Doplňková řešení

Nejúčinnější přístup k údržbě pneumatických systémů a komponent (nebo k údržbě jakéhokoli automatizačního systému nebo součásti) spočívá v kombinaci informací získaných z diagnostických dat, které prediktivní forma údržby zajišťuje ohledně výkonu zařízení s efektivní preventivní údržbou při plánování výpadků a servisních zásahů.

Preventivní údržba může být efektivnější díky zapracování výstupů prediktivních procesů a nástrojů údržby při sestavení priorit, které pneumatické přístroje je třeba opravit a kdy, stejně jako při kontrole nákladů na inventář náhradních dílů. Nejdůležitější je, že kombinace prediktivní a preventivní údržby je schopna minimalizovat poruchy pneumatických komponent, které by mohly ohrozit personál nebo strojní zařízení, a udržovat výrobní systémy v činnosti s maximální dobou provozuschopnosti. Ř&Ú 

Mark Densley je vedoucí oddělení řízení výroby a prodeje ovládacích prvků ve společnosti Aventics.

Autor: Mark Densley, Aventics


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Malá automatizace v čele s rebelem Modicon M221
2018-01-17 - 2018-01-17
Místo: webinář
Infotherma 2018
2018-01-22 - 2018-01-25
Místo: Černá louka 3235, Pavilon A, Ostrava
Diago 2018
2018-01-30 - 2018-01-31
Místo: Orea Resort Devět Skal ***, Sněžné - Milovy
Trendy v robotizaci a automatizaci
2018-01-31 - 2018-02-01
Místo: Brno, hotel Avanti
Řízení závislých pohybů aneb Motion Control umí
2018-02-14 - 2018-02-14
Místo: webinář

Katalog

ABB s.r.o.
ABB s.r.o.
Štětkova 1638/18
14000 Praha 4
tel. +420739552216

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

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

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 © 2007-2017 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