Utrzymanie ruchu oparte na danych: co i jak mierzyć, żeby wyprzedzić awarię?

W produkcji przemysłowej awaria maszyn rzadko zaczyna się w chwili zatrzymania linii produkcyjnej. Wzrost temperatury, nietypowe drgania, zmiana poboru prądu czy odchylenia parametrów instalacji elektrycznej to sygnały, które potrafią pojawić się dużo wcześniej. Pytanie, czy wiemy, w jaki sposób i za pomocą czego należy je mierzyć, aby w porę uniknąć ryzyka przestoju?

Źródło: RS Components

Pomiary w utrzymaniu ruchu coraz częściej przestają służyć wyłącznie do potwierdzania występowania usterki. Ich rola znacząco się zmienia i pozwala szerszej spojrzeć na kondycję maszyny z kilku różnych perspektyw.

Wzrost temperatury wybranego elementu

Przegrzewające się łożyska, przeciążony silnik czy nieprawidłowe połączenie elektryczne nie zawsze dają natychmiastowe i łatwe do zauważenia objawy. Czasem jednym z pierwszych sygnałów zmiany w funkcjonowaniu może być stopniowy wzrost temperatury. Dlatego jej pomiar pozostaje jednym z podstawowych narzędzi diagnostycznych w przemyśle.

Na przestrzeni lat zmieniły się jego możliwości, bo pirometry pozwalają szybko wykonywać pomiary bezkontaktowe w konkretnym punkcie. Natomiast kamery termowizyjne umożliwiają obserwację rozkładu temperatury na większej powierzchni i wychwycenie nieprawidłowości.

W takiej sytuacji dużą zaletą jest możliwość sprawdzenia przyczyny tego wzrostu bez konieczności całkowitego demontażu urządzenia. Taką możliwość daje termowizja, z której można skorzystać m.in. podczas kontroli instalacji elektrycznych, pracy silników, napędów, łożysk czy elementów infrastruktury energetycznej

Dzięki temu pomiar przestaje być jedynie sposobem potwierdzenia istniejącego problemu a zamienia się w narzędzie pozwalające zauważyć jego pierwsze symptomy.
[Kamery termowizyjne RS]

Kiedy maszyna zaczyna drgać inaczej

Nie tylko temperatura może być parametrem obrazującym pogarszający się stan techniczny urządzenia – np. w przypadku maszyn wirujących niezwykle cennym źródłem informacji mogą być drgania.

Ich zmiana może wskazywać m.in. na zużycie łożysk, niewyważenie, niewspółosiowość czy problemy z elementami wirującymi. Co ważne, nie zawsze oznacza to, że maszyna wymaga natychmiastowego zatrzymania. Obserwacja i pomiar tego typu pozwala wcześniej dostrzec zmianę działania i zaplanować dokładniejszą diagnostykę lub działania serwisowe wybranej maszyny.

Można powiedzieć, że nietypowe drgania są dla utrzymania ruchu tym, czym zmiana dźwięku silnika dla kierowcy – sygnałem, że warto sprawdzić, co dzieje się wewnątrz. Szczególne znaczenie w tym przypadku ma nie tylko pojedyncza wartość pomiaru, ale obserwacja zmian rozciągnięta w czasie. Stopniowy wzrost poziomu drgań może powiedzieć o kondycji urządzenia znacznie więcej niż jednorazowe przekroczenie określonej wartości.
[Mierniki drgań RS]

Parametry elektryczne

Jeśli silnik zaczyna pobierać więcej prądu, napięcie odbiega od oczekiwanej wartości, w instalacji pojawiają się niepożądane zakłócenia i dzieje się tak mimo, że maszyna nadal pracuje, to znak, że równie istotna jest konieczność pomiarów wielkości elektrycznych. Multimetry, mierniki cęgowe, oscyloskopy czy testery pozwalają sprawdzać napięcie, natężenie prądu, rezystancję, ciągłość obwodów oraz zachowanie sygnałów elektrycznych.

W praktyce ich zastosowanie wykracza daleko poza samo lokalizowanie usterek. Regularne pomiary mogą pomóc wykryć przeciążenia, problemy z zasilaniem czy nieprawidłową pracę napędów, zanim ich konsekwencje staną się widoczne w całym procesie produkcyjnym.
[multimetry / mierniki cęgowe / oscyloskopy RS]

A co jeśli problem znajduje się poza maszyną?

Diagnostyka potrafi prowadzić w niewłaściwym kierunku, jeśli cała uwaga skupia się na pojedynczym urządzeniu, bo źródłem nieprawidłowości może być bowiem samo zasilanie. Wahania napięcia, harmoniczne, asymetria faz czy krótkotrwałe zaburzenia mogą wpływać na działanie urządzeń, skracać ich żywotność, powodować przegrzewanie lub prowadzić do nieoczekiwanych wyłączeń. I dlatego w takich sytuacjach potrzebne jest szersze spojrzenie na instalację.

Do tego służą mierniki jakości energii, które pozwalają oceniać parametry zasilania i szukać zależności pomiędzy problemami występującymi w instalacji a zachowaniem konkretnych urządzeń.
[Mierniki jakości energii RS]

To istotna zmiana perspektywy: zamiast szukać wyłącznie uszkodzonego elementu, diagnostyka pozwala analizować środowisko, w którym ten element pracuje.

Źródło: RS Components

Od pojedynczego pomiaru do monitorowania trendu

Pojedynczy odczyt odpowiada przede wszystkim na pytanie, co dzieje się z urządzeniem w konkretnej chwili. Regularnie zbierane dane pozwalają natomiast zobaczyć trend, jest to kluczowe w wyprzedzaniu awarii.

W ten sposób pomiary stają się podstawą condition monitoringu, czyli monitorowania stanu maszyn. Ważne jest zbieranie danych i wykorzystanie ich do przewidywania potencjalnych usterek oraz planowania serwisu zanim dojdzie do awarii .

Nie oznacza to, że każde przedsiębiorstwo musi od razu budować zaawansowany system predykcyjnego utrzymania ruchu. Wystarczy gromadzić dane w chmurze czy na danym urządzenia, z łatwym dostępem w celu przeprowadzenia niezbędnych analiz. Pierwszym krokiem może być znacznie prostsze działanie: regularne wykonywanie tych samych pomiarów w tych samych punktach i porównywanie wyników.

Najtańsza awaria to ta, do której nie doszło

Nowoczesne utrzymanie ruchu w coraz mniejszym stopniu przypomina poszukiwanie przyczyny awarii, bardziej łącząc się z obserwowaniem zmian, które mogą do niej potencjalnie doprowadzić.

Dlatego wartość nowoczesnych technik pomiarowych nie kończy się na dokładności samego pomiaru – powstaje tam, gdzie uzyskane dane pozwalają podjąć decyzję odpowiednio wcześnie. Zanim niewielkie odchylenie zamieni się w awarię, a awaria w nieplanowany przestój.