Metody diagnozowania obiektów technicznych i procesów przemysłowych

Transkrypt

1 Metody diagnozowania obiektów technicznych i procesów przemysłowych Marek Fidali marek.fidali@polsl.pl Politechnika Śląska Instytut Podstaw Konstrukcji Maszyn

2 Plan prezentacji Cele i strategie utrzymania ruchu Diagnostyka techniczna Metody diagnostyki Podsumowanie 2

3 JAKOŚĆ Cele Zakupy Sprzedaż Marketing Zarządzanie Eksploatacja Produkcja ZYSK 3

4 Eksploatacja doskonała Wiedza Utrzymanie ruchu Zarządzanie i planowanie Proces produkcji 4

5 SKUTECZNOŚĆ Strategie utrzymania ruchu Analizuj i szukaj przyczyn Proaktywne UR Monitoruj i diagnozuj Predykcyjne UR Prewencyjne UR Systematycznie obsługuj Reaktywne UR Eksploatuj do uszkodzenia Pomiary monitoring i diagnostyka maszyn, Kraków

6 Reaktywne UR Prewencyjne UR Predykcyjne UR Proaktywne UR Koszty Koszty stosowania strategii UR Pomiary monitoring i diagnostyka maszyn, Kraków

7 Strategia idealna? Proaktywne UR Analiza historii eksploatacji RCFA (Root Cause Failure Analisis) FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) Obiekty krytyczne Losowy rozkład uszkodzeń Kosztowne przeglądy okresowe Predykcyjne UR Niezawodnościowe UR Prewencyjne UR Drobne obiekty Niepsujące się Mało istotne Redundantne Reaktywne UR Obiekty zużywające się Znane czasy życia Znany schemat uszkadzania 7

8 Działania UR Niezawodnościowe UR Racjonalne proporcje Teraz? Cel Proaktywne UR Predykcyjne UR Prewencyjne UR Proaktywne UR Reaktywne UR Predykcyjne UR Prewencyjne UR Reaktywne UR Pomiary monitoring i diagnostyka maszyn, Kraków

9 Klasyfikacja obiektów technicznych a strategia UR Klasyfikacja obiektów Strategia UR Udział obiektów Bardzo krytyczne Krytyczne Średnio krytyczne Proaktywne Predykcyjne 10-20% 30-40% Nisko krytyczne Nie krytyczne Prewencyjne Reaktywne 45-55% 5-10% Pomiary monitoring i diagnostyka maszyn, Kraków

10 Korzyści racjonalnej eksploatacji Obniżenie kosztów napraw Skrócenie czasu napraw Obniżenie całkowitych kosztów UR Podniesienie bezpieczeństwa Wydłużenie czasu eksploatacji obiektów Podniesienie efektywności Pomiary monitoring i diagnostyka maszyn, Kraków

11 Koszty wdrożenia Pomiary monitoring i diagnostyka maszyn, Kraków I okres wstępny II wdrożenie III stosowanie długookresowe IV optymalizacja i rozwój 11

12 Diagnostyka - narzędzie UR Diagnosis rozpoznanie, rozróżnianie, osądzanie Diagnostyka techniczna określanie szeroko rozumianego stanu technicznego obiektów i procesów Stan techniczny zbiór chwilowych wartości parametrów diagnostycznych Metody diagnostyki technicznej ważne narzędzia służb utrzymania ruchu 12

13 Hipotetyczne modele uszkadzania 13

14 Zmiany stanu technicznego Obiekt nie jest w stanie realizować w pełni swojej funkcji Funkcjonalnie niesprawny Czas na działania 14

15 Eksploatacja bazująca na stanie technicznym Diagnozowanie 15

16 Metody diagnostyki Metody diagnostyki Diagnostyka maszyn Diagnostyka procesów przemysłowych 16

17 Diagnozowanie Identyfikacja Lokalizacja Detekcja Pomiary monitoring i diagnostyka maszyn, Kraków

18 Obiektywna ocena stanu technicznego Off-line On-line Okresowa Statyczne kryteria oceny stanu Analiza manualna Ciągła Dynamiczne kryteria oceny stanu Analiza automatyczna Pomiary monitoring i diagnostyka maszyn, Kraków

19 Koszty Sposób oceny stanu obiektu Bezdemontażowo Demontażowo Metody NDT wizualne (VT), penetracyjne (PT), ultradźwiękowe (UT), radiograficzne (RT), magnetyczno-proszkowe (MT), prądów wirowych (ET) i termowizyjne (IR) On-line Off-line Pomiary monitoring i diagnostyka maszyn, Kraków

20 Parametry diagnostyczne w diagnostyce bezdemontażowej Pomiary monitoring i diagnostyka maszyn, Kraków

21 Bezdemontażowe metody oceny 21

22 Diagnostyka wibroakustyczna Infradźwięki Słyszalne Ultradźwięki Hz Wymuszenia hydroi aerodynamiczne Wymuszenia kinematyczne Wymuszenia tarciowe Wymuszenia strukturalne 22

23 Identyfikowane uszkodzenia Niewyrównoważenie części wirujących Przycieranie Zakłócenia elektryczne i mechaniczne Luzy mechaniczne Uszkodzenia łopatek wirników Uszkodzenia łożysk tocznych Pęknięcie wału Mimośrodowość Niestabilności aerodynamiczne Wycieki Niestabilności hydrodynamiczne Przeciążenia Nieosiowość Uszkodzenia sprzęgieł Rezonanse Uszkodzenia pasów napędowych i łańcuchów 23

24 Diagnostyka wibroakustyczna PN-ISO Drgania mechaniczne -- Ocena drgań maszyny na podstawie pomiarów na częściach niewirujących -- Wytyczne ogólne ISO Mechanical vibration -- Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts PN-EN Maszyny elektryczne wirujące -- Część 14: Drgania mechaniczne określonych maszyn o wzniosach osi wału 56 mm i większych -- Pomiar, ocena i wartości graniczne intensywności drgań PN-EN Wytyczne pomiaru obiektowego drgań i pulsacji w maszynach hydraulicznych (turbiny, pompy zasobnikowe, turbiny odwracalne) 24

25 Analiza sygnałów i trendów Parametr drganiowy czas Monitorowanie trendów parametrów diagnostycznych Generowanie alarmów po przekroczeniu progów ostrzegawczych Analiza widmowa off-line Stosowanie zaawansowanych metod analizy sygnałów 25

26 Ultradźwiękowa diagnostyka przekładni zębatej Po wyłączeniu z eksploatacji i oględzinach stwierdzono: Uszkodzona pompa oleju i ścięty wpust Cząstki metaliczne w przekładni lecz przekładnia OK. Zmieniono konstrukcję przekładni pompa zewnętrzna 26

27 Systemy monitorowania i diagnostyki on-line 27

28 Zdalne centra diagnostyczne Żródło: 28

29 Nowoczesne technologie Transmisja bezprzewodowa Technologie mobilne Laserowe pomiary drgań Inteligentne czujniki Metody sztucznej inteligencji Systemy doradcze Pomiary laserowe 29

30 Diagnostyka akustyczna Pomiary monitoring i diagnostyka maszyn, Kraków

31 Metody lokalizacji źródeł dźwięku Kamery akustyczne Pomiary monitoring i diagnostyka maszyn, Kraków Holografia akustyczna 31

32 Diagnostyka ultradźwiękowa Diagnostyka łożysk pod kątem uszkodzeń i smarowania Diagnostyka przekładni zębatych Diagnostyka sieci energetycznych wyładowania niezupełne Diagnostyka instalacji sprężonego powietrza, próżni Diagnostyka zaworów, odwadniaczy Testy szczelności Pomiary monitoring i diagnostyka maszyn, Kraków

33 Diagnostyka maszyn elektrycznych Pomiary monitoring i diagnostyka maszyn, Kraków Ekscentryczność wirnika i stojana Uszkodzenia klatki Zwarcia międzyzwojowe i międzyfazowe Przerwy w uzwojeniach Uszkodzenia izolacji nieprawidłowości w obciążeniu mechanicznym Uszkodzenie łożysk 33

34 Diagnostyka olejowa Outsourcing Badania maszyn, drogich, krytycznych o mocy >5.5kW Układy hydrauliczne Przekładnie zębate Transformatory Inne gdzie olej lub smar jest istotnym czynnikiem decydującym o prawidłowym działaniu 34

35 Diagnostyka olejowa Źródło: Prezentacja firmy Ecol Sp. z o.o. Badanie obecności wody (Karl Fischer Test) Spektroskopia (ICP) badająca koncentrację cząstek metalów Zliczanie cząstek Badanie lepkości Spektroskopia (FT) badająca skład chemiczny oleju Ferrografia Liczba kwasowa Pomiar zawartości i ocena stopnia zużycia inhibitorów utleniania fenolowych i aminowych - RULER (Remaining Useful Life Evaluation Routine) Pomiar i ocena przyrostu zanieczyszczeń stałych na membranie filtracyjnej (MPC Membrane Patch Colorymetry) 35

36 Diagnostyka olejowa 36

37 Diagnostyka termiczna Najstarszy sposób diagnozowania Kontaktowo Bezkontaktowo Pirometria Termografia w podczerwieni 37

38 Metody termograficzne Pasywne Aktywne Pomiary monitoring i diagnostyka maszyn, Kraków

39 Diagnostyka termograficzna Węzły łożyskowe Przekładnie Sprzęgła Silniki Instalacje elektryczne Agregaty chłodnicze Wycieki gazów Izolacje termiczne (komory chłodnicze) Kontrola działania pieców, palników, płyt grzewczych 39

40 Termograficzna kontrola procesu Pomiary monitoring i diagnostyka maszyn, Kraków

41 Diagnostyka wizyjna Systemy wizyjne Wideoendoskopy Boroskopy Fiberoskopy Szybkie kamery ( fps) Kamery inteligentne Inspekcje uszczelnień Inspekcje miejsc niedostępnych Inspekcje zaworów Obserwacje stroboskopowe elementów ruchomych Pomiary monitoring i diagnostyka maszyn, Kraków

42 Wizyjna diagnostyka procesu kontrola daty przydatności do spożycia, kontrola czystości opakowań przed napełnieniem, kontrola napełnienia opakowań, pozycjonowanie opakować bez konieczności użycia markerów, kontrola prawidłowego zamknięcia opakowań. 42

43 Diagnostyka w układach automatyki Diagnostyka procesu Diagnostyka inteligentnych urządzeń pomiarowych i wykonawczych Diagnostyka elektronicznych modułów systemu sterującego Diagnostyka komunikacji w systemie 43

44 Diagnostyka procesu Maskowanie uszkodzeń 44

45 Realizacja diagnostyki procesu X PROCES Y X MODEL Y r Ocena s PROCESU residuów Detekcja uszkodzeń Sieci neuronowe Filtry Kalmana Obserwatory stanu Pomiary monitoring i diagnostyka maszyn, Kraków Logika rozmyta Modele analityczne Rozpoznawanie wzorców 45

46 Systemy diagnostyczne 46

47 Efekty działań diagnostycznych Automatyczna realizacja działań diagnostycznych pozwala: ograniczyć liczbę alarmów skrócić czas wykrycia i lokalizacji uszkodzenia, zwiększyć niezawodność działania obiektu, zwiększyć efektywność ekonomiczną procesu, ograniczyć skutki awarii, uzyskać efekty tolerowania niektórych uszkodzeń, zmniejszyć koszty remontów. 47

48 Wirtualne sensory Układ filtracji wody Sterowanie odporne na uszkodzenia Uszkodzenie Uszkodzenie 48

49 Optymalizacja procesu Np..: minimalizacja emisji: NOx, CO, (S02) wzrost sprawności (strata kominowa,węgiel w popiele) 49

50 Podsumowanie 1. Metoda małych kroków 2. Analiza raportów i dokumentacji UR 3. Identyfikacja potrzeb 4. Szkolenia 5. Opracowanie planu 6. Wybór obiektu(ów) 7. Minimalizowanie ryzyka 8. Wybór metod 9. Inwestycja w narzędzia 10. Działania 11. Prezentacja sukcesów 12. Przekonywanie kierownictwa 13. Idź do pkt

51 Dziękuję za uwagę! Pytania? Zapraszam do współpracy: