ÜZEMFENNTARTÁSI TEVÉKENYSÉGEK 3.09
Gépek, berendezések rezgésdiagnosztikai állapotfelügyelete Tárgyszavak: rezgésdiagnosztika; hibafelismerés; állapotfelügyelet; szerszámgép; megelőző karbantartás; eszközgazdálkodás.
Tervszerű és nem tervezett gépleállások – a karbantartás szerepe A „nem tervezett” leállások és súlyos költségeik elkerülésére vezették be a géphibákat korán felismerő, ún. megelőző karbantartást abból a nyilvánvaló meggondolásból, hogy a berendezések minden egyes órával meghosszabbított üzemképessége, azaz rendelkezésre állása növeli hatékonyságot (overall equipment effectiveness), és közvetlen költségcsökkentő hatása van. Az állapotorientált karbantartást összetett és drága berendezésekre célszerű alkalmazni, amelyeknél a leállás és a javítás is igen sokba kerül, pl. az autóiparban.
Rezgésdiagnosztika A költséges kényszerű üzemszüneteket csak a kiesést okozó géphibák korai felismerésével és a szükséges beavatkozással lehet csökkenteni. A korai felismerés korszerű módszere a gépelemek rezgésének elemzésén alapuló rezgésdiagnosztika. A rezgésdiagnosztika mind a megelőző, mind az állapotorientált karbantartás bevált módszere, amellyel nemcsak heteket vagy hónapokat lehet nyerni a hibák felismerésében, hanem annak okait is fel lehet deríteni, majd elhárítani. A rezgéselemzéshez a gyorsulásérzékelővel felvett adatokat az SKF-cég „Machine Analyst” szoftverével értékelik, figyelmeztető és riasztási határértékek beállításával. A rezgéselemzés, bár az iparban még távolról sem közismert eljárás, már sikeres alkalmazásra talált számos ágazatban, különféle géptí-
pusok és gépelemek, pl. gördülőcsapágyak, hajtómű-fogaskerekek, szivattyúk, villanymotorok és szellőzők üzemi állapotának és működésének felügyeletére. A rezgésdiagnosztika jó szolgálatot tesz mindenütt, ahol – a váratlan kiesés tetemes javítási költséggel és következménykárokkal jár együtt, – a gyártási veszteségek csökkentésével nagy termelésnövekedést lehet elérni és – a pótalkatrész-készletezés ésszerűsítésre szorul. A folytonos gép- (főként csapágy-) felügyelet hasznát felismerték munkafolyamatuk miatt nehezen hozzáférhető berendezések üzemeltetői is. Ilyen kisebb-nagyobb ipari egységek: – a szélerőművek, – olaj-, gáz- és távfűtési szivattyútelepek, – acél- és alumíniumipari hengerművek, valamint – a papírgépek, amelyeken a rezgésfelügyeletet szintén indokolttá tehetik biztonsági szempontok, az állapotfüggő karbantartás, a minőségbiztosítás. A beszállítónak a rezgésdiagnosztikai koncepción kívül árban és szakszerűségben is megfelelő szerviztervet is ki kell dolgoznia, mégpedig a helyszínen, az érintett berendezésekhez való hozzáféréssel.
Szerszámgépek felügyelete – esettanulmány Egy német autómotor-gyártó üzem a rezgésdiagnosztika bevezetésének hasznát már rövid idő alatt el tudta könyvelni. Itt a hengerblokkokat és forgattyús tengelyeket megmunkáló szerszámgépek csavarorsóján elhelyezett kb. 240 érzékelő gyűjt folyamatosan rezgéssebességi és rezgésgyorsulási adatokat. Az ezekből levezetett határérték-túllépések a központi szerverbe futnak, s ezekből a termelés és a karbantartás is mindenkor képet kap a termelőeszközök állapotáról. A beérkezett jelzéseket gépdiagnosztikában jártas szakember összegzi, és a frekvenciaelemzés alapján a megfelelő alkatrészhez, részegységhez rendeli a hibát. Ezt szükség esetén a hibásnak talált hely még részletesebb vizsgálata követi. A példaként idézett üzemben a kéthetes tervszerű leállás alatt egy csapágyba emulzió hatolt be, amit az újraindítás után észlelt magasabb rezgésszint is kimutatott. Megfelelő korrekcióval a következő leálláskor ezt a hibát – más, ugyancsak felderített rendellenességekkel együtt – kiküszöbölték.
A vizsgált termelőrészlegben a múltban évente kb. 20 volt a nem tervezett leállások száma, ezek az ismertetett diagnosztika telepítésével teljesen megszűntek, ez a beruházás kb. 1 éves megtérülési idejét (return of investment) jelenti. Az üzem közlése szerint ez egyenértékű mintegy 250 000 euró megtakarításával, nem is számszerűsítve a következményes kárértéket, a kisebb energiaköltséget és az optimált beszerzési stratégia lehetőségét.
A beszerzés és optimális eszközgazdálkodás A berendezések állapotfelügyeletének adataiból a tervezett karbantartás számára le lehet vezetni a pótalkatrész-raktározás és -beszerzés kockázat szerint optimált módszerét. Az alkatrészek előrejelezhető kiesési időpontja szükségtelenné teszi az ésszerűn túli készletezést. Ennek feltétele természetesen a kiépített és megbízható beszállítói hálózat. Az optimáláshoz kiegészítésként figyelembe kell venni – a kiesési rátákat és költségeket, – a beszerzési árakat, valamint – a tőkeköltséget, amelyekből kiszámítható az ún. kockázati költség, vagyis az az összeg, amelybe egy éppen szükséges pótalkatrész hiánya kerül, tekintetbe véve az elmaradt szállítások nyereségét is (1. táblázat). 1. táblázat Költségek a pótalkatrész-állomány függvényében Pótalkatrészmennyiség
Kockázati költség, EUR
Leírási költség, EUR
Tőkeköltség, EUR
Raktározási költség, EUR
Összköltség, EUR
0 1 2 3 4* 5 6 7 8 9
12 853 249 1 766 719 241 194 44 054 9 052 1 984 453 106 26 6
0 2 340 4 680 7 020 9 360 11 850 14 040 16 380 18 720 21 060
0 2 925 5 850 8 775 11 700 14 625 17 550 20 475 23 400 26 235
0 7 320 14 040 21 060 28 080 35 100 42 120 49 140 56 160 63 180
12 853 249 1 779 304 265 764 80 909 58 192 63 559 74 163 86 101 98 306 110 481
* A költségek alapján minden fajtából 4 pótalkatrész készletezése optimális, ettől minden irányú eltérés növeli az eszközgazdálkodás költségét
A felügyelőrendszer további kiépítése Az SKF által kifejlesztett és saját gyártórészlegeiben már kipróbált számítógépes „@ptitude” döntéstámogató rendszer még jelentősebb megtakarításra ad módot az optimálásba további adatok és információk, így – a munkatársak ellenőrző szemléin szerzett tapasztalatok és – a technológiai mutatók stb. bevonásával. Ezeket az új szoftver összképpé sűríti, biztosabbá és reprodukálhatóvá téve a döntéseket. A felügyelet révén ezen kívül meglevő karbantartás-tervezési rendszerekhez kapcsolva a hiba felfedezésétől az alkatrészbeszerzésig tartó folyamat szinte automatizálhatóvá válik.
Rezgésdiagnosztika beépítése hajók hajtó- és vezérlőművébe Hajókon a biztonságot jelentő állandó rezgésdiagnosztikai monitoring kiemelt egysége a hajtó- és vezérlőmű, abban is a csapágyak és a tengely önrezgésének folyamatos mérése. A felügyelőrendszer két egysége, a csapágy két pontjához erősítve a rezgési adatok feldolgozásakor automatikusan figyelembe veszi mind a fordulatszám, mind a terhelés megváltozását. A monitoring megbízhatóságát több idő- és frekvenciamérő módszer szavatolja. Ezek a mérőmódszerek a nyersjelek elemzése mellett elemzik a megfelelően demoduláltakat is, hogy korán felismerhetők legyenek, főként a gördülőcsapágy-hibákra jellemző lökésszerű zavarok. A rendszer leképezi és nyomon követi a – mechanikai rendellenességeket (csapágyhibák, excentricitás), valamint – a villamos hajtásban rezgéselemzéssel megállapítható hibákat. Mivel az egyes amplitúdók szélső értéke a fordulatszám és a terhelés függvényében változik, a riasztási küszöbnek ehhez kell dinamikusan alkalmazkodnia. Az értékelőrendszer lokális intelligens egységként, a hajtóműre szerelve, egy elektromechanikai érintkezőponton át közvetíti adatait a berendezéshez tartozó számítógépnek. Az adatok megjeleníthetők és műholdas kapcsolat is létesíthető külső diagnosztikai szakértővel.
További ellenőrző vizsgálatok A gépállapot meghatározására hasznos a rezgéselemzést kiegészíteni – olajvizsgálattal és boroszkópiával. A hajtóművek leggyakoribb hibáit a kenőolajkörbe behatolt tengervíz okozza, amit a legkorszerűbb, sokszoros tömítés sem tud megakadályozni. Ma már az olaj víztartalmának online mérésére és a szükséges olajcsere időpontjának megállapítására is vannak megbízható eljárások. A boroszkópia, vagyis a vizuális vizsgálat miniatűr kamerával, a rezgéselemzés mint a korai hibafelismerés legjobb eszköze mellett elsősorban a hiba mértékének meghatározására alkalmas. Ehhez egy mozgatható optikát beépített CCD-csippel a szerviznyílásokon át bevezetnek a csapágyházba, ahol az egyenként ellenőrzi és filmre veszi a csapágyelemeket. Ezek digitális leképezését CD-re Németországban egy központi helyen értékelik.
Mérési eredmények, gyakorlati tapasztalatok Az online condition monitoring (folyamatos állapotfigyelés) tanulmányozására kiválasztott hosszú járatú tengeri túrahajót rögzített gyorsulásérzékelőkkel és mobil rezgésfelügyelő rendszerrel szerelték fel. Az említett értékelőközpont szakemberei az oda továbbított jelekből csak több éves zavartalan üzem után észlelték az első csapágyhibákat. Ezt mint nem sürgősen javítandó rendellenességet jelezték az ügyfélnek, aki emiatt előbbre hozta a hajó tervszerű befutását a karbantartó szárazdokkba. Ugyanakkor az addigi rendszeres, először havi, majd heti ellenőrzéseket felváltották az ismertetett folyamatos online rendszerrel. Miután ez kimutatta a károsodási folyamat gyorsulását, nem maradhatott el a csapágy cseréje. Összeállította: Dr. Boros Tiborné Speck, H.: Sichere Fahrt durch Online Condition Monitoring. = VDI-Zeitschrift. Konstruktion. Special Antriebstechnik, 55. k. S2. sz. 2003. nov. p. 74–77. Keszter, H.-W., Anders, J.: Maschinendiagnose an Werkzeugmaschinen zur Erhöhung der Produktivität. = VDI-Zeitschrift. Konstruktion. Special Antriebstechnik, 55. k. S2. sz. 2003. nov. p. 79–81.
KÖZLEMÉNYEK A MAGYAR SZAKIRODALOMBÓL Knapné H. T.: A közút-üzemeltetés és -fenntartás finanszírozási kérdései az európai uniós csatlakozás tükrében. = Közúti és Mélyépítési Szemle, 54. k. 2. sz. 2004. p. 13–16. Móczár G.: Sikerünk záloga munkatársaink cégünk iránti elkötelezettsége és a csapatszellem. = Energia, 21. k. 6. sz. 2003. dec. p. 3–4. Kovács L.: Rácsos kábeltartó – gyors szerelési rendszer. = Elektroinstallateur, 2004. 1. sz. p. 19. Hajagos B.; Steiner, F.: A többlethiba-módszer tesztje egy egyszerű 3D-modellen. = Magyar Geofizika, 44. k. 3. sz. 2003. p. 99–108. Heimlicher P.: Az induktív közelítéskapcsolók mechanikai károsodásának kiküszöbölése és a kalapácseffektus. = Magyar Elektronika, 21. k. 1/2. sz. 2004. p. 46–47. Új lehetőségek a közös épületrészek felújításának finanszírozására az OTP Banknál és az OTP Lakástakaréknál. = Építőipari Körkép, 10. k. 2. sz. 2003. p. 32. „Bekeményítünk” (felületkezelés). = Műszaki Magazin, 13. k. 12. sz. 2003. p. 30–31. Lábody I.: A továbbélés titkai. = Műszaki Magazin, 13. k. 12. sz. 2003. p. 25–26. A Jungheinrich targoncagyár új alkatrészelosztó központja. = A + CS. Anyagmozgatás – Csomagolás, 48. k. 6. sz. 2003. nov./dec. p. 10. Takács J.: A gépgyártást is meghódítják a lézerek. = Gépgyártás, 43. k. 1/2. sz. 2003. p. 26–32. Az alumínium CO2-lézeres forrasztása új lehetőség a minőségi kötéstechnológiában. = Gépgyártás, 43. k. 3. sz. 2003. p. 6–9. Horváth Cs.: Karbantartás oktatása a főiskolán. = Magyar Grafika, 47. k. 4. sz. 2003. aug. p. 34. Kalácska M.; Keresztes R.; Kalácska G.: Műszaki műanyagok vagy műszaki fa (Guaiacum sanctum)? A természet és a tudomány néhány kompozitjának tribológiai összehasonlítása. = Műanyag és Gumi, 40. k. 12. sz. 2003. p. 403–407. Tattay, L.: Az információs társadalom és az Európai Unió szerzői joga II. rész. = Külgazdaság – Jogi melléklet, 48. k. 2. sz. 2004. p. 17–32. Deliága Gy.: A karbantartás-menedzsment innovatív megközelítése. = Magyar Grafika, 48. k. 1. sz. 2004. febr. p. 33–34. Perjési Zs.: Halálos munkabalesetet okozott a hibás hordozható villamos berendezés. = Munkavédelem és Biztonságtechnika, 15. k. 4. sz. 2003. p. 35–36. Szilágyi I.: Egy robbanás tanulságai. = Munkavédelem és Biztonságtechnika, 15. k. 4. sz. 2003. p. 37–38.
