Nové metody monitorování provozu ventilátorů/ New methods for monitoring of the fans Motto : Větrací systém se stal důležitou součástí koncepce bezpečnosti tunelu a zasluhuje proto odpovídající prostředky pro provozní kontrolu a zvyšování spolehlivosti
Petr Bašík – AURA a.s. Milevsko AURA a.s. Milevsko
www.auranet.cz
Obsah prezentace / Summary
2
AURA a.s. Historie a současnost Ventilátory v silničních tunelech Charakteristiky ventilátorů Labil a pumpáž Zařízení pro indikaci labilu Opotřebení valivých ploch ložisek Monitorování opotřebení ložisek – metody Aplikace monitoringu ložisek
Traffic Technology Days
SICK
Prague 2011
AURA a.s. Historické milníky / Milestones 1987 První monitorovací systém provozu ventilátorů 1992 Řízení průmyslových technologií 1995 Založena akciová společnost 1996 Dodávky pro větrání podzemních prostor 1998 Diagnostika leteckých motorů 2001 Průmyslová komunikace a Internet 2008 Diagnostika a řízení větrné elektrány
Vývoj a inovace / Research @ Development Snímače vibrací, indikace labilního stavu, modulární systém monitoringu strojů, diagnostika větrných elektráren, informační systémy diagnostiky, opotřebení ložisek, spolehlivost leteckých pohonů, monitoring strojů v energetice, metodika predikce oprav
3
Traffic Technology Days
SICK
Prague 2011
AURA a.s. certifikace / AURA certification and competences
ISO 9001
4
Traffic Technology Days
GOST
ATEX
SICK
Czech Army
Prague 2011
Větrání silničních tunelů / Tunnel Ventilation Výměna vzduchu nebo bezpečnostní prvek ? • Tauern, Mont Blanc 1999, Gotthard 2001 • PIARC C5 -2000 Report : větrání tunelů není určeno jen pro zajištění čistoty vzduchu, ale je důležitým prostředkem bezpečnosti a boje s požárem
5
Traffic Technology Days
SICK
Prague 2011
Ventilátory - požadavky a rizika provozu / Fans - demands and risks Rychlá změn provozních podmínek Regulace výkonu a reverzace Spolehlivost provozu
• 6
Složité provozní podmínky Regulační nejistota Opotřebení
Monitorování provozu a predikce poruch Traffic Technology Days
SICK
Prague 2011
static pressure
Charakteristika ventilátoru / Fan characteristic MS – mez stability 1- rotující odtržení/ rotating stall k – pumpáž / surge h - pumpáž se zpětným průtokem
By : ČSM 3/2009
7
Traffic Technology Days
air flow SICK
Prague 2011
Časový průběh průtoku / Time variation of flow Nestacionární
fs = 0,3 - 0,6 fot
proudění Stacionární
fs = 0,1 – 9 Hz
By TCF ED 600
8
Traffic Technology Days
SICK
Prague 2011
Důsledky nestacionárních jevů / Consequences of instabilities Prudký nárůst vibrací Únavové poruchy částí ventilátoru Buzení vlastních kmitů lopatek a částí stroje Mechanické poškození vzduchových kanálů Nestabilita funkce větracího systému Zvýšení opotřebení a snížení spolehlivosti
9
Traffic Technology Days
SICK
Prague 2011
Typické příčiny labilu / Unstable Typical Causes • Paralelní chod ventilátorů • Změna aerodynamického odporu – regulace, klapky, přepínání tras • Provoz při minimálním výkonu
10
Traffic Technology Days
SICK
Prague 2011
Indikace labilního stavu ILS / Unstable state indicator ILS Vyhodnocení tlakových pulsací 0,1Hz – f ot (262)
ILS Ex NAP
(238)
AURA a. s. INDIKÁTOR LABILNÍHO STAVU VENTILÁTORŮ
AURA a. s., 5. května 118, Milevsko ILS Ex NAP Napájení:230 V / 50 Hz, 30 VA I (M1)[Exia] I II(1)G[Exia] IIC FTZÚ 02 ATEX 0260 X FTZÚ 02 ATEX Q018
(163)
Dynamický tlakový snímač ST 609 Zpracování signálu DSP procesorem Provedení do těžkých podmínek a Ex Kontrola funkce lopatkovou frekvencí
(138)
1026
Připojit jen k ST609Ex kabelem SK132/P/Ex o délce do 20 m.
SK132/P/Ex
Rm in. =2 5 (ø 10)
POWER SUPPLY SIGNALIZATION
(6)
(73)
ST609Ex
(M20x1) (ø 24)
11
Traffic Technology Days
SICK
Prague 2011
Typické vlastnosti ILS/ ILS Features Pro zjištění vzniku labilu je využita indikace primární veličiny - rotujícího odtržení Frekvenční vlastnosti dynamického snímače tlaku a zpracování DSP procesorem umožňují indikaci frekvencí rotujícího odtržení i pumpáže Lopatková frekvence je využita pro trvalé testování funkce ILS – autodiagnostika Řešení dynamického snímače tlaku je určeno pro teploty do 280°C a agresivní prost ředí včetně Ex Metoda je více než 15 let úspěšně provozně užívána 12
Traffic Technology Days
SICK
Prague 2011
Detekce opotřebení valivých ploch ložisek / Rolling elements bearing fault detection Trvanlivost ložiska je určena především : • • • • •
Kvalitou výroby Provozní zátěží Způsobem montáže Mazáním a mazivem Přídavným dynamickým zatížením
Bearing Failure Causes Other 21% Lubrication 43%
Mounting 27%
13
Traffic Technology Days
Fatique Limit 9%
SICK
Prague 2011
Problémy prostředí tunelu / Tunnel environmental factors Teplotní, chemické vlivy na maziva
Mechanické opotřebení ucpávek ložiska, vliv nesouososti Abrazivní částice v mazivu Vniknutí vody do maziva Dynamická zátěž ložiska axiální posun, labilní stavy
By : J. Tranter
By : B.T.Kuhnell
14
Traffic Technology Days
SICK
Prague 2011
Vznik defektu valivého elementu ložiska / Rolling element fault formation V prvním stadiu nejde o trvalou poruchu – je porušen olejový film nebo jde o nerovnost povrchu Signály jsou na vysokých kmitočtech proti fot Energie poruchy je velmi nízká Poruchu nelze zjistit v běžném vibračním spektru 10Hz-1kHz
15
Traffic Technology Days
SICK
Prague 2011
Metody sledování poruch ložisek / Methods of bearing surface checking
16
„Ucho a šroubovák“ Vibrační spektrum, vysoké kmitočty Obálka spektra vyšších kmitočtů Akustická emise - AE Speciální metody – Peek Vue, Spike Energy, SEE, Kurtozis …
Traffic Technology Days
SICK
Prague 2011
Vývoj poruchy v obálkovém spektru / Envelope spectrum Trvalá porucha
Ložisko bez vady Poškození ložiska
Ložisko před havárií Počátek poruchy
17
Traffic Technology Days
SICK
Prague 2011
Metoda AURA / AURA Method Kombinuje sledování efektivní a špičkové hodnoty signálu vyšších frekvencí SIGNÁL dB
A - nepoškozené ložisko. B- začíná nejprve růst špičková hodnota signálu,poměr efektivní a špičkové hodnoty až 30 dB. C - začíná růst efektivní hodnota signálu, 60 poměr efektivní a špičkové hodnoty 50 signálu začíná klesat. 40 D- trvalé poškození ložiska (rozdíl 10 dB) 30 s podstatně vyšší efektivní hodnotou 20 10 signálu.
A
Traffic Technology Days
C
D
2
1
0
18
B
DOBA PROVOZU
SICK
Prague 2011
Výhody metody AURA / AURA method benefits Jsou odfiltrovány vibrace běžných otáčkových frekvencí a tím zdůrazněny jevy související s opotřebením ložiska – pitting, mazání, abrazivní částice, poškození plochy vnějšího kroužku apod. Špičková a efektivní hodnota jsou každá charakteristická pro jiný typ poruch ložiska, metoda je vhodně kombinuje Výsledný geometrický průměr obou hodnot má lineárně rostoucí směrnici vhodnou pro automatické vyhodnocení stavu a predikci havárie ložiska Metodu lze snadno aplikovat v trvale nasazených bezobslužných diagnostických systémech
19
Traffic Technology Days
SICK
Prague 2011
Využití metody v diagnostickém systému MMPS/ Application in Modular Monitoring System Využívá se kmitočtových vlastností piezoelektrického snímače vibrací v oblasti vlastní rezonance Stejný snímač umístěný vhodně na ložisku slouží pro vibrace i sledování stavu ložiska - úspora při instalaci Systém archivuje hodnoty a určuje směrnici změny stavu – důležité pro predikci poruch Využívá se přednastavených limitních hodnot pro indikaci náhlého zhoršení stavu
20
Traffic Technology Days
SICK
Prague 2011
Při řešení praktických aplikací se těšíme na shledanou
Ing. Petr Bašík a kolektiv AURA a.s.
21
Traffic Technology Days
SICK
Prague 2011
Kontakty AURA a.s., 5.května 118, 399 01 Milevsko Tel. /fax : 382 524224 AURA a.s., VVC Praha, Lisabonská 2394/4, 190 00 Praha – 9 Libeň Tel . : 277 775 981
[email protected] www.auranet.cz
22
Traffic Technology Days
SICK
Prague 2011
