Speciální příloha: Časopis Technická diagnostika Vibrodiagnostika v české praxi

ISSN 1803-4535

Speciální příloha: Časopis Technická diagnostika – Vibrodiagnostika v české praxi

Červen 2015

Číslo 2 (45) Ročník VIII

Prevence úniků v rozvodech stlačeného vzduchu Úniky v rozvodech stlačeného vzduchu představují v průmyslových podnicích obrovský problém.

12

Tento časopis je českou mutací

www.udrzbapodniku.cz USA

Editorial Vážení čtenáři, máme za sebou první dny měsíce června, ti menší i ti trochu větší z nás oslavili Mezinárodní den dětí, ale co je nejdůležitější – mílovým krokem se blíží hlavní svátek roku všech pracujících: letní prázdniny, čas sladkého lenošení, dovolených, ale také postupného nadechování se k hektickému podzimu a závěru roku. Druhé letošní číslo časopisu Řízení & údržba průmyslového podniku tedy považujte tak trochu za prázdninové. Oddechový, tedy bezstarostně lehký a zábavný, ovšem v žádném případě není předkládaný obsah červnového čísla; za ústřední téma jsme vybrali problematiku stlačeného vzduchu, zejména úniku vzduchu, tedy obrazně řečeno úniku (nemalých) finančních obnosů. Jak totiž vyplývá ze všech možných dostupných informací, stlačený vzduch je opravdu nejdražší energií, která v řadě podniků doslova prchá okny. Když jsem prováděla mini-anketu se zadáním: Co si představíš pod pojmem stlačený vzduch?, dostalo se mi tak široké škály odpovědí, že jejich vyjmenování by zabral možná polovinu této strany. Vedle těch poměrně fundovaných (kompresor, nejdražší energie) se objevily úsměvné (nějakou bombičku, nafukovací matraci poctivě stlačovanou nezdravou nadváhou) i takové, na které slušné periodikum nemůže ani pomyslet, natož publikovat… Erudovanější a vpravdě trefnější postřehy z této oblasti zcela jistě přinesou články zařazené do sekce Téma z obálky. Aktuální vydání je i v tomto roce bohatší o pravidelnou přílohu časopisu Technická diagnostika – tentokrát zaměřenou na vibrodiagnostiku. Začtete-li se do článků, které jsme opět připravili ve spolupráci s Asociací technické diagnostiky, dostane se Vám možnosti posoudit a zhodnotit vskutku pozoruhodné výsledky předních českých odborníků z oboru a nahlédnout pod pokličku reálných provozů. Ačkoli nás uplynulé hokejové mistrovství světa po čtrnáct dní přesvědčovalo o tom, že „kdo neskáče, není Čech“, z příspěvků vibrodiagnostiků je zřejmé, že nadměrné skákání, zejména skáčou-li stroje ve výrobních provozech, není ani trochu žádoucí a může způsobit vážné potíže. Dovolte také připojit i pozvánku na oborové semináře, na nichž již pilně pracujeme. Ještě v polovině června přijde na přetřes Logistika v průmyslové výrobě, zejména její možnosti, meze, úskalí i výzvy. Aktuální program a podrobnosti naleznete na webových stránkách www.konference-tmi.cz. Na stejném webu ostatně již čeká i přehled podzimních konferencí a seminářů – těch tradičních i nových. Akce se setkávají se stále větší odezvou, svědčí o tom například jarní semináře – o „ryze údržbářském“ a „ajťáckém“ referujeme v sekci Forum, pražský seminář na téma Internet věcí zase našel stěžejní místo v květnovém vydání časopisu Control Engineering Česko. V minulém čísle jsem na tomto místě využila možnosti referovat o osobních (ne)úspěších v oblasti kutilské. Velmi pozitivní zprávou je, že mé nehty již opět vypadají jako původní nehty bez vrstvy silikonové montážní pěny. Povzbuzena tímto dočasným úspěchem již tak trochu tuším, že léto, které doslova klepe na okna a dveře, soustředí podobné pokusy více do venkovních prostor, kde bude mým pokusům přihlížet širé nebe (případně sousedé, známí a přátelé). Protože nedbám Barbora Karchová na nezdárné pokusy a řídím se heslem, že vědění je poklad, ale praxe je k němu Šéfredaktorka klíč, vytrvám a o svých zdarech či nezdarech budu informovat zase příště. Ať jsou Vaše plány, soukromé či pracovní, kutilské či relaxační, jakékoli, přeji ničím nerušený nástup letních měsíců a jejich co možná nejpříjemnější prožití – třeba ve společnosti aktivit našeho časopisu či vydavatelství.

ení ivita zaříz vá efekt 30 Celko

Číslo

tice vání v logis 54 Pláno

ISSN 1803-4535

Speciální příloha: Časopis Technická diagnostika – Vibrodiagnostika v české praxi

4535 1803-4535 ISSN 1803

4535 1803ISSN 1803

14

ec 20

rosin

ad/p

Listop

7 (43)

Ročník

VII Číslo 1 (44)

Březen 2015

Ročník VIII

Červen 2015

Číslo 2 (45) Ročník VIII

nění 3D: Dopl í í aditivn možnost by ro žití vý gie umožňuje pouvývo je Technolo eriálů, včetně mat ní. nov ých čních řeše konstruk nov ých

USA

Tento časopis mutací je českou

USA

Account Manager Alena Kičmerová mob.: +420 777 793 392 e-mail: [email protected]

18

zba www.udr

pod niku

.cz

Tento časopis je českou mutací

www.udrzbapodniku.cz USA

Odborná spolupráce Martina Bojdová, Jiří Fizek, Monika Galbová, Petr Klus, Petr Moczek, Zdeněk Mrózek, Pavla Rožníčková Předseda redakční rady Zdeněk Votava

tění, y 18 úniků v rozvodech ie čiš ktivitPrevence ení u ateg zvýš í. é str ení prodpřispívá kestlačeného vzduchu řízen různ ti za ýš iku stlačeného vzduchu představují noťte ou ke zv ostředí poidna spolehlivos Úniky v rozvodech d o u. cz podnicích obrovský problém. h 12 v průmyslových pr st d dn ik Vy Čisté zpečno ba po pove be ud rz w. ré íry m ww kte pis o časo muta cí Tent ou je česk

Reklama

Šéfredaktorka Barbora Karchová Redaktoři Jana Poncarová, Milan Katrušák

xi ké pra v čes ření ká mě optic žní a Montá

– ostika diagn ická Techn firmě sopis ečnost ve 16 Bezp a: Ča příloh ální Speci

REDAKCE

Redakční rada Juraj Grenčík, František Helebrant, Tomáš Hladík, Libor Keller, Václav Legát, Vladislav Marek, Hana Pačaiová, Věra Pelantová, Miroslav Rakyta, Lubomír Sláma, Ondrej Valent, Juraj Vitkaj

Grafické zpracování Jiří Rataj Tisk Printo, spol. s r. o. REDAKCE USA Bob Vavra Kevin Campbell Amara Rozgusová

VYDAVATEL Trade Media International, s. r. o. Milan Katrušák Mánesova 536/27 737 01 Český Těšín Tel.: +420 558 711 016 www.trademedia.cz www.udrzbapodniku.cz ISSN 1803-4535 MK ČR E 18395

REDAKCE POLSKO Tomasz Kurzacz

Redakce si vyhrazuje právo na krácení textů nebo na změny jejich nadpisů. Nevyžádané texty nevracíme. Redakce neodpovídá za obsah reklamních materiálů. Časopis je vydáván v licenci CFE Media.

4

FORUM

Amper poznal údržbu a diagnostiku

5

100 + 1 možnost, jak ušetřit ve výrobě,

Červen 2015

odhalena na semináři v Ostravě 5

ČÍSLO 2 (45) ROČNÍK VIII

Kvalitní management a inženýrství údržby – cesta k prosperitě výrobní organizace

6

Seminář jedniček a nul – podruhé

8

Úspešné Fórum praktickej údržby 2015

v Brně, podruhé úspěšně 10 Využití termovizního systému spolu s dronem přináší řadu ekonomických i technických výhod 12 Téma z obálky

Prevence úniků v rozvodech stlačeného vzduchu aneb Zahájení proaktivního přístupu

16 Snižování nákladů v systémech tlakového vzduchu 18 Bezdrátový monitorovací systém měří hodnotu rosného bodu a udržuje opravnu v chodu 22 Inovativní přístup společnosti ifm electronic k požadavkům v oblasti hledání úspor při kontrole úniků tlakového vzduchu 24 Účinnost systému stlačeného vzduchu na dálku 28 Prevence úniků tlakového vzduchu – proaktivní přístup 24 STROJNÍ INŽENÝRSTVÍ

SKF představuje nový model výpočtu provozní trvanlivosti ložisek

32 AUTOMATIZAČNÍ TECHNIKA

Elektronické polohování dříve a dnes

36 Altivar Process: přichází nová generace frekvenčních měničů s integrovanými inteligentními službami 38 Údržba & správa

Konstrukční a výrobní data ze zařízení mohou být pro údržbu přínosem – ale pouze tehdy, pokud jsou vzájemně sdílená

40 Alternativy konstrukčního lepení plastů 42 Provozní operace se v dnešní době

Prevence úniků v rozvodech stlačeného vzduchu

12

Úniky v rozvodech stlačeného vzduchu představují v průmyslových podnicích obrovský problém. Jsou nákladné, škodlivé pro zařízení a jejich detekce a oprava bývají časově velmi náročné.

stávají součástí cílů konstruktérů

Přeložené texty jsou v tomto časopise umístěny se souhlasem redakce časopisu „Plant Engineering Magazine USA” vydavatelství CFE Media. Všechna práva vyhrazena. Žádná část tohoto časopisu nemůže být žádným způsobem a v žádné formě rozmnožována a dále šířena bez písemného souhlasu CFE Media. Plant Engineering je registrovanou ochrannou známkou, jejímž majitelem je vydavatelství CFE Media.

Zaostřeno

Nastal čas, abychom investovali prostředky do neomezených možností

on-line

Tentokrát pouze elektronicky v sekci Zaostřeno na www.udrzbapodniku.cz.

30 Strojní inženýrství SKF představuje nový model výpočtu provozní trvanlivosti ložisek Vývoj inovativního modelu výpočtu trvanlivosti valivých ložisek vede k hlubšímu pochopení, jak zlepšit provozní výkonnost ložiskových aplikací.

32 Automatizační technika Elektronické polohování dříve a dnes Polohovací systémy prošly za posledních 60 let velkými změnami. Od specializovaných regulátorů v „černých skříňkách“ a raných analogových pohonů nás pokrok v elektronice přivedl k dnešním, do značné míry automatizovaným ovládacím prvkům, využívajícím digitální signálové procesory, přesné modely motorů implementované do softwaru a možnosti propojovat se s dalšími systémy v závodě.

38 Údržba & správa Konstrukční a výrobní data ze zařízení mohou být pro údržbu přínosem – ale pouze tehdy, pokud jsou vzájemně sdílená Větší množství a vyšší kvalita dat o podnikových zařízeních představují příležitost ke snížení nákladů a zvýšení provozuschopnosti.

42 Údržba & správa Provozní operace se v dnešní době stávají součástí cílů konstruktérů Manželství CapEx a OpEx představuje nejlepší způsob, jak využívat návrhová data, tvrdí odborníci.

Technická diagnostika Vibrodiagnostika

1 / ROČNÍK XXIV / 2015 ASOCIACE TECHNICKÝCH DIAGNOSTIKŮ ČESKÉ REPUBLIKY, o. s.

Budoucnost vibrační diagnostiky je v remote TD3 Systémy sledování kmitání lopatek TD6 Zajímavé případy diagnostiky v ČEZ TD10 Vibrační diagnostika na převodovkách pro gumárenský průmysl TD12 Vibrační diagnostika ve společnosti ČEZ TD16 Vibrace jako zdroj poznání TD21

ISSN 1210-311X

MK ČR: 5 979

TECHNICKÁ

DIAGNOSTIKA

1 ROČNÍK XXIV 2015

ASOCIACE TECHNICKÝCH DIAGNOSTIKŮ ČESKÉ REPUBLIKY, o. s.

VIBRODIAGNOSTIKA V ČESKÉ PRAXI Budoucnost vibrační diagnostiky je v remote TD3 Systémy sledování kmitání lopatek TD6 Zajímavé případy diagnostiky v ČEZ TD10 Vibrační diagnostika na převodovkách pro gumárenský průmysl TD15

www.atdcr.cz

Forum Amper poznal údržbu a diagnostiku

V

eletrh Amper patří mezi přední veletrhy elektrotechnik y, elektroniky a automatizace. Dlouhá léta si však na výstaviště razí cestu také obor údržby a diagnostiky. Nicméně je pravda, že se této disciplíně, byť už je na to poměrně zvyklá, nedostávalo nikdy patřičné pozornosti. Vydavatelství Trade Media International s. r. o. spolu s redakcí časopisu Řízení a údržba průmyslového podniku se to rozhodly změnit… Zatímco většina sálů brněnského Výstaviště se ve dnech 24. až 27. března 2015 plnila přednáškami na tradiční témata automatizace a elektrotechniky, kongresové centrum si toho dne odbylo svou premiéru s údržbou a diagnostikou. Pod oficiálním označením Údržba a diagnostika elektrických zařízení byl v rámci doprovodného programu veletrhu Amper popr vé zařazen seminář pod taktovkou našeho časopisu a za odborné asistence zástupců

4 • červen 2015

Asociace technických diagnostiků ČR. Primárním cílem semináře bylo poukázat na důležitost problematiky a její vliv nejen na hospodářské výsledky firem plynoucí z eliminování nežádoucích odstávek, a le ta ké upozornit na bezpečnostní rizika práce s vadnými elektrickými komponenty. Příjemným překvapením jistě byl i poměrně vysoký zájem o problematiku, kterou zdárně uvedl již první host semináře Stanislav Mišák, jenž zastupoval svou alma mater VŠBTUO, ale také garanční ATD ČR. Jeho průřezová přednáška byla výborným souhrnným materiálem, který zasadil problematiku údržby a diagnostiky do pevných mantinelů a vypočetl všechna zákoutí její rozmanitosti. Posluchači v sále pak byli svědky nezv yk lého střídání stráží, kdy dlouholetý učitel a mentor prvního řečníka převzal pomyslnou štafetu, aby poukázal na své zkušenosti zejména se zanedbanou údržbou a diagnostikou. Nebylo pochyb, že Karel Chmelík, zastupující stejnou společnost jako první řečník, nabyl nespočet zkušeností nejen při práci na akademické půdě. „Při provozu jakéhokoli zařízení vždy existuje reálné riziko, že toto zařízení nebude pracovat spolehlivě nebo že se u něj bude vyskytovat nebezpečí poruchy,“ vysvětlil Chmelík v úvodu své přednášky a ihned přešel na objasnění pot řeby tech n ické diagnostiky, „proto se por uchy nedají zcela vyloučit a požaduje se jejich snadná detekce a lokalizace, jednoduchá oprava a udržovatelnost i odolnost při mimořádných událostech.“ Mimo jiné přispěl také zajímavou historkou

řízení & údržba průmyslového podniku

a svou rádoby vtipnou radou týkající se důležitosti detekce… pro kontextu neznalé: „Nenechte si vyletět stroj stropem, prostě diagnostikujte!“ Mikrofon ochotně doc. Chmelík předal zástupcům generálního partnera akce, protože byl sám zvědav, jak spolu souvisejí obor technické diagnostiky a společnost ABB, která je mnohem častěji spojována s jinými segmenty. Série hned čtyř krátkých vstupů specialistů společnosti nenechala nikoho na pochybách, že ABB a diagnostika k sobě patří, přičemž asi nejjednotnějším tónem vstupů byla dobře zvládnutá problematika vzdáleného monitorování, které se těší stále větší oblibě. Jelikož „paní Nemoc“ si zatím ještě nevede v kalendáři všechny akce společnosti Trade Media International, vyžádala si jednu změnu v programu, proto zkušenosti s následky zanedbané údržby a diagnostiky v podání Ondreje Valenta ze společnosti CMMS s. r. o. jsou dostupné pouze na webu našich seminářů. O to větší prostor dostaly dva další dílčí elementy diagnostiky. Zatímco společnost Blue Panther v ysla la svého velitele Jaroslava Smetanu, aby pohovořil o měření při údržbě elektrických motorů a pohonů, TSI Systém delegoval Libora Kellera, jenž nosí stejně vysoké frčky a který přednášel o využití ultrazvukové diagnostiky zejména při odhalování nebezpečí obloukového výboje. Pozornost věnovaná těmto tématům, ale i bohatá diskuse během a po skončení semináře finálně odpověděla na jednu klíčovou otázku kongresu. Údržba a diagnosti ka opravdu na veletrh AMPER patří. A pokud se nestane něco neočekávaného, také se sem v příštím roce vrátí… minimálně v programu druhého ročníku semináře s názvem Údržba a diagnostika elektrických zařízení. Prezentace ze semináře najdete na webu www.konference-tmi.cz. Fotogalerii a další zajímavosti nejen z této akce pak naleznete na našem facebookovém profilu s názvem Semináře pro inženýry.

100 + 1 možnost, jak ušetřit ve výrobě, odhalena na semináři v Ostravě

M

ožná ostravský seminář neodhalil úplně přesný počet magických tipů, jak úspěšně hledat možnosti úspor nebo častěji zdroje plýtvání v průmyslové výrobě. Nicméně i tak zaplněný sál v Park Inn hotelu byl dne 11. března 2015 svědkem „zázraků“, které znamenají peníze… Letošní ročník semináře Možnosti úspor ve výrobě se zaměřil zejména na úsporu energií ve výrobě a úspory nákladů na výrobu. Společným jmenovatelem bylo nastínit možnosti, kde všude lze ve výrobních provozech hledat úspory rychle, jednoduše a bez zdlouhavých realizací a závratných investic. Cílem semináře tak bylo nabídnout průmyslovým výrobcům inovativní řešení v oblastech šetření energiemi, a to ústy nejen zástupců

dodavatelů těchto řešení a technologií, ale také zkušenostmi přímo z praxe. Mezi ukázkami mapujícími současnou pra xi vévodil projekt nového výrobního závodu společnosti SKF, který je jako první plně ve shodě se standardem LEED, tedy jde o vysoce energeticky soběstačný komplex. Nicméně šetření ve výrobě není pouze otázkou dobré architektury a vhodného TZB. Pro úspory je potřeba jít až k samotné podstatě výrobního procesu a v něm užívaných strojů. Široký záběr těchto možností představují nejen obory automatizační, ale i údržbové, kdy značných úspor můžeme dosáhnout jak při řízení výrobní linky, tak správným mazáním či diagnostikou

strojů, jelikož takto lze zamezit drahým odstávkám. Ať už jste malý, či velký výrobní podnik, věřte tomu, že ve výrobě je stále možno najít další způsoby, jak obstát v nikdy nekončícím konkurenčním boji. Právě v tuto chvíli pak přichází docenění všech rad, jak svou výrobu nákladově optimalizovat.

Kvalitní management a inženýrství údržby – cesta k prosperitě výrobní organizace Konference je zaměřena na tyto hlavní směry: • Management majetku a jeho údržby (Asset Management) – spolupráce výroby a údržby, insourcing – outsourcing, facility management, smluvní vztahy, řízení životního cyklu strojů a zařízení. • Výběr a nákup zařízení – kvalita, obslu hovatelnost, energetická náročnost, ergonomie, ekologičnost, spolehlivost (pohotovost, bezporuchovost, udržovatelnost a zajištěnost údržby), analýza a ošetřování rizik, bezpečnost. • Provozní spolehlivost, management rizik a bezpečnost v údržbě – metody a ukazatele spolehlivosti, FMECA, RCM a další, metody hodnocení rizik, snižování rizik údržbou, spolehlivost lidského činitele v údržbě. • Technická diagnostika, preventivní, prediktivní a proaktivní

údržba – revizní a preventivní prohlídky, diagnostické metody a přístroje, optimalizace preventivní údržby. • Počítačová podpora údržby – informační systém údržby, hardware a software. • Technologie údržby a oprav strojů – mytí a čištění, mazání, renovace součástí, materiály pro renovaci, nové technologické postupy. • Logistika náhradních dílů – nákup ND a technického materiálu, řízení zásob.

• Prezentace firem a jejich produktů – přehled výrobků a vykonávaných služeb (poskytované údržbářské činnosti), v ýstava zařízení a různých údržbářských technologií, maziv, diagnostické a montážní techniky, těsnění, IT aj. Konferenční jazyky: • čeština, slovenština, angličtina (simultánně tlumočena) Podrobnější informace o konferenci a přihlášku k účasti najdete na adrese: www.udrzba-cspu.cz/konference/ Kontaktní osoba pro organizační záležitosti konference: Ing. Zdeněk Votava, výkonný ředitel ČSPÚ Tel.: 315 688 406, mob.: 776 657 545, fax.: 271 084 791 E-mail: [email protected]; zdenek. [email protected]


červen 2015 • 5

Forum Seminář IT v Seminář jedniček a nul – podruhé v Brně, podruhé úspěšně

P

rotože dobré věci není radno měnit a žádoucí je opakovat je, téměř do roka a do dne se znovu uskutečnil seminář na téma IT v průmyslu. Na pět desítek posluchačů našlo cestu do hotelu Santon v malebném prostředí Brněnské přehrady. Dnem plným jedniček a nul se stalo úterý 21. dubna 2015. Prvním řečníkem dopoledního bloku a zároveň moderátorem celého semináře byl Leoš Hons, zakladatel a předseda neziskové organizace MES Centrum. Poté, co krátce představil svou společnost, se Hons soustředil na stěžejní téma svého příspěvku, kterým bylo propojení a integrace MES systémů s okolím. A proč je vlastně integrace tak důležitá? „Na integraci je nutno myslet zejména proto, že v současné době zaznamenáváme stále větší tlak na variabilitu výroby,“ uvedl Hons a vzápětí dodal, „rovněž narůstá automatizace a digitalizace výrobních procesů, tím pádem se mění kontinuita procesů, rostou požadavky na aplikace a implementace autonomních systémů integrovaných se svým okolím.“ Potvrzením tohoto předpokladu byl výčet výrobních systémů v konkrétním podniku, který disponuje klidně i desítkami podobných systémů

6 • červen 2015

(systém správy objednávek, skladového hospodářství, systémy pro rozvrhování výroby, řízení logistiky, správy majetku, systémy pro řízení výroby, kvality, SCADA systémy a řada dalších). Důsledkem je fakt, že každý ze systémů „mluví jiným jazykem“ a mimo jiné mohou nastat problémy s integritou dat. Otto Havle, ředitel společnosti FCC průmyslové systémy s. r. o., vystoupil s příspěvkem na téma standardizace formátu kontrolního plánu. Kromě jiného vysvětlil, že proces shromažďování výrobních dat je řízen kontrolním plánem, jenž udává, jak často a jakým způsobem se mají data vyhodnocovat. Zmínil též nevýhody ručního sběru dat pro v yhodnocení v ýrobního procesu – jedná se o postup pomalý, nákladný a nespolehlivý. Zlatým partnerem semináře se stala společnost B+R automatizace s. r. o. a řečníkem pak Robert Charvát. Svou přednášku rozdělil do dvou částí: nejprve pojednal o tom, jak z tzv. velkých dat (Big Data) udělat tzv. chytrá data (Smart Data), ve druhé části svého vystoupení se pak věnoval vztahu IT a reálného času na sběrnici Ethernet Powerlink. „Máme za sebou již tři průmyslové revoluce a v současné době se hodně hovoří o tzv. Industry 4.0.


Jsme ve fázi nové revoluce již delší dobu, ale celý fenomén už nevnímáme jako revoluci,“ poznamenal Charvát na úvod. Dodal, že svět internetu věcí a služeb nebo fakt, že výrobky spolu komunikují, sdílejí data a postupy (např. v čipech), je dávno nastalou realitou. „Veškeré části tvoří inteligentní výrobu a obrovské nároky jsou kladeny na rychlost zpracovaných dat,“ dodal. Velká data Robert Charvát demonstroval na názorném příkladu: „Představte si kamerové systémy na letišti, jejichž cílem je rychle rozpoznat hledanou, např. nežádoucí osobu. Big Data jsou taková data, která nelze vyhodnotit běžnými metodami zpracování, zejména z důvodu objemu dat, rychlosti a komplexnosti.“ Jedná se o trend, který je úzce spjat s individualizací výroby a který musí rychle reagovat na požadavky trhu. V přednášce také zazněly dva pozoruhodné číselné údaje: zatímco v minulosti bylo za velká data považováno 50 MB, v současnosti tato suma narostla až na 2,5 TB. Východiskem společnosti B+R automatizace pro zvýšenou potřebu sběru velkých dat jsou pak čtyři základní řešení: APROL EnMon – zaměřený na sběr dat o energiích, které daná linka/továrna spotřebovala; APROL ConMon – zaměřený na management údržby, zkoumající stav linky a měřící nejrůznější veličiny (tlak, vibrace, průtok, prediktivní plány); APROL PDA – poskytující komplexní sběr výrobních dat a OEE; posledním řešením je tzv. Business Intelligence, což je platforma zaměřená na analýzu a prezentaci dat, která následně slouží jako účinné a užitečné informace pro rozhodování. Ve druhé části prezentace byl představen průmyslový Ethernet z dílny společnosti B+R automatizace, tzv. Ethernet Powerlink, otevřený software, který nevyžaduje hardwarovou podporu, je odolný vůči hackerským útokům, neboť konfigurace sítě není přístupná zvenčí a jednotlivé stanice nepoužívají IP adresy. Plně uspokojí

nároky automatizace na reálný čas, velká data, funkčnost a užitečným způsobem spojuje svět IT a automatizace. Roman Krusberský, zástupce ostravské společnosti SCADA servis, následně pojednal o softwaru Improve IT. Na veletrhu Amper byl oceněn prestižní cenou Zlatý Amper a lze říci, že se opět jedná o reakci na trendy trhu a společnosti obecně. Software monitoruje a sbírá data z výroby, podporuje trvalé zlepšování výroby a má několik modulů (modul VÝROBA sbírá data ze strojů, sleduje KPI, kontroluje technologické postupy a nabízí on-line pohled na data; modul SKLAD pak integruje sklady a výrobu). „Pro uživatele přináší opravdu hodně výhod: on-line sběr dat v reálném čase umožňuje ,in-line‘ řízení výroby; snižuje také papírovou zátěž, poskytuje nezpochybnitelné údaje o výrobě, zvyšuje produktivitu práce až o 12 %, podporuje preventivní údržbu, umožňuje prokázat genealogii výroby, zjednodušuje zákaznické audity, podporuje plánování investic atd.,“ vyjmenoval stěžejní přínosy Roman Krusberský. Hned tři následující přednášky, poda né zástupci společností CAMO s. r. o., UNIS a Compas automatizace s. r. o., se věnovaly OEE – celkové efektivitě zařízení. V tomto bloku nechyběla přednáška zaměřená na konkrétní aplikaci v průmyslovém podniku. Za společnost Česká zbrojovka vystoupila Kateřina Daňková a pojednala o využití monitorovacího systému Machine Monitoring System pro sběr dat, vizualizaci výroby a řízení či sledování zakázek. Po přestávce, kterou účastníci semináře v y užili k občerst vení a zhlédnutí výstavek partnerů akce, nastal čas na pohled akademické sféry na fenomén informačních technologií pro průmyslovou výrobu. Nejprve vystoupil Martin Hrubý z FIT VUT v Brně; jeho příspěvek byl zaměřen na počítačové rozvrhování výroby. Poměrně abstraktní teoretický model zjednodušil na příkladu tvorby školního rozvrhu: základem správného rozvrhování je správné pořadí úkolů, které chceme zvládnout. Rozlišil tzv. left-justified a right-justified plány. Zatímco „levé“ (left-justified) se

soustřeďují na celkovou dobu výroby, „pravé“ (right-justified) představují sumu odstupů od termínu dodání. Simeon Simeonov z FSI VUT v Brně pak na téma navázal a představil další způsob pro plánování a inovace – simulaci. Samostatný blok přednášek pak samovolně utvořily projevy společností ELVAC a NOAX Technologies, které představily softwarové i hardwarové řešení pro průmyslovou automatizaci. Protože se ve světě jedniček a nul téměř nikdy nevyhneme otázce bezpečnosti – ať již kybernetické, nebo bezpečnosti uložených dat – přišla na řadu i v letošním ročníku semináře. Jiří Sedláček, přednášející ze společnosti Network Security Monitoring Cluster, doslova uvedl: „Zabezpečení není luxus, ale nezbytnost pro zachování kontinuity byznysu.“ Na otázku bezpečnosti pak nepřímo navazovala i závěrečná přednáška; tu prezentoval Jan Gerhart ze společnosti Infinity a přítomné posluchače provedl úskalími výběru cloudového poskytovatele. „Uživatelé mají možnost vybírat ze tří typů cloudu,“ konstatoval Gerhart. „Zatímco veřejné cloudy poskytují výpočetní výkony široké veřejnosti, ať už zdarma, nebo za úplatu, privátní cloudy jsou provozovány pouze pro účely konkrétní organizace, která je vlastní. Kombinací obou předešlých typů jsou pak tzv. hybridní cloudy, jež

navenek vystupují jako jeden cloud, ale jsou propojeny pomocí standardizačních technologií,“ dodal Gerhart. Co dodat závěrem? Seminář IT v průmyslu II se zaměřil na široké spektrum opravdu různorodých témat – propojení ERP systémů s MES systémy, výpočet, analýza a zavádění OEE, řízení údržby, kybernetická bezpečnost, výhody a úskalí CLOUD computingu, virtualizace a simulace v IT pro výrobu a další. Obsáhlost (a nutné krácení tohoto článku), více než hodinové zpoždění v programu semináře a četné diskuse téměř po každém příspěvku svědčí o tom, že téma informačních technologií ve výrobě táhne, nabývá na důležitosti a je třeba se mu důkladně věnovat nejen v rovině teoretické, ale hlavně ve výrobní praxi. Pevně věříme, že jejich význam je neoddiskutovatelný: pomocí moderních IT řešení a technologií na úrovni softwaru je možné dosáhnout úspor, zvýšit efektivitu a získat nespornou konkurenční výhodu, což ostatně pozitivně kvitovali i konkrétní zástupci českých výrobních podniků. Prezentace a další podkladové materiály partnerů a záznamy seminářů jsou dostupné na www.konference-tmi.cz, případně si je můžete vyžádat u manažerky konference (tereza.chwastkova@ trademedia.cz).


červen 2015 • 7

Forum Úspešné Fórum praktickej údržby 2015

Úspešne prebehol ďalší ročník konferencie Fórum praktickej údržby a znovu sa pripravujeme a tešíme na nový 2016.

O

päť sme sa stretli v krásnom prostredí hotela Holiday Inn v Trnave. Akcia sa konala v hojnom počte viac ako 200 účastníkov. Pred štyrmi rokmi pri prvom ročníku to bolo 50 odborníkov z oblasti údržby, technických úsekov a výroby. O takej účasti sa nám vtedy nesnilo. Počet však nie je dôležitý. Robíme to pre spokojnosť a inšpirovanie všetkých, čo tam s nami boli. Poďme teda zrekapitulovať o čom bolo tohtoročné Fórum praktickej údržby. Dôraz sme okrem kvality príspevkov kládli na celý program, včetne sprievodných akcií. Okrem prednášok bolo možnosť nahliadnuť na produkty našich zúčastnených partnerov. Na konferencii sa predviedli firmy ako INSEKO, Trilogiq, Profylax, IFS, EasySoft, RIDE a ďalší. Témy príspevkov boli zamerané nie len na oblasť riadenia a budovania systémov údržby, ale aj na prácu so samostatnými pracovníkmi údržby – ako

ich motivujeme a riadime. Motto tohtoročnej konferencie sme preto pre tento roku zvolili: „ČLOVEK – NAJDÔLEŽITEJŠÍ FAKTOR ÚSPECHU ÚDRŽBY." Prednášky boli rozdelené do troch blokov. Doobeda sme sa venovali témam ako je bezpečnosť v údržbe, diagnostika, riadenie náhradných dielov. V poobedňajších blokoch rezonovali „mäkké" oblasti – motivácia údržbárov, zmena postojov, ako zapájať údržbárov do budovania systémov údržby. V poslednom bloku sme sa venovali obstarávaniu náhradných dielov a informačným systémom pre riadenie údržby z pohľadu ich optimalizácie pri riadení a výkone údržby. Každý rok sa snažíme obohatiť konferenciu o zaujímavé sprievodné akcie. Minulý rok našich účastníkov zaujalo predvádzanie elektromobilov TESLA, ktoré sme mali možnosť aj vyskúšať. Tento rok sme mali pripravenú novinku – drony. Nie však obyčajné drony, boli to mašiny, ktoré priniesli firmy Flymedia a Workswell. Ide o špeciálne profesionálne konšt r u kcie, k toré sú opatrené videotechnikov a ter mov í znou k a merou. Ich využitie je aj pri monitorovaní a diagnostikovaní objektov údržby. Ukážku, ktorú sme nazvali

termovízna šou sme nemohli uskutočniť z dôvodu počasia. Zástupcovia Flymedia a Workswell urobili prezentáciu v interiéri hotela. Večerný program sme si spríjemnili degustáciou vín Malokarpatského vinného regiónu, ktorá bola sprevádzaná príbehom a históriou miest a obcí tejto oblasti. Priestor pre diskusie s prednášajúcimi bol v rannom bloku vyhradený pre zodpovedanie ďalších otázok k načrtnutým témam z prvého dňa. Ako praktické okorenenie konferencie bola exkurzia priamo vo firme Boge Elastemtall Slovakia. V mene tímu IPA SLOVAKIA vás srdečne pozývam na ďalší ročník konferencie Fórum praktickej údržby. Bude ešte lepší a inšpiratívnejší. Článek přetiskujeme s laskavým svolením společnosti IPA Slovakia, s. r. o.

NÁZOR

Ohlasy niektorých účastníkov: Fórum je organizované na dobrej úrovni. Výborná organizácia rečníkov a následné diskusie. Moderátorská úroveň pracovníkov IPA zabezpečovala plynulosť celého fóra. Doporučujem pre všetkých vedúcich údržby, ako aj výrobných riaditeľov. Ivan Chvostál, KraussMaffei Technologies, spol. s r. o. Dojem z tohoto fóra mám velice dobrý. Témata mi dala spoustu dalších názorů, jak vylepšovat řízení naši údržby ve firmě k lepšímu. Pavel Feilhauer, MSV Metal Studénka, a. s. Oceňujem nápad organizátorov, že nám technikom prostredníctvom tohto fóra umožnili každoročne sa spolu stretávať a zdieľať spoločné informácie, ako i sledovať trendy v oblasti zavádzania TPM v podmienkach slovenských a českých firiem. Ján Gálik, Emerson a. s., Branson

8 • červen 2015


ABB MACHsense-P. Vyhodnocení stavu motoru ABB Vyhodnocení stavu motoru lépe aMACHsense-P. komplexněji. Pro včasnou detekci závad. lépe a komplexněji. Pro včasnou detekci závad.

Život je plný různých překvapení. Čekají na nás doma, v práci, na každém kroku. K těm příjemným jistě patří i diagnostický systém ABB MACHsense-P, určený pro Život je plný různých překvapení. Čekají natak, násaby doma, v práci, každém kroku. monitorování stavu Vašeho elektromotoru vypovídal o na kondici kompletního K těm příjemným jistě patří i diagnostický systém ABB MACHsense-P, určený pro hřídelového řetězce – tedy motoru, převodovky a hnané zátěže (čerpadla, ventilátoru monitorování stavu Vašeho elektromotoru tak, aby vypovídal o kondici kompletního či kompresoru). MACHsense-P analyzuje elektrická data, vícekanálové snímání vibrací hřídelového řetězce – tedy motoru, převodovky a hnané zátěže (čerpadla, ventilátoru a vliv točivého momentu pro rozpoznání kritických hodnot a detekci závady. Včasná či kompresoru). MACHsense-P analyzuje elektrická data, vícekanálové snímání vibrací varování poskytují dostatečný čas pro preventivní údržbu. A porucha vás nepřekvapí. a vliv točivého momentu pro rozpoznání kritických hodnot a detekci závady. Včasná Více na www.abb.com/motors&generators varování poskytují dostatečný čas pro preventivní údržbu. A porucha vás nepřekvapí. Více na www.abb.com/motors&generators

ABB s.r.o. Servis motorů a generátorů Ostrava Tel.: 597 010 701 ABB s.r.o. E-mail: motorů [email protected] Servis a generátorů Ostrava Tel.: 597 010 701 E-mail: [email protected]

Forum Využití termovizního systému spolu s dronem přináší řadu ekonomických i technických výhod

B

ěhem březnového veletrhu Amper ocenila naše redakce, ovšem za klíčového přispění svých čtenářů, další sadu nejlepších, nejužitečnějších a nejinovativnějších výrobků ve čtenářské anketě Produkt roku. Oblíbenou kategorii diagnostických přístrojů ovládl za loňský rok termovizní systém Workswell Thermal Vision, primárně určený pro nasazení v bezpilotních leteckých systémech či dronech. Na otázky z oblasti vpravdě zajímavé a aktuální, z níž se vedle průmyslového nasazování postupně stává celospolečenský fenomén, odpovídal Jan Sova, majitel a jednatel společnosti Workswell s. r. o.

Náš rozhovor se koná také u příležitosti vítězství vašeho produktu (termovizní systém pro bezpilotní letecké systémy či drony) v anketě čtenářů Produkt roku 2014. Čím si vysvětlujete oblíbenost vítězného výrobku u čtenářů? Myslím si, že hlavní roli sehrály dva faktory. Jednak jde o produkt, který je vyroben a vyvinut v České republice a českou

Dron společnosti Vertical Images s. r. o. s namontovaným termovizním systémem Thermal Vision Pro od společnosti Workswell s. r. o.

10 • červen 2015


společností, což nebývá u soutěžních produktů obvyklé, a jednak je obecně problematika UAV systémů (též nazývaných drony) „trendy“, a tak je vše okolo této problematiky vnímáno jako zajímavé a přitažlivé. Termovizní systém byl vyvinut přímo u vás ve firmě. Jaké jsou jeho nejvýraznější kvality a výhody právě v souvislosti s UAV systémy? Tak především je to možnost provádět termografická měření tam, kde to doposud nebylo možné z důvodu nedostupnosti. Systém také usnadňuje měření, která jsou sice možná i bez něj, ale jsou výrazně časově náročnější. Jeden z našich zákazníků, společnost Vertical Images s. r. o., dokládá svou zkušenost, že kontrola panelů fotovoltaické elektrárny, která dříve trvala přibližně dva dny, je nyní se systémem Thermal Vision Pro proveditelná za méně než dvě hodiny. Nabízíte dvě verze řešení: Pro a Light. Jaký je mezi nimi rozdíl? Verze Light je v podstatě termokamera o velmi nízké váze (do 180 g) s výstupem analogového videa ve formátu PAL/NTSC. Tento analogový výstup je pak bezdrátově přenášen posádce UAV systému. Systém neumožňuje záznam naměřených dat a je tak vhodný pouze pro některé aplikace. Naproti tomu Thermal Vision Pro umožňuje záznam naměřených dat včetně videa a celou řadu dalších funkcí, které jsou v této cenové hladině u takovéhoto systému zcela unikátní. Množství aplikací, pro něž může být systém použit, je tak výrazně širší. Pokud se nepletu, původní nasazení dronů mělo být ve vojenství. Máte představu, jakým způsobem nacházely drony cestu do oblasti údržby? Drony, které používá armáda, jsou samozřejmě zcela jiné než ty, které jsou používány v komerční sféře. Ve srovnání s vojenskými drony působí ty komerční jako hračky, byť mohou být velmi užitečné. Jejich použití v oblasti údržby sice není úplnou novinkou, ale na své „zavedení“ v této oblasti tato technika teprve čeká. Nezbytné je především vzdělávání pracovníků, neboť efektivní práce s drony není zcela jednoduchá. V současné

době je nejběžnější profesionální nasazení dronů především při fotografování, odkud si hledají cestu do dalších aplikací. Je využití termovizních systémů s drony či leteckými systémy v České či Slovenské republice aktuální, nebo se jedná spíše o sporadické nasazení a stále převládá „ruční“ měření a pořizování snímků? Je to velmi aktuální problematika. Využití termovizního systému spolu s dronem přináší řadu ekonomických i technických výhod a jednotlivé společnosti si to začínají uvědomovat a poptávat nás. Je ale pravda, že převážnou část systémů jsme prodali do zahraničí. Při srovnání nákladů na letovou hodinu vrtulníku a dronu vybaveného termovizním systémem vychází nasazení dronů pro řadu aplikací nákladově nesrovnatelně lépe. Neplatí to ale samozřejmě obecně. Pro jaké typické aplikace se nejvíce hodí a jak se k těmto poměrně moderním a inovativním postupům vlastně firmy stavějí? Aplikací našeho systému Thermal Vision Light a Thermal Vision Pro je celá řada: diagnostika fotovoltaických elektráren, horkovodů a parovodů, budov, rozvodů v ysokého napětí, a dokonce i zjišťování stavu povrchových lomů apod. Překvapivé je pro nás také poměrně široké nasazení v oblasti vědy a výzkumu: v zemědělství, ekologii a lesnictví. Vděčnou aplikací je rovněž oblast zabezpečení a ostrahy. Jaké jsou největší překážky při nasazení této formy diagnostiky? Jsou vůbec české nebo slovenské firmy připraveny (např. technicky, legislativně nebo školením personálu) na tuto „inovaci“? Jedná se o velmi mladou oblast, která je legislativně již poměrně dobře vyřešena. Zbývá však ještě, aby se podniky vybavily zaškolenou obsluhou či zajistily zaškolení stávajících techniků. Provádět termovizní měření spolu s pilotováním dronu není jednoduché a bez řádného zaškolení a případného složení pilotních zkoušek dle platné legislativy to není možné. V současné době zřejmě převládá zajišťování těchto služeb formou

dodávky služeb od externí společnosti. To se ale již začíná pomalu měnit. Mohl byste uvést konkrétní příklad nasazení termovizního systému pro bezpilotní letecké systémy nebo drony u nás či na Slovensku? Mezi naše nejzkušenější zákazníky v České republice jistě patří společnost Vertical Images s. r. o. Ta náš systém využívá pro celou řadu aplikací, od kontroly horkovodů a fotovoltaických panelů až po inspekci budov a větrných elektráren. Tato společnost poskytuje své služby řadě českých i německých společností především v oblasti energetiky a stavebnictví. Přiznám se, že u spousty našich zá kazníků aplikaci ani přesně neznáme, často je mimo náš obor a úplně bychom jí asi zřejmě neporozuměli. Každý zákazník i jeho aplikace jsou unikátní a my se snažíme systém konstruovat tak, aby vyhověl potřebám všech, ať už je konečná aplikace jakákoli. Vaše společnost je aktivní na sociálních sítích, kde pravidelně publikujete videa, obrázky i zajímavosti z oboru. Některé příspěvky opravdu stojí za to, osobně velmi fandím videu s pronásledováním „padouchů“. Řekněte, není vaše práce tak trochu i zábavou? Samozřejmě že je pro nás práce i zábavou. Člověk nemůže dělat dostatečně dobře a odhodlaně to, co pro něj není alespoň občas i zábavou. Děláme technicky zajímavé produkty a nacházíme v tom naplnění…

Termogram teplovodu, kde je patrný tepelný most, který odpovídá místu s poškozenou tepelnou izolací.

Vadný fotovoltaický panel. Díky systému Thermal Vision Pro lze přibližně během dvou hodin provést měření, které dříve trvalo prakticky celé dva dny.

Závěrem se vždy ráda ptám na to, Termogram zachycuje poškozenou kam podle vašeho názoru dospěje střechu zasaženou vlhkostí. vývoj – tentokrát využití UAV systémů v průmyslové údržbě. Co myslíte, kde bude Česká republika v horizontu dejme tomu pěti let? Domnívám se, že UAV systémy, a to i ve spojení s termovizí, se stanou poměrně obvyklým nástrojem technické diagnostiky. Jejich nasazení nebude samozřejmě tak časté jako v případě ručních přístrojů, ale pro řadu aplikací budou obvyklým nástrojem. Děkuji za rozhovor!

Úspěšná snaha o lokalizaci úniků vody z horkovodu uloženého v podzemí.


červen 2015 • 11

Téma Z obálky

Prevence úniků v rozvodech stlačeného vzduchu aneb Zahájení proaktivního přístupu Susan Schierwagenová Victaulic

Obrázek 1 (nahoře): Lisované spoje na potrubí stlačeného vzduchu v rámci systému sběru prachu. Všechny snímky poskytla společnost Victaulic.

12 • červen 2015

Ú

niky v rozvodech stlačeného vzduchu představují v průmyslových podnicích obrovský problém. Jsou nákladné, škodlivé pro zařízení a jejich detekce a oprava bývají časově velmi náročné. Řešení těchto stavů má povšechně reaktivní charakter: Teprve poté, co je systém nainstalován a v provozu, bývají netěsnosti detekovány a odstraňovány. Již mnoho stránek bylo popsáno o různých programech na řízení netěsností a úniků v podniku, o osvědčených postupech a podobně, ale jen málo bylo nabídnuto z hlediska proaktivního přístupu. To znamená, na co je zapotřebí se zaměřit při instalaci nového systému nebo při rozšíření či přeložení stávajícího systému, aby se zabránilo únikům. Metoda spojování potrubí představuje důležité rozhodnutí, které má velký vliv na následné programy údržby. Systém spojování potrubí pomocí lisování „press-to-connect“ je prostředkem, jak zabránit únikům v systémech stlačeného vzduchu.

Náklady na výrobu a údržbu systému stlačeného vzduchu Většina čtenářů časopisu Plant Engineering je dobře obeznámena s problémy spojenými s netěsnostmi v rozvodech stlačeného


vzduchu. Zaprvé se jedná o náklady. Vzduch je sice zdarma, avšak elektřina, která je nezbytná k jeho kompresi, rozhodně bezplatná není. Kompresory spotřebovávají více energie než jakýkoli jiný typ podnikového zařízení, přesto přibližně 20 až 30 % z výkonu kompresoru přichází vniveč kvůli netěsnostem na zařízeních v podnicích, které neudržují systémy stlačeného vzduchu náležitým způsobem. Ve své publikaci „Zvýšení výkonu systému stlačeného vzduchu“ (Improving Compressed Air System Performance) uvádí oddělení amerického ministerstva energetiky pro účinnost a obnovitelné zdroje energie zajímavou informaci, že jediná netěsnost na trubce o průměru 1/16" může ročně přijít na 523 USD, zatímco netěsnost vyskytující se na 1/4" trubce vychází přibližně na 8 382 USD za rok (počítáno s ohledem na sazbu elektrické energie ve výši 0,05 USD/ kWh a za předpokladu účinného kompresoru se stálým provozem). Upravte tuto částku dle vaší aktuální místní sazby za elektrickou energii v průmyslovém sektoru, pak ji vynásobte počtem a velikostmi existujících úniků a snadno zjistíte, na kolik vás tyto netěsnosti přijdou. V mnohých podnicích šplhají tyto částky do tisíců, ba dokonce i statisíců dolarů ročně.

Úniky stlačeného vzduchu mají rovněž souvislost s problémy v místech samotného použití, což vede k navyšování provozních nákladů. Netěsnosti způsobují pokles tlaku v systému, což snižuje účinnost nástrojů, které využívají vzduch. Méně účinné nástroje znamenají méně efektivní výrobu. V důsledku delšího provozování klesá životnost zařízení, kvůli tomu pak vzrůstá čas potřebný na jejich údržbu a tím se navyšují i provozní náklady. V závislosti na použité metodě detekce a na rozsahu systému stlačeného vzduchu v daném podniku mohou vyhledávání a opravy netěsností představovat časově velmi náročný úkol. Z výše uvedeného vyplývá, že zabránit netěsnostem hned od samého začátku je cíl, o který stojí za to usilovat. Systém spojování potrubí = prevence úniku Ačkoli se netěsnosti mohou objevit na kterémkoli místě potrubí stlačeného vzduchu, z praxe víme, že se nejčastěji vyskytují ve spojích. Potrubní spoje, armatury, ventily apod. představují typické problémové oblasti. Jak již bylo řečeno, správný výběr a instalace rozvodu vzduchového potrubí je jedním z klíčových prvků v rámci prevence úniku. V uplynulých letech přestali mnozí technici navrhovat a specifikovat závitové spoje v rámci spojování vzduchových systémů kvůli nadměrné tendenci k netěsnostem a únikům. Často jsou tyto netěsnosti způsobeny problémy, jimž čelíme při montáži, jako je např. nesprávné provedení závitu, nedbalé očištění závitu nebo nesprávně aplikované závitové těsnění. Probíhající provozní činnosti v daném podniku bývají rovněž příčinou dalších netěsností, např. vibrace nebo nárazy mohou oslabit použité těsnění. Systémy spojování potrubí zalisováním „press-to-connect“ se stále častěji stávají populární volbou v rámci instalovaných systémů stlačeného vzduchu, tak jak jde technologie kupředu. K vytvoření spoje u těchto systémů dochází tím způsobem, že na konce trubek se nalisuje fitink (tvarovka). Spojovací proces je rychlý a bezpečný, jelikož se nepracuje s otevřeným ohněm; trubka je nařezána na míru a odjehlena, poté označena, čímž se vizuálně ověří kompletní zasunutí, následně je vložena do předem namazané spojky, šroubení nebo ventilu. Ruční lisovací nástroj je používán k zalisování zvolené tvarovky (která obsahuje elastomerní těsnění) na oba konce trubky, což poskytuje spolehlivé mechanické blokování a vede k vytvoření pevného a trvalého spoje.

Většina systémů je vybavena určit ý m druhem technologie detekce správné míry nalisování, která montérovi umožňuje v průběhu tlakové zkoušky systému identifikovat nedostatečně stlačené spoje. Mechanické pevnosti spoje je dosaženo prostřednictvím procesu slisování. Náležitého utěsnění je možné dosáhnout kombinací mechanické interakce mezi součástí a trubkou a stlačením těsnicího materiálu. Tato pokroková technologie je k dispozici pro potrubí z nerezové oceli a v americkém systému je zařazena do kategorie Schedule 10S. Aplikace nerezové oceli v rámci instalací systémů potrubí stlačeného vzduchu v korozivních prostředích je velmi výhodná, jelikož kategorie ANSI Schedule 10S má řadu předností oproti kategorii Schedule 5S nebo tenkostěnným trubkám: tloušťka stěny trubky je téměř dvojnásobná, což umožňuje trojnásobné zvýšení výkonu, dvojnásobné zatížení ohybovým momentem, 52% nárůst, co se týče přípustného průtoku, a 23% snížení poklesu tlaku na 100 přímých stopách potrubí. Použitím nerezové oceli zařazené do kategorie Schedule 10S je možné dosáhnout účinnějších a odolnějších potrubních rozvodů. Systémy l isova ných potrubních spojů byly testovány z hlediska prevence úniku a bylo nezpochybnitelně prokázáno, že snižují pravděpodobnost úniků ve srovnání se závitovými systémy. V průběhu testování a srovnávání výkonů závitového systému se systémem lisovaných potrubních spojů nezávislou společností, kdy bylo aplikováno urychlené stárnutí a tepelná zátěž, musely být ve skutečnosti provedeny odchylky od původního plánu zkoušek z důvodu častých netěsností v rámci závitového systému. Výzkumný tým hlásil, že v průběhu testu se v určitém okamžiku téměř u každého závitového spoje vyskytla netěsnost a zpravidla čím větší byl průměr potrubí, tím obtížněji bylo možné dosáhnout obstojně těsného spoje. Opravy a utěsňování

Obrázek 2: Pro zalisování spojky nebo tvarovky na konec potrubí se používá ruční nástroj. Vytvoření finálního spoje lze dosáhnout během několika sekund bez použití tepla nebo otevřeného ohně.

Obrázek 3: Systém lisovaných potrubních spojů je používán v rámci rozvodu stlačeného vzduchu v systému sběru prachu.


červen 2015 • 13

Téma z obálky

Obrázek 4: Systém lisovaných potrubních spojů funguje na principu nalisování spojky nebo tvarovky na konce potrubí. Na levé straně je znázorněn již zalisovaný spoj; na pravé straně je zobrazen dosud nezalisovaný spoj.

Jedním z nejdůležitějších faktorů v rámci instalace, rozšíření nebo přesměrování systému stlačeného vzduchu by měla být prevence úniků.

14 • červen 2015

závitových spojů významným způsobem prodloužily dobu trvání zkušebního programu. Ačkoli bylo původně plánováno sedm cyklů, nakonec bylo v rámci zkoušek zaznamenáno celkem 18 cyklů, kdy byly simulovány podmínky pracovního prostředí. Závěr obsažený ve zkušební zprávě zní zcela jasně: „Zkušební technik zastává jednoznačný názor, že systém lisovaných potrubních spojů nabízí výrazné výhody oproti běžnému závitovému systému.“ Úspěšná aplikace systému lisovaných potrubních spojů v podniku Dosud provedené instalace rovněž prokazují provozování systému bez projevu netěsností, čehož lze dosáhnout prostřednictvím systému lisovaných potrubních spojů. Výrobce spotřebního zboží ve východní Pensylvánii, jenž plánuje rozšíření potrubí stlačeného vzduchu, nabízí jeden takový studiový případ. Když vznikla potřeba rozšířit stávající rozvod vzduchu a nainstalovat hadicový naviják ve skladových prostorech, společnost vyhodnotila své možnosti připojení k jednopalcovému potrubí. Systém měl být v provedení z nerezové oceli, aby odolal středně korozivnímu prostředí, takže představitelé společnosti zvažovali dvě metody spojování: svařování a systém lisovaných potrubních spojů. Podnik produkuje a distribuuje především papírové výrobky, takže bezpečnost práce je tady na prvním místě. Pracovníci údržby hledali způsob spojování potrubí, jakým by se snížilo riziko vzniku požáru a zranění. „Vzhledem k tomu, že se jedná o papírenský podnik, pokud budete cokoli pájet nebo svařovat, budete muset projít náročným schvalovacím procesem v závislosti na tom, kde budete pracovat,“ objasnil situaci manažer, který má v daném podniku na starost potrubí stlačeného vzduchu. „Jedná se o skladové prostory, kde budeme ukládat velké role papíru, a získat povolení ke svařování v těchto místech je téměř stejně zdlouhavé jako schválení nového zákona v Kongresu.“ Schopnost systému lisovaných potrubních spojů vytvářet potrubní spoje bez otevřeného ohně představovala jednoznačnou výhodu


a nakonec byla hlavním důvodem, proč se podnik rozhodl nainstalovat potrubí s aplikací tohoto systému. Aby byl zajištěn optimální tlak v potrubním systému a aby bylo možno dostát všem provozním požadavkům, byl specifikován systém zařazený do kategorie Schedule 10S. „U potrubí zařazeného do této kategorie bývá celkem tenká stěna, téměř jak to známe u trubek, jimiž jsou vedeny elektrické kabely. Takže když jsme navrhli silnější stěnu potrubí, dosáhneme tím prodloužení životnosti celého systému,“ poznamenal správce systému. Podnik si rovněž kladl za cíl zabránit únikům za každou cenu a výkon systému lisovaných potrubních spojů překonal všechna očekávání. „Nezaznamenáváme vůbec žádné netěsnosti,“ sdělil správce systému stlačeného vzduchu. „Nechali jsme si pomocí ultrazvukového detektoru změřit míru úniků v rámci celého rozvodu a výsledkem je, že se nevyskytly vůbec žádné netěsnosti. Jsme s tímto způsobem spojování potrubí skutečně velmi spokojeni.“ Systémy lisovaných potrubních spojů nabízejí i další výhody, včetně instalace, která je mnohem rychlejší než u jiných metod spojování potrubí, a jednoduché montáže, jež nevyžaduje vysoce specializované dovednosti. V případě výše zmíněného podniku na výrobu spotřebního zboží znamenala snadnost instalace daného systému to, že místní personál údržby byl schopen nainstalovat rozšíření potrubí stlačeného vzduchu bez pomoci zvenčí. Ve srovnání s jinými způsoby spojování potrubí přispívají systémy lisovaných potrubních spojů rovněž ke snižování celkových nákladů na instalaci. Jedním z nejdůležitějších faktorů v rámci instalace, rozšíření nebo přesměrování systému stlačeného vzduchu by měla být prevence úniků. Ačkoli žádný systém lisovaných potrubních spojů nemůže zaručit absolutní těsnost po celou dobu životnosti systému stlačeného vzduchu, u těchto systémů bylo prokázáno, že výrazně snižují pravděpodobnost úniku u potrubních spojů, ve srovnání s jinými způsoby spojování, a v důsledku toho by v rámci navrhování systémů stlačeného vzduchu měly být vždy brány v potaz. Susan Schierwagenová je ředitelka divize spojovacích systémů ve společnosti Victaulic. Pro získání doplňujících informací navštivte stránky www.victaulic.com.

Top produkt Oddělovač, opakovač a převodník linek RS485 a RS422 Obrázek 1: CQ485 je opakovač, oddělovač a převodník linek RS485 a RS422.

L

inky RS485 nebo RS422 mohou být až 1 200 m dlouhé a jsou odolné proti rušení, přesto je však třeba někdy použít opakovač nebo oddělovač těchto linek. Opakovač je nutný nejen při větší délce linky, ale třeba i při hvězdicové topologii, nebo je-li na lince více než 32 účastníků. Galvanické oddělení se pak uplatní u zařízení, která nemají linku RS485 nebo RS422 plovoucí. Dva unikátní módy funkce Modul CQ485 (viz obrázek 1 a 2) má dvě komunikační rozhraní, která lze nezávisle modifikovat pro linky RS485, RS422 nebo RS422 multimaster. Obě rozhraní jsou od sebe galvanicky oddělena. Nastavením lze tedy vytvořit opakovač linky RS485, opakovač linky RS422 nebo převodník RS485 na RS422 s oddělením. Někdy se hodí i nastavení pro převod RS422 na RS422 multimaster, které se liší odpínáním budiče. Uživatel může volit mezi dvěma módy činnosti. V pasivním módu jsou data z přijímače pouze vytvarována a poslána do v ýstupního budiče. V aktivním módu jsou data

přijata procesorem a znovu odvysílána. Z toho je zřejmé, že aktivní mód obnovuje lépe data, vnáší však do toku dat zpoždění rovné délce jednoho bytu. V pasivním módu jsou data přenášena bez zpoždění. Jednoduché nastavení Nastavení opakovače CQ485 je snadné, všechny parametry se nastavují softwarově přes rozhraní USB. Je možné využít dodávaný konfigurační program nebo některý z běžných terminálových programů. Pro konfiguraci stačí mít připojeno pouze USB, napájení není třeba. K nastavení zakončení linek RS485 a RS422 slouží přepínače na oddělovači. Vše je jednoduché a intuitivní, není třeba nahlížet do manuálu.

• indikace toku dat • 2 módy přenosu • softwarové nastavení všech parametrů přes USB • volitelné zakončení a definice klidových stavů • robustní kovové pouzdro s možností uchycení na lištu DIN 1 000 opakovačů za sebou Pro velkou zakázku bylo výrobcem, společností Papouch s. r. o., dodáno tisíc opakovačů CQ485, které budou zapojeny v jedné trase. Dodávka se uskutečnila po testech zákazníka, který využívá aktivní mód, takže opakovačů je možné zapojit teoreticky nekonečně mnoho za sebou. Opakovače CQ485 je možné zapůjčit k vyzkoušení a technici společnosti Papouch (viz inzerát dole) jsou připraveni poradit s uvedením do provozu. www.papouch.com

Základní vlastnosti CQ485 v novém provedení má následující vlastnosti: • nezávislé nastavení obou rozhraní pro linku RS485 nebo RS422 • vzájemné galvanické oddělení linek • přenosová r ychlost a ž 1 Mb/s • napájení 8 až 30 V, které je galvanicky odděleno Obrázek 2: Blokové zapojení opakovače CQ485 od ostatních částí ukazuje systém galvanického oddělení.


březen 2015 • 15

Téma z obálky

Snižování nákladů v systémech tlakového vzduchu Používání stlačeného vzduchu je v průmyslu poměrně rozšířené. Nevýhodou těchto systémů je velká spotřeba energie. Ze zkušenosti z několika předních průmyslových ekonomik vyplývá, že až 60 % nákladů na energii lze ušetřit optimalizací jak ve výrobním zařízení, tak i na systémové úrovni. Tohoto cíle lze dosáhnout celkovou analýzou systému.

N

a podzim 2001 byly pozvány společnosti mající systémy stlačeného vzduchu (tj. celý systém od kompresoru až ke konečnému zařízení) analyzovány experty za účelem zjistit slabiny systému a následně ukázat způsoby řešení jak pro čistotu ovzduší, tak pro vylepšení energetické účinnosti. Experti reprezentovaní výrobci a poradci z výzkumu dohlíželi na nezávislou výzkumnou organizaci, aby zajistili neutralitu výsledků. Zásluhou veřejných i soukromých finančních prostředků pro analýzu problémů byli vybraní experti schopni zpracovat podklady poskytnuté bezplatně asi stovkou společností. Většina auditů byla pak provedena během roku 2002. Audity jsou užívané pro určení možných úspor energií, snížení emisí CO2 a celkových nákladů. Výběr měření ovlivnily všechny oblasti, od vytváření přípravy až po rozdělení aplikace. K dispozici muselo být též nezbytné vybavení pro vykonání spolehlivé analýzy a pro realizaci. V mnoha případech měření byl pozitivní výsledek v tom, že snižují potřebu budoucí údržby. Tak se vyloučí selhání, zvětší se hlavně spolehlivost a produktivita. Z těchto měření pak vyplynula potřeba získat informace: • kolik stojí výroba stlačeného vzduchu a kolik stojí netěsnosti, • kde mohou být možné úspory energie, • jak lze určit možné úspory energie, • kdo by měl určit, co se bude měřit a kdo bude tato měření realizovat, • jak by se měly úpravy amortizovat.

Jaké jsou náklady na výrobu stlačeného vzduchu? Náklady na stlačený vzduch se vyjadřují v m3 podle ISO 6358 (při tlaku 1 bar a teplotě 20 °C), kompresorů v m 3 podle ISO 1217/2009 příloha C. Ty lze určit součtem pevných a proměnných nákladů a použitím ročních výkonů kompresorových stanic. Roční pevné náklady zahrnují amortizaci investic, úrokové míry a náklady pro využití místa. Proměnné jsou pak tvořeny náklady na energii plného zatížení kompresorů a času běhu naprázdno, na spotřebu pohonných látek, chladiva aj., udržováním a dalšími výdaji. Největší část nákladů – cca 75 % – je vzata z nákladů na energii. Pro vytvoření 1 m3 stlačeného vzduchu vyžadují moderní kompresorové stanice mezi 100 a 120 Wh/ m 3 (index stlačeného vzduchu kWh/Nm3). Kolik stojí netěsnosti? I malé netěsnosti nabízejí potenciál pro významné úspory. Kolik vzduchu je ztraceno následkem netěsností, lze ukázat 16 • červen 2015


pomocí srovnatelného otvoru, a jaké dodatečné náklady jsou tím vyvolané. Například pro otvor o ∅ 1 mm při jmenovitém tlaku p = 3 bar je to 36 Nml/min a pro ∅ 3 mm již 325 Nml/min při ročních nákladech 90 a 3 248 €. Opět pro otvor s ∅ 1 mm, ale tlakem p = 8 bar je to 20 a pro ∅ 3 mm 732 Nml/ m in s ročními náklady 203 a 7 309 €. Detekce netěsností je základním faktorem pro možné úspory energie. Jako části analýzy systémů stlačeného vzduchu se považují generování tlakového vzduchu, příprava vzduchu, rozvod tlakového vzduchu a použití tlakového vzduchu. Zjištěné úspory energií provedené do této doby byly v rozsahu 10 až 35 %. Některé úspory mohly být určeny již v této počáteční fázi. V několika příkladech jsou uvedeny nesprávné nebo neúčinné instalace: Příklad 1: Společnost užívá stlačený vzduch pro dopravu ze zásobníku do výrobního závodu. Během zimy mráz způsobuje ucpání materiálu, a proto byla navržena např. regenerační adsorpční sušárna. Ačkoli během léta by nebyla sušárna potřebná (rosný bod 50 °C), v zimě může ušetřit značnou energii; bez ní by vznikly dodatečné investice. Příklad 2: Vstupní vzduch použitý pro chlazení kompresoru byl konstruovaný podle specifikace výrobce. Ale pro nadměrné zatížení velkými částicemi byl později přidán rukávový filtr. Ten snížil volný průřez přívodu vzduchu a vyvolal zvýšené teploty v kompresorovně. Kvůli tomuto zvýšení teploty byly v létě hodnoty tak vysoké, že došlo k selhání. Příklad 3: Vstup a výstup vzduchu z kompresorovny jsou umístěny blízko sebe. Proto může vzniknout zkrat mezi teplým vzduchem na výstupu a chladným na vstupu; smícháním se zvýší opět teplota vstupu. Zhoršení popisované situace může nastat zaparkovanými auty před vstupem vzduchu. Příklad 4: Nástroje ovládané stlačeným vzduchem bývají napojovány k rozvodné síti ze spirálových kovových trubek. Později byla instalace nahrazena hadicovými automaty připojenými k síti. Větší počet kovových hadic vyvolává přídavný tlak a tím vyšší ztráty, kterým se lze vyhnout. Ztráta tlaku 1 bar může přidat asi 6 až 10 % nákladů na energii. Seznam takovýchto nevýhodných řešení by mohl být větší. Důvody pro použití nevýhodných řešení v praxi vyplývají často z nejasné odpovědnosti, ba dokonce neznalosti těchto systémů. Zvláštní pozornost je třeba věnovat netěsným místům, která jsou největšími zdroji celkových ztrát. Rozsah auditu by měl být stanoven podle situace v místě zákazníka. Nejčastěji je měření prováděno jen po dobu práce kompresoru. Bylo užito vyšetřování tlaku a tlaky v systému během stejné doby. Instalovaný výkon zařízení při plném

zatížení a v nečinnosti je převzat od výrobce nebo je možné jej získat měřením po krátkou dobu. Též objemový průtok byl měřen přímo senzorem spotřeby. Všechny údaje byly nakonec sestaveny a zpráva byla projednána se zákazníkem. Zvláštní pozornost bývá věnována snížení netěsnosti vzduchu. To bývá pro cenu práce systému nejúčinnějším opatřením. Podle provedených auditů jsou takové zprávy pro úspory předkládány ke studiu Evropské komisi. Výsledky auditů z několika zemí ukázaly prospěšnost těchto řešení. Získané úspory v rozsahu 17 až 77 % spotřeby elektřiny pro systémy tlakového vzduchu vyvolaly v roce 2002 vydání zprávy EU. Snížení emisí bylo spočítáno z průměru německých údajů z roku 2000 s emisním faktorem 580 g CO2/kWh. Lhůty pro opatření nejsou v těchto podkladech vypočteny, protože investiční náklady na měření zde nebyly započítány a byly založeny jen na katalogových cenách. Například nákup kompresorů pro stejný stroj může být v rozsahu až 70 % a je silně závislý na aktuálních tržních podmínkách. Uvedené výsledky nemohou být použity všeobecně, co se týče jednotlivých odvětví průmyslu. Cílem zmíněné akce je ale ukázat, že v daném sektoru lze ušetřit značné částky, což pak umožní propagaci informací pro další předání zkušeností z provedených měření. Porovnání výkonnosti Mnoho společností neví, kolik energie je použito pro výrobny stlačeného vzduchu. I když vědí, co hledají, nejsou schopni vytvořit názor na kvalitu dosažených výsledků. Benchmarching je dobře známý nástroj pro pomoc podnikům, jak zlepšit jejich výrobní systémy. Projekční skupina vyvíjí nástroj porovnání výkonnosti založený na internetu. Společnosti mohou projekční skupině poslat svá data a převzít informaci o své pozici v rámci nákladů, spotřeby energie, uspořádání technologie a cen stlačeného vzduchu. Porovnání výkonnosti lze pak třídit podle odvětví nebo aplikovat pro celý průmysl. Je-li společnost za průměrnými hodnotami, navrhne projekční skupina vhodná opatření pro zlepšení systému. Porovnání výkonnosti může proto spustit další aktivity pro přesvědčování managementu o významu vylepšení systému.

Výsledky Projekt vznikl v roce 2001 a získal široké uznání v průmyslu. Lídři této akce vytvořili řadu pomocných materiálů a nově přinášejí údaje týkající se ceny, energie a emisí. Kampaň uvedených měření odhalila nejen velké potenciály úspor, ale také motivovala společnosti k jejich využití. Na konci projektu byly realizované výsledky měření prezentovány za účelem ukázat způsoby řešení optimalizací. V mnoha společnostech představují náklady na energie jen malou část celkových nákladů, a proto nepřitahují zájem managementu. Spolu s nedostatkem informací o úsporných potenciálech a způsobech, jak optimalizovat úsporná opatření, která nejsou zatím ještě dostatečně využívána. V budoucnu budou tyto aktivity pokračovat a budou se čím dál více rozšiřovat. Literatura: Dudda, C.; Radgen, P.; Schmid, J. 2002. Contracting, Finanzierung, Betreibermodelle. Leitfaden für die Anwendung bei Druckluftanlagen. Fraunhofer ISI, Karlsruhe, Germany. [EU] European Commission. 2003. Motor Challenge Campaign. Radgen, P.; Blaustein, E.(Eds.). 2001. Compressed air systems in the European Union, Energy, Emissions and Policy Actions. LOG_X Publishing, Stuttgart, Germany Autorem článku je Doc. Ing. Jiří Lukavský, CSc., který působí na ČVUT Praha, Fakulta strojní, Ústav procesní a zpracovatelské techniky.

KVALITNÍ TĚSNĚNÍ & TECHNICKÁ ŘEŠENÍ 1. Volba kvalitního těsnicího materiálu

Firma TECHSEAL s. r. o. vznikla v roce 2006. Naším hlavním zájmem je spolehlivost, záruka a maximální servis s nejvyšší zodpovědností.

2. Komplexní návrh všech součástí těsněného spoje 3. Montážní podpora formou odborného dohledu nebo předpisu správného postupu

2. Akreditované školení kvalifikovaného personálu podle ČSN EN 1591-4 3. Posouzení a případné mobilní obrábění těsnicích ploch 4. Montáž problematických spojů s pružnými podložkami

Kontaktujte nás Černokostelecká 128/161 102 00 Praha 10 – Štěrboholy

1. Výpočty přírubových spojů podle ČSN EN 1591-1

Tel.: +420 270 003 622-3 Fax: +420 270 003 639

Email: [email protected] www.TECHSEAL.cz

5. Montáž pomocí momentového nebo tahového/napínacího nářadí 6. Dokumentace všech typů, včetně dozoru autorizované osoby

Téma z obálky

Bezdrátový monitorovací systém měří hodnotu rosného bodu a udržuje opravnu v chodu

E

Kyri McDonoughová Parker Hannifin

Obrázek 1 (nahoře): Pracovníci mohou sledovat změny v systému stlačeného vzduchu prostřednictvím cloudového rozhraní. K patřičným informacím získáte přístup pomocí jakéhokoli mobilního zařízení s internetovým signálem. Všechny snímky poskytla společnost Parker Hannifin.

18 • červen 2015

nergetická účinnost a optimalizace jsou klíčovými faktory pro udržení spolehlivého systému stlačeného vzduchu. Nicméně cokoli – od okolní vlhkosti až po méně než dokonalé nastavení – může způsobit, že systém bude fungovat obtížněji, čímž stoupají náklady na energii, dochází ke snížení kvality produkce a k poškozování provozovaných zařízení. Pro náležité fungování společnosti Able Engineering & Component Services představuje údržba efektivního a účinného systému stlačeného vzduchu naprosto nezbytnou záležitost. Pro opravárenský podnik společnosti Able o rozloze 194 000 čtverečních stop, jenž se nachází ve městě Mesa, stát Arizona (USA), hraje problematika stlačeného vzduchu významnou roli. Podnik se zabývá opravou součástí letadel, nabízí náhradní díly schválené Federálním leteckým úřadem (FAA), provádí generální


opravy včetně dalších montážních prací. Společnost nedávno zahájila provoz nového centra, které je určeno pro montáž vrtulníků, a před časem spustila činnost nové provozovny, jejíž činnost je zaměřena na generální opravy ložisek a jiných komponent. Společnost Able je v rámci své provozovny značně závislá na spolehlivé dodávce stlačeného vzduchu, prostřednictvím kterého jsou ovládána různá zařízení, mj. tryskací zařízení, stříkací pistole či řezné nástroje s pneumatickým pohonem. Systém stlačeného vzduchu je umístěn přímo v objektu a rozkládá se na 122 000 čtverečních stopách, délka potrubí přesahuje 7 500 stop a potrubí je o průměru 25 mm, 40 mm, 63 mm a 76 mm. Systém se skládá z hliníkových potrubních dílů dodaných společností Parker Hannifin Transair a je napojen na kompresor Atlas Copco GA90VSDff 125-PSI, včetně záložního zdroje o výkonu 75 hp 120 psi společnosti Sullair.

Spolehlivost systému je zcela zásadní záležitostí. „V případě, že na systému stlačeného vzduchu dojde k poruše, byť jen na okamžik, celý podnik tím vyloženě trpí,“ podotkl Will C. Rogers, technický ředitel společnosti. „Náklady na prostoje se pohybují v průměru kolem částky 350 USD za stroj a za každou hodinu, kdy je zařízení v nečinnosti. Když stojí celá provozovna, ztráty se šplhají k částce 9 000 USD za hodinu. Do této částky vůbec nezahrnujeme dodatečné náklady na obnovu produkce, když se dostaneme s výrobou do skluzu.“ Čistý a suchý vzduch je naprosto nezbytný pro takové systémy, jako je zařízení pro pískování a nástřik či souřadnicové měřicí zařízení, které měří v řádu miliontin milimetru. A proto je udržování správné hodnoty rosného bodu zcela zásadní záležitostí. Ve snaze získat lepší kontrolu nad náklady za energie a zamezit neplánovaným odstávkám měl W. Rogers v plánu nechat nainstalovat systém monitorování aktuálních podmínek prostředí, jenž by ihned upozorňoval na změny hodnot rosného bodu, tlaku, průtoku v systému a dalších životně důležitých kritérií. Díky takovému systému by jeho pracovníci byli schopni řešit případné problémy dříve, než dojde k narušení samotného výrobního procesu. W. Rogers uzavřel smlouvu o poskytování služeb se společností Arizona Contract Services (ACS) sídlící ve městě Mesa, která je dodavatelem progresivních potrubních systémů vzduchu. Před dvěma lety společnost ACS navrhla, nainstalovala a uvedla do provozu celopodnikový systém stlačeného vzduchu ve společnosti Abel. Na základě minulé zakázky již společnost ACS znala podstatu výrobních procesů společnosti Abel a chápala jedinečné požadavky daného podniku, jak vysvětlil generální manažer společnosti ACS Joe Miller. „Pro výrobce, kteří potřebují čistý a suchý vzduch, představuje vlhkost a hodnota rosného bodu zásadní problém,“ zdůraznil J. Miller. „Společnost Able má několik různých priorit v rámci stejného zařízení. V některých oblastech je velmi důležité udržovat stálou hodnotu rosného bodu a vlhkosti. V jiných oblastech je zcela zásadní udržovat stálý průtok a tlak, aby bylo zachováno účinné fungování chladicích systémů.“ To pravé místo pro správné řešení „I když se o drátových monitorovacích systémech (instalovaných pomocí příslušné

kabeláže) ví, že mohou být účinné a odolné, jejich pořízení bývá nákladné,“ poznamenal J. Miller. Obvykle jsou tyto systémy nainstalovány napevno a jejich modifikace není snadná, pakliže v podniku dochází k rozšiřování výroby či stěhování zařízení. Vyžadují pečlivé plánování a projektování potřebné infrastruktury, a to zejména ve státech majících speciální požadavky na odstínění a vedení těchto tras. „Víme, že společnost Able usiluje o co nevětší pokrok v rámci svých procesů,“ pokračoval J. Miller. „Úzkostlivě dbají na dodržování principů štíhlé výroby, takže neustále zdokonalují umístění svých zařízení, čímž chtějí dosáhnout maximálního zefektivnění výrobního toku a energetické účinnosti.“ Při navrhování systému musela společnost ACS vzít v úvahu vhodné umístění snímačů. Faktory, jako je dostupnost, hluk a okolní podmínky, by mohly mít vliv na přesnou činnost snímačů. Po zvážení četných řešení dospěla společnost ACS k závěru, že bezdrátový monitorovací systém SCOUT, dodávaný společností Parker Hannifin, bude schopen vyhovět všem požadavkům. Instalace zahrnovala montáž 19 snímačů – sedm pro měření tlaku, pět pro měření vlhkosti, šest pro sledování průtoku a jeden monitorující napájení. Celkové náklady na materiál, včetně serveru pro shromažďování dat a rozmanitých doplňků, činily 19 502 USD. „Doba instalace nepřesáhla 30 minut na jednotku,“ dodal J. Miller. Navzdory tomu, že instalace probíhala v okolí stávajících zařízení bez jakéhokoli přerušení výroby, montáž snímačů se podle tvrzení J. Millera odehrála „velmi svižně“. S pouhými dvěma pracovníky nainstalovala společnost ACS všechny snímače během 14 dnů, navíc za předpokladu, že mohli pracovat pouze v sobotu večer a v neděli. Soustavná komunikace se společností Able ve fázi plánování přispěla k tomu, že celý proces proběhl hladce a bez podstatných zádrhelů. „V rámci této zakázky jsme prováděli podrobný výzkum a hodně jsme se zákazníkem diskutovali o nejvhodnějším umístění snímačů,“ vysvětlil J. Miller. Byli jsme nuceni řešit určité problémy, které způsoboval hluk pocházející od těžších zařízení, jako jsou obrovské portálové jeřáby, výtahy a chemické vakuové systémy, ale jakmile jsme umístili snímače do obecné polohy, pro bezproblémový chod stačilo vše jen jemně doladit.“

Čistý a suchý vzduch je naprosto nezbytný pro takové systémy, jako je zařízení pro pískování a nástřik či souřadnicové měřicí zařízení, které měří v řádu miliontin milimetru. A proto je udržování správné hodnoty rosného bodu zcela zásadní záležitostí.


červen 2015 • 19

Téma z obálky Obrázek 2: Instalace systému monitorování stavu prostředí umožňuje technikům společnosti Able vypočítat aktuální hodnotu rosného bodu, což představuje zcela zásadní informaci pro mnoho podniků, které v rámci svých procesů využívají systémy stlačeného vzduchu.

Určitou překážkou se nakonec stalo samotné připojení k internetu. Osm centimetrů tlusté betonové zdi, vzdálenost k serverové místnosti a vysoký objem intranetového provozu – to vše blokovalo příjem v určitých prostorech a bylo příčinou poněkud nespolehlivé komunikace routeru. Nicméně díky instalaci kabeláže CAT5e přímo do routeru došlo k odstranění téměř všech přerušení vzájemné komunikace.

Bezdrátové snímače nám poskytly nespornou výhodu v tom, že nemusíme přemýšlet, kudy potáhneme nový kabel.

20 • červen 2015

Výhody, které poskytuje bezdrátový systém „Drátový (kabelový) systém by vyžadoval dodatečné náklady ve výši až 15 000 USD na instalaci kabelů a příslušné práce, návratnost investic (ROI) by pak trvala příliš dlouho, abychom mohli ospravedlnit utrácení finančních prostředků, aby potřebná infrastruktura byla na patřičném místě,“ konstatoval W. Rogers. Ačkoli společnost ACS prováděla většinu instalačních prací sama, zaměstnanci společnosti Able přispěli svým dílem a většinu nezbytných úprav udělali svépomocně. W. Rogers odhaduje, že přibližně 75 % jejich zaměstnanců se velmi rychle naučilo, jak zacházet se snímači. „Opravny, jako je ta naše, musejí být v rámci svých procesů velmi svižné; vždy musíme součásti rychle rozebrat a pak je zpět smontovat,“ vysvětlil W. Rogers. „Bezdrátové snímače nám poskytly nespornou výhodu v tom, že nemusíme přemýšlet, kudy potáhneme nový kabel. Stačí přesunout snímač do míst, kde je momentálně zapotřebí, zapnout jej a vše je připraveno k dalšímu pracovnímu kroku.“


Společnost Able se v současné době nachází ve fázi návrhu rozšíření vlastní provozovny o 60 000 čtverečních stop včetně rozšíření rozvodů stlačeného vzduchu do nové budovy. Bezdrátový systém snímání umožňuje větší flexibilitu a přispívá k lepšímu řízení nákladů na práci a materiálových úspor. „Existuje spousta typů drátových systémů, které jsme mohli zvolit a nainstalovat, ale vysoké náklady na montáž kabeláže ke každému snímači a skutečnost, že bychom tyto záležitosti museli pravidelně řešit při jakékoli změně či rozšíření systému, nás od této volby odradily. Když k tomu navíc připočteme jednoduchý způsob přidání nové potrubní větve v rámci potrubního systému dodávaného společností Transair, vychází celý proces z nákladového hlediska velmi příznivě,“ dodal W. Rogers „Protože jsem schopen si stanovit přesný tok zařízení v určitých oblastech, pomáhá mi to zjistit, kolik nás stojí provozování daného zařízení,“ sdělil W. Rogers. „Jelikož jsem schopen vyčíslit náklady na naše technické vybavení, mám možnost provést přesnější úpravy cen našich finálních výrobků nebo určit, ve kterém okamžiku se již vyplatí investovat do nákupu nového zařízení.“ Kyri McDonoughová je manažerka marketingových služeb ve společnosti Transair a má na starost divizi Parker Hannifin Fluid System Connectors.

TECHN OLOGY INSIDE

VISIT US

Fieramilano, Milan - Italy 19-23 May 2015

P O W E R TRANSMISSION B E L T S The body is the perfect engine, where millions of different movements are brought to life relentlessly, with total synchrony, transmitting perfect and modular strength and power. Megadyne is inspired by this endlessly complex model in order to plan, engineer and produce ideal transmission for every industrial application.

TIMING BELTS

www.megadynegroup.com

V - BELTS

CONVEYORS

Téma z obálky Inovativní přístup společnosti ifm electronic k požadavkům v oblasti hledání úspor při kontrole úniků tlakového vzduchu Vývoj inovativních výrobků je jednou ze základních priorit společnosti ifm electronic. Zahrnuje výrobky s vysokým standardem kvality, které přinášejí spolehlivá řešení i pro širokou paletu projektů v oblastech logistiky rozvodů médií – jedním z nejsledovanějších je tlakový vzduch. Náklady nezbytné na výrobu tlakového vzduchu jsou odvislé od typu kompresoru, jeho účinnosti a tím dané spotřeby elektrické energie.

S

Kontrola spotřeby tlakového vzduchu na balicí lince

22 • červen 2015

oučasná moderní kompresorová zařízení mají výrazně nižší náklady, i přesto je tlakový vzduch stále jedním z nejdražších zdrojů energie. Od kompresorových stanic přes distribuční potrubní rozvody až po odběrná místa tlakového vzduchu jsou zpracovány propočty předpokládaného charakteru jeho spotřeby. Tak jako máme přehled o množství vyrobeného tlakového vzduchu, máme možnost mít přehled o jeho skutečné spotřebě na odběrných místech. Téměř ve všech průmyslových odvětvích a výrobních postupech je používán tlakový vzduch, jehož spotřeba se dnes již velmi důsledně sleduje. Monitoruje se nejen měření spotřeby v hlavním, centrálním rozvodu, ale také v jednotlivých větvích u odběrných míst. Systémy s vřazenými měřiči spotřeby tlakového vzduchu z dílny společnosti ifm electronic tak poskytují velmi rychlou informaci o sebemenších změnách ve spotřebě, např. v případě úniků vlivem vzniku netěsností. Tyto úniky, již při vzniku milimetrové netěsnosti, vedou ke zvýšení objemového


průtoku bez vlastní změny v odběrovém místě. Zjištění úniků a jejich včasné odstranění představuje výraznou úsporu výrobních nákladů, viz tabulka na protější straně. Standardní provedení SD, SDG Do standardní nabídky ifm electronic v sortimentu průtokoměrů patří senzory pro měření spotřeby tlakového vzduchu, efector metris, s procesním připojením do měřicí dráhy: – p r o s v ě t l o s t p o t r u b í o d D N 8 po DN50 – typová řada SDxxxx s kalibrovanou měřicí dráhou, – přístroje s integrovaným IO-Link rozhraním umožňují přenos a ukládání měřených hodnot do PC pro jejich následné vyhodnocování, – pr o s v ě t l o s t p o t r u bí o d DN6 0 po DN200 – typová řada SDGxxx, – přístroje se skládají z měřícího bloku, který je speciálním závitovým připojením vřazen do potrubí, a do tohoto měřícího bloku je instalován senzor proudění. SD0523 – spolehlivá detekce a vizualizace, všechny informace jako „na dlani“ Aplikační požadavky přinesly pro vývojový tým ifm electronic novou výzvu, a to nabídnout hlídač spotřeby tlakového vzduchu, který bude zástavbou nezávislý na průměru potrubí – sortiment je rozšířen o nový typ SD0523, s montáží přes návarek. Senzor SD0523 (shodně jako typy SD, SDG) měří okamžitý průtok tlakového vzduchu na kalorimetrickém principu, tj. měřená hodnota je nezávislá na provozním tlaku a teplotě. Hodnota průtoku je udávána v souladu s normou DIN ISO 2533, která platí pro vzduch při 15 °C, tlaku 1013 hPa a nulové relativní vlhkosti. Velká dynamika měření, přesnost a rychlá odezva umožňují měření úniku vzduchu i běžné měření spotřeby.

Hlídač spotřeby tlakového vzduchu SD5000

Hlídač spotřeby tlakového vzduchu řady SDG

Senzor měří kromě průtoku i teplotu, obě hodnoty je tedy možné současně vizualizovat na displeji senzoru. Konstrukční řešení senzoru umožňuje jeho montáž na potrubí o vnitřním průměru od 38 mm do 254 mm. Přes programovací menu se provede nastavení vnitřního průměru trubky a elektronika senzoru k této hodnotě přiřadí příslušnou referenční hodnotu měicího rozsahu průtoku. Vestavěný 4místný alfanumerický displej spolu s LED indikací spínacího stavu poskytuje všechny potřebné informace. Okamžitou hodnotu spotřeby, kumulativní spotřebu, hodnotu spínacího bodu průtoku/spotřeby, teploty – vše je přístupné a programovatelné pomocí dvou tlačítek. Všechna nastavení jsou uzamykatelná elektronickým zámkem. Senzor SD0523 měří normovaný objemový průtok v Nm 3/h nebo Nl/min a spotřebu v Nm3, plus navíc teplotu. Vytváří výstupní signály v souladu s nastavením parametrů: – hlídání hodnoty průtoku – spínací/analogový výstup (4–20 mA), – h l íd á n í ho d not y m no ž s t v í s p o třeby – impulzní /spínací výstup, – hlídání teploty – spínací/analogový výstup (4–20 mA). Senzory společnosti ifm pro měření spotřeby tlakového vzduchu typové řady SD jsou nejen součástí odběrových míst na technologii, ale velmi dobře slouží

i v oblasti prediktivní údržby. Jejich zařazení do rozvodů přispívá ke snižování provozních nákladů. Více informací naleznete na webových stránkách www.ifm.com/cz v sekci Procesní senzorika. Autorkou článku je Ing. Marcela Bučková, která působí v ifm electronic, spol. s r. o. jako obchodně-technická poradkyně.

SD0523: Hlídání spotřeby tlakového vzduchu nezávisle na průměru potrubí!

Systémy s vřazenými měřiči spotřeby tlakového vzduchu z dílny společnosti ifm electronic tak poskytují velmi rychlou informaci o sebemenších změnách ve spotřebě.

ifm electronic, spol. s r. o. U Křížku 571 252 43 Průhonice Tel.: +420 267 990 211 Fax: +420 267 750 180 e-mail: [email protected] www.ifm.com/cz

Roční náklady na energii způsobené úniky Otvor ∅ [mm]

Ztráta vzduchu při 6 bar [l.s-1]

Ztráta vzduchu při 12 bar [l.s-1]

Ztráta energie kWh při 6 bar

Ztráta energie kWh při 12 bar

Náklady při 6 bar [Kč]*

Náklady při 12 bar [Kč]*

1

1,2

1,8

0,3

1,0

5 520

18 400

3

11,1

20,8

3,1

12,7

57 040

233 680

5

30,9

58,5

8,3

33,7

152 720

620 080

10

123,8

235,2

33,0

132,0

607 200

2 428 800

*(kWh × 2,3 [Kč] × 8 000 [prac. hod. za rok]), zdroj: www.druckluft-effizient.de


červen 2015 • 23

Téma z obálky

Účinnost systému stlačeného vzduchu na dálku Nástroje pro monitorování na dálku umožňují efektivní měření, když není nikdo poblíž. Brian Blum Atlas Copco Compressors

P

ředstavte si svět, ve kterém je vaše podnikání vždy o krok napřed, kde neexistují výrobní nejistoty, kde se strategická obchodní rozhodnutí uskutečňují na základě jasné analýzy dat, kde údržba má proaktivní charakter namísto reaktivního a kde množství energie potřebné na výrobu stlačeného vzduchu je každý den vypočteno a sestaveno v reálném čase. Dnešní výrobní podniky modernizují systémy automatizace a zavádějí mobilní připojení, aby splňovaly požadavky rychle se měnícího globálního výrobního světa. Životně důležitou součástí strategie optimalizace podniku je stanovení způsobů, jak se stát efektivnějšími, což s sebou nese zvýšení konkurenceschopnosti, produktivity a podílu na trhu.

Spotřeba energie a stlačeného vzduchu Z celkového množství energie spotřebované při výrobě vykazují systémy stlačeného vzduchu největší potenciál pro zlepšení. Odborníci odhadují, že v rámci systémů stlačeného vzduchu bývá v USA spotřebováno přibližně 30 miliard kWh za rok, a má se za to, že částka ve výši 3,2 miliardy USD za rok jde na vrub špatnému hospodaření

Obrázek 1: Systémy monitorování na dálku průběžně sledují a analyzují výkon vašeho zařízení i energetickou účinnost systému stlačeného vzduchu. Všechny obrázky poskytla společnost Atlas Copco.

24 • červen 2015


s energiemi kvůli problémům v oblasti údržby, kterým lze předcházet, a to včetně neefektivního provozování zařízení. Kromě toho na výrobu stlačeného vzduchu bývá obvykle vydáno až 40 % z celkové spotřeby energie daného podniku. Není proto pochyb, že pokud se podaří optimalizovat celý systém stlačeného vzduchu v souvislosti s energetickou účinností, profituje z toho celé podnikání. Spotřeba energie – to je to, oč tu běží, a to nejen kvůli vrtošivé povaze cen energií. Jsme svědky rostoucího globálního důrazu na ochranu a péči o životní prostředí a energie představují ústřední bod, na který se podniky, vládní agentury a veřejnost zaměřují s cílem zavést udržitelné postupy. Toto znepokojení související s problematikou energií nutí průmyslové podniky přehodnotit vlastní energetické možnosti a vytváří tak poptávku po inovativních a energeticky účinných řešeních napříč všemi oblastmi. Z průzkumů uskutečněných v průmyslovém prostředí vyplývá, že průměrný výrobní podnik by mohl snížit spotřebu energie o 10 až 20 % díky zavedení energeticky úsporných technologií a postupů. Regenerace vyplýtvané průmyslové energie skýtá příležitosti ke zlepšení finanční výkonnosti ve stále konkurenčnějším tržním prostředí. Nicméně mnohým podnikům chybí jasná strategie pro provádění měření energetické účinnosti v rámci vlastních výrobních procesů. Kromě toho mnoho podniků znepokojuje ohrožení dostupnosti stlačeného vzduchu. Pro zmírnění této obavy musí být měření energetické účinnosti provedeno při plném zatížení zařízení a nabízet data získaná v reálném čase, která budou podkladem jak pro okamžité rozhodování, tak i z dlouhodobého hlediska. Monitorování systému stlačeného vzduchu na dálku může přispět ke zvýšení energetické účinnosti prostřednictvím prediktivních výstražných signálů upozorňujících na blížící se problém a k identifikaci neefektivních postupů ve výrobě. Monitorování systému na dálku pro účely prediktivní údržby Až do nedávné doby měla údržba systému stlačeného vzduchu reaktivní

charakter – nepředvídaná událost vyžadovala okamžitý zásah servisního technika. V rámci tohoto scénáře podnik tápe, co se týče potřeb údržby, trpí kvůli neefektivním postupům a riziko poruchy se zvyšuje. Monitorování zařízení na stlačený vzduch na dálku je jednou z nejúčinnějších strategií, která pomáhá podnikům vyhnout se prostojům. Vůbec nezáleží na výrobním programu dané společnosti; v rámci dálkového monitorování v režimu 24/7 dochází v reálném čase k nepřetržitému shromažďování dat o stavu systému stlačeného vzduchu – jedná se o data, která mohou být analyzována, co se týče klíčových ukazatelů výkonnosti, aby bylo možné předvídat případné problémy. Díky přístupu k těmto informacím mohou manažeři podniku vypracovat průběžný plán na zlepšení využití systému v rámci celého výrobního cyklu. Bez důkladně propracovaného systému monitorování na dálku je manažer podniku zodpovědný za zajišťování servisních zásahů a zaznamenávání klíčových parametrů, jako je např. počet provozních hodin atd. Organizování servisních zásahů je tedy reaktivní činnost, nikoli proaktivní; v praxi to většinou funguje tak, že samotný servisní zásah se oddaluje mimo doporučený servisní interval stroje. Vzpomínáte ještě na ty 3,2 miliardy dolarů vyplýtvané na výdaje za spotřebovanou energii? Systémy monitorování na dálku, které upozorní manažery na aktuální požadavky údržby, mohou pomoci podnikům každoročně získat zpět tisíce dolarů, a to prostřednictvím zavedení strategie prediktivní údržby. Systémy monitorování na dálku představují inteligentní a propojené systémy, jež generují e-maily nebo textové zprávy, pokud jsou zjištěny abnormality v provozování daného kompresoru. Provozovateli zařízení takový systém poskytuje určitou úroveň bezpečnosti a bezprostřednosti bez nutnosti fyzické přítomnosti. Pravidelné denní obchůzky kolem zařízení nám poskytují jen malou míru jistoty, co se týče provozuschopnosti kompresoru. Je nutno si uvědomit, že promeškat varování kompresoru by pro jakýkoli podnik mohlo mít drastické následky. Opožděné provedení údržbářských činností přináší dodatečné náklady kvůli vysoké spotřebě energie, včetně zvýšeného rizika výskytu poruch. Porucha způsobuje efekt sněhové koule a ten následně vede ke zvýšení

nákladů na údržbu a k neschopnosti plnit harmonogram výroby, což má negativní vliv na důležité vztahy se zákazníky. Optimalizace díky systému monitorování na dálku Pochopení dynamiky celého systému stlačeného vzduchu je prvním krokem k efektivnímu využití energie a k následnému dosažení úspor. Monitorování dat systému stlačeného vzduchu na dálku vnáší transparentnost do celého systému stlačeného vzduchu až po jeho samotnou distribuci. Shromažďování a analýza informací ohledně daného zařízení mohou být klíčovými faktory pro určení, zda se změny odehrávají na straně poptávky. Zaznamenávání kritických parametrů ze sítě je jediným platným způsobem, jak zobrazit aktuální energetickou účinnost nainstalovaného zařízení. Tyto parametry však nejsou výlučně omezeny jen na údaje o napájení, průtoku a tlaku, ale zahrnují je. Vzhledem k tomu, že v rámci technologie monitorování na dálku jsou neustále shromažďována provozní data z připojených zařízení, mají provozovatelé k dispozici informace, které potřebují, aby byli schopni proaktivním způsobem udržovat maximální provozuschopnost svěřeného zařízení (například tím, že identifikují potenciální úniky při změně tlaku systému) a optimalizovat výrobu prostřednictvím analýz a simulací. Když přesně víme, jak systém běží a funguje, dokážeme mnohem jednodušeji identifikovat způsoby vedoucí k jeho zefektivnění s tím, že díky podrobné analýze různých výkonnostních ukazatelů jsme schopni určit energetické špičky a poklesy a tím maximalizovat účinnost celého systému. Například ze záznamu dat, který byl pořízen v sobotu v typickém výrobním podniku, bylo odhaleno, že na pokrytí nízké poptávky po stlačeném vzduchu byl použit příliš velký kompresor. Údaje o výkonu odhalily potenciál okamžitých úspor energie, když sobotní směna bude provozovat menší zařízení, které je schopno dostatečně pokrýt poptávku. Mají-li podniky umožněn volný přístup k údajům o výkonu daného systému, je pro ně mnohem snazší dosáhnout efektivnějšího využití systému a snížit tak výdaje za spotřebovanou energii. Monitorování systému stlačeného vzduchu na dálku rovněž umožňuje manažerům podniků vytvořit základnu systémových dat před samotným prováděním změn v systému,

Systémy monitorování na dálku představují inteligentní a propojené systémy, jež generují e-maily nebo textové zprávy, pokud jsou zjištěny abnormality v provozování daného kompresoru.


červen 2015 • 25

Téma z obálky

Obrázek 2: Monitorování systému stlačeného vzduchu na dálku je účinnou strategií pro prevenci prostojů a poruch při zachování optimální energetické účinnosti a spolehlivosti.

26 • červen 2015

zaznamenávat všechny prováděné změny včetně údajů o trendech a činnostech údržby. Shromážděné údaje o spotřebě energie pak mohou být analyzovány a srovnávány s rychlostí výroby, čímž by bylo možné zdůvodnit investice nebo pořízení nových výrobních linek. Dopad normy ISO 50001 Většina odborníků působících v průmyslových odvětvích již pravděpodobně slyšela o mezinárodní normě ISO 50001, která si klade za cíl poskytnout společnostem určitý rámec, který by posloužil pro „integraci managementu hospodaření s energií do celkového úsilí o zlepšení kvality a řízení ochrany životního prostředí“. I když je zaměřena především na společnosti, které vyvíjejí svůj vlastní systém hospodaření s energií a chtějí vyhovět národním nebo mezinárodním požadavkům na hospodaření s energií, stává se velmi populární napříč rozličnými odvětvími a podniky všech velikostí. Ve skutečnosti se tato norma od května 2012 – ani ne rok poté, co byla vydána – umístila mezi deseti nejuznávanějšími z více než 19 000 dostupných norem. Norma ISO 50001 poskytuje rámec požadavků, které pomáhají organizacím rozvíjet vlastní koncepce pro efektivnější využívání energií. Normy rovněž vyžadují, aby si podniky stanovovaly cíle, využívaly data pro lepší pochopení, jak nakládat s energiemi, prováděly měření výsledků,


přezkoumávaly účinnost dané koncepce a zdokonalovaly ji. Monitorování dat na dálku dobře zapadá do rámce stanoveného normou ISO 50001, ale může jej být použito rovněž k plnění cílů hospodaření s energií, což nepředepisuje žádná norma ISO. Čím dokonalejší je připojení k systému stlačeného vzduchu, tím nižší bude pravděpodobnost výskytu problémů s údržbou a případných prostojů; manažeři podniků tím navíc z í sk áv ají b e z prost ře d n í a trvalý přístup ke klíčovým ukazatelům výkonnosti, které jsou nezbytné pro zvýšení účinnosti celého systému. Ve vysoce konkurenčním globálním výrobním světě je velmi důležité, aby se společnosti snažily dělat maximum pro udržení svých zařízení v co nejlepším stavu a zároveň neustále inovovaly vlastní výrobní program. Optimalizovaný systém stlačeného vzduchu je nedílnou součástí úspěchu výrobního podniku. Monitorování dat na dálku je důležitou součástí optimalizace systému stlačeného vzduchu a nabízí vysoce efektivní strategii na cestě, jejímž cílem je maximální propojení všech podnikových systémů. Brian Blum je vedoucí provozního marketingu ve společnosti Atlas Copco Compressors.

SEČTENO A PODTRŽENO: • Z průzkumů prováděných v průmyslových podnicích vyplývá, že průměrný výrobní podnik je schopen snížit spotřebu energie o 10 až 20 %, pokud zavede energeticky účinné technologie a postupy. • Monitorování zařízení na stlačený vzduch na dálku patří mezi jednu z nejúčinnějších strategií, která podnikům pomáhá vyhnout se nákladným prostojům. • Ve vysoce konkurenčním globálním výrobním světě je velmi důležité, aby se společnosti snažily dělat maximum pro udržení svých zařízení v co nejlepším stavu a zároveň neustále inovovaly vlastní výrobní program.

Ve Víru změn

V centru dění Ložiska a služby pro průmysl

Pro více informací kontaktujte prosím našeho distributora nebo:

NTN-SNR Polska sp. z o.o.

Al. Stanów Zjednoczonych 61A 04-028 Warsaw +48 22 516 20 60 [email protected]

With You

Conception et réalisation Service Publicité NTN-SNR - © NTN-SNR 2015 - Crédit photo : Pedro Studio Photo / Shutterstock

www.ntn-snr.com

Téma z obálky

Prevence úniků tlakového vzduchu – proaktivní přístup

A

Martin Dostalík Sonotec

ť již pracujete ve velkém průmyslovém podniku, na montážní lince ve firmě střední velikosti, nebo jen v malé dílně – na všech těchto místech se jistě setkáte s tlakovým vzduchem jako s jednou z klíčových energií pro výrobu. Mimo své široké použitelnosti má tlakový vzduch jednu mimořádnou vlastnost – je to NEJDRAŽŠÍ energie používaná v průmyslu, zhruba desetkrát dražší v porovnání s elektrickou energií. Nicméně podle nezávislých měření jsou v průměrném rozvodu tlakového vzduchu ztráty netěsnostmi kolem 30 % z celkově vyrobeného vzduchu. Jistě alarmující číslo, nejen v souvislosti s výrobní cenou. Netěsnosti nejčastěji vznikají ve spojích, na hadicích, ventilech nebo přírubách. Pokud zůstávají úniky neopraveny, pak spotřeba vzduchu trvale roste, kompresory běží po stále delší dobu, rychleji se opotřebovávají a celkové náklady letí nahoru. Ztrátám nezabrání sebelepší kompresor nebo řídicí systém. Jedině pravidelná kontrola a následná rychlá oprava netěsností, které jsou většinou na první pohled (lépe řečeno na poslech) nezaznamenatelné, přinášejí obrovské úspory nákladů a zvyšují provozní spolehlivost i celkovou energetickou účinnost výroby.

Obrázek 1: Průběh spotřeby vzduchu v závislosti na provádění údržby.

spotřeba bez údržby průtok spotřeba bez následné údržby

audit spotřeby

spotřeba s trvalou kontrolou

oprava netěsností

28 • červen 2015


čas

Existuje řada metod, jak netěsnosti nalézt – od prosté mýdlové vody až po sofistikované přístroje vybavené ultrazvukovým detektorem, pamětí pro data a kamerou pro záznam… Ale ruku na srdce, zajistí fotografie místa netěsnosti opravu úniku? Není dostatečný základní ultrazvukový detektor a klasický papírový štítek na potrubí v místě úniku? Proč raději místo nevyužitelných funkcí sofistikovaného přístroje neinvestovat do základního monitorovacího sytému, který odhalí největší hříchy, a do motivačního programu pro údržbu, jenž pomůže rychle opravit nalezené netěsnosti? Z praxe se jako smysluplné a životaschopné jeví takové programy pro prevenci úniků, které kromě vhodného motivačního prostředí obsahují 2 základní kameny technické podpory: 1. kvalitní detektor netěsností tlakového vzduchu 2. monitorovací systém základních parametrů tlakového vzduchu Detektory netěsností tlakového vzduchu V současnosti se v oboru tlakového vzduchu v praxi nejčastěji používají ultrazvukové detektory netěsností. Tento typ detektorů je velmi jednoduchý k ovládání, nevyžaduje žádné dodatečné provozní náplně (výdaje) a je velmi účinný. Netěsnost lze odhalit a přesně označit během okamžiku, a to při plném provozním hluku. Důležité je při výběru vhodného přístroje klást důraz na celkovou kvalitu přístroje, robustnost provedení a kvalitní ergonomii a nenechat se zlákat speciálními funkcemi a spoustou tlačítek. Přístroje tohoto typu by měly v první řadě poskytovat to, co se od nich čeká – rychlou detekci a dlouhodobou spolehlivost i při horším zacházení. Příkladem robustního přístroje může být SONAPHONE se sondou L50 pro detekci netěsností. Monitorovací systém tlakového vzduchu Jakýkoli program prevence úniků tlakového vzduchu by měl být podepřen o reálná data z provozu. Monitorovací systém zaznamenává základní parametry,

systému tlakového vzduchu může být jednotka SONOAIR TIM pro lokální sběr, zobrazení a záznam dat ve spojení s průtokoměry SONOAIR a elektroměry SONOMEG.

Obrázek 2: Detektce netěsností pomocí přístroje SONAPHONE.

z nichž se dají odvodit jednotlivé změny v systému. Stále platí: „Pokud je třeba proces řídit, pak je nutné jej měřit.“ Pro řízení/ zlepšení stavu soustavy tlakového vzduchu je zásadním krokem záznam parametrů soustavy. Základními parametry vhodnými k měření jsou: el. spotřeba kompresorů (kW), průtok (m³n/h) a tlak (bar) vzduchu na výstupu z kompresorovny a na hlavních větvích do hal. Při periodickém záznamu po delší časový úsek (např. 1 rok) lze snadno posoudit, jaký vliv mají jednotlivé změny v systému, porovnat, kolik stojí 1 m³ vzduchu nyní a kolik stál před rokem/měsícem, reagovat okamžitě na nárůst ztrát netěsnostmi a zhodnotit, jakou úsporu přinesly preventivní kampaně. Příkladem monitorovacího

Závěr S údržbou tlakového vzduchu je to podobné jako s ostatními činnostmi, podstata není jen ve vybavení, ač může být sebedokonalejší, ale vždy je nutné přidat disciplínu a pevný plán. Je potřeba zkušený tým údržby s dobře zpracovaným programem a následné dodržování tohoto programu. Odměnou je pak perfektně fungující systém výroby a dodávky tlakového vzduchu, kde nedochází ke ztrátám a náklady na vzduch jsou plně pod kontrolou.

Obrázek 3: Měření spotřeby vzduchu pomocí průtokoměrů SONOAIR MIP.

SONOTEC s. r. o. Vám nabízí nástroje k úsporám nákladů na energie. Šetřit můžete okamžitě!

20–50% úspora spotřeby tlakového vzduchu

v důsledku kontroly netěsností a systémových zlepšení dosažených: – detektory netěsností SONAPHONE – průtokoměry SONOAIR

Tlakový vzduch je nejdražší energie, kontrola spotřeby ochrání Váš zisk!

SONOTEC s. r. o. Absolonova 826/49 624 00 Brno tel.: +420/ 541 223 211 e-mail: [email protected] www.sonotec.cz

Strojní inženýrství

SKF představuje nový model výpočtu provozní trvanlivosti ložisek Vývoj inovativního modelu výpočtu trvanlivosti valivých ložisek vede k hlubšímu pochopení, jak zlepšit provozní výkonnost ložiskových aplikací. Petr Jelínek SKF CZ

S

poleč nost SK F na velet rhu v Hannoveru představila nový průkopnický model, který konstruktérům umožní přesnější výpočet trvanlivosti ložisek, protože zohlední více působících faktorů než dřívější modely. Nový model představuje významný krok vpřed pro průmysl a výrobcům originálních zařízení (OEM) i koncovým uživatelům přinese vyšší jistotu při výběru ložisek pro konkrétní aplikace. To se následně projeví zlepšenou životností ložisek a snížením provozních nákladů. Nový všeobecný model výpočtu trvanlivosti ložisek (v originále SKF Generalized Bearing Life Model) byl vyvinut v rámci programu SKF EnCompass Field Performance a umožní konstruktérům i provozovatelům zařízení lépe vybírat ložiska podle reálných provozních podmínek. SKF všeobecný model trvanlivosti ložisek SKF vyvinula tento model a připravila příslušný technický dokument, který byl vzhledem ke svému významu pro širší oblast průmyslových a technických oborů

30 • červen 2015


předložen vědecké obci. Nový model vychází ze stávajícího, ověřeného modelu výpočtu trvanlivosti ložisek, standardizovaného v normě ISO 281:2007, který se v současné době používá po celém světě a jenž vychází z modelu vyvinutého společností před více než třiceti lety. Nový všeobecný model trvanlivosti ložisek nyní rozlišuje povrchové a podpovrchové příčiny závad. Vychází z explicitních tribologických modelů a nově zohledňuje výkonnostní parametry související například s mazáním, znečištěním, pevností povrchu a odolností proti mírnému opotřebení. Porozumění většímu počtu potenciálních příčin závad a zohlednění tohoto faktu umožňuje modelu výstižněji předpovědět chování ložiska a jeho trvanlivost v širším rozsahu provozních podmínek. Základní dynamická únosnost ložiska Současný model výpočtu trvanlivosti ložisek primárně vychází z akumulovaného podpovrchového únavového poškození, jež se převádí na pravděpodobnost zachování funkčnosti s použitím Weibullova rozdělení

a následně je modifikováno podle koncentrace povrchového namáhání, které je způsobeno nedostatečným mazáním a znečištěním maziva. Tento model se používá ke stanovení jedinečné základní dynamické únosnosti ložiska, známé také jako hodnota C. Tato hodnota odpovídá zatížení, při němž základní trvanlivost populace ložisek činí 1 000 000 otáček, a to se spolehlivostí 90 %. Dnešní vysoce kvalitní ložiska SKF však selhávají jen zřídka vlivem podpovrchového únavového poškození. V současné době jsou poruchy obvykle důsledkem poškození povrchu, což bývá způsobeno například znečištěním, nedostatečným mazáním nebo jinými vlivy prostředí, jež způsobují porušení a opotřebení povrchu. Reálný výkon v provozních podmínkách Hodnota C je stále důležitým výkonnostním parametrem, nezohledňuje však některé důležité faktory, jako je například mikrogeometrie stykových povrchů ložiska,

vlastnosti materiálu atd. Nové postupy tepelného zpracování oceli, nové materiály, lepší textury povrchů a stykové profily, vysoce výkonné povlaky, hybridní ložiska, lepší maziva – všechny tyto skutečnosti nelze zohlednit prostým zvýšením jediného parametru akceptujícího podpovrchové únavové poškození, jakým je hodnota C. Proto vznikla potřeba nové koncepce modelu výpočtu trvanlivosti ložisek, který může v kombinaci se znalostmi SKF přispět k lepší provozní výkonnosti různých zařízení. Nový výpočtový model rozšiřuje možnosti, jak pomoci zákazníkům při volbě ložisek podle konkrétních potřeb aplikace s ohledem na trvanlivost ložiska, dále na otáčky, spotřebu energie a další charakteristiky. Jeho další výhoda spočívá v tom, že je dostatečně flexibilní a umožňuje začlenění nových poznatků z tribologie a nauky o materiálech. S rozvojem vědy o ložiskách se tedy bude vyvíjet i tento model. www.skf.cz

Porozumění většímu počtu potenciálních příčin závad a zohlednění tohoto faktu umožňuje modelu výstižněji předpovědět chování ložiska a jeho trvanlivost v širším rozsahu provozních podmínek.

NAOBZORU

Ložiska nejen pro skejty Dva kroužky, pár kuliček, klec, nějaké to těsnění, trochu maziva… Co je na tom složitého a jak moc mohou ložiska ovlivnit výslednou rychlost na skateboardu, respektive longboardu? Již staří Římané řešili následující problém: kterýsi císař měl monumentální sochu a trval na tom, že bude neustále natočená tváří ke slunci. Známá věc je, že odvalovaní je snazší než sunutí, a chytří tehdejšího Říma vymysleli primitivní kuličkové ložisko. Skutečný rozvoj a vývoj použitelných ložisek je spojený s průmyslovou revolucí a potřebou uložit hřídele různých strojů tak, aby se točily přesně, bez velkých nároků na údržbu a s co nejmenší spotřebou energie. Plné znění velmi zajímavého článku hledejte na www.udrzbapodniku.cz. řízení & údržba průmyslového podniku

červen 2015 • 31

AUTOMATIZAČNÍ TECHNIKA Elektronické polohování dříve a dnes

Polohovací systémy prošly za posledních 60 let velkými změnami. Od specializovaných regulátorů v „černých skříňkách“ a raných analogových pohonů nás pokrok v elektronice přivedl k dnešním, do značné míry automatizovaným ovládacím prvkům, využívajícím digitální signálové procesory, přesné modely motorů implementované do softwaru a možnosti propojovat se s dalšími systémy v závodě. Frank J. Bartos Control Engineering

Z

a dávných dob bylo polohování do značné míry založeno na hardwaru. Na trhu byly neohrabané, specializované regulátory s pomalým výkonem ve srovnání s dneškem. Byla to doba elektromagnetických nebo elektronkových zesilovačů, drátového propojení, nastavování pomocí potenciometrů, obvodových propojek a nespočtu samostatných součástí. Přesto vytrvalost techniků a konstruktérů dokázala i s těmito omezeními vytvořit ostrůvky polohovací automatizace. V průběhu času pak polovodičová elektronika, počítače a mikroprocesory přispěly k vývoji výkonných polohovacích řídicích prvků. K dalšímu pokroku pomohla i dramatická zdokonalení zařízení pro tvarování

průběhu proudu a napětí či výkonové spínání. Cílem těchto vylepšení bylo zdokonalit řízení různých druhů elektromotorů, které se v posledních 100 letech vyvinuly. Vylepšení se ubírala dvěma souběžnými cestami – servosystémy a frekvenční měniče, dané potřebami aplikace, a typ motoru. Poptávka obráběcího průmyslu po vysoce přesném polohování přinesla číslicově řízené (NC) obrábění a rychlé zavádění stejnosměrných (DC) servosystémů se zpětnou vazbou polohy motoru pro korekci chyb. Servosystémy s bezkartáčovými stejnosměrnými motory a se zpětnovazební technologií měly teprve přijít. Jedním z prvních způsobů zadávání dat do NC strojů byly děrné štítky a pásky. V polovině 60. let minulého století začalo být NC řízení nahrazováno

Obrázek 1: Na této více než 50leté časové ose jsou znázorněny významné produktové milníky společnosti Yaskawa v různých sektorech polohování. Obrázek poskytla společnost Yaskawa America.

32 • červen 2015


počítačovým řízením CNC (Computer Numerical Control). V 70. letech již počítačové technologie v oblasti polohování zdomácněly natrvalo. Brzy měla přijít éra mikroprocesorů. Univerzální řešení V oblasti univerzálního polohování se zájem zpočátku soustředil na kartáčové stejnosměrné motory, a to díky jednoduššímu ovládání rychlosti a krouticího momentu v porovnání se střídav ými (AC) motory. Jejich nevýhodou však byla dražší a složitější konstrukce stejnosměrného motoru – mechanický komutátor (zařízení pro přepínání fáze) a uhlíkové kartáčky – ve srovnání s jednoduššími, levnějšími a přitom obtížněji ovladatelnými střídavými indukčními motory. Pr v ní st řídavé frek venční měniče (Variable-Speed Drives – VSD) běžely pouze v otevřené smyčce z důvodu obtíží při implementaci složitějšího řízení. Avšak s vývojem algoritmů pro řízení motorů se schopnosti VSD postupně zvyšovaly. Přechod z otevřené na uzavřenou smyčku přinesl několik variant řízení pomocí VSD. Řízení na bázi magnetického pole (vektor magnetické indukce), vyvinuté společností Siemens na počátku 70. let a zdokonalené v průběhu další dekády, přineslo střídavým měničům VSD výkon, kterým mohly v mnoha aplikacích konkurovat stejnosměrným pohonům. Mezitím však stejnosměrné frekvenční měniče zůstávaly na scéně, navzdory pravidelným předpovědím jejich zániku. Pomohla jim technologická vylepšení, stejně jako jejich protějškům, střídavým VSD. V článku dále popisujeme střídavé a stejnosměrné pohony v širším kontextu technologie polohování. Vývoj v oblasti hardwaru a softwaru Dostupnost v ýkonných digitá lních signálových procesorů umožnila implementaci sofistikovanějšího polohování do softwaru a hardwaru. K těmto metodám patřily modulace šířkou impulzu (Pulse-Width Modulation – PWM), přímé řízení krouticího momentu (Direct Torque Control), jež bylo patentováno společností ABB v polovině 80. let a poprvé uvedeno na trh v pohonu VSD v roce 1995, přesnější modely motorů, moderní řízení PID (proporcionální, integrační a derivační) a další algoritmy servořízení. Užitečným nástrojem se stala také schopnost softwarově simulovat

polohovací systémy ještě před postavením hardwaru. Společnost Rockwell Automation oceňuje význam softwaru pro navrhování mechatroniky jako způsobu, jak optimalizovat výkonnost, efektivitu a rozměry polohovacích řešení. „Je to v protikladu s dříve nutnou analýzou správného dimenzování systémových komponent, která byla tak časově náročná, že se ani nevyplácela,“ uvedl Paul Whitney, manažer pro komerční programy Integrated Architecture společnosti Rockwell Automation. Jako příklad Whitney uvádí firemní program Motion Analyzer, což je nástroj dovolující technikům vyhodnocovat kompromisy mezi různými materiály, rozměry a bezpečností komponent a dostupných polohovacích systémů, ba dokonce i analyzovat náklady. Polovodiče hrály při zdokonalování polohování zásadní roli. V 60. letech se v pohonech motorů začaly využívat křemíkové řízené usměrňovače (Silicon Controlled Rectifiers – SCR) a integrované obvody. V polovině 70. let následovaly bipolární plošné tranzistory a tyristory vypínané hradlem, které byly použity pro výkonové spínání, tvarování průběhu proudu a napětí, a první vlaštovky elektronické komutace. Převrat v oblasti VSD pak na konci 80. let způsobily bipolární tranzistory s izolovaným hradlem, které nabízely vyšší rychlost spínání s nižšími ztrátami. Byly vyvinuty i další druhy výkonových polovodičů, zejména z důvodu vyšší výkonové náročnosti pohonů na střední napětí.

Obrázek 2: Architektura s decentralizovanými pohony je jednou z novinek v oblasti polohování. Decentralizovaná architektura společnosti Siemens pro systémy na bázi servomotorů využívá jeden hybridní kabel přenášející řídicí napětí, napájecí napětí a zpětnou vazbu od převodníku, a to vše chráněno před elektromagnetickým rušením. Obrázek poskytla společnost Siemens Industry.


červen 2015 • 33

AuTomatizační technika

Obrázek 3: Servopohony Allen-Bradley Kinetix 5500 Rockwell Automation podporují EtherNet/IP a dovolují přenos signálů integrované bezpečnosti po stejných kabelech, jaké jsou používány pro řízení a polohování. Jednotná síť EtherNet/IP usnadňuje výrobcům strojů komunikaci. Obrázek poskytla společnost Rockwell Automation.

34 • červen 2015

Dokonalé polohování Elektrické servosystémy se postupně vyvinuly v tu nejpreciznější metodu polohování dostupnou na dnešním trhu. Serva zajišťují rychlé zavření smyčky pro dynamickou reakci na změnu polohy v celé řadě aplikací. Klíčem k dosažení takového výkonu je zpětná vazba s vysokým rozlišením od motoru. Výkon mikroprocesorů navíc umožňuje k servům novější generace přidávat sofistikované funkce, například synchronizaci řídicích prvků u víceosového řízení. Společnost Yaskawa America si v praxi ověřuje úžasný technologický pokrok v oblasti elektroniky již od doby, kdy se na počátku 90. let dostaly na trh první plně digitální servozesilovače. „V té době bylo typickým rozlišením zpětné vazby u servomotoru 1 000 dílků na otáčku (counts/revolution – cpr) a frekvenční odezva byla v řádu 250 Hz,“ zavzpomínal Scott Carlberg, produktový manažer divize pohonů a polohování společnosti Yaskawa America. „Dnešní servosystémy umějí pracovat s rozlišením přes 16 milionů cpr s frekvenční odezvou přesahující 3 kHz,“ dodal Carlberg. Vyšší rychlosti a výpočetní výkon mikročipů přinesly průlom ve výkonu serv a dovolily řídícím technikům zavádět inovativní funkce, například výrazně zjednodušit proces zprovozňování a celkový výkon stroje. „Některé sofistikovanější servosystémy jsou dnes dodávány s adaptivními algoritmy ladění, které u serv automaticky a kontinuálně upravují zesílení při ladění na optimální


úrovně bez ohledu na změny setrvačnosti zatížení nebo profily pohybu,“ vysvětlil Carlberg. „Tyto vyspělé funkce zbavují ladění serv nádechu ,černé magie‘, která s nimi byla historicky spojována.“ Potlačování vibrací Společnost Yaskawa uvádí potlačení vibrací jako další nové vylepšení dané dnes dostupnými, vysoce výkonnými mikroprocesory. Servosystémy s touto funkcí umí detekovat různé druhy vibrací stroje poškozující výkonnost a životnost mechanických přenosových součástí, a to pomocí zpětnovazebního zařízení s vysokým rozlišením. Algoritmus v zesilovači upravuje příkaz k pohybu tak, aby rušil určité frekvence detekovaných vibrací a tím odstranil problém. Celá verze tohoto článku je dostupná na webových stránkách www.udrzbapodniku.cz.

SEČTENO A PODTRŽENO: • Polohovací systémy prošly za posledních 60 let velkými změnami. • Ze specializovaných řídicích prvků v podobě černých skříněk a analogových pohonů se stalo automatizované řízení. • Motory a polohovací řídicí prvky využívají digitální signálové procesory, softwarové modelování a počítačové sítě.

Miniaturizace v oblasti přenosné infračervené techniky

I v infračervené technice se pomalu setkáváme s postupným trendem zmenšování. To samozřejmě vede k celé řadě pozitiv, která nejsou zanedbatelná. Primárně se jedná o možnost použití daného přístroje prakticky kdekoliv a kdykoliv. Od března letošního roku je na trhu termokamera s názvem FLIR C2, která disponuje dlouhovlnným infračerveným detektorem FLIR Lepton®. Tento detektor je sice dostupný již delší dobu, nicméně spolu s tělem kamery C2 tvoří první kapesní termokameru.

Velikostí, váhou i energetickou náročností podobný obyčejnému CMOS detektoru v digitálních zařízeních je Lepton® nejmenší infračervený detektor na bázi maticového termočlánkového detektoru. Byl navržen tak, aby byl jednoduše integrovatelný do zařízení, jako jsou např. tablety a chytré telefony. Využívá spoustu patentovaných technologií, např. vrstvení detektoru a vrstvení mikrooptiky. Parametry detektoru jsou vzhledem k jeho velikosti úctyhodné. Rozlišení 80 × 60 px, teplotní citlivost 0,05 °C, měření teplot od -10 °C do 150 °C s přesností ±2 %. Fyzické parametry jsou však ještě zajímavější: rozměry 8,5 × 8,5 × 5,6 mm a váha cca 0,5 g! Termokamera C2 jako taková představuje kompaktní a jednoduše ovladatelný systém. Disponuje třípalcovým dotykovým displejem a digitální kamerou 640 × 480 px, takže kamera snímá i ve viditelném spektru. Lze ji

připojit do PC přes USB, interní paměť uchová až 500 snímků a baterie vydrží více než 2 hodiny. Kameru C2 s detektorem Lepton® tak použijete na rychlou prediktivní kontrolu mechanických, elektronických a jiných zařízení. Můžete jít mít vždy u sebe, abyste mohli ihned objevit skryté teplotní anomálie, které vykazují ztrátu energie, defekty, ucpané potrubí aj.

Firma "TMV SS" spol. s r. o. poradí i s tím, co se netýká jen údržby. Technici této společnosti jsou ochotni diskutovat jakýkoliv termodiagnostický problém či aplikaci. Další informace naleznete na www.tmvss.cz, nebo kontaktujte tuto společnost přes e-mail na [email protected].


březen 2015 • 35

AuTomatizační technika Altivar Process: přichází nová generace frekvenčních měničů s integrovanými inteligentními službami Frekvenční měniče z generace Altivar Process si jako první osvojily integrované inteligentní služby. Dokážou efektivně snižovat investiční i provozní náklady průmyslových procesů. Na trh právě vstupují řady Altivar 630 a Altivar 650 (vodohospodářství), následovat budou Altivar 930 a Altivar 950 (náročné aplikace). Altivar Process: víc než jen obyčejný měnič Altivar Process představuje zcela nový typ zařízení. Design, hardware i software byly kompletně navrženy podle potřeb zákazníků a s ohledem na nativní integraci do průmyslových výrobních procesů. K dispozici jsou nové výkonové součástky, revidovaná funkce řízení motoru a především integrované inteligentní služby: • křivky účinnosti čerpadel, • energetické monitorovací panely (tzv. dashboards), • webový server, • dynamický QR kód.

Ing. Roman Valášek Schneider Electric

Nová generace Altivar Process efektivně řídí motory od 0,75 kW až do 1,5 MW.

Řada Altivar 650 v provedení pro montáž na zeď, v krytí IP 55.

36 • červen 2015

Altivar 630 a Altivar 650: 48% THDi již při 80% zatížení Altivar 630 i Altivar 650 (souhrnně ATV6xx) jsou k dispozici jak v provedení pro montáž na zeď nebo do rozváděče, tak jako volně stojící skříňové frekvenční měniče. Řada Altivar 630 má krytí IP 21, Altivar 650 pak IP 55 (vč. typů vybavených odpínačem Vario). Již v listopadu pak nabídku doplní 4kvadrantová varianta s nízkou emisí harmonických (tedy s AFE jednotkou) – Altivar 640. Obě řady splňují požadavek na dovolené úrovně harmonického rušení již při 80 % jmenovitého zatížení měniče, a to nekompromisně od nejmenšího výkonu 0,75 kW. Silný důraz byl při vývoji nové generace kladen na odolnost vůči agresivnímu prostředí. Desky plošných spojů jsou chráněny povrchovou úpravou, a měniče tak již ve standardním provedení splňují třídy ochran 3C3 (chemická odolnost) a 3S3 (mechanická odolnost). Bez snížení výkonu lze uvedené řady (do 160 kW) provozovat při teplotě okolí od -15 do +50 °C. Snižování nákladů v praxi Generace Altivar Process vyniká ve snižování nákladů na provoz (zejména pak energií)


i údržbu. Dokonalejší měření (odchylka < 5 %) proudu a napětí umožňuje zpřesnit monitoring spotřeby elektrické energie. V měničích si lze rovněž, pomocí pouhých pěti bodů, zadat křivku čerpadla a sledovat odchylku jeho aktuálního stavu od bodu s nejvyšší účinností (tedy hospodárnost provozu). Na sebemenší změny v systému pak spolehlivě upozorní funkce monitoringu odchylek spotřeby energie. Dosažené úspory energie může uživatel sledovat pomocí konfigurovatelných energetických panelů (tzv. dashboards), které si zobrazí na grafickém displeji měniče. Zaznamenávány jsou jak aktuální, tak historické hodnoty (obojí si lze stáhnout do počítače). Navíc díky nové integrované funkci „Sleep“ dokážou frekvenční měniče Altivar Process během režimu stand-by snížit spotřebu energie až o 60 % – tím, že automaticky zakážou některé funkce (např. vypnou výkonové části nebo ventilátory). K úsporám vedou i prediktivní a preventivní sledovací funkce (např. sledování teploty pomocí sond či monitoring ventilátoru měniče). Nativní integrace s puncem bezpečnosti Obě řady, Altivar 630 i Altivar 650, jsou již v základu – kromě dvou komunikačních portů Modbus (sériová linka a HMI) – vybaveny vestavěným portem Modbus TCP s integrovaným webovým serverem. Právě ten umožňuje snadnou integraci těchto měničů i do stávajících architektur a zajišťuje spolehlivý přístup k informacím v reálném čase – kdykoliv a odkudkoliv (z PC, tabletu či smartphonu). Samozřejmostí je rozšiřitelnost o další komunikační protokoly s využitím některé ze sedmi nabízených přídavných karet. Díky otestovaným ovládačům DTM (Device Type Manager) lze Altivar Process plně integrovat například do systému PlantStruxure. Konfiguraci měničů, jejich diagnostiku a řízení je možné s výhodou

Ovládače DTM pro Altivar Process v jednotném prostředí Unity Pro.

provádět v jednotném prostředí Unity Pro. Především ve spojení s novým ePAC Modicon M580 vznikne velice efektivní procesní nástroj. Frekvenční měniče ATV6xx rovněž disponují dvěma bezpečnostními vstupy STO (bezpečné odpojení krouticího momentu), čímž splňují SIL 3/Ple. Zaměřeno na ovládací grafický terminál a dynamický QR kód Ovládací grafický terminál (dodávaný s měničem) dosahuje díky kapacitnímu způsobu ovládání stupně krytí IP 65. Je vybaven vstupem typu USB mini (kromě stažení konfigurací je možná i výměna energetických dat v uživatelem zvoleném formátu). Zejména pracovníci údržby jistě ocení záznam poruch, který si mohou na displeji vyvolat – spolu s informací o časech, kdy k událostem došlo (tzn. měnič má baterku). Grafický ovládací displej dokáže rovněž generovat tzv. dynamický QR kód. Jeho prostřednictvím (naskenováním) získají provozovatelé on-line přístup k podrobné technické dokumentaci, lokálnímu zákaznickému centru a diagnostickým informacím

Dynamický QR kód zajistí on-line přístup k technické dokumentaci, zákaznickému centru a diagnostickým informacím.

Nativní integrace frekvenčních měničů Altivar 630 a Altivar 650 do procesní architektury PlantStruxure.

přímo ze svých mobilních zařízení. Dokážou problémy (typicky prostoje) efektivně vyřešit přímo na místě. Typická aplikace? Voda Rozměrově kompaktní a funkčně modulární Altivar Process představuje perfektní řešení jak pro nové, tak pro rekonstruované a modernizované systémy. Řady Altivar 630 a Altivar 650 se specializují na aplikace ve vodním hospodářství. S výhodou je lze nasadit rovněž při zpracování ropy a zemního plynu, v těžebním průmyslu a hutnictví nebo v potravinářství. Altivar 930 a Altivar 950 (doplní nabídku ve 4. čtvrtletí) se následně zaměří na náročné aplikace vyžadující výjimečné řízení. www.schneider-electric.cz www.schneider-electric.sk

Získejte více informací.


červen 2015 • 37

Údržba & správa Konstrukční a výrobní data ze zařízení mohou být pro údržbu přínosem – ale pouze tehdy, pokud jsou vzájemně sdílená Větší množství a vyšší kvalita dat o podnikových zařízeních představují příležitost ke snížení nákladů a zvýšení provozuschopnosti. Bob Vavra Plant Engineering

E

xistuje tajná zbraň v boji o co nejdelší dobu provozuschopnosti zařízení: informace. Zatímco pracovníci oddělení návrhu a konstrukce disponují tunami informací, následný přenos informací o všech nainstalovaných zařízeních se děje buď příliš rychle, nebo příliš pomalu, myslí si Ralph Rio, ředitel pro výzkum společnosti ARC Advisory Group. „Dosud byl kladen až příliš velký důraz na konstrukční provedení zařízení, zatímco provoz a údržba šly poněkud stranou,“ připomněl Ralph Rio účastníkům výročního fóra ARC Industry konaného ve městě Orlando 10. února 2015. „Lidé zabývající se správou životního cyklu majetku (zařízení) by mohli (měli) lépe komunikovat s těmi, kteří se danou problematikou přímo nezabývají.“ Často se stává, že informace a data, jež jsou dostupná po ukončení výstavby nového podniku, popřípadě po provedené rekonstrukci

Model systému pro správu informací ohledně životního cyklu majetku vytvořený společností ARC Advisory Group zahrnuje požadavky týkající se konstrukčního provedení, výstavby, údržby a provozování v rámci jednotné systematické strategie určené pro výstavbu nových podniků či dodatečného vybavení stávajících zařízení. Podklady poskytla společnost ARC Advisory Group.

38 • červen 2015


stávajícího, se ztratí v rámci předávání díla mezi stavebním a provozním týmem. Rio dále poznamenal, že to není pouhé množství dat, co nás v této záležitosti trápí. „Problémy s kvalitou poskytovaných informací v souvislosti s nainstalovanými zařízeními jsou všudypřítomné,“ konstatoval Rio. „Hlavní problém je spojen s jejich předáváním; jedná se o nejméně funkční a velmi zpackaný proces, který se ve většině organizací vyskytuje. Hromadný převod dat je katastrofa sama o sobě, nemluvě o vzájemném sdílení informací.“ Společnost ARC preferuje postupný proces, prostřednictvím kterého lze snadněji spravovat daný objem dat, včetně jejich ověřování. „Pokud se vám podaří zaangažovat pracovníky zodpovědné za provoz a údržbu do dřívější fáze procesu a pokud tito pracovníci budou mít umožněn přístup k informacím, které jsou k dispozici, získáte tím prostor k pozvolnějšímu nabývání podstatných informací. Nejhorším řešením je čekat do samotného konce stavby a pak během zpravidla velmi krátké doby být nucen pojmout všechny podstatné informace.“ Způsob řízení nákladů Přechod k plánovitému systému pro správu informací životního cyklu majetku si v poslední době získává stále větší oblibu a oporu. Takový systém totiž pomáhá manažerům podniku udržovat kontrolu nad náklady a má podíl na zefektivnění postupů údržby. „Hlavní důvod nahrávající tomuto druhu řešení má co do činění s prodloužením doby provozuschopnosti zařízení,“ vysvětlil Rio. „Souvisí to s účetní rozvahou a výkazem zisku a ztráty. Čím větší výrobní kapacita je k dispozici, tím vyšší jsou výnosy, dochází k omezení neplánovaných prostojů, včetně řízení nákladů na materiál a pracovní sílu.“ „Čím je doba provozuschopnosti daného zařízení delší, tím jsou výsledky účetní rozvahy lepší,“ dodal. „Vrcholoví manažeři společností se v rámci svých rozhodnutí řídí

především dle výkazu zisku a ztráty dané společnosti. Pokud jste schopni ho pozitivním způsobem nějak ovlivnit, získáte pozornost vašeho vedení na svou stranu.“ Rio dále poznamenal, že z nedávno provedené studie společnosti ARC, jež proběhla ve spolupráci s administrátorem webových stránek zaměřených na problematiku spolehlivosti „Reliabilityweb.com“, vyplynulo, že 82 % vzniklých poruch na zařízeních je spíše náhodného charakteru. „Preventivní údržba není tou nejvhodnější koncepcí v případech, kdy pravděpodobnost poruchy je spíše náhodné povahy,“ objasnil situaci Rio. „Koncepce preventivní údržby dává smysl přibližně u 20 % nainstalovaných zařízení. Ostatních 80 % našich zařízení vyžaduje prediktivní monitorování provozního stavu. Každopádně byste se měli zaměřit na monitorování provozního stavu a komunikovat s vaším výrobce OEM o způsobech řešení této problematiky.“ Sladění všech požadavků činí stále problémy Ve společnosti Dow Chemical, jež provozuje chemickou továrnu v hodnotě 60 miliard USD, představuje správa všech zařízení velmi náročný proces, na který se v maximálním měřítku zaměřují, jak vysvětlila Deborah McNeilová, zaměstnankyně této společnosti, která rovněž vystoupila se svým příspěvkem na kongresu ARC. „Nalezení rovnováhy mezi těmito různými požadavky a zájmy v oblastech, jako je IT, údržba, stavebnictví, strojírenství a provozování, představuje jednu z velkých výzev pro společnost, jakou je Dow Chemical,“ zdůraznila McNeilová. „Snažíme se majitele přesvědčit, aby souhlasili se sladěním všech těchto oddělení, ale stále mám ten dojem, že některým lidem musíme těžce vysvětlovat skutečnou hodnotu našich kroků,“ podotkla. „Stále ještě většina oddělení jede po své linii a hrabe si na svém písečku. Pro někoho je totiž nesnadné pochopit, že skrytá hodnota se nachází právě v co nejširší spolupráci mezi odděleními.“ Deborah McNeilová identifikovala čtyři důvody, proč společnosti, jako je ta její, mají problémy s lepším vzájemným sdílením dat mezi jednotlivými odděleními: • Je zapotřebí stále překonávat bariéry mezi jednotlivými odděleními. „Musíme spolu začít lépe a více komunikovat,“ zdůrazňovala McNeilová. • „Máme velké množství různých provozních a údržbářských operačních systémů.

Musíme zapracovat na vytvoření jednotné společné platformy.“ • „Musíme maximálně dbát na správnost všech údajů. V opačném případě nám nikdo nebude věřit. Musí to být údaje, na něž se všichni v rámci společnosti mohou spolehnout. Nesmíme si vzájemně nic nalhávat.“ • Společnosti se nesmějí zaměřovat pouze na investiční projektování, měly by raději nastolit komplexnější operační strategii. „Tato strategie by měla přicházet od samotného vedení společnosti,“ podotkla McNeilová. „Často se stává, že krátkodobé priority projektů triumfují nad dlouhodobějšími hodnotami.“ Přínos spočívá v předávání správných údajů správné osobě. Je nutné vzít na vědomí, že přibližně 20 % až 30 % nákladů na údržbu by mohlo být ušetřeno díky lépe sdíleným informacím, které máme k dané problematice. McNeilová prosazuje proces, který se zaměřuje na postupné, prokazatelné dílčí úspěchy před dosažením velkého vítězství. „Vyšší hodnota je sice ve velkých projektech, ale je s tím spojeno i větší riziko,“ vysvětlila. „Chystáme se vybrat menší projekty a prokázat na nich hodnotu, o níž zde hovoříme. Nebylo by nic příjemného pokazit nějaký velký projekt. Půjdeme kupředu po malých krocích a budeme se řídit heslem: Pomalu, ale jistě!“

S EČTENO A PODTRŽENO: • V procesu navrhování nebo dodatečného vybavení výrobního závodu není dosud kladen dostatečný důrazu na to, jak bude nainstalované zařízení identifikováno, udržováno a spravováno. • Systém řízení životního cyklu nainstalovaných zařízení poskytuje větší přehled pro všechny části výrobního týmu a pomáhá rozvíjet vzájemnou spolupráci mezi jednotlivými odděleními v rámci organizace. To znamená, že nedostatečná komunikace mezi jednotlivými odděleními je stále hlavní překážkou, jež brání úspěšnému řízení životního cyklu nainstalovaných zařízení. • Místo nadměrného soustředění na investiční projekty se musejí výrobci zaměřit na komplexnější a dlouhodobější koncepci v rámci problematiky provozování zařízení poté, co je výstavba ukončena.

Koncepce preventivní údržby dává smysl přibližně u 20 % nainstalovaných zařízení. Ostatních 80 % našich zařízení vyžaduje prediktivní monitorování provozního stavu. Každopádně byste se měli zaměřit na monitorování provozního stavu a komunikovat s vaším výrobce OEM o způsobech řešení této problematiky.


červen 2015 • 39

Údržba & SPRÁVA

Alternativy konstrukčního lepení plastů

P

lasty se staly nedílnou součástí každodenního života. Bylo by opravdu těžké nalézt výrobní proces, ve kterém by plasty nebyly v té či oné podobě použity. Dokonce i výrobky, jež se na první pohled skládají výhradně z kovů, jsou obvykle potaženy, utěsněny nebo slepeny pomocí polymerních materiálů, které zlepšují výkon, vzhled či odolnost kovových výrobků. Při navrhování konstrukčních prvků z plastu je často nejnáročnějším úkolem udržet tyto prvky pohromadě pomocí nějaké spolehlivé metody. Plasty mohou být pevně spojovány s jinými materiály pomocí některé z osvědčených technologií lepení. Lepidla zajišťující strukturální pevnost konstrukčních prvků byla do výrobních procesů zavedena pro snížení nákladů, zkrácení výrobních časů a redukci objemu odpadů souvisejících s používáním tradičních mechanických upevňovacích prvků a svařování. Průmyslová lepidla jsou používána pro efektivní spojování různorodých substrátů, pro rozložení sil souvisejících s namáháním a pro zjednodušení konstrukčních sestav. Při správném slepení dochází díky nízké pevnosti plastů v tahu a velké ploše spoje spíše k selhání substrátu než k selhání lepeného spoje. Lepený spoj může být namáhán pěti hlavními způsoby: tahem, smykem, tlakem, štěpením nebo loupáním. Tahové síly vznikají v případě, kdy jsou slepené povrchy od sebe roztahovány kolmo k vrstvě lepidla a přiléhajícím substrátům. Smykové síly působí v případě, že jsou substráty lepeného spoje paralelně roztahovány v ose lepeného spoje. Mnoho konstrukčních lepidel vykazuje vysokou pevnost v tahu i ve smyku. Tlak je optimální síla, která může na lepený spoj působit. Tlakové síly v lepeném spoji vznikají v případě, kdy jsou k sobě slepené povrchy přitlačovány vnější silou kolmo k vrstvě lepidla. Síly působící při loupání nebo štěpení jsou si navzájem podobné a jsou při namáhání lepeného spoje nejméně žádoucí. Při loupání nebo štěpení působí totiž síly na okraj lepeného spoje. Tyto síly vytvářejí nerovnoměrné 40 • červen 2015


rozložení namáhání na hranách lepených materiálů, a když dojde k narušení struktury na hraně spoje, mohou se vytvořené praskliny začít dále šířit lepeným spojem. Síla nebo síly, které mohou působit na lepený spoj, jsou při volbě vhodného lepidla kriticky důležitým faktorem. Některá lepidla mají lepší charakteristiky za určitých podmínek nebo jsou navržena tak, aby určitému namáhání odolávala lépe než jiná lepidla. Pro lepení spojů v průmyslové výrobě je k dispozici mnoho různých technologií lepení. Nejúčinnější konstrukční lepidla pro spojování plastů spadají do jedné ze tří následujících kategorií: epoxidy, kyanoakryláty a metylmetakryláty. Volba vhodného lepidla pro daný výrobní proces závisí na materiálech, které mají být spojeny, na tvaru spoje a na projektovaných podmínkách koncového používání konstrukčního prvku. Epoxidy jsou konstrukční lepidla, která se dodávají v jednosložkové nebo dvousložkové verzi. Díky schopnosti vytvrzovat v libovolném objemu umožňují epoxidy vyplňování otvorů nebo spár neomezené velikosti, vyznačují se excelentní teplotní a chemickou odolností, vysokou kohezní pevností (pevnost samotného lepidla), malým smrštěním objemu, dobrou odolností vůči namáhání smykem nebo loupáním. K v ytvrzení epoxidů dochází vytvořením kovalentních vazeb mezi pryskyřicí a tvrdidlem. Pro urychlení vytvrzování je u epoxidových systémů možné použít ohřev. Epoxidy mají několik omezení, zejména menší rychlost vytvrzování. Manipulační pevnosti dosahují zpravidla za 5 minut až několik hodin. Epoxidy během vytvrzování exotermickou reakcí uvolňují teplo, na což se musí brát ohled v případě, kdy se mají lepit citlivé materiály. Kyanoakryláty (vteřinová lepidla) jsou jednosložková lepidla s rychlým vytvrzováním za pokojové teploty, která se vyznačují vynikající adhezí k většině substrátů. Díky své jednosložkovosti mohou být kyanoakryláty snadno integrovány do automatizovaných procesů výrobních linek. Kyanoakryláty jsou k dispozici v širokém rozsahu viskozit – od kapalné po gelovitou – a mají výbornou odolnost vůči nepolárním chemikáliím. Kyanoakryláty mají také svá omezení. Snadno se přichytí k pokožce, mají omezenou schopnost vyplňování spár,

nízkou odolnost vůči polárním chemikáliím (např. izopropanol, aceton, metylenchlorid) a malou životnost na skleněných substrátech. K dalším nevýhodám kyanoakrylátů patří pomalé vytvrzování na suchých nebo kyselých površích a menší odolnost vůči rázům a loupání. Pro urychlení vytvrzení je možné použít aktivátory, pro zlepšení adheze na obtížně lepitelných plastech primery. Některé kyanoakryláty obsahují pryžové přísady pro zvýšení houževnatosti, které zlepšují odolnost spoje vůči loupání a rázům. Převratnou novinkou na trhu kyanoakrylátových lepidel jsou dvousložkové kyanoakryláty, které jsou schopné vyplňovat i větší spáry při zachování všech výhod vteřinových lepidel. Metylmetakrylátová lepidla (MMA) jsou dvousložková konstrukční lepidla, která vytvrzují po smíchání složek ve správném poměru za pokojové teploty a vytvářejí vysokopevnostní vazby k plastům, kompozitům a kovům. Metylmetakrylátová lepidla mají univerzální použití s možnostmi přizpůsobit složení potřebám výrobců. Pryžová plniva zajišťují excelentní odolnost vůči loupání

nebo rázům. Nevýhodou těchto lepidel je hořlavost a silný zápach. Volba správného lepidla pro určitou aplikaci může být nesnadný proces. Pokud je lepidlo implementováno v projektové fázi, může být výrobní proces zefektivněn a na trh budou dodávány sestavy vyšší kvality s nižšími výrobními náklady. Více informací o produktech a technologiích LOCTITE a TEROSON naleznete na www. loctite.cz.

Záruka úspěchu v každé stanici Evropské vysokorychlostní vlaky patří mezi nejrychlejší na světě. Jejich výrobci se spoléhají na to, že díky lepidlům LOCTITE budou odolávat vibracím, budou lehčí a zároveň silnější a lehčí. Pro úspěch při naplnění každého cestovního plánu.

Nav Czech štivte nás na ve Raild letrhu a y v Ostr s, 16. avě, s tánek 18. 6. 201 5 č. A2 - 20. Podívejte se jak Vám můžeme pomoci zajistit úspěch na www.loctite-uspechy.cz


červen 2015 • 41

Henkel ČR spol. s r.o., General Industry, U Průhonu 10, 170 04 Praha 7, Tel.: 220 101 401, 410, Fax: 220 101 653, [email protected], www.loctite.cz

Údržba & správa

Provozní operace se v dnešní době stávají součástí cílů konstruktérů

Manželství CapEx a OpEx představuje nejlepší způsob, jak využívat návrhová data, tvrdí odborníci.

S

Bob Vavra Plant Engineering

Obrázek nahoře: Stále více výrobců se při výstavbě či rozšiřování stávajícího podniku snaží získávat provozní data v rámci procesu 3D konstrukčního návrhu. Obrázek poskytla společnost Bentley Systems.

42 • červen 2015

pojení investičních projektů (CapEx) a operačních projektů (OpEx) není až v tak velké míře dílem evoluce, spíše by se tento krok dal označit jako předem dohodnutý sňatek, který, jak se zdá, vyšel. Nejedná se příliš o spolupráci, jelikož přicházíme k závěru, že jde o nejlepší způsob, jak společně vybudovat výrobní závod. Účastníci výročního fóra ARC Advisory Group konaného ve městě Orlando (USA) opakovaně slyšeli o nezbytné nutnosti vytvářet projekty, v rámci nichž se nevybuduje pouze podnik, nýbrž které provozním týmům poskytnou rovněž všechny zásadní informace o nainstalovaných zařízeních. Každý řečník hovořící na toto téma naznačoval, že taková praxe by měla být pravidlem, avšak většinou dospěl k závěru, že v současné době se stále jedná spíše o výjimečné případy. „Zařízení musí někdo konstrukčně navrhnout. Jde o to, aby se správné informace dostaly správným lidem, kteří se pohybují na správném místě ve správný čas. To vždy představuje velkou výzvu,“ prohlásil analytik ARC Dick Slansky při jedné z několika


prezentací na toto téma v rámci výročního fóra v Orlandu. Slansky uvedl, že ve fázi návrhu je vyžadováno „vytvoření organizace řízení výkonnosti aktiv za účelem výstavby zařízení, která jsou připravena k provozování“. Dostáváme se do bodu, kdy vlastníci/provozovatelé vznášejí požadavky na plánování a konstrukční řešení mnohem dříve. Sdělují své připomínky k efektivnímu provozování již v rané fázi. Dodavatelé softwaru si jsou vědomi vytváření tohoto mostu mezi investičními a operačními projekty. Greg Bentley, generální ředitel společnosti Bentley Systems, oznámil na fóru ARC, že jeho společnost získala softwarovou společnost C3global se sídlem ve Velké Británii, která se zabývá analýzou provozních činností. G. Bentley dále uvedl, že produkt společnosti C3global šířený pod názvem Amulet bude poskytovat údaje pro řízení výkonu aktiv v rámci stávajícího provozního balíčku AssetWise a návrhového softwaru ProjectWise. „Kromě konstrukčního modelování hovoříme o modelování výkonnosti zařízení,“ podotkl G. Bentley. „Ve fázi provozování

musíme využít technických informací, které máme k dispozici díky konstrukčnímu modelování.“ „Strojírenská technologie může být sdílena,“ pokračoval G. Bentley. „Podnik může být schopen využít modely namáhání potrubí, aby stanovil, do jaké míry dojde k výskytu koroze nebo k jakým škodám by během provozování zařízení mohlo dojít, a to vše na základě originálních modelů potrubí. Není to jen o výkonnosti aktiv. Používáte strojírenskou technologii pro vyhodnocování provozní dokonalosti.“ Začněte u projektu Tato koncepce začíná stanovením cílů projektu hned od začátku, s tím že neodráží jen to, jakým způsobem bude podnik postaven, ale i to, jakým způsobem budou informace o podnikových zařízeních ukládány a sdíleny ve všech fázích projektu. „Nechceme zaujímat k projektům obvyklý obchodní přístup,“ zdůraznila Erin Delormeová, projektová manažerka společnosti Apache. „V současné době si nemůžeme

dovolit projektovat podprůměrné technické systémy. Není to jen o řízení informací. Není to o kusu papíru. Je to o systémech.“ E. Delormeová dále popisovala, že každá společnost, s níž spolupracuje, má své vlastní podnikové procesy, technologii a pracovníky, což by se dalo v dané organizaci přirovnat ke kouskům koláče. Problém, kterého si všimla, je ten, že všechny kusy koláče obvykle nejsou stejné a koláč sám o sobě zpravidla není dokonale kulatý. „Každý má svou vlastní představu o tom, jak chce v praxi dané věci provádět,“ konstatovala E. Delormeová. „Když do těchto organizací vstupuji s cílem dosáhnout lepších systémů, jedna věc, kterou se snažím udělat, je vytvořit pro danou organizaci co nejdokonalejší kruh. Chci jim pomoci vybudovat ucelenou koncepci, prostřednictvím které budou o dané problematice vytvářet povědomí.“ Součástí tohoto povědomí je, že ne každá část organizace je součástí přirozeného toku mezi CapEx a OpEx. „Často to vypadá, že si jednotlivá oddělení hrají na svém vlastním písečku. Ještě jsme nevyřešili, jak je donutit,

15. – 19. 9. 2015 I PVA EXPO PRAHA 7. ročník mezinárodního veletrhu nejnovějších trendů v oboru protipožární a zabezpečovací techniky, systémů a služeb

FSDays BUSINESS B2B – určeno pro výrobce, dovozce a distributory bezpečnostní techniky... FSDays HOME Bezpečnostní systémy a služby pro domácnosti, RD, firmy... Téma: BEZPEČNÁ ŠKOLA Odborná konference - bezpečnostní standard - případové studie - prezentace projektů a řešení Souběžně s 26. mezinárodním stavebním veletrhem

www.fsdays.cz Organizátor

Generální partner

Záštita

Mediální partner


červen 2015 • 43

Údržba & správa aby mezi sebou komunikovala,“ vysvětlovala E. Delormeová. „Když najedete na jeden standardizovaný systém, můžete každému vytvořit portál pro vlastní vstup, můžete standardizovat metodologie atd. Je nanejvýš důležité zapojit do daného projektu všechny subjekty organizace již v rané fázi.“

Když najedete na jeden standardizovaný systém, můžete každému vytvořit portál pro vlastní vstup, můžete standardizovat metodologie atd. Je nanejvýš důležité zapojit do daného projektu všechny subjekty organizace již v rané fázi.

Zaznamenání stávajícího stavu Pro ty podniky, které chtějí získat lepší přehled o stávajících zařízeních, existuje technologie, která zaznamenává data pomocí 3D modelování. G. Bentley podotkl, že jeho software je schopen pořídit snímky podnikových zařízení a přeměnit je na digitální zobrazení objektu se snadným rozlišením přístrojů a zařízení. Vše, co k tomu potřebujete, je dron a digitální kamera GoPro. „Software je schopen pojmout všechny snímky a následně vygenerovat 3D model. Nejedná se o bodové mračno, nýbrž o reálný záběr skutečného stavu,“ konstatoval G. Bentley. „Pokud to provádíte opakovaně, získáte přehled o aktuálním stavu a daný model následně propojíte se systémem řízení aktiv. Poté můžete porovnávat konstrukční model se stávajícím stavem a konfrontovat stávající stav s předchozím stavem.“ Ať už jde o nový stavební projekt, nebo o starší podnik, získání konstrukčních údajů a jejich přeměna na řízení aktiv představují zajímavou a rozvíjející se technologii, jak prohlásil Dave Lafferty, konzultant a bývalý manažer BP. „Zaznamenali jsme obrovský pokrok v oblasti použití konstrukčních nástrojů,“ uvedl D. Lafferty na fóru ARC. „V oblasti CAD došlo k nebývalému rozmachu, pokud jde o produktivitu a kvalitu finálního výrobku. V oblasti provozování zařízení však bohužel k takovému posunu nedošlo.“ Výzvy v oblasti předávání projektu D. Lafferty poznamenal, že běžnou praxí pro EPC týmy (Engineering – projektování; Procurement – nákup subdodávek; Construction – dodávka stavby) je pouze navrhnout a postavit zařízení. „Vždy jsme po EPC týmech požadovali, aby byl projekt ukončen včas a v rámci rozpočtu, a nikdy jsme po nich nechtěli, aby se tyto týmy zabývaly otázkami provozování,“ vysvětloval Lafferty. „Většinou máme ve zvyku oslovovat týmy, které mají na starost provozování zařízení, až ve fázi uvádění zařízení do provozu.“ Ačkoli softwarová řešení a provozní zainteresovanost tento proces zlepšily, často se

44 • červen 2015


stává, že samotná data představují problém. Existuje spousta neúplných a chybějících dat. Nemůžete jen tak vzít 3D CAD model a předat jej zákazníkovi. Návrhová data odrážejí fázi návrhu, nikoli fázi výstavby. Vaše staveniště se v průběhu času mění. D. Lafferty to celé vnímá jako přechod do skutečného virtuálního podniku – se všemi tvary a barvami, ale také s hloubkou, která z 3D modelu vyplývá. „Nejde jen o to, že máme k dispozici hezké barevné obrázky. Není to jen o tom, že víme, že v těchto místech se nachází nějaké čerpadlo. Chceme mít k dispozici více informací, např. co je proti směru a po směru proudění tohoto čerpadla,“ snažil se objasnit situaci Lafferty. „Je velmi důležité, abyste získali podrobný přehled o tom, jak jsou vaše zařízení navzájem provázána.“ D. Lafferty zmínil celkem tři přínosy takového systému: 1. S nížení nákladů na pracovní sílu. „Pracovníci se díky tomu mohou zaměřit spíše na práci s vysokou přidanou hodnotou než na práci s nízkou přidanou hodnotou,“ uvedl Lafferty. „Svou práci mohou provádět virtuálně.“ 2. Snížení pracovní expozice vašich zaměstnanců. „Vaše provozní týmy mohou vykonávat svou práci, aniž by jejich členové museli vycházet ven do provozu, aby zhodnotili ,zdravotní‘ stav zařízení.“ 3. Z lepšení integrity dat. „Data jsou živá; nejsou kopírována,“ nastínil Lafferty. „Když kopírujete data do jiné verze skutečného stavu, většinou si v tom jen naděláte větší zmatek. Je důležité udržovat živou strukturu dat, která podporuje provozní činnosti. CAD může představovat vynikající nástroj, ale nemusí ve všech případech podporovat provozní činnosti. Data by skutečně měla odrážet proces v aktuálním stavu.“ Díky systematičtějšímu přístupu k podnikovým zařízením si lze lépe naplánovat práce v méně přístupných místech, které by mohly být provedeny najednou, než čekat na to, až u jednotlivých zařízení postupně dojde k jejich poruše. „Můžete si naplánovat inspekce, tj. kde budete kontrolovat, jakým způsobem budete kontrolovat a jak často je budete provádět,“ popsal chronologii činností Lafferty. „Dejme tomu, že máte na starost 150 000 inspekčních míst. Vytvořením pracovního balíčku urychlíte celý proces. Pracovní příkazy a objednávky máte možnost řešit z prostorového hlediska.“

Lumiglas: Procesy pod přísnou vizuální kontrolou

S

ledování technologických procesů je klíčové pro jejich úspěšný průběh. Vedle získávání dat pomocí různých měřicích přístrojů je důležité sledovat procesy také vizuálně. Týká se to především sledování technologických procesů v tlakových i podtlakových nádobách, nádržích, reaktorech, silech, filtrech a dalších zařízeních vyžadujících optimální osvětlení a pohled bez překážek. K tomu slouží průhledítková skla, armatury a kamerové systémy. Na špičce technologického vývoje stojí produkty řady Lumiglas, které na český trh dodává divize HYDRO-TECH společnosti HENNLICH. „Lumiglas je dlouhodobě synonymem pro světlo v kombinaci s čistým průhledem pro dosažení optimální vizuální kontroly. Produkty Lumiglas využívá řada předních firem po celém světě,“ říká Zdeněk Fujda, product manažer výrobků Lumiglas v divizi HYDRO-TECH společnosti HENNLICH. Průhledítková skla a armatury se využívají především v potenciálně explozivních průmyslových prostředích, v chemii a procesním inženýringu, jako je biotechnologie, farmaceutický průmysl, zpracování minerálních olejů, potravinářství a nápojový průmysl. Uplatnění nacházejí také ve vodohospodářství, v jaderných elektrárnách, při stavbě lodí, v bioplynových stanicích a při dalších způsobech výroby energií. Řešení s produkty Lumiglas jsou individuálně přizpůsobena aplikaci a začleněna buď jako nízkonákladové standardní produkty, nebo účelově navržená řešení na základě konkrétních požadavků a potřeb zákazníků. Samozřejmostí je také široké příslušenství, např. stěrače, ostřikovací zařízení, transformátory, časovače či držáky osvětlení. „Všechny produkty jsou také podrobeny přísnému testování na vlastních zkušebních zařízeních, což zaručuje dlouhou životnost při každodenním provozu,“ uzavírá Zdeněk Fujda. o.z. HYDRO-TECH HENNLICH s.r.o. Českolipská 9 412 01 Litoměřice Tel.: +420 416 711 222 Fax: +420 416 711 999 [email protected] řízení & údržba průmyslového podniku

červen 2015 • 45

Top produkt Nástroj na posouzení stavu izolačního systému statorového vinutí vysokonapěťových točivých elektrických strojů I když se díky technologickému a konstrukčnímu pokroku spolehlivost elektrických strojů neustále zvyšuje, jejich poruchy eliminovat nelze. Izolační materiály v elektrických strojích jsou vystavovány nejrůznějšímu namáhání a působí na ně i řada okolních vlivů, vyskytujících se během provozu. To vše má za následek postupnou degradaci izolačního systému a jeho vzrůstající poruchovost.

P

odle průzkumu IEEE provedeného v letech 1985–1987 je jednou ze dvou nejčastějších příčin poruchy elektrického stroje selhání izolačního systému vinutí (viz graf č. 1). Společnost ABB proto vyvinula unikátní analytický nástroj LEAP (Lifetime Expectancy Analysis Program), jenž slouží k posouzení stavu izolačního systému statorového vinutí vysokonapěťových elektrických strojů (Un > 3 300 V). Za 12 let existence byl tento nástroj využit pro posouzení stavu více než 4 000 elektrických strojů nejrůznějších výrobců instalovaných v provozech po celém světě. Proces aplikace nástroje LEAP probíhá ve čtyřech fázích, jimiž je sběr dat, analýza údajů, výpočet namáhání a odhad životnosti. Sběr provozních dat, který trvá v průměru 6–8 hodin (dle instalace a místních podmínek), se provádí na elektricky odpojeném stroji. Využívá se řada různých měření, shromažďují se výsledky zkoušek i další informace o provozní historii stroje (znalost provozní historie je nezbytná pro určení následné doby životnosti). Pro sběr dat při standardním rozsahu není nutná demontáž krytů elektrického stroje, je třeba mít zabezpečen pouze přístup k zajištěné svorkovnicové skříni. Získaná data jsou v další fázi analyzována v globálním „LEAP excellence centru“ pomocí unikátního softwaru ABB s cílem identifikovat míru degradace izolačního systému statorového vinutí. Ve fázi výpočtu namáhání je provedena analýza, s jejíž pomocí je určen stávající stav izolačního systému. Dále jsou identifikovány a analyzovány faktory,

které ovlivňují životnost a podílejí se na vzniku poruch, jako je stáří, elektrické namáhání, provozní podmínky, kontaminace atd. (viz graf č. 2). Poslední fází je samotný odhad životnosti, který je doplněn konkrétním plánem preventivní údržby, případného převinutí či modernizace. Tím se program LEAP liší od konvenčních programů pro monitorování bezporuchového stavu u elektrických točivých strojů, které tento odhad a plán preventivní údržby neposkytují. Tuto výhodu lze dále umocnit, pokud je program LEAP používán spolu s odhadem potřebného času na opravu nebo výměnu – servisní zásahy tak lze plánovat nejen dlouho dopředu, ale navíc na dobu plánovaných odstávek. Odpadá tak nutnost nákladného nouzového odstavení zařízení. Program je zákazníkům k dispozici ve třech různých úrovních, které se liší množstvím prováděných nedestruktivních testů a procentem spolehlivosti (vypovídací hodnotou) odhadu životnosti. • Úroveň Standard je určena pro všechny AC motory a generátory, pro něž nástroj LEAP zajistí zhodnocení reálného stavu a odhad životnosti s 80% spolehlivostí. Ideální příležitostí k aplikaci nástroje LEAP je stav, kdy je elektrický stroj odstaven, ale nedochází k jeho celkové demontáži (např. během krátké odstávky v řádu několika dní). Na této úrovni se provádí polarizační a depolarizační proudová analýza, měření Tgδ včetně analýzy kapacitní Graf č. 2: Příčiny poruch statorového vinutí Trvalé přetížení

Graf č. 1: Statistika příčin poruch elektrických strojů Průzkum IEEE 1985–1987 11% 3%

5%

37%

Vysoká teplota prostředí Abnormální vlhkost

Ložiska Vinutí

6%

Rotor

5%

Hřídel

Abnormální frekvence Vysoké vibrace Agresivní chemikálie

Sběrací kroužky

Mazání

Externí zařízení

Špatná ventilace

Jiné

Opotřebování věkem Jiné

33%

46 • červen 2015

Abnormální napětí


reaktance, test nelineárního chování izolace a analýza částečných výbojů. • Úroveň Advanced je určena pro velké AC motory a generátory s osovou výškou nad 710 mm, pro něž nástroj LEAP zajistí zhodnocení stavu a odhad životnosti s 85% spolehlivostí. Vhodnou příležitostí pro inspekci na této úrovni je situace, kdy je elektrický stroj odstaven a částečně demontován (např. během menší opravy s časovou náročností cca 1 týden). Testy úrovně Standard jsou na této úrovni doplněny také o vizuální kontrolu vinutí, především pak čel cívek. • Úroveň Premium je rovněž určena pro velké AC motory a generátory s osovou výškou nad 710 mm. Nástroj LEAP zajistí zhodnocení stavu a odhad životnosti s 90% spolehlivostí. V tomto případě je vhodné inspekci provádět ve chvílích, kdy je elektrický stroj odstaven a plně demontován (např. během velké opravy s délkou trvání cca 3 týdny). Testy prováděné na úrovni Advanced jsou rozšířeny o vizuální kontrolu rotoru a statoru, detekci nedokonalosti magnetického jádra (EL-CID), endoskopickou kontrolu, test za pomoci opakované rázové vlny (RSO) a další (přirozená frekvence, těsnost klínů, FEM). Měření v rámci programu LEAP Princip měření pomocí nástroje LEAP je založen na znalosti vzniku poruch v izolačním systému, na jejich analýze a včasném odhalení. Samotné měření představuje soubor několika měřicích metod, jejichž výsledky přinášejí ucelený pohled na stav jednotlivých částí izolačního systému, tedy i na aktuální stav statorového vinutí měřeného stroje. Měření stejnosměrným napětím pro zjištění stavu povrchu izolační vrstvy Jednou z metod, která se využívá pro měření, je polarizační/depolarizační proudová analýza (PDCA), během níž jsou po jasně stanovenou dobu zaznamenávány absorpční a resorpční charakteristiky v čase (vybíjení a nabíjení dielektrika). Kromě svodového a resorpčního proudu tyto testy indikují velikost a umístění zdánlivého náboje, jenž vzniká v jednotlivých elementech izolačního systému statorového vinutí motoru nebo generátoru (díky tomu lze včas odhalit vznik nenadálé poruchy v izolačním systému, tedy průraz některého z fázových napětí na kostru elektrického stroje), stanovují míru znečištění izolačního systému a jeho celistvosti (poškození některých vrstev izolace, stárnutí, uvolnění apod.). Měření střídavým napětím pro zjištění stavu vnitřních vrstev izolačního systému Vedle měření rázovou vlnou a analýzy částečných výbojů se rovněž provádí měření Tgδ, tedy úhlu, který charakterizuje činné ztráty vzniklé polarizací v izolační vrstvě. Čím vyšší jsou tyto ztráty, tím více je materiál tepelně namáhán a následně pak dochází k jeho degradaci. Tento parametr tak poskytuje obraz o celkovém stavu izolace a z jeho velikosti lze usuzovat, zda je izolační soustava narušena (zestárlá, případně navlhlá atd.).

Výsledky těchto měření se porovnávají s měřením stejnosměrným napětím a slouží mimo jiné k vyhodnocení stavu ochrany proti koróně, k určení rozsahu poškození izolace stanovením poměrné hodnoty objemu částečných výbojů k objemu celkové izolace a k vyhodnocení stupně namáhání konce drážkové části a přechodu k čelu vinutí (kritická část statorového vinutí). Výstupem jednotlivých měření a postupů je závěrečná zpráva o stavu stroje obsahující detailní informace o: • znečištění statorového vinutí (zvyšuje namáhání a zkracuje životnost) • stárnutí izolačního systému a impregnačního laku (VPI) • stavu namáhání izolačního systému • stavu dielektrika • stavu ochrany proti koróně • částečných výbojích v dalších částech statoru – především v čelech vinutí • zbývající době životnosti, a to na základě informací poskytnutých od zákazníka a v kombinaci s prováděným měřením • stanovení plánu preventivní údržby nebo ostatních činností, např. převinutí • doporučeném termínu pro příští kontrolu na základě poskytnutých provozních informací Výhody programu LEAP pro zákazníky Vzhledem ke skutečnosti, že 65–72 % poruch souvisí s teplotními faktory a faktory vnějšího prostředí, které není možné zjistit standardními metodami či pomocí analýzy částečných výbojů, spočívá unikátnost nástroje LEAP v tom, že měření a analýza jsou zaměřeny také na detekci problémů, které s částečnými výboji primárně nesouvisejí. Mezi nesporné výhody, které program LEAP zákazníkům přináší, patří také optimalizace plánování údržby pro motory a generátory a prodloužení jejich životnosti díky včasnému odhalení blížící se poruchy a následnému návrhu vhodné údržby ve vhodný čas, což současně zajišťuje vyšší návratnost investic. Využívání nástroje LEAP rovněž vede ke snižování provozních rizik a k minimalizaci výskytu neplánovaných odstávek či vážných poruch vysokonapěťového elektrického stroje, navíc poskytnuté informace umožňují realistický výpočet nákladů na údržbu po celou dobu životnosti analyzovaného elektrického stroje. www.abb.cz řízení & údržba průmyslového podniku

červen 2015 • 47

Top produkt Exkluzivně od Balluffu: první Profinet modul IO-Link Master s 16 porty pro maximální flexibilitu

Sběrnice

Profinet

Provedení

16× IO-Link, 32× I/O BNI007M

Napájecí napětí

18…30 V DC

Indikace funkce

BUS/RUN

Indikátor vstupů

Displej/tlačítko

Indikace stavu modulu

ANO

Indikace stavu sítě

ANO

Indikace stavu portu

LED černá, červená, žlutá

Připojení: sběrnice

Konektor M12, D-dekódování

Připojení: AUX power

Konektor 7/8", 5-pin

Připojení: I/O portů

Konektor M12, A-kódování

Počet I/O portů

16

Počet vstupů/výstupů

max. 32 / max. 32

Konfigurovatelné vstupy/výstupy

ANO

Maximální proudové zatížení, snímač/kanál

200 mA

Maximální proudové zatížení na výstupu

1,6 A / 2 A

Indikace stavu vstupu portů

Žlutá LED

Indikace diagnostiky portu (přetížení)

Červená LED

Celkový proud

<9A

Stupeň krytí podle IEC 60529

IP67 (v zašroubovaném stavu)

Provozní teplota Ta

-5…+70 °C

Skladovací teplota

-25…+70 oC

Upevnění

2 montážní otvory

Materiál pouzdra

Poniklovaný zinkový odlitek

IO-Link verze 1.1 Počet IO-Link portů

16× Master

Provozní režim

SIO, COM 1, COM 2, COM 3

Indikace komunikace

Zelená LED

Indikace poruchy

Červená LED

Maximální proudové zatížení pro IO-Link zařízení 1,6 A

48 • červen 2015


Balluff jako první přináší na trh Profinet IO-Link Master s 16 porty. Díky tomuto modulu Balluff zdvojnásobil dosavadní počet portů a tím zvýšil rozšířitelnost (pomocí IO-Link). Rychlý datový přenos tohoto systému (sběrnice Ethernet) nabízí ideální řešení pro dané účely. Každý IO-Link port přenáší cyklicky až 32 bytů procesních dat. Současně mohou být na každém portu přenášena acyklicky parametrizační nebo diagnostická data. Jestliže dojde k využití všech portů, pak 16násobný IO-Link master poskytuje 1 kB procesních dat. IO-Link je plnohodnotně využitelný pro přenos jak digitálních, tak analogových signálů na všech portech. V porovnání s tím dokáže konvenční sběrnicové řešení zpracovat jen jeden nebo dva signály na port. Pokud jsou k modulu IO-Link master připojeny rozbočovače se signály ze snímačů/akčních členů může být zpracováno až 272 I/O signálů. K připojení postačuje třížilový standartní snímačový kabel (bez stínění). Uživatelé pak mají možnost plně využít kapacitu Profinetu pro připojení všech inteligentní zařízení. Podobně jako všechny Profinetové moduly od společnosti Balluff má i 16ti násobný Master integrovaný displej pro zobrazování informací a rozšířenou diagnostiku. Integrovaný switch je možné využít pro zapojení do libovolné Profinetové struktury. Vestavěný webový server zobrazuje stav modulu se všemi aktuálními informacemi s pokročilou diagnostikou.

Balluff CZ s.r.o. Pelušková 1400 198 00 Praha 9 - Kyje Česká republika Telefon +420 281 000 666 Fax +420 281 940 066 [email protected]

ISSN 1210-311X

MK ČR: 5 979

Technická

diagnostika

1 ROČNÍK XXIV 2015

ASOCIACE TECHNICKÝCH DIAGNOSTIKŮ ČESKÉ REPUBLIKY, o. s.

VIBRODIAGNOSTIKA V ČESKÉ PRAXI Budoucnost vibrační diagnostiky je v remote TD3 Systémy sledování kmitání lopatek TD6 Zajímavé případy diagnostiky v ČEZ TD10 Vibrační diagnostika na převodovkách pro gumárenský průmysl TD12

www.atdcr.cz

VIBRODIAGNOSTIKA

Vážení přátelé technické diagnostiky. V uplynulých dvou letech využila Asociace technických diagnostiků České republiky, o.s. nabídky spolupráce s firmou Trade Media International, s. r. o. a začala svůj časopis Technická diagnostika vydávat jako samostatnou přílohu časopisu Řízení & údržba průmyslového podniku. Dvě takto ročně vydaná čísla ještě pravidelně doplňuje zvláštní číslo časopisu publikované u příležitosti pořádané konference DIAGO®, které je vlastně sborníkem anotací dané konference. Máme za to, že navázaná spolupráce výrazně přispívá k informovanosti široké veřejnosti nejen o problematice technické diagnostiky, o jejich jednotlivých oblastech, ale také ukazuje na význam aplikací prvků technické diagnostiky, které jsou nutným základem vedoucím k zajištění provozní spolehlivosti strojů. V minulých číslech jsme představili činnost již čtyř z pěti odborných skupin pracujících pod hlavičkou ATD ČR, o.s., a proto je naší povinností dnes pohovořit o činnosti skupiny vibrodiagnostiky, včetně uvedení několika zajímavých příkladů řešených úkolů průmyslové praxe. Vedoucím odborné skupiny vibrodiagnostiky je Ing. Vít Pavlík, který se dané problematice profesně dlouhodobě věnuje v rámci skupiny ČEZ, a. s., dnes jako vedoucí oddělení Diagnostika klasických elektráren. Ten měl také hlavní slovo při výběru odborných příspěvků aktuálně předkládaného čísla časopisu a věřím, že vám také úvodem představí činnost odborné skupiny a její plány do budoucnosti. Pokud bychom se chtěli alespoň krátce zastavit u činnosti ATD ČR, o.s. v roce 2015 jako celku, pak můžeme říci, že nespíme na vavřínech. Rozhodně největší akcí byla již tradiční konference DIAGO® s číslicí 2015, konaná v termínu 3.–4. 2. 2015 v hotelu Harmonie I v Luhačovicích, které se zúčastnilo na 150 odborníků z různých oblastí technické diagnostiky a hostů. Ale ani jednotlivé odborné skupiny nezahálejí a pod jejich vedením bylo zorganizováno několik odborných kurzů sloužících jako příprava pro získání certifikátu odborné způsobilosti v dané oblasti technické diagnostiky. Jedná se o odborné skupiny termodiagnostiky (certifikace leden a květen 2015) a tribodiagnostiky (květen 2015). Samozřejmě mimo certifikací nových pracovníků probíhá proces recertifikací, kdy jsou při splnění předepsaných podmínek prodlužovány dříve vydané certifikáty, případně zvyšována jejich odborná úroveň. Z budoucích akcí roku 2015 je nutné vzpomenout plánovaná profesní setkání certifikovaných osob v oblastech termodiagnostiky, vibrací, montážních a optických měření, tribodiagnostiky a zejména pak XIII. odbornou konferenci „Tribotechnika v provozu a údržbě 2015“. Z uvedeného je patrně zřejmé, že činnost ATD ČR, o.s. a jejich odborných skupin je docela bohatá, a budeme potěšeni, když se počet odborníků z oblastí technické diagnostiky a údržby sdružených v ATD ČR, o.s. bude dále navyšovat. S blížící se dobou dovolených bych vám všem chtěl popřát nejen krásné počasí a prožití pohodových chvil s rodinou nebo přáteli, na které zpravidla nemáme v době plnění pracovních povinností čas, ale také načerpání takové dávky nových sil, abychom v tomto dnes poněkud podivném světě přežili. S pozdravem Ing. Ladislav Hrabec, Ph.D. tajemník ATD ČR, o. s. a šéfredaktor časopisu TD

tiráž Šéfredaktor:

Ing. Ladislav Hrabec, Ph.D.

Grafická úprava:

JIŘÍ RATAJ

Vydavatel: Asociace technických diagnostiků ČR, o.s.

Redakční rada:

doc. Ing. František Helebrant, CSc.

VŠB-TU Ostrava

doc. Ing. Karel Chmelík

17. listopadu 15 / 2172

Ing. Jiří Svoboda

708 33 Ostrava - Poruba

Ing. Pavel Růžička, Ph.D.

prof. Ing. Václav Legát, DrSc.

Vychází: nepravidelně

prof. Ing. Hana Pačaiová, Ph.D.

MK ČR:

ISSN:

Ing. Vlastimil Moni, Ph.D.

5 979

1210-311X

w w w.atd cr.cztechnická diagnostika

1/2015 •

TD1

VIBRODIAGNOSTIKA

Vážení čtenáři, dostává se k vám další číslo časopisu Technická diagnostika, které je nyní věnováno oblasti vibrační diagnostiky. Odborná skupina tohoto oboru diagnostiky působí v Asociaci technických diagnostiků ČR, o.s. již od jejího vzniku a společně s oblastí tribodiagnostiky má nejpočetnější členskou základnu. Její členové se zpravidla mezi sebou dobře znají a jsou v činnosti asociace velmi aktivní. Pravidelná setkaní vibračních diagnostiků její členové využívají k bohaté výměně zkušeností a dokonce i po skončení oficiálního programu vedou účastníci setkání nekonečné debaty týkající se zjišťování příčin závad zařízení na základě měření vibrací. Nosným prvkem jejich konverzací jsou frekvenční spektra, způsoby nastavení nebo zpracování signálů. Vibrační diagnostika není vůbec snadnou záležitostí. Nezúčastněný člověk má vždy představu, že vibrodiagnostik přijde ke stroji, změří si jeho vibrace a po minutě mu přístroj „vychrlí“, co je se strojem v nepořádku. Realita je ovšem ve skutečnosti zcela jiná. Pravdou je, že ihned po změření vibrací víte, že v případě naměření vyšších hodnot vibrací není se strojem něco v pořádku. Ale stanovení příčiny zhoršení stavu už je záležitost složitější. Diagnostik má k dispozici spoustu „čárek“ ve frekvenčním spektru, ale vysvětlit, co která znamená, už záleží zcela na jeho interpretaci založené na znalostech dynamického chování a konstrukce stroje. Pro konečný výrok musí mít diagnostik také veškeré informace o všech provedených údržbářských zásazích a o způsobu provozování stroje. Často se to však podobá věštění z křišťálové koule, protože většina zodpovědných osob neřekne o historii stroje ani to nejmenší. Mnohdy je to také proto, že ne vždy mají čisté svědomí a metoda zatloukat a zatloukat jim připadá jako ta nejlepší varianta. Diagnostik je pak při rozhodování o tom, co se strojem provést dál, aby zase šlapal jako hodinky, zcela osamocen a záleží pouze na něm, jak situaci posoudí. To vyžaduje mnohdy značnou trpělivost a je ideální, když se vibrační diagnostika stane člověku také koníčkem. Velkou výhodu spatřuji v tom, že se členové odborné skupiny mohou v rámci ATD ČR, o.s. setkávat také s odborníky z jiných oblastí technické diagnostiky a spolu s nimi hledat nejlepší možné metody ke zjištění stavu rotačních zařízení. Neexistuje totiž žádná ideální metoda, na základě které by se dal stanovit stav zařízení. Jednotlivé metody se mezi sebou doplňují a každá z nich okamžitý stav zařízení upřesňuje. Každá metoda má svá specifika, je vhodná pro určitý typ závady zařízení a společně doplňují skládačku o celkové kondici zařízení. Přesto někdy vibrační diagnostika vyčnívá nad ostatními a pro rotační stroje je mnohdy jedinou použitelnou metodou, která je schopna podat informace o stavu stroje v době jeho provozu. To je také důvodem jejího širokého rozšíření ve všech průmyslových oborech, kde je nutný spolehlivý provoz stroje a jeho výpadek představuje velké ztráty. Tahouny v odborné skupině vibrodiagnostiky jsou diagnostici ze skupiny ČEZ, a. s. a společnosti SKF CZ, a. s., kterým bych chtěl alespoň touto cestou poděkovat. Současně budu rád, když si k vibrační diagnostice najdou svoji cestu i další odborníci, k čemuž by mohly napomoci také následující články kolegů. Věřím, že z prezentací jimi řešených případů získáte představu o tom, jak mocný nástroj vibrační diagnostika je. Určitě budeme všichni rádi, když se na nás obrátíte, abychom pomohli s řešením chodu také vašich zařízení, ať už se jedná o problém jednoho stroje nebo o pomoc při stanovení strategie a realizace monitorování stavu strojů v rámci komplexního řešení prediktivní údržby všech rotačních zařízení celého podniku. Kontakty na vedení a členy odborné skupiny získáte také na webových stránkách ATD ČR, o.s. na adrese www.atdcr.cz. Ing. Vít Pavlík vedoucí odborné skupiny Vibrodiagnostika

Moderní technologie pro farmaceutický průmysl III. 9. září 2015, Olomouc www.konference-tmi.cz

TD2 • 1/2015 technická diagnostika

VIBRODIAGNOSTIKA

Budoucnost vibrační diagnostiky je v remote TOMÁŠ HOLEK SKF CZ, a. s.

ÚVOD V dnešní době se na jedné straně většina podniků snaží minimalizovat náklady na údržbu a na druhé straně maximalizovat spolehlivost strojového parku. Cílem je dosáhnout co možná nejvyšší efektivity a ziskovosti výrobního zařízení. Jednou z možností, jak napomoci k dosažení těchto dvou požadavků, je začlenit vibrační diagnostiku do „procesu“ údržby zařízení. Pomocí vibrační diagnostiky lze nejen zjistit mechanický stav zařízení nebo odhalit poškozenou součást, ale při implementaci vhodných postupů, metod a vybavení lze také predikovat budoucí vývoj stavu monitorovaného zařízení. Minimalizace nákladů na údržbu a maximalizace spolehlivosti však není to jediné, co je v dnešní době v podnicích vyžadováno. Samozřejmostí je také zvyšování standardů v oblasti bezpečnosti práce na pracovištích. Ke zvyšování standardů vede snaha předejít pracovním úrazům a nezřídka je to požadavek pojišťovacích společností. Tyto pojišťovací společnosti po provedení auditu bezpečnosti práce často požadují zpřísnění pravidel bezpečnosti práce v podnicích. A tak dnes na provozech není výjimečné vidět zakrytované nejen rotační části strojů, jak jsme tomu byli zvyklí v minulosti, ale často jsou nepřístupné celé stroje. Odpovědí na otázku, jak skloubit bezpečnost práce při vykonávání vibrační diagnostiky s minimalizací nákladů na údržbu a spolehlivostí strojového parku, je implementace tzv. REMOTE vibrační diagnostiky. Co je remote vibrační diagnostika? Principem REMOTE vibrační diagnostiky je sběr dat (měření vibrací), jejich odeslání do diagnostického centra, kde je následně provedena analýza kvalifikovanými diagnostiky. Sběr dat může být prováděn dvěma způsoby – on-line, nebo off-line. Pro on-line způsob jsou ložiska zařízení, na nichž se má provádět vibrační diagnostika, osazena snímači. Z nich je signál vyveden do jednotky, která posílá naměřená data do počítače, na němž je nainstalován software umožňující analýzu. Tato jednotka je s počítačem propojena podnikovou sítí. Při využití externích diagnostiků mohou být data posílána prostřednictvím internetové či 3G sítě kdekoli na světě. Při off-line způsobu je využívána pochůzková diagnostika. Při tomto způsobu je fyzicky prováděn sběr dat do frekvenčního analyzátoru. Po ukončení pochůzky jsou data následně importována do počítače a odeslána do diagnostického centra. VYUŽITÍ REMOTE VIBRAČNÍ DIAGNOSTIKY Původně byla REMOTE diagnostika využívána především při pochůzkové diagnostice. K využívání tohoto

způsobu diagnostiky vedla ve spoustě případů především snaha o úsporu nákladů. To, co předurčuje REMOTE vibrační diagnostiku k úspoře nákladů, je možnost využití diagnostiků externích firem pro analýzu naměřených dat. Tím odpadá nutnost mít vlastního kvalifikovaného diagnostika, který by se měl neustále vzdělávat. Pro sběr dat postačí zaučená osoba, která se umí pohybovat po provoze, který dobře zná a je proškolena v základech vibrační diagnostiky. Využitím kvalifikovaného (nejlépe certifikovaného) externího diagnostika je zaručena odbornost. Tento diagnostik by měl mít zkušenosti, které pocházejí mimo jiné z praxe získané na jiných provozech. Protože jde o vzdálenou diagnostiku, odpadají náklady na dopravu při přesunech vibrodiagnostiků. Pokud je REMOTE vibrační diagnostika prováděna externí firmou, odpadá dále nutnost pořízení hardwaru a softwaru nutného k provádění vibrační diagnostiky. S postupným zlevňováním snímačů, služeb internetu a 3G sítí nyní přichází vlna využití REMOTE také v on-line vibrační diagnostice. Velkou výhodou tohoto způsobu diagnostiky je především možnost snímání dat bez nutnosti kontaktu diagnostika s monitorovaným zařízením. On-line REMOTE vibrační diagnostika má široké pole využití. Nejčastěji je využívána na zařízeních, jejichž neplánovaným odstavením vlivem poruchy (např. havárie) by došlo k ohrožení lidských životů, ztrátám na produkci, případně na kvalitě vyráběného produktu. Opomenout se nesmí také nemalé a hlavně nečekané výdaje spojené s opravami poškozených dílů a případným nákupem nových součástí či přímo celých zařízení. Jak již bylo na začátku zmíněno, je v dnešní době kladen velký důraz na bezpečnost práce. Stále častěji se proto REMOTE vibrační diagnostikou monitorují ložiska zařízení, která jsou z bezpečnostních důvodů nepřístupná, ale důležitá pro provoz.

Obr. 1 Jednotka IMx technická diagnostika

1/2015 •

TD3

VIBRODIAGNOSTIKA

Řada společností dnes vlastní spoustu zařízení – například malé vodní turbíny, větrné elektrárny, apod. Tyto společnosti mají poměrně hodně podobných malých zařízení, které jsou dislokovány po jednotlivých strojích či malých skupinkách. I zde je účelné využít REMOTE vibrační diagnostiku pro monitorování stavu těchto zařízení. V případě, že se zjistí rozvíjející se problém, je možno následně provést výjezd a udělat podrobnou analýzu stavu zařízení přímo na místě. Další oblastí, kde se v poměrně velké míře využívá REMOTE vibrační diagnostika, jsou dočasné aplikace. Jde především o řešení technických problémů zařízení, kdy je například zapotřebí provádět nepřetržité monitorování stavu zařízení po určitou dobu. Typickým příkladem je odhalení přechodných jevů, které se na zařízení projevují sporadicky. Není nic jednoduššího, než takové zařízení osadit snímači a provozovat na něm on-line REMOTE vibrační diagnostiku do doby, než se podaří problém identifikovat a následně odstranit. Dočasně však mohou být prostřednictvím REMOTE vibrační diagnostiky monitorována i zařízení, která jsou provozována sezónně, jako jsou například zařízení v cukrovarech apod.

Stále častěji se setkáváme s využitím tohoto druhu diagnostiky také při tzv. supervizích, kdy je pomocí REMOTE vibrační diagnostiky monitorováno zařízení, které je nově uváděno do provozu, nebo je do provozu uváděno po rekonstrukci. Stále častěji se setkáváme s využitím tohoto druhu diagnostiky také při tzv. supervizích, kdy je pomocí REMOTE vibrační diagnostiky monitorováno zařízení, které je nově uváděno do provozu, nebo je do provozu uváděno po rekonstrukci. Tuto službu si často objednávají dodavatelské společnosti, ale není výjimkou, že ji naopak využívají provozovatelé zařízení při přejímkách zařízení pro kontrolu, zda byla oprava provedena správně. ZAVÁDĚNÍ REMOTE VIBRAČNÍ DIAGNOSTIKY Aby byla implementace REMOTE vibrační diagnostiky úspěšná, je zapotřebí mít znalosti komplexní technické diagnostiky. Při rozhodování, na která zařízení se má REMOTE vibrační diagnostika implementovat, se nejprve stanoví kritičnost strojů. Při auditu kritičnosti se z faktorů zohledňují například ohrožení lidských životů při havárii, ztráta při výpadku produkce, finanční náročnost oprav, „zálohovost“ jednotlivých strojů, pořizovací hodnota zařízení apod. Po výběru zařízení, na nichž bude REMOTE vibrační diagnostika implementována, se musí stanovit parametry, které budou pro vibrační diagnostiku využívány TD4 • 1/2015 technická diagnostika

a periodicita sběru dat. Hlavní roli při výběru hrají především povozní podmínky, otáčky, doba nepřetržitého provozu, typ uložení, způsob mazání, ale například také poruchovost a stáří zařízení. Jednou z nesporných výhod on-line REMOTE vibrační diagnostiky je možnost využití nejen signálu z měření vibrací, ale také například teploty, otáček a jiných provozních parametrů, jako jsou tlak, hladina oleje, proudové zatížení apod. Výstupy ze všech těchto provozních parametrů dávají možnost uceleného pohledu na monitorované zařízení. Na základě všech těchto podkladů se vytvoří databáze, do níž se následně provádí sběr dat. Četnost sběru dat závisí především na metodě provádění sběru dat. Při provádění sběru dat on-line může být sběr prováděn prakticky téměř nepřetržitě, což je bezesporu velkou výhodou tohoto způsobu sběru dat. Pokud se sběr provádí off-line, je rozestup mezi jednotlivými sběry samozřejmě daleko větší. U běžných zařízení – například u ventilátorů, čerpadel aj. – je sběr prováděn zpravidla třikrát až čtyřikrát ročně. I zde je však nutno brát ohled na kritičnost zařízení, a tak nejsou výjimkou sběry prováděné dvakrát do měsíce, či naopak například dvakrát nebo dokonce jednou do roka. Analýza naměřených dat a následná tvorba protokolu opět závisí na způsobu sběru dat. Obecně platí zásada, že pokud má být provedené měření účelné, musí být provedeno jeho vyhodnocení v co možná nejkratším termínu. Pokud se provádí měření off-line, měla by se tato zásada dodržovat. Zásada o rychlém provedení vyhodnocení ovšem úplně neplatí při provádění sběru dat on-line způsobem. Diagnostik provádějící analýzu naměřených dat určí na základě zkušeností periodu kontroly naměřených dat. Zde záleží na povaze monitorovaného zařízení, rychlosti rozvoje poškození, nutného času pro přípravu opravy atd. Na základě těchto informací je stanovena četnost kontroly. U některých zařízení stačí, když jsou data kontrolována dvakrát až třikrát za týden, u problémových zařízení není výjimkou kontrola prováděná několikrát během dne. Pokud jde o problémová zařízení, pomáhá diagnostikům nastavení alarmových úrovní. Při jejich překročení může být diagnostik, ale také provozovatel zařízení, informován pomocí SMS nebo e-mailů, což je další výhoda on-line diagnostiky. Výstupem by měl být protokol z měření vibrací, ve kterém by neměl chybět závěr obsahující zhodnocení stavu monitorovaného zařízení a především doporučení nápravného opatření. Četnost tvorby protokolu je závislá na požadavku provozovatele zařízení. Obvykle se protokoly zpracovávají jednou za měsíc. Pokud má monitorované zařízení odstávky v pravidelných intervalech, je nutné předání protokolu před plánovanou odstávkou tak, aby měl provozovatel dostatek času se na základě závěrů uvedených v protokolu připravit. PROČ TO VŽDY NEMUSÍ FUNGOVAT Občas se lze setkat s negativním postojem zákazníka k vibrační diagnostice a zvláště k té REMOTE. Tyto negativní postoje jsou většinou způsobeny špatnou

VIBRODIAGNOSTIKA

zkušeností, která může být zapříčiněna shodou několika okolností – například špatně zvolenou metodou, intervaly sběru dat apod. Pokud má vibrační diagnostika splňovat účel, pro který je implementována, musí být především důsledně začleněna do procesu údržby zařízení. Důležitým faktorem, který může celou snahu překazit, je nedostatečná komunikace mezi zákazníkem (provozovatelem zařízení) a diagnostikem, který provádí analýzu naměřených dat. Je naprosto nezbytné, aby diagnostik dostával informace o tom, co se se zařízením děje. Pro analýzu naměřených dat je důležité znát např. změny pracovního režimu, výměny součástí, odstávky zařízení, domazávání ložisek apod. Pokud tyto informace diagnostik nedostane, mohou být jeho závěry zkreslené a nemusejí odpovídat skutečnosti. Provozovatel zařízení by měl zohlednit závěry a především doporučení, která jsou výstupem z analýzy naměřených dat při plánování údržbářských zásahů. Může se stát, že navržená opatření nelze z mnoha různých důvodů splnit. V takovém případě je velmi důležité, aby o tom dostal vibrodiagnostik zpětnou vazbu.

Občas se lze setkat s negativním postojem zákazníka k vibrační diagnostice a zvláště k té REMOTE. Tyto negativní postoje jsou většinou způsobeny špatnou zkušeností, která může byt zapříčiněna shodou několika okolnosti – například špatně zvolenou metodou, intervaly sběru dat apod. Pokud má vibrační diagnostika splňovat účel, pro který je implementována, musí byt především důsledně začleněna do procesu údržby zařízení. VARIANTY REMOTE VIBRAČNÍ DIAGNOSTIKY REMOTE vibrační diagnostiku lze provádět několika způsoby, které lze libovolně kombinovat. Základní rozdělení spočívá v tom, kdo bude provádět sběr dat, kdo bude provádět analýzu dat a v tom, zda půjde o off-line nebo on-line sběr dat. Zde jsou tři základní možné scénáře: • Interní off-line diagnostika Provozovatel si nakoupí hardware a software, který využívá pro měření na svých pobočkách a naměřená data následně odesílá do REMOTE centra, které provádí analýzu. Pro uchování dat využívá vlastní server nebo si pronajímá datacentrum. • Kombinace interní a externí diagnostiky Provozovatel si zakoupí či pronajme vybavení. Vyčlení svého pracovníka – „vibrodiagnostika“, který provádí

Obr. 2 Umístění dvou akcelerometrů a jednoho teploměru na ložisku sběr dat pochůzkovou diagnostikou, nebo je implementován on-line sběr dat. Nasbíraná data jsou posílána do REMOTE centra, kde externí diagnostici provádí analýzu dat. • Externí on-line diagnostika Na vybraných ložiscích je implementován on-line sběr dat. Data jsou posílána do REMOTE centra, kde externí diagnostici provádí analýzu dat. Veškeré vybavení (hardware i software) je v majetku externí firmy. Provozovatel hradí pouze paušální cenu dle počtu umístěných snímačů. ZÁVĚR Implementací REMOTE vibrační diagnostiky lze přispět k dosažení snížení nákladů na údržbu a cíleně plánovat údržbářské zásahy. Využitím externích firem je možno ušetřit výdaje na pořízení softwaru a hardwaru a jejich následnou údržbu. Navíc je zaručena expertní úroveň od samého začátku implementace a tím okamžitá efektivita a spolehlivost. Při využití on-line způsobu sběru dat je také splněn požadavek na vysokou úroveň bezpečnosti práce. Všechny tyto požadavky předurčují novou metodu k tomu, aby byla stále více implementována v podnicích a nahrazovala pochůzkovou vibrační diagnostiku. Stále však zůstávají typy měření, které se budou muset provádět přímo na místě a které nebude, alespoň prozatím, možno REMOTE vibrační diagnostikou nahradit. Recenzent: doc. Ing. František Helebrant, VŠB-TU Ostrava technická diagnostika

1/2015 •

TD5

VIBRODIAGNOSTIKA

Systémy sledování kmitání lopatek ING. JINDŘICH LIŠKA, PH.D. ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI, NTIS – VÝZKUMNÉ CENTRUM

O

dborníci z laboratoře DiagEn, evropského centra excelence NTIS na Fakultě aplikovaných věd Západočeské univerzity v Plzni, se dlouhodobě věnují výzkumu a vývoji pokročilých metod pro diagnostiku a monitorování strojů především v oblasti energetiky. V několika posledních letech začínají již sklízet ovoce svého snažení v podobě špičkových výsledků, které jsou oceňovány odbornou veřejností nejen v ČR, ale i po celém světě. Výzkumný tým laboratoře DiagEn spolupracuje s řadou společností, pro něž vyvíjí nové metody především z oblasti diagnostiky a monitorování. Výsledky výzkumu přispívají například k odhalení a určení polohy uvolněných částí v chladicích okruzích jaderných elektráren nebo k monitorování vibrací turbosoustrojí v gondolách větrných elektráren. Oblast energetiky nabízí v tomto ohledu mnoho výzev k řešení nesnadných problémů. Jednou z takových výzev byla a je problematika monitorování kmitání oběžných lopatek turbín. U lopatkových strojů velkých výkonů, zejména parních turbín, jsou stále častěji používány lopatky s bandáží či vazbou. Aby se předešlo haváriím s rozsáhlými ekonomickými důsledky, projevuje se stále naléhavěji potřeba, aby minimálně každý nízkotlaký stupeň moderní turbíny (vzhledem k rozměrům instalovaných lopatek) byl vybaven monitorovacím systémem, který by za provozu podával informaci o namáhání lopatek, jejich poškozování a zbytkové životnosti. V následujícím textu budou shrnuty možnosti současných přístupů a metod a ukázány směry, které jsou v současnosti řešeny v oblasti výzkumu a vývoje. ÚVOD Mechanické namáhání lopatek zkracuje jejich plánovanou provozní životnost. Proto je vhodné monitorovat provozní kmitání lopatek a následně stanovovat úroveň jejich poškození a zbývající životnost. To se uplatní především při plánování odstávek turbíny. Pokud jsou pravidelné odstávky příliš časté, zvyšují se náklady na údržbu i ztráty způsobené zastavením výroby. Jestliže jsou odstávky naopak málo časté, zvyšuje se tím riziko poruchy stroje. Monitorováním stavu a predikováním životnosti lopatek turbín lze optimalizovat náklady na údržbu a provoz turbín. Obzvláště důležité je měření kmitů lopatek v době, kdy stroj mění svůj provozní stav – nájezd, doběh. V průběhu změn rychlosti otáčení se mění budicí frekvence i odstředivá síla a tím tuhost lopatek. Konstrukční vlastnosti součástí turbíny a s nimi spojené rezonance jsou dalšími budicími prvky v systému s vlivem na celkové namáhání lopatek. Oblasti otáček, kde by mohlo docházet k nárůstu vibrací lopatek, je zapotřebí identifikovat již ve fázi TD6 • 1/2015 technická diagnostika

návrhu lopatek, tedy výpočtem. Vyrobené lopatky jsou následně testovány již jako součást olopatkovaného kola v Campbellově stroji za účelem odhalení dalších vlastností, které nebyly výpočtem postiženy (tyto vlastnosti jsou následně zpětně do výpočetního modelu zapracovány). Nicméně celý proces není kompletní až do fáze změření chování lopatek během provozu po instalaci v turbíně. V provozní fázi se totiž začne uplatňovat aerodynamické buzení od proudící páry, rostou síly působící na lopatky a se zvyšováním rychlosti proudícího média se mění charakter úplavů za lopatkami. Monitorování lopatek při těchto provozních stavech poskytuje kromě zbytkové životnosti lopatek i nenahraditelnou informaci o skutečném chování lopatek. Monitorovací systémy využívají snímačů, jež jsou při provozu turbíny vystaveny extrémním podmínkám – vysoký či nízký tlak, vysoká teplota, kondenzující pracovní medium. V průtočné části proudí médium vysokou rychlostí, proto je senzor vystaven velkému tření na svém povrchu. Médium – pára – není stoprocentně čisté, ale jsou v něm díky korozi a erozi vnitřních částí průtočné části obsaženy pevné částečky, jež jsou urychlovány proudícím médiem a znásobují tak erozi na povrchu snímačů (viz obr. 1).

Obr. 1 Eroze vnitřního povrchu statoru a optického snímače po roce provozu (TG1000MW) KONTAKTNÍ ZPŮSOB MĚŘENÍ VIBRACÍ LOPATEK Při kontaktním způsobu měření vibrací lopatek za rotace se nejčastěji používají kovové i polovodičové tenzometry napájené stejnosměrným nebo střídavým proudem, které mění ohmický odpor, jsou-li vystaveny mechanické deformaci způsobené měřenou veličinou. U kovových tenzometrů je změna ohmického odporu způsobena

VIBRODIAGNOSTIKA

změnou průřezu drátku (fólie) měřicí mřížky a její délky, u polovodičových tenzometrů je způsobena především změnou měrného odporu (primární projev piezorezistentního jevu). Tenzometry se lepí k lopatkám v místě velkého mechanického namáhání, tedy blíže k ose rotace a na sací stranu lopatky. Na přetlakové straně lopatky by byl tenzometr vystaven nárazům páry o vysoké rychlosti a teplotě, což by neúměrně zkrátilo jeho životnost. Hlavní výhodou tenzometrického měření je podstata získávaných informací. Tenzometry poskytují spojitou informaci o výchylce lopatky. Z takto měřených dat lze vypočítat širokopásmové spektrum se skutečnými amplitudovými projevy namáhání v patce lopatky bez významného omezení aliasing efektem. Nevýhodou takové instalace měření je velice krátká životnost tenzometrů, která se pohybuje maximálně v řádu týdnů v provozu turbíny. Velké tlaky, teplota a eroze tenzometry poškodí, nebo úplně odstraní z povrchu lopatky. Tenzometry se proto hodí pro sledování lopatek při uvádění stroje do provozu. Ve většině případů nelze tenzometry nalepit na všechny lopatky. Omezení je dáno počtem kroužků, kartáčů a vodičů, které je hřídel schopna pojmout pro přenos měřených signálů. Případně je počet omezen počtem vstupů zařízení, které vysílá/přijímá při telemetrickém přenosu signálů z tenzometrů. Hřídel musí být při instalaci tenzometrů uzpůsobena tak, aby bylo možné vést vodiče podél od lopatek k vysílačům (kroužkům). Elektroniku ani vodiče nelze umístit mimo hřídel, kde by byly vystaveny ničivým účinkům rychle proudící páry a velkým odstředivým silám. BEZKONTAKTNÍ MĚŘENÍ VIBRACÍ LOPATEK Bezkontaktní měření vibrací lopatek je jedním z nejčastějších způsobů monitorování. Senzory používané k tomuto účelu nejsou v přímém kontaktu s kmitajícími lopatkami. Bezkontaktní senzor se nepohybuje s rotujícími částmi turbíny a je instalován do statoru po obvodu olopatkovaného kola (viz také obr. 1). Senzory snímají primárně vzdálenost objektů od senzoru. Z takto získané informační veličiny lze stanovit přesný čas průletu lopatky okolím senzoru. Pokud lopatka kmitá, čas průchodu lopatky vzhledem k fázové značce se s každou otáčkou mění. Amplituda a frekvence je vypočítána z odchylek časů průletů od předpokládaného času průletu (stav pokud by lopatka nekmitala). Z výše uvedeného je zřejmé, že základním vzorkováním chvění lopatky je frekvence otáčení. Ve spektru takto snímaného signálu lze tedy identifikovat frekvence interpretované v pásmu do poloviny frekvence otáčení. Přitom všechny vyšší frekvence, na kterých lopatky kmitají, jsou do takto zkráceného spektra zobrazeny díky aliasing efektu. V tak snímaných datech je obtížné zjistit, která frekvence přísluší chvění lopatek (bez předchozí znalosti hledaných frekvencí), nicméně je vyvíjena řada postupů, které umožňují informaci z měření obdržet (instalace většího počtu snímačů ve vhodných pozicích, „allblade“ spektra, metoda křížových spekter atd.).

Obr. 2 Vázané lopatky, které jsou konstruovány pro NT díly parních turbín Vývojem a instalací monitorovacích systémů lopatek především pro letecké motory a spalovací turbíny se zabývá řada firem, např. Siemens, Westinghouse, Rolls-Royce, Hood Technology, EDAS, Rotadata, Agilis aj. Jedná se většinou o aplikace na volných lopatkách. Na trh zatím nebyl uveden systém pro měření na lopatkách s bandáží (viz obr. 2), což je častý případ nově konstruovaných NT lopatek parních turbín. Problematika monitorování lopatek u parních turbín je principiálně shodná s turbínami spalovacími, ale finální řešení je naprosto odlišné. Hlavní role zde sehrávají prostředí páry a rozměry nízkotlakých stupňů. V současnosti je bezkontaktní měření namáhání a poškození bandážovaných lopatek na parních turbínách ve stadiu výzkumu a vývoje. Dosavadní systémy v ČR i analogické systémy jiných výrobců ve světě fungují především v případě volných lopatek a nemohou být pro nové typy lopatek s bandáží a vazbou použity. Dosud známé metody a zařízení jsou určeny pro volné lopatky, které mají minimálně o řád vyšší výchylky, a pro identifikaci statických a dynamických charakteristik lopatek spojených vazbou při vysokých obvodových rychlostech až 700 m.s-1 nemohou být použity. Požadavek na měření vibrací bandážovaných lopatek v páře vyžaduje volbu zcela odlišných měřicích principů a metod. Omezujícím faktorem bezkontaktního měření kmitání lopatek je vzorkovací frekvence měření fs . Úroveň vzorkování má významný vliv na určení amplitudy kmitání lopatek. Maximální rozlišení výchylky lopatky Δa je popsáno následujícím vztahem: 2π ⋅ rsenz ⋅ f rot (1) ∆a = ,

fs

kde rsenz je poloměr kružnice (měřeno od středu rotoru), na které je umístěn senzor, f rot je maximální frekvence rotace olopatkovaného kola pro měření (typicky 50 Hz). Pro představu o závislosti mezi vzorkovací frekvencí a rozlišením amplitudy kmitání lopatek byla s využitím vztahu (1) vytvořena následující tabulka závislosti maximálního rozlišení amplitudy kmitání na frekvenci vzorkování a rotační frekvenci 50 Hz: technická diagnostika

1/2015 •

TD7

VIBRODIAGNOSTIKA

fs 100 kHz (běžné měřicí systémy) 1 MHz 8 MHz (standard osciloskopu) 100 MHz 500 MHz

lopatka poloměr lopatka + bandáž rotoru = + poloměr rotoru 2 120mm = 1 481 mm 6 660,2 μm

4 652,7 μm

666,02 μm

465,27 μm

83,25 μm

58,16 μm

6,66 μm 1,33 μm

4,65 μm 0,93 μm

V tabulce je uvedeno rozlišení výchylky kmitání – pro porovnání byly zvoleny délky lopatek – 1 220 mm a 552 mm. Je zřejmé, že např. při požadavku maximálního rozlišení blížícího se jednotkám μm (při frekvenci otáčení 50 Hz) bude muset monitorovací systém pracovat se vzorkovacími frekvencemi 500 MHz a vyššími. Požadavek maximálního rozlišení by měl být vztažen vždy k největšímu olopatkovanému kolu stroje. U menších průměrů je při zachování vzorkovací frekvence vždy zaručeno vyšší rozlišení měřené výchylky lopatek.

Monitorování lopatkových frekvencí z rotorového chvění umožňuje další ze systémů vyvinutý laboratoří DiagEn centra NTIS (Západočeská univerzita). Jedná se o systém RAMS (Rub Advanced Monitoring System), který je primárně schopen ze stávajících signálů chvění a posuvů parních turbín on-line detekovat vznik a výskyt kontaktu mezi rotorem a statorem a zároveň velice přesně určit místo, ve kterém ke kontaktu v turbíně došlo. Výše uvedená tabulka také ukazuje, že pro měření BTT nejsou vhodné běžné měřicí systémy, které většinou disponují vzorkovací frekvencí do 100 kHz. Maximální rozlišení amplitudy kmitání lopatek se v takovém případě Senzor optický (s čočkou) optický (bez čočky) elektromagnetický vířivé proudy kapacitní požadavek pro bandážované lopatky TD8 • 1/2015 technická diagnostika

pohybuje v řádu několika milimetrů, což je za hranicí předpokládaného kmitavého chování bandážovaných lopatek. Pro měření BTT a obecně pro diagnostický systém, který je schopen on-line monitorovat lopatky a vyhodnocovat úroveň jejich namáhání, je třeba využít speciální hardware, který umožňuje požadované vzorkování – tedy v řádech stovek MHz. Jedním z dalších omezujících faktorů bezkontaktního měření bandážovaných lopatek je volba snímače, který musí být schopen snímat kmity při vysokých obvodových rychlostech a navíc u lopatek, jejichž bandáže jsou od sebe vzdáleny zlomky mm nebo jsou v přímém kontaktu. Vlastnosti měřicích principů, resp. snímačů jsou uvedeny v tabulce níže současně s parametry, které je nutné dodržet pro bandážované lopatky. Pokud budeme dále požadovat, aby snímač nepřesahoval ze statoru do průtočné části, je nutné stanovit rozsah vzdáleností, které by měl snímač měřit. Tato vzdálenost je cca 10 mm až 15 mm. Ve spolupráci se společností Doosan Škoda Power a s Ústavem termomechaniky AVČR byl na Západočeské univerzitě (NTIS – výzkumné centrum) vyvinut systém pro bezkontaktní monitorování lopatek turbín. Jedná se o systém, který je založen na kombinovaném principu snímání lopatek s využitím optických a magnetorezistivních snímačů.

Obr. 3 Ukázka vyvinutého monitorovacího systému a vyhodnocovacího softwaru Systém umožňuje dostatečné vzorkování měřených signálů (100 MHz) a implementuje kompletní analýzu chování bandážovaných lopatek od snímání výchylky

Max. měřicí vzdálenost [mm] 25 10 5 5 2 10–15

Odezva 0,01 μs (100 MHz) 0,01 μs (100 MHz) 20 μs (50 kHz) 10 μs (100 kHz) 3 μs (333 kHz) 0,1 μs–0,01 μs

Průměr snímané oblasti [mm] 0,2–0,4 2–4 10–30 10–30 10–30 0,5–1

VIBRODIAGNOSTIKA

každé z lopatek přes vyhodnocení Campbellova a safe diagramu (tedy uzlových průměrů olopatkovaného kola) až po monitorování životnosti lopatek. Systém je testován v provozu pro monitorování posledního stupně NT lopatek na TG o výkonu 270 MW. Testovací provoz na TG 270 MW současně umožnil vývoj a ověření nové metody pro monitorování stavu lopatek, a to ze snímání rotorového chvění. Především pro poslední stupně NT kol je tato metoda schopna identifikovat vlastní frekvence lopatek a vývoj frekvence a amplitudy v čase. Tím lze s vynaložením relativně malých nákladů (snímače rotorového chvění jsou standardem) získat monitoring, který je schopen včas upozornit na nastávající poruchu nebo zvýšené vibrace lopatek. Monitorování lopatkových frekvencí z rotorového chvění umožňuje další ze systémů vyvinutý laboratoří DiagEn centra NTIS (Západočeská univerzita). Jedná se o systém RAMS (Rub Advanced Monitoring System), který je primárně schopen ze stávajících signálů chvění a posuvů parních turbín on-line detekovat vznik a výskyt kontaktu mezi rotorem a statorem a zároveň velice přesně určit místo, ve kterém ke kontaktu v turbíně došlo.

frekvence lopatek vlivem poškození v čase. Na obr. 5 jsou porovnány amplitudy vibrací pro zvolenou lopatkovou frekvenci, které byly vyhodnoceny z monitorovacího systému lopatek (zelená) a ze signálů rotorového chvění (modrá). Cílem je na základě měření rotorového chvění poskytnout informaci o vibracích a případném poškození lopatek a tuto informaci využít při plánování odstávek turbíny či pro korekce v konstrukčním návrhu oběžných lopatek. Výsledky vývoje ukazují, že pro potřeby dlouhodobého monitorování lze současné monitorovací systémy náročné na projekci a instalaci, při malém omezení funkce monitoringu, nahradit jednoduššími metodami, kterými lze monitorovat turbíny již uvedené do provozu bez zásahu do konstrukce. Jednou z takových metod je monitorování chvění lopatek ze signálů rotorových vibrací. Kromě poruch rotoru (ohnutí, rubbing atd.) lze z těchto signálů vyhodnocovat základní parametry aktuálního stavu NT lopatek parní turbíny.

Obr. 4 Analyzátor kontaktu rotor/stator – RAMS (Rub Advanced Monitoring System) Tento systém tak umožňuje odhalit rizikové či nebezpečné provozní stavy parních turbín a částečně odhalit i příčiny těchto stavů. Vyvinuté zařízení je celosvětově unikátní. V současných vibrodiagnostických systémech používaných na turbosoustrojích v České republice i ve světě je včasná a automatická detekce a lokalizace rubbingu v rozsahu, který vyvinutý systém umožňuje, dosud nedostupná. Zavedení, instalace a využití této diagnostiky je přitom v současné době velmi aktuální a důležité v souvislosti s výstavbou nových výrobních bloků a s modernizací bloků stávajících.

Cílem je na základě měření rotorového chvění poskytnout informaci o vibracích a případném poškození lopatek a tuto informaci využít při plánování odstávek turbíny či pro korekce v konstrukčním návrhu oběžných lopatek. Systém RAMS zároveň umožňuje z měřených signálů rotorového chvění identifikovat vlastní frekvence oběžných lopatek a monitorovat úroveň chvění, případně změnu

Obr. 5 Porovnání úrovní kmitání lopatek ze signálů rotorového chvění a z monitoringu lopatek LITERATURA [1] Liška, J., Strnad, J., Janeček, E. (2013), Pokročilá metoda určování tvaru kmitu lopatek v úloze bezkontaktního měření vibrací bandážovaných lopatek parních turbín, In Sborník konference „Zvyšování životnosti komponent energetických zařízení v elektrárnách“, Srní 2013. [2] Zielinski, M., Ziller, G. Noncontact vibration measurements on compressor rotor blades, Electronics and Measurement Technology Division. MTU München, A DaimlerChrysler Company, Germany. [3] Liška, J., Strnad, J., Janeček, E. Bezkontaktní měření vibrací bandážovaných lopatek s využitím laserového snímače. Technická zpráva. ZČU Plzeň, 2011. [4] Kadoy, Y., Mase, M, Kaneko, Y., Umemura, S., Oda, T., Johnson, M.C: Noncontact Vibrational Measurement Technology of Steam Turbine Blade. In JSME International Journal,Vol. 38, No. 3, 1995. Recenzent: Ing. Vít Pavlík, ČEZ, a. s., Diagnostika KE technická diagnostika

1/2015 •

TD9

VIBRODIAGNOSTIKA

Zajímavé případy diagnostiky v ČEZ JIŘÍ ZMEŠKAL ČEZ, A. S., DIAGNOSTIKA KLASICKÝCH ELEKTRÁREN

SPALINOVÝ VENTILÁTOR ODSÍŘENÍ Na jedné z uhelných elektráren ČEZ, a. s. se objevil problém s častějším zvýšením vibrací na spalinovém ventilátoru odsíření. Problém se zvýšenými vibracemi nastával při najetí po výpadku nebo neplánovaném odstavení ventilátoru. Tento stroj je nutný pro chod celého výrobního bloku. Jedná se o stroj s výkonem 1 350 kW. Jeho pracovní otáčky jsou 594 min-1. Pro regulaci množství dopravovaných spalin je kolo ventilátoru osazeno natáčecími oběžnými lopatkami. Zvýšené vibrace se nám úspěšně dařilo snížit zpět na původní hodnotu provozním vyvažováním kola ventilátoru. Při vizuálních kontrolách ventilátoru však nebyla většinou nalezena příčina způsobené nevývahy rotoru. Nebyl nalezen žádný nálep na lopatkách ventilátorového kola ani na statoru ventilátoru. Zároveň nedošlo ani k poškození lopatek či dalších částí rotoru, jejichž ztráta by mohla znamenat rozvážení rotoru. Přesto podle provedených analýz vibrací a sledování doběhů ventilátoru šlo o zvýšené vibrace z důvodu nevývahy ventilátoru a vibrace se dařilo snížit založením závaží na kolo ventilátoru.

byl demontován kryt regulace ventilátorového kola, byly pak ve vnitřním prostoru nalezeny volné nečistoty, které způsobovaly rozvážení kola. Ta se ještě navíc měnila podle toho, jak se nečistoty přemístily a usadily v různých volných prostorech náboje kola ventilátoru.

Obr. 2, 3 Pohled na demontované ventilátorové kolo, detail paty a části natáčecí lopatky Obr. 1 Celkový pohled na spalinový ventilátor odsíření Při řešení jedné z události zvýšených vibrací tohoto stroje zaznamenal vibrační diagnostik při kontrole stroje a otáčení s kolem slyšitelné přesýpání ve vnitřním prostoru ventilátorového kola. Opakovaným startem stroje byla naměřena fázová nestabilita vibrací. Pro úspěšné vyvážení stroje je nutné mít stálou hodnotu vyfiltrovaného vektoru vibrací na otáčkové frekvenci stroje – amplitudu vibrací a jeho fázi. Stroj nebylo možné provozně dovážit, ventilátorové kolo muselo být demontováno. V dílně, kde TD10 • 1/2015 technická diagnostika

Ventilátorové kolo bylo odesláno do výrobního závodu na repasi. Při hledání příčiny vnikání nečistot do natáčecího mechanizmu oběžných lopatek byl kritickým okamžikem identifikován způsob odstavení ventilátoru. Při plánovaném odstavení stroje se ventilátorové kolo ofukuje ohřátým vzduchem a problém s nevývahou při odstavování nenastává. Při výpadku, kdy kolo není ofukováno, dochází vlivem nižší teploty a dosažením rosného bodu v průtočné části ventilátoru k tvorbě nánosů z procházejících spalin. Vzniklé nečistoty se potom dostanou do vnitřního prostoru ventilátorového kola s vyvažovacími kladivy.

VIBRODIAGNOSTIKA

Obr. 6, 7 Celkový pohled na hřídel rotoru ventilátoru a pohled na místo se závažím Při kontrole demontované hřídele na dílně byla na hřídeli spalinového ventilátoru indikována trhlina v délce cca ¾ obvodu, která se nacházela na straně čepu pro usazení oběžného kola ventilátoru. Při analýze příčin bylo zjištěno, že obvodová trhlina byla iniciována v místě výrazného vrubu, který byl ve stěně hřídele způsoben pomocným svarem pro uchycení závaží pro dynamické vyvážení hřídele. Závaží je připevněno šrouby do těla hřídele. Montér si však zřejmě při jeho instalaci chtěl ulehčit práci a přichytil si závaží před jeho přišroubováním šrouby pomocným svarem. Na těle hřídele potom vzniknul v místě sváru vrub, z něhož se pak dynamickým namáháním hřídele začala šířit trhlina. Tento závěr nám pak potvrdilo následné metalografické šetření v akreditované materiálové laboratoři. Obr. 4, 5 Pohled na část natáčecího mechanizmu s vyvažovacími kladivy

Recenzent: Lumír Kolář, SKF CZ, a. s., Praha

KLASICKÝ SPALINOVÝ VENTILÁTOR Na další zajímavost jsme narazili na klasickém spalinovém ventilátoru. Ten je parametry podobný výše uvedenému ventilátoru odsíření. Nemá však natáčecí lopatky na oběžném kole a jeho regulace je zajišťována rozváděcími lopatkami ve statoru. Při vyvažování rotoru odezva vibrací nereagovala adekvátně na zakládání korekčního závaží na kolo ventilátoru, což je z jednou ze základních podmínek pro úspěšné vyvažování. Vyvažování bylo proto přerušeno. Byla provedena nová, detailnější vizuální prohlídka stroje. Při ní byla na hřídeli ventilátoru nalezena trhlina. Rotor byl demontován a nahrazen náhradním rotorem.

Obr. 8, 9 Detailní pohled na trhlinu hřídele rotoru

technická diagnostika

1/2015 •

TD11

VIBRODIAGNOSTIKA

Vibrační diagnostika na převodovkách pro gumárenský průmysl ING. JAN KŘEPELA, PH.D. WIKOV MGI

W

ikov je strojírenská skupina tvořená výrobními závody, které jsou aktivní na poli výroby a servisu robustních převodovek a ozubených kol do široké škály průmyslových oborů. Výrobní závody Wikov MGI i Wikov Gear vyrábí převodovky pro energetická zařízení, jako jsou větrné elektrárny, vodní elektrárny a tepelné elektrárny, a dále převodovky pro kolejová vozidla a pro průmyslové aplikace, kam se řadí také gumárenský průmysl. Na všechny tyto aplikace provádí naše firma vibrodiagnostiku, a to jak v rámci servisního oddělení v Hronově, tak také v Plzni. ÚVOD Provádění prediktivní údržby pomocí vibrodiagnostiky v gumárenském průmyslu, konkrétně na převodovkách mixovacích linek (obr. 1), má svá specifika. Především jde o měření vibrací při častých změnách otáček a krouticího momentu. To vyplývá ze složitého procesu míchání gumárenských směsí. Zatěžovací cykly se dále mezi sebou liší v tvrdosti vstupního polotovaru. Tyto převodovky jsou ve většině případů řešeny konstrukčně jako 4stupňové převodovky s čelními ozubenými koly; poslední stupeň slouží pouze k rozdělení výkonu na dva protisměrně se točící výstupní hřídele, které jsou přes zubové spojky napojeny na hřídele šneků mixéru. Při sběru naměřených dat a sledování trendů vibrací je nutné rozlišovat, při jakých směsích je měření prováděno a porovnávat výsledky měření pro stejné zatěžovací případy.

Obr. 1 Převodovka 550ET pro pohon mixéru TD12 • 1/2015 technická diagnostika

Obecně lze říci, že je výhodné pro tyto aplikace měřit časové záznamy vibrací synchronizované s otáčkami vstupního hřídele pro všechny měřicí body převodovky. Z naměřených signálů je potom možné provádět jednotlivá FFT spektra pro konkrétní otáčky vstupního hřídele. V případě vyhodnocování dat bez synchronizace s otáčkami je velice těžké přiřazovat k jednotlivým amplitudám ve FFT spektru zdroj buzení. Na obrázku 2 je pro demonstraci znázorněn průběh otáček vstupního hřídele do převodovky za 5 hodin provozu. Dalším bodem pro složitější diagnostiku jsou hlukové rázy, které vznikají z důvodu rychlých změn zatěžovacího momentu z důvodu velké elasticity mixované směsi. Tyto rázy budou podrobněji popsány níže.

Obr. 2 Průběh otáček v rámci pracovního cyklu PRŮBĚH ZATĚŽOVÁNÍ PŘEVODOVEK Průběh zatěžování převodovky souvisí s polohou a přítlakem pístu násypky do mixéru. Pohon mixéru se nejprve roztočí do určitých otáček podle druhu směsi a potom začne tlačit píst, který vytváří zátěž pro hřídele šneku. Jelikož je mixovaná směs velice elastická, dochází k častým momentovým rázům. Po několika cyklech dojde k čisticímu procesu, který je charakteristický nárůstem otáček na 1 500 min-1, ale při velkém poklesu krouticího momentu pohonu. Na obrázku 3 je vidět průběh časového záznamu vibrací v jednotkách zrychlení, který byl měřen ve stejný čas na ložisku výstupního hřídele převodovky a na ložisku hřídele šneku na mixéru. Tento záznam je proveden na mixovací lince. Ta vykazovala nepříjemné hlukové rázy, které vznikají odlehnutím kontaktních ploch. V časovém záznamu vibrací, jak na mixéru, tak na převodovce, je také vidět několik rázů, které časově odpovídají nepříjemným hlukovým rázům. Tyto rázy nejsou periodické, proto lze usuzovat, že nepocházejí z poruch komponent převodovky, mixéru a motoru, jako jsou ložiska nebo ozubení. Dále na obrázku 3 je možné vidět rozdíl průběhu časového záznamu měřeného na převodovce. Zde je vidět část mixovacího cyklu pod 100% zatížením a část čištění při

VIBRODIAGNOSTIKA

vyšších otáčkách. Dále je vidět díky časové synchronizaci obou signálů, že se rázy vyskytují na obou zařízeních. Časová synchronizace signálů

Momentový ráz

časovým signálem vibrací. Jestliže jsou tyto rázy shodné, je možné tento problém diagnostikovat pomocí vibrací.

mixér mixér

převodovka

převodovka

Proces čištění

Obr. 3 Synchronizovaný časový záznam vibrací z převodovky a mixéru ZÁKLADNÍ DIAGNOSTIKA PŘEVODOVKY Pro diagnostiku převodovek mixovacích linek je výhodné zpracovat naměřené časové průběhy vibrací z jednotlivých měřicích bodů pro dané otáčky motoru do FFT transformace pro tyto veličiny:  měření efektivní hodnoty rychlosti vibrací v rozsahu 2–1 000 Hz dle normy ISO 10816-3,  měření špičkové hodnoty pro zrychlení v rozsahu 2–10 000 Hz,  měření obálky zrychlení v pásmu 500–10 000 Hz. Také doporučuji provádět detailní analýzu časového záznamu, který je synchronizovaný s otáčkami vstupního hřídele. Tento signál je možné graficky znázornit v časovém úseku pro jednu otáčku ozubeného kola nebo pastorku a je možné sledovat průběhy záběrů ozubení. V případě poškozeného ozubení se viditelně objevují v tomto časovém záznamu rázy, které odpovídají poškození ozubení. Pro diagnostiku ložisek postačuje obálková analýza ve FFT spektru nebo pro pomaloběžné hřídele časový záznam obálky zrychlení. DIAGNOSTIKA ZVUKOVÝCH RÁZŮ Zvukové rázy jsou nepříjemné pro obsluhu zařízení a navíc vzbuzují pocit destrukce zařízení. Hledání zdroje těchto zvuků je velice komplikované, protože se jedná o časově velice krátký jev. Při takovém problému většinou vznikají rozpory výrobců jednotlivých zařízení, zda se jedná o mixér, převodovku nebo spojky. Z těchto důvodů byla použita metodika pro diagnostiku zvukových rázu na bázi časově synchronizovaných signálu, které byly měřeny na výstupních hřídelích převodovky a protilehlých ložiscích na mixéru. Při zvětšení časových signálů v blízkosti rázů je možné odečíst, co je zdroj rázu a co je odezva na ráz. Na obrázku 4 je vidět časové zpoždění odezvy na ráz v místě převodovky. Hlavní ráz se odehrává v mixéru. Nejprve je nutné zjistit časovou synchronizaci mezi zvukovým projevem a rázem, který je naměřen

Obr. 4 Detailní rozbor rázu Na obrázku 5 je možné pozorovat drobné časové zpoždění včetně fázového posunu 180° mezi signály, které jsou měřeny na obou ložiskových domcích na mixéru. To vysvětluje, že ráz, který se šíří v mixéru, není ve stejné fázi na obou hřídelích šneku. Také z časových záznamů rázu měřených na ložiskových domcích výstupních hřídelí na převodovce jsou rázy ve stejný čas v opačné fázi (obr. 6). Tento jev je možné vysvětlit přenosem rázu přes zubové spojky na výstupní hřídele převodovky bez fázového posunu.

mixer pozice 1

mixer pozice 2

Obr. 5 Detailní rozbor rázu převodovka pozice 1

převodovka pozice 2

Obr. 6 Detailní rozbor rázu technická diagnostika

1/2015 •

TD13

VIBRODIAGNOSTIKA

ZÁVĚR Provádění vibrodiagnostiky na převodovkách pohonů mixérů pro gumárenský průmysl je nezbytné především kvůli vysokým nákladům při dlouhodobé odstávce. Poruchy ložisek je možné odhalit pomocí obálkových analýz ve FFT spektru v prvopočátku poškození. Poruchy ozubení lze detekovat především z časového signálu zrychlení. Pomocí měření efektivní hodnoty rychlosti dle normy ISO 10816-3 včetně zpracování FFT spektra je možné

detekovat poruchy uvolněním součástí nebo převodovky na základech. Pro komplikovanější problémy, jako jsou neperiodické zvukové rázy, které vyplývají z pracovních cyklů, je vhodné použít metodu porovnávání časově synchronizovaných signálu. V tomto případě tato metoda potvrdila jako zdroj rázu mixér a špatný útlum ve spojkách. Recenzent: doc. Dr. Ing. Elias Tomeh, Technická univerzita v Liberci

NAOBZORU

S tabletem či smartphonem v průmyslové výrobě Společnost SKF uvedla na český trh novinku mezi přístroji pro vibrační diagnostiku – SKF Wireless MicroVibe, snadno ovladatelné kompaktní zařízení, které svým uživatelům umožňuje bezpečně, rychle a jednoduše vyhodnotit problémy s rotačními částmi strojů. SKF Wireless MicroVibe Zařízení Wireless MicroVibe je součástí portfolia přístrojů SKF pro účinnou správu provozních prostředků, která, může významně snížit celkové náklady na jejich vlastnictví. SKF se proto věnuje údržbě zaměřené na produktivitu (TPM – Total Productive Maintenance), což je japonská filosofie využívaná v mnoha odvětvích průmyslu. U nepřetržité výroby, kde nejsou žádné plánované prostoje, je nezbytné zvyšovat celkovou efektivitu a maximálně snížit míru pravděpodobnosti selhání zařízení. Je nutné se soustředit na preventivní, prediktivní i proaktivní údržbu, eliminovat ztráty a vybudovat maximálně efektivní údržbu. Vibrační diagnostika Jedním ze základních nástrojů pro efektivní sledování stavu výrobního zařízení je vibrační diagnostika, která poskytuje nejvíce informací ze všech obvyklých způsobů sledování zařízení. Monitorování stavu ložiskového uložení a dalších strojních součástí má zásadní vliv na eliminaci neplánovaných odstávek, nákladných oprav a umožňuje předem plánovat odpovídající kroky ze strany údržby. Vibrační diagnostika nachází uplatnění prakticky ve všech průmyslových aplikacích, ať už to jsou převodovky, obráběcí stroje, turbíny, papírenské stroje, elektromotory, kompresory, ventilátory a další rotační stroje. SKF Wireless MicroVibe, cenově efektivní řešení pro analýzu vibrací, zajišťuje spolehlivý a rychlý bezdrátový sběr dat prostřednictvím

WiFi. Ve spojení s tabletem či smartphonem umožňuje shromažďovat a analyzovat základní data a představuje tak vhodné základní a cenově efektivní řešení pro měření vibrací strojů, analýzu prvotních příčin vibrací a sběr dat během obchůzky. „Bezdrátový snímač pomůže našim zákazníkům vyhodnotit data mnohem snadněji a rychleji než jiná srovnatelná řešení na trhu. Každý, kdo má tablet, může zkontrolovat stav stroje podle standardů ISO či stav ložisek anebo provést kontrolu podle uživatelsky definovaných alarmů. S tímto základním zařízením lze dokonce zavést jednoduchý program pro monitorování stavu rotačních strojů,“ vysvětluje Torsten Bark, produktový manažer společnosti SKF. Automatický sběr dat SKF Wireless Microvibe, CMVL 4000-EN umožňuje realizovat rychlý automatický sběr dat na více měřených místech. Přístroj umožňuje měřit veškeré v současné době používané parametry pro vibrační diagnostiku např. zrychlení, rychlost vibrací, výchylku a v neposlední řadě i obálku signálu zrychlení. Pokud použijeme nastavení alarmových výstrah ať už u rychlosti vibrací dle ISO standardů nebo stavu ložiska dle doporučení SKF, při překročení alarmových hodnot (výstraha nebo nebezpečí) dojde k upozornění technika. Ten může jednoduše pomoci funkce FFT spektra a časové vlny zjistit prvotní příčinu vzniku vibrací a určit ihned problémy jako např. nevývahu, nesouosost, mechanické uvolnění poškození ložiska a jiné. Veškerá naměřená data, lze přenést do počítače, uložit do trasy a provádět trendovou analýzu nebo je podrobněji vyhodnocovat a zkoumat. www.skf.cz


Pátráte? Hledáte? Sháníte? Nenacházíte? Vyhledávejte na správném místě! ru.almanachprodukce.cz Přejete si zviditelnit svoji ﬁrmu, své produkty a řešení? Přidejte zápis do interaktivního katalogu. Vše dostupné ZDARMA na jednom místě.

Trade Media International, s. r. o. Mánesova 536/27, 737 01 Český Těšín Tel.: +420 558 711 016, [email protected]

VIBRODIAGNOSTIKA

Vibrační diagnostika ve společnosti ČEZ ING. VÍT PAVLÍK ČEZ, A. S., VEDOUCÍ ODDĚLENÍ DIAGNOSTIKA KLASICKÝCH ELEKTRÁREN

ÚVOD ČEZ a. s. je v České republice dlouhodobě působící společnost a je známá široké veřejnosti především jako dodavatel elektřiny. V České republice je okolo 70 % elektřiny vyrobeno právě v této společnosti. V minulém roce vyrobil ČEZ ve svých elektrárnách 58,3 TWh elektrické energie. Mimo to je ČEZ také významným dodavatelem tepla, které následně putuje do mnoha domácností velkých městských aglomerací. V poslední době zaujímá místo na trhu také jako dodavatel plynu a netradičně nabízí nově mobilní komunikaci a další produkty nesouvisející přímo s výrobou a dodávkou elektrické energie. Většina zařízení pro výrobu elektrické energie je na konci své projektové životnosti. Proto byla v naší společnosti v roce 2007 zahájena komplexní obnova elektráren Tušimice (4 × 200 MW) a Prunéřov 2 (3 × 250 MW), kdy veškeré původní zařízení bylo demontováno a na jeho místě instalováno zcela nové zařízení. Zároveň byl vybudován nový superkritický blok v elektrárně Ledvice o výkonu 660 MW a paroplynový cyklus v elektrárně Počerady složený ze dvou spalovacích plynových turbín a jedné parní turbíny. Celkový výkon tohoto bloku je 841 MW. Původně byl tento blok plánován pro základní provoz. Situace na trhu a podmínky v rozvodné síti, kde stále větší roli sehrávají obnovitelné zdroje (větrné a solární elektrárny), spolu s nepředvídatelným provozem závislého od počasí, nás přinutily provozovat tento blok především jako tzv. špičkovací blok. Podmínky v síti mají mimochodem také vliv na způsob provozování všech bloků, včetně těch starších. Parní turbíny, původně provozované na svých projektovaných hodnotách (základní provoz), jsou nyní provozovány ve větším regulačním rozsahu začínajícím již od poloviny jejich projektovaného výkonu až do maximálního. Zároveň jsou mnohem častěji odstavovány a znovu najížděny. Zařízení je tak více namáháno a dochází k jeho rychlejší degradaci. Proto je potřeba sledovat jeho okamžitý stav. Jedním z nástrojů pro stanovení kondice zařízení je vibrační diagnostika. Za provozu je to zároveň nejspolehlivěji vypovídající metoda o jeho stavu. O její účinnosti vypovídají i každodenní doporučení na údržbářský zásah pro sledované stroje na základě provedení analýzy měření vibrací. CENTRÁLNÍ ODDĚLENÍ DIAGNOSTIKA KLASICKÝCH ELEKTRÁREN Pro potřeby zajišťování výkonu vibrační diagnostiky v ČEZ vzniklo v roce 2001 centrální oddělení diagnostika klasických elektráren (KE). Organizačně je oddělení zařazeno do útvaru technické kontroly a diagnostiky (TKaD). Tento útvar se dále dělí na další oddělení, zabývající se TD16 • 1/2015 technická diagnostika

diagnostikou tlakových celků, což představuje hlavně kotle, materiálovou diagnostiku strojních a stavebních konstrukcí a oddělení elektra. Oddělení diagnostika klasických elektráren má kromě vibrační diagnostiky rovněž na starost materiálovou diagnostiku parních turbín a měření velmi přesných nivelací ke zjištění deformací základové stolice a osy rotace TG. Před vznikem tohoto oddělení byla vibrační diagnostika na jednotlivých elektrárnách vykonávána různorodě. Na některých elektrárnách působil vlastní vibrační diagnostik, na některých elektrárnách nebyla vibrační diagnostika vykonávána vůbec. Probíhalo zde pouze měření celkových hodnot vibrací zařízení bez jakýchkoliv dalších analýz. Centrální útvar měl za úkol nastavit provádění vibrační diagnostiky jednotně na všech elektrárnách. SYSTÉM ŠKOLENÍ ČLENŮ ODDĚLENÍ Protože úroveň znalostí jednotlivých diagnostiků nového oddělení byla rozdílná, byl zahájen systém soustavných školení všech členů oddělení ve spolupráci s Asociací technických diagnostiků České republiky. Nově nabyté znalosti těchto diagnostiků byly potvrzeny získáním certifikátu pro funkci technik diagnostik vibrací, vydávaného Akreditovaným certifikačním místem DTO CZ, s. r. o. (dále ACM DTO CZ). Završením tohoto úsilí byla pak akreditace činnosti vibrační diagnostiky v rámci Inspekčního orgánu ČEZ, a. s., pro technická zařízení č. 4026 v roce 2005 (viz internetové stránky www.cez.cz/cs/vyroba-elektriny/ inspekcni-organ-cez.html). Český Institut pro Akreditaci spolu s ATD ČR pak pravidelně kontroluje a přezkušuje činnost oddělení a znalosti jednotlivých členů formou pravidelných auditů. INSPEKČNÍ ORGÁN ČEZ, A. S. Inspekční orgán ČEZ, a. s., se skládá z interních a externích členů. Interními členy jsou zaměstnanci ČEZ, a. s. – pracovníci oddělení diagnostika KE. Ti jsou rozmístěni po jednotlivých detašovaných pracovištích, elektrárnách ČEZ a zároveň zajišťují měření na dalších lokalitách. Protože členů je pouze sedm, nejsou schopni vykonávat měření na všech lokalitách. Proto jsou do inspekčního orgánu přijímáni rovněž externí členové, pracovníci odborných firem zabývajících se vibrační diagnostikou. Ti podstupují stejný rozsah školení včetně zkoušek jako interní členové. Mezi externí členy patří především zaměstnanci SKF CZ, a. s. a Spectris Praha spol. s r. o., kteří jsou členy od založení. Dalšími externími členy jsou zaměstnanci AmpluServis, a. s. Letos probíhá příjem dalších členů do inspekčního orgánu, pracovníků firmy Siemens Electric Machines s. r. o. z Drásova. Na obr. 1 jsou zobrazeny jednotlivé elektrárny ČEZ a zároveň i rozmístění interních členů inspekčního orgánu a jejich působení na ostatních lokalitách. Pracovníci z elektrárny Prunéřov 2, kde působí tři odborníci včetně

VIBRODIAGNOSTIKA

vedoucího diagnostiky KE, zajišťují měření na obou elektrárnách Prunéřov a v elektrárně Tušimice. Dále vyjíždějí pouze k mimořádným zásahům na ostatní elektrárny na severu Čech. Další dva kolegové, kteří přešli z odprodané elektrárny Chvaletice na pracoviště do Kolína, zajišťují vibrační diagnostiku na elektrárně Počerady včetně nového paroplynového cyklu. Mimo to ještě provádějí měření na svém předchozím působišti, v elektrárně Chvaletice. Další člen sídlící na teplárně Poříčí zároveň ještě zajišťuje vibrační diagnostiku na teplárně Dvůr Králové a částečně i na elektrárně Mělník. Poslední člen oddělení diagnostika KE má své pracoviště na vodní elektrárně Štěchovice a má na starosti veškerou Vltavskou kaskádu a přečerpávající elektrárny na Dlouhých stráních a v Dalešicích. Kolegové z jaderných elektráren pro nás zajišťují měření na teplárně Hodonín. Na ostatních lokalitách pak již působí externí členové.

Obr. 1 Rozmístění hlavních výrobních zdrojů ČEZ a detašovaných pracovišť oddělení diagnostika klasických elektráren včetně jejich působení SBĚR DAT PRO VIBRAČNÍ DIAGNOSTIKU A POUŽÍVANÉ DIAGNOSTICKÉ METODY Sběr dat pro vibrační diagnostiku je založen především na pochůzkovém měření přenosnými datakolektory. Pracovník obchází s přístrojem jednotlivá zařízení dle předem naplánované obchůzky a měří absolutní vibrace ložiskových stojanů. Naměřená data pak přenese do databáze měření, kde je diagnostik vyhodnotí. Některé významné stroje, především turbíny, jsou pak osazeny on-line monitorovacími diagnostickými systémy. Tyto systémy kromě měření absolutních vibrací ložiskových stojanů používají hlavně bezkontaktní měření relativních vibrací rotorů. Na elektrárnách Dětmarovice a Ledvice byl systém pro monitorování turbín rozšířen také pro sledování všech velkých strojů na elektrárně. Stejná filozofie byla nyní aplikována i v rámci komplexních obnov a u nově budovaných zdrojů. Všechny on-line systémy jsou dálkově přístupné přes internet, a tak s výhodou můžeme stroje vyhodnocovat a hlídat na svých detašovaných pracovištích na druhém konci republiky bez nutnosti přejíždět dlouhé vzdálenosti přímo k inkriminovanému stroji. Pochůzková

diagnostika na těchto strojích je pak prováděna do stejné databáze měření jako on-line aplikace. Jinak je pro potřeby pochůzkových měření všech zařízení na všech lokalitách ČEZ primárně využívána centrální databáze SKF @ptitude Monitoring Suite. Měření do této databáze je prováděno datakolektory Microlog. Všechna měření jsou uložena na jednom místě, je tak zajištěn přístup pro všechny interní členy inspekčního orgánu a zároveň snadná zastupitelnost při měření.

Obr. 2 Měření přenosným datakolektorem Microlog Výsledky všech analýz jsou pak ukládány přes elektronické protokoly do centrální softwarové aplikace pro revize a diagnostiku zařízení LTO Suite. V šabloně elektronického protokolu generované pro zpracování výsledků z měření z LTO Suite jsou předpřipravená výběrová pole obsahující charakteristické jednotlivé typy závad, které diagnostik přiřazuje při vyhodnocování příčin zvýšených vibrací na zařízení. Tyto závady lze pak dále statisticky zpracovávat přímo v softwaru LTO Suite nebo v tabulkové aplikaci Microsoft Excel, do níž je možné všechna data ze zařízení přenášet. Aplikace LTO Suite používá jednotnou klasifikační stupnici A–E pro vyhodnocení všech prováděných revizí, testů a diagnostik na sledovaném zařízení. Výsledky z jednotlivých metod lze tak snadno zpracovávat pro stanovení celkového stavu zařízení. Stupnici A–E si můžeme představit jako semafor. První dva stupně značí zelenou pro chod zařízení, přičemž A je perfektní stav bez jakýchkoliv závad, zpravidla dosahovaný u nových zařízení. Klasifikační stupně C a D odpovídají oranžové barvě, kdy je detekována počínající závada a je potřeba se technická diagnostika

1/2015 •

TD17

VIBRODIAGNOSTIKA

připravit na její odstranění. D již představuje závažnější poruchu, kterou je třeba řešit neodkladně a je nutné pro ni naplánovat odstávku zařízení v nejbližším možném termínu. Klasifikační stupeň E znamená pro chod zařízení červenou, okamžité odstavení zařízení a jeho opravu nebo výměnu. Všichni členové inspekčního orgánu, pracovníci oddělení diagnostika KE a externí členové z odborných firem využívají při své práci základní diagnostické metody využívající klasická frekvenční spektra měření vibrací. Zároveň ale využívají i všechny možné další způsoby zpracování a zobrazení signálu z měření vibrací, především pro diagnostiku stavu ložisek či převodovek. Datakolektory umožňují analyzovat kromě signálu ze snímače vibrací i jiné signály, např. napájecí proud elektromotorů, z kterého lze identifikovat například poškození rotorových tyčí elektromotorů. Mezi speciální úlohy prováděné členy inspekčního orgánu patří také například měření provozních tvarů kmitů či měření vlastních frekvencí zařízení pomocí rázového kladívka, tzv. bump testu. Standardní úlohou prováděnou našimi pracovníky je i provozní vyvažování rotorů, a to včetně turbín. V praxi využíváme i nové metody. Jednou z nich je i sledování vibrací jednotlivých lopatek NT rotorů parních turbín. Pracovníci Ústavu termomechaniky Akademie věd České republiky vyzkoušeli a postupně vypracovali na našem zařízení unikátní systém bezkontaktního měření vibrací lopatek ve spolupráci se Západočeskou univerzitou Plzeň (ZČU). Ulomení lopatky představuje kromě bezpečnostního rizika velké finanční ztráty způsobené jak samotnou opravou poškozené lopatky a případných následných škod způsobených odlétnutými zbytky lopatky, tak ztrátou plateb za dodávky elektrické energie způsobené výpadkem výroby. Nyní je tento systém používán pro sledování vibrací dlouhých lopatek koncových stupňů NT rotorů parních turbín na elektrárně Temelín a na nových turbínách v Počeradech, Ledvicích a v Prunéřově. V Tušimicích byl využit také systém RAMS od ZČU Plzeň pro sledování zadírání rotorů při odstavení turbíny a protáčení rotorů na nízkých otáčkách. Tento systém se napojuje na standardní snímače pro měření absolutních a relativních vibrací on-line systémů a zpracovává signál odlišným způsobem, s větším rozlišením a počtem frekvenčních čar, než provádějí klasické on-line systémy. Systém RAMS je nyní schopen podávat i informace o chování oběžných lopatek rotorů. Proto jej nasazujeme stále častěji na všechny ostatní turbíny, ať již při přejímání nových turbín nebo při měřeních před a po opravě stávajících turbín. Prezentace obou systémů je uvedena v článku Jindřicha Lišky ze Západočeské univerzity Plzeň. Výsledky oddělení diagnostika KE, respektive celého Inspekčního orgánu ČEZ, přinášejí společnosti cenné informace a stavu zařízení. Svými rozbory pomáhají diagnostici k včasným opravám zařízení a zároveň napomáhají identifikací problémů k přesnější specifikaci údržbářského zásahu s možností se na něj tak připravit a případně i zajistit potřebné náhradní díly. TD18 • 1/2015 technická diagnostika

PŘÍKLADY ŘEŠENÝCH PŘÍPADŮ Na následujících obrázcích jsou uvedeny příklady nálezů poruch na sledovaném zařízení z každodenní běžné praxe. Jedním z nich jsou poruchy ložisek na obr. 3 a 4. Stanovení stavu ložiska je standardní úlohou a diagnóza poškození ložiska má vysokou míru spolehlivosti. Diagnostik je podle poruchových čar ve frekvenčním spektru vibrací schopen stanovit zda se jedná o poškození kroužků, klece nebo valivých elementů. Podobnou úlohou je sledování stavu převodovek. Identifikace poškození ozubení kol převodovky je hlavně u složitějších a pomaluběžných převodovek, jako je na obr. 5, komplikovanější hlavně kvůli problémům při přenosu vibračního signálu do místa měření.

Obr. 3, 4 Příklad poškozeného ložiska potvrzující předchozí diagnózu vibračního diagnostika Při své práci využíváme hlavně analýzy signálů z měření vibrací rotačních strojů. Kromě toho využíváme i dalších metod. Na obr. 6 je dokladován příklad nalezení poruchy elektrického motoru zjištěné z rozboru měření napájecího proudu elektromotoru, ve kterém se jeho analýzou dají zjistit mechanické poruchy zařízení.

VIBRODIAGNOSTIKA

relativních vibrací rotoru turbíny z on-line systému (viz obr. 8) lze identifikovat zadírání rotorů o statorové části podobně jako na obrázku 9, kde došlo k zadírání rotoru kvůli špatně nastaveným vůlím břitů v olejových ucpávkách ložiskového stojanu.

Obr. 5 Poškození ozubení kol převodovky

Obr. 7 Vyvažování rotoru budiče pro snížení nadměrných vibrací při přejíždění kritických otáček během najíždění TG

Obr. 8 Příklad on-line systému pro měření vibrací turbín

Obr. 6 Poškození rotorových tyčí elektromotoru spalinového ventilátoru stanovené na základě analýzy měření napájecího proudu Měření vibrací jsou v ČEZ prováděná na všech důležitých zařízeních pro provoz elektrárny zastupující různé typy strojů: čerpadla, ventilátory nebo mlýny a podobně, která mohou být doplněna převodovkou nebo hydrospojkou. Nejdůležitější stroje na elektrárně jsou však soustrojí turbíny a generátoru (TG), kterým je proto věnována velká pozornost. Jejich diagnostika je vrcholem vibrační diagnostiky. V oddělení diagnostiky se vyhodnocují on- line aplikace měření vibrací na TG a díky přenosu dat po sítích i ze vzdálených lokalit. Pomocí těchto systémů jsme schopni v nutných případech provést i provozní vyvažování rotorové soustavy TG. Případ takového vyvažování je na obrázku 7. Oranžově je zde zobrazen průběh vibrací před vyvážením a modře po založení korekčního závaží. Pomocí analýzy

Obr. 9 Pohled na olejové ucpávky ložiskového stojanu TG Nejzávažnější poruchou na turbíně je pak ztráta rotorových částí. Ve výřezu na obrázku 10 je vidět detail chybějící lopatky na předposledním oběžném kole. Při sledování technická diagnostika

1/2015 •

TD19

VIBRODIAGNOSTIKA

standardními on-line systémy jsme z měření relativních rotorových vibrací schopni zjistit, že k události došlo. Pomocí bezkontaktního měření vibrací lopatek – BTT – lze zachytit i vývoj poruchy. Na obrázku 11 jsou z tohoto

systému zobrazeny amplitudy vibrací jednotlivých lopatek na třetím oběžném kole.

Obr. 10 Příklad ulomené lopatky na NT rotoru turbíny 200 MW

Obr. 11 Amplitudy vibrací jednotlivých lopatek na třetím oběžném kole ze systému BTT

Recenzent: Ing. Tadeáš Lipus, SKF CZ, a. s., Praha

Podzimní semináře zařazené v rámci doprovodného programu MSV Brno Údržba jako cenný nástroj při hledání úspor IV

Padělky v průmyslové výrobě

17. 9. 2015

16. 9. 2015

Veškeré informace a aktuality sledujte na www.konference-tmi.cz. TD20 TD20• •1/2015 1/2015technická technická diagnostika diagnostika


1/2015 •

TD20

VIBRODIAGNOSTIKA

Vibrace jako zdroj poznání Tradice měření vibrací a hluku na katedře výrobních strojů a zařízení Fakulty strojní ČVUT v Praze sahá již do 60. let minulého století. V průběhu dalších let se podařilo pořídit první analyzátory firmy Bruel&Kjaer a dále bylo rozšiřováno přístrojové vybavení, což vedlo také k významnému zkvalitnění výuky i následnému rozvoji spolupráce s průmyslem při řešení problémů vibrací. Novým impulzem, který umožnil významně zvýšit úroveň odborných znalostí a zkušeností našeho pracoviště, bylo založení Výzkumného centra pro strojírenskou výrobní techniku a technologii (Research Center of Manufacturing Technology – RCMT) v roce 2000. Od tohoto data je patrný výrazný nárůst objemu spolupráce s průmyslovými podniky. Zpočátku byli našimi partnery výrobci obráběcích strojů, v poslední době se portfolio zákazníků rozrůstá i o uživatele obráběcích strojů a firem z dalších oborů průmyslové výroby. Silnou stránkou RCMT je široká škála výzkumných a vývojových aktivit, komplexně zaměřených na vývoj strojů s vyšší přidanou hodnotou, podporu efektivního provozu strojů a systémů a zvyšování produktivity obrábění. Problematika analýzy vibrací a kmitání představuje jedno z nosných témat, v němž se účinně spojuje přístup experimentální diagnostiky a výpočtových simulací. Přínos

kombinace experimentálního a simulačního přístupu se uplatňuje jak při vývoji nových strojů, tak při analýzách neuspokojivých vlastností existujících konstrukcí. Na základě získaných poznatků mohou vznikat doporučení pro optimalizační úpravy vybraných dílců. Mezi často využívané techniky měření vibrací patří experimentální modální analýza. Měřená struktura je vybuzována poklepem modálního kladiva, nebo rozkmitávána modálním budičem a odezva na toto širokopásmové buzení je zaznamenávána v každém z vrcholových bodů drátového modelu stroje. Správné sestavení tohoto modelu je jedním z klíčových kroků vedoucím k úspěšnému výsledku měření. Vizualizace tvarů kmitání na vlastních frekvencích struktury/stroje je velmi účinným diagnostickým nástrojem, který umožňuje odhalit slabá místa konstrukce a eventuální nedokonalosti montáže či provozní poruchy (uvolněné kotvící šrouby, prasklé patky atp.). Typickým případem v obráběcích strojích je snížená tuhost ve stykových plochách nebo použití komponent se sníženou tuhostí (např. poddimenzovaná lineární vedení). Uvedené montážní či konstrukční chyby mohou v praxi způsobovat nestandardní chování stroje z hlediska původního očekávání konstruktérů. Nepřesnosti montáže, které bývají jednou z častějších příčin snížených provozních vlastností, jsou obtížně postižitelné ve výpočtových simulacích. Proto zůstává měření dynamických vlastností strojů stále tou nejpřesvědčivější metodou vedoucí k odhalení příčin neuspokojivého chování stroje.

Výpočetní modální analýza umožňuje detailně odhalit místa konstrukce se zvýšenou poddajností

Vizualizace deformací stojanu na jedné z vlastních frekvencí – experimentální modální analýza

Ing. Petr Chvojka, Ph.D. Vedoucí skupiny měření, RCMT a Ústav výrobních strojů a zařízení, FS ČVUT v Praze


1/2015 •

TD21

VIBRODIAGNOSTIKA

Z dalších technik experimentální diagnostiky vibrací je možno zmínit měření provozních tvarů kmitů. Jde o obdobu předešlé metody, ovšem buzení je zde zastoupeno samotným provozem stroje a tudíž může být často i změřená vibrační odezva blíže realitě. Mezi další hojně využívané techniky patří také měření rozběhu a doběhu stroje, které je velmi rychlým a přitom účinným nástrojem pro posouzení stavu stroje, nalezení jeho kritických otáček a vlastních frekvencí. Nelze opomenout i standardní metodu vibrační diagnostiky – trendování jednotlivých širokopásmových hodnot vibrací v průběhu živostnosti stroje. Mezi základní nabídku našich služeb patří i provozní vyvažování strojů. Využití verifikovaných výpočetních modelů doplňuje měření vhodně pro rychlé posouzení řady konstrukčních

Vibrace měříme nejen na obráběcích strojích – turbokompresor – trendování vibrací úprav a přispívá k doporučení výběru nevýhodnější varianty pro optimalizaci požadovaných vlastností. Jedním z často poptávaných problémů je např. identifikace příčin nízkého výrobního výkonů strojů. Byla realizována řada úspěšných aplikací, které odhalily slabá místa stroje, např. v tuhostně nevyvážené stavbě křížových saní a smykadla, nebo poukázaly na možné přínosy uplatnění materiálů se zvýšeným tlumením. Celou nabídku služeb pro naše partnery i potenciální zákazníky naleznete na webových stránkách www.rcmt.cvut.cz, či na specializovaných stránkách akreditované zkušební laboratoře www.rcmt.cvut.cz/zkuslab.

Rozběh, řádový analyzátor – nárůst vibrací na vysunutém smykadle

JIŽ 10. ROKEM NA ČESKÉM TRHU

PRŮZKUM TRHU: Průmyslové roboty

BŘEZEN/DUBEN 2015

Přesun technologií pro mobilitu do cloudu 10 Základy kybernetické bezpečnosti 28 ZPĚT K ZÁKLADŮM Použití programovacích standardů pro procházení vaším procesem 60

Číslo 3 (76) Ročník X. Moderní technologie pro inženýry

Navštivte ve dnech 24.–27. 3. 2015 stánek naší společnosti na veletrhu AMPER – hala V, číslo 2.14!

ISSN 1896-5784

Mezinárodní zdroj informací o řízení, přístrojovém vybavení a automatizaci

ISSN 1896-5784

7 věcí, které by řídící technici měli znát o managementu 10 Číslo 2 (75) Ročník X.

Mezinárodní zdroj informací o řízení, přístrojovém vybavení a automatizaci

www.controlengcesko.com


KVĚTEN/ČERVEN 2015

Mezinárodní zdroj informací o řízení, přístrojovém vybavení a automatizaci Šest tučných vydání v roce 2015.

HMI připojená ke cloudu podporují chytřejší rozhodování 16 Průmysl 4.0 a průmyslový internet věcí jako příležitosti k investicím do automatizace 22 Hledání paní Colombové aneb nástup Industry 4.0 v ČR 28 ZPĚT K ZÁKLADŮM Přenos signálu: Bezdrátové šíření více cestami 60

on-line i tištěná verze ZDARMA

www.controlengcesko.com

Objednejte si bezplatné zasílání tištěného časopisu na www.controlengcesko.com.

Máme řešení i pro Vás! SD0523: Hlídání spotřeby tlakového vzduchu nezávisle na průměru potrubí Přesné měření průtoku a teploty tlakového vzduchu v trubkách o vnitřním průměru od 38 mm do 254 mm za účelem měření spotřeby a monitorování úniků vzduchu. Měřicí rozsah: 548 Nm3/h až 29,560 Nm3/h.

www.ifm.com/cz/sd

Servis motorů a generátorů. Zaručené zvýšení spolehlivosti vašeho zařízení a výrobních procesů.

Již 120 let je ABB Servis motorů a generátorů ten správný partner pro zvýšení spolehlivosti vašeho zařízení a výrobních procesů. Nabízíme kompletní portfolio služeb od diagnostiky přes servis na dílně i na místě u zákazníka, řešení náhradních dílů po replacement pro motory, generátory, elektromagnety, suché transformátory apod. Používáme nejmodernější a unikátní technologie a diagnostická zařízení (MACHsense-P, MACHsense-R, LEAP), které dokáží rozpoznat možné závady dříve, než nastanou a udržet tak efektivní provoz v chodu. 80 % námi servisovaných motorů je vyrobených mimo ABB. To je důkaz naší kvality a důvěry našich partnerů. Více o servisu na www.abb.cz

ABB s.r.o. K Zyfu 929 720 00 Ostrava - Hrabová Email: [email protected]

Speciální příloha: Časopis Technická diagnostika Vibrodiagnostika v české praxi

Recommend Documents