Monitorizarea atentă a stării echipamentelor critice este un aspect esențial al oricărei unități industriale. Atunci când se defectează rulmenții critici, acest lucru duce aproape întotdeauna la perioade de nefuncționare neplanificate și la întreruperea procesului de producție, ceea ce costă companiile mii de dolari în pierderi de producție. În acest studiu de caz, vom analiza modul în care o soluție de monitorizare online care utilizează senzori cu ultrasunete a reușit să detecteze o problemă la un rulment critic înainte ca aceasta să se transforme într-o problemă majoră.
Echipament critic: dispozitivul de albire dintr-o fabrică de celuloză şi hârtie
De obicei, în fabricile de celuloză și hârtie găsim o punte de spălare sau o zonă de spălare, în care hârtia este curăţată/albită în profunzime. Acest proces este realizat de o mașină numită dispozitiv de albire, care este considerată o piesă critică și fundamentală de echipament pentru operaţiunile de producţie.
- Dispozitivul de albire cu senzorul cu ultrasunete montat pe rulment.
În această fabrică, care dispune de un program predictiv de întreţinere, s-a decis să investim în monitorizarea online a acestor utilaje. Echipa de întreţinere dorește să fie alertată de îndată ce se întâmplă ceva neobișnuit cu echipamentul, pentru a preveni orice defecţiune care ar duce la oprirea producţiei. Această mașină are 4 rulmenţi, cu un diametru de aproximativ 48 inch/120 cm, care se rotesc la 3 RPM.
- Senzorii sunt conectați la 4Cast, o unitate centrală de procesare cu conexiune la internet.
Pentru a permite monitorizarea online și detectarea timpurie a defecţiunilor pe rulmenţii mașinilor sunt folosiţi senzori cu ultrasunete. Aceștia sunt senzori de acces de la distanţă ai sistemelor UE, care sunt instalaţi permanent pe rulmenţi și colectează în mod constant citiri de decibeli și înregistrări sonore. Toate aceste date sunt apoi trimise către o unitate centrală de procesare numită 4Cast. Această unitate este conectată la internet și va alerta echipa de întreţinere (alerte prin e-mail și SMS) atunci când sunt atinse anumite niveluri de decibeli. De ce ultrasunete?
Preferinţa pentru tehnologia cu ultrasunete pentru monitorizarea acestor rulmenţi are legătură cu avantajele sale evidente: deoarece senzorii cu ultrasunete monitorizează nivelurile de frecare ale rulmenţilor, orice creștere a frecării va fi observată. Acest lucru permite o avertizare foarte timpurie în caz de defecţiune. De asemenea, deoarece datele de la senzori vin sub formă de citiri de decibeli, acestea sunt ușor de interpretat: cu cât este mai mare frecarea, cu atât crește valoarea dB. Când această valoare atinge o anumită limită peste linia de bază, se trimite o alarmă.
Și chiar mai relevant pentru acești rulmenţi, ultrasunetele sunt cea mai eficientă tehnologie pentru inspectarea rulmenţilor cu viteză redusă. Rulmenţii acestei mașini se rotesc la 3 rpm. La viteze atât de scăzute, este, în general, extrem de dificil să se observe orice problemă cu ajutorul unor tehnologii precum analiza vibraţiilor sau termografia. Dar ultrasunetele sunt foarte eficiente în monitorizarea rulmenţilor cu viteză redusă, în special atunci când puteţi înregistra sunetul de la rulment, îl puteţi analiza într-un software de spectru sonor și puteţi verifica dacă amplitudinea prezintă culmi, care în mod normal indică o defecţiune.
Astfel, ultrasunetele sunt tehnologia perfectă atunci când dorim să monitorizăm online rulmenţii critici cu viteză scăzută.
Detectarea defecţiunilor cu monitorizare online folosind senzori cu ultrasunete
Totul părea să fie în regulă cu dispozitivul de albire din această fabrică de celuloză și hârtie, deoarece mașina funcţiona conform așteptărilor. Cu toate acestea, 4Cast, un sistem de monitorizare online cu ultrasunete, a primit o citire neobișnuită a decibelilor de la unul dintre senzorii cu ultrasunete. Rulmentul NDE (non-drive-end) al acestui dispozitiv de albire înregistra 17dB când, în mod normal, un rulment care se rotește la viteze atât de mici precum 3RPM ar fi trebuit să arate pur și simplu o citire de 0 dB.
Acest lucru, desigur, a făcut ca sistemul să alerteze imediat echipa de întreţinere. 4Cast a fost configurat pentru a considera că orice citire de peste 8 dB pe acest rulment este o alarmă de nivel ridicat și, prin urmare, următoarea alertă a fost trimisă de la DMS, software-ul UE Systems în care sunt stocate toate datele de la 4Cast:
Putem vedea foarte clar de ce a fost declanșată alerta: 4Cast a primit o citire de 17 dB de la un rulment în care pragul pentru o alarmă ridicată era setat la 8 dB. Mesajul de avertizare conţine, de asemenea, informaţii utile cu privire la utilaj (rulment de punte cu mișcare lentă; dispozitiv de albire) și, bineînţeles, un marcaj de timp al momentului în care a fost efectuată citirea.
Atunci când se atinge un nivel de alarmă, 4Cast va face, de asemenea, o înregistrare a sunetului de pe rulment pentru o analiză ulterioară. Acest lucru este deosebit de util în cazul rulmenţilor cu viteză mică, unde spectrul de sunet ne poate spune multe despre ceea ce se întâmplă cu echipamentul. În acest caz, chiar dacă aparent utilajul funcţiona conform așteptărilor, spectrul fișierelor de sunet a arătat o situaţie foarte diferită.
Valorile ridicate prezentate în acest exemplu sonor indică în mod clar o problemă cu rulmentul. De asemenea, atunci când reproducem fișierul sonor, putem auzi foarte clar zgomotele de impact. Defecţiunea a fost și mai evidentă atunci când fișierul de sunet a fost comparat cu o înregistrare de sunet de la unul dintre ceilalţi rulmenţi.
Diferenţele se văd foarte clar. În acest caz, înregistrarea sună liniar și pare uniformă și nu vedem deloc culmi de amplitudine. Așadar, acesta ar fi un exemplu al modului în care ar trebui să arate spectrul sonor al unui rulment bun.
Următorul pas al echipei de întreţinere a fost programarea înlocuirii acestui rulment, fără a între-rupe producţia. Atunci când a fost demontat rulmentul, deteriorarea era vizibilă în mod clar.
Semnele impactului sunt evidente. De asemenea, în arbore au fost găsite fragmente de metal, iar pe calea de rulare exterioară au fost găsite scorojiri, cu unele înţepături și o ușoară abraziune.
Concluzie
Prin detectarea problemei într-un stadiu incipient, echipa de întreţinere a fost în măsură să înlocuiască rulmentul în timpul perioadelor de nefuncţionare planificate și fără a perturba procesul de producţie. Ne putem imagina consecinţele situaţiei în care problema nu ar fi fost detectată în acest stadiu, iar rulmentul ar fi continuat să funcţioneze: fragmentele de metal ar fi afectat cu siguranţă arborele motorului, care ar fi trebuit înlocuit și el, iar instalaţia ar fi trebuit să fie supusă unei perioade de nefuncţionare neplanificate. Într-o astfel de situaţie, ne-am putea confrunta cu o pierdere de aproximativ 250 000 GBP. Prin utilizarea tehnologiei adecvate, cu procedurile de întreţinere adecvate, echipa a reușit să identifice și să rezolve problema înainte ca aceasta să devină o problemă majoră. Acest studiu de caz arată cât de importantă poate fi tehnologia cu ultrasunete, în special atunci când este utilizată în senzori conectaţi la reţea pentru a oferi soluţii de monitorizare permanentă cu adevărat online.
