Nieuwe benaderingen voor conditiebewaking in de procesindustrie

Door Robert Schmaus

Bij procesproductie is het voor het algehele succes van een fabriek van essentieel belang dat de productie zo min mogelijk wordt onderbroken.

Vrijwel elke machine die bij de productie betrokken is, is erop gericht om 24/7 zonder onderbreking te werken. In theorie tenminste. In werkelijkheid gebeuren er onverwachte onderbrekingen en werken operationele teams hard om deze zo kort en onregelmatig mogelijk te houden. Er bestaan ​​verschillende benaderingen en onderhoudsstrategieën om te helpen voorkomen en ongeplande downtime beperken, maar niet alle hiervan zijn toepasbaar op elke machine, of even succesvol in het garanderen van de uptime.

Sommige van de meest succesvolle teams gebruiken toestandsafhankelijk onderhoud om continu een combinatie van machinegezondheidsparameters te analyseren op kritieke punten in het productieproces. Deze strategie omvat het verzamelen van aanzienlijke hoeveelheden gegevens, van machinetypen en faalmodi tot feedback over de werking van apparatuur en de vereiste menselijke hulpbronnen op een bepaald vaardigheidsniveau, enzovoort. Van alle verschillende machines die in bedrijf zijn, zijn sommige cruciaal voor de productie en andere minder. Maar elke machine vereist op een bepaald punt enige interventie, aangezien gebruik en slijtage uiteindelijk tot storingen leiden.

Veel planten gebruiken een combinatie van onderhoudsstrategieën over hun inventaris van activa. Ze doen dit om de intensiteit van monitoring en meting in evenwicht te brengen met de criticaliteit van de machine en het bijbehorende proces. Hier is een overzicht van vier veelvoorkomende strategieën, gevolgd door een gedetailleerde blik op de online conditiebewakingsstrategie.

Vier onderhoudsstrategieën die vandaag worden ingezet

1. Onderhoud bij pech. Deze eenvoudige strategie volgt het patroon van "gebruik het totdat het kapotgaat zonder interventie." Het enige voordeel van deze onderhoudsstrategie is dat er geen investeringen nodig zijn om de levensduur van een machine te verlengen. De nadelen zijn ongeplande storingen, middelen en arbeidskosten onder het 24/7-model, grote voorraad reserveonderdelen en langere onderbrekingen van productieprocessen om incidenten te onderzoeken. Interessant is dat storingsonderhoud kan worden volgehouden in het voordeel van de site voor "vervangbare" machinetypen als de machine wordt bewaakt en dreigende storingen op tijd worden herkend om de vervanging te plannen.
2. Preventief onderhoud. Ook bekend als tijdgebaseerd onderhoud, preventief onderhoud omvat geplande stops en belooft minder machinestoringen. Maar de nadelen blijven bestaan: er vinden te veel vermijdbare reparaties plaats en onderdelen worden vervangen voordat ze daadwerkelijk het einde van hun levensduur hebben bereikt, wat de kosten verhoogt. Er kunnen nog steeds aanzienlijke storingen optreden bij een op tijd gebaseerde onderhoudsstrategie, hetzij omdat service-intervallen niet correct zijn gekalibreerd op de levenscycli van machines, hetzij omdat een snel voortschrijdend probleem of de onvermijdelijke willekeurige gebeurtenis niet kan worden opgemerkt.
3. Voorspellend onderhoud. Bij deze strategie worden onderhoudsstops gepland op basis van de toestand van de machine en niet op basis van een geplande of periodieke interventie. Predictief onderhoud stelt het team in staat de volledige levensduur van machinecomponenten te benutten en vermindert de reserveonderdelen inventaris, aangezien de meeste reparaties gepland zijn. Met geavanceerde storingsdetectie worden reparaties uitgevoerd voordat er grotere schade optreedt, en ongeplande downtime komt veel minder vaak voor. Het enige echte nadeel van deze onderhoudsstrategie is de ervaring en tijdsinvestering die nodig is om de machines te inspecteren en de bevindingen te interpreteren.
4. Conditiebewaking. Bij een conditiebewakingsstrategie bewaakt het team verschillende parameters of gezondheidsindicatoren op kritieke machines en let op veranderende trends. Als trillingswaarden bijvoorbeeld hetzelfde zijn als normaal, is de gezondheid van de machine hoogstwaarschijnlijk stabiel en zijn er geen verdere acties vereist. Maar als de trillingsniveaus toenemen en de meetwaarden de alarmgrenzen of drempels overschrijden, moet het team ingrijpen met verdere inspectie en analyse om de grondoorzaak te bepalen. Na een probleemdiagnose kan het team die machine nauwlettender bewaken terwijl er een reparatie wordt gepland om schade te voorkomen. Ook bekend als r (RCM) omvat deze strategie voorspellend onderhoud en de vereiste acties om correcties op machines uit te voeren, zoals balanceren en uitlijnen van machines.

Het verzamelen van conditiebewakingsmetingen

Het volledige spectrum van op betrouwbaarheid gericht onderhoud gebruikt vijf of meer meetmodaliteiten om de machineconditie te beoordelen: olieanalyse, ultrageluid, trillingen, thermografie en motortesten. Fabriekspersoneel kan handmatig gegevens verzamelen met behulp van draagbare inspectietools, of ze kunnen delen van de gegevensverzameling automatiseren met behulp van online . Veel fabrieken gebruiken beide praktijken in combinatie.

Online conditiebewakingssystemen omvatten doorgaans sensoren die op machines zijn gemonteerd, een verbindingsmethode (kabel of draadloos) en software voor gegevensanalyse. De sensoren verzamelen gegevens over de machineconditie en de software biedt verschillende niveaus van alarmering, trending en visuals ter ondersteuning van verder onderzoek. Sommige systemen bieden zelfs aanbevolen vervolgstappen. Verschillende niveaus van online CM-systemen kunnen geschikt zijn voor verschillende soorten machines, afhankelijk van de conditievereisten. Een pomp of ventilator kan worden afgedekt door een eenvoudig online CM-systeem, terwijl complexere machines met variabele snelheden en belastingen bijvoorbeeld geavanceerdere bewaking vereisen.

Waarom online conditiebewakingssystemen?

Productiekritische machines vereisen vaak een gespecialiseerde monitoringaanpak. Een van de essentiële voordelen van een online CM-systeem is dat het continu gegevens verzamelt en op zoek is naar veranderingen. Een online CM-systeem kan snel kleine variaties detecteren en, als limieten worden overschreden, het team waarschuwen. Als de storingstoestand snel evolueert en er mogelijk schade dreigt, is een online CM-systeem dat binnen enkele minuten of uren gezondheidsindicatoren bemonstert, veel efficiënter dan het inzetten van een persoon om de machine persoonlijk te monitoren. Evenzo is het volgen van de toegankelijkheid van meetpunten of variaties in het proces veel haalbaarder voor teams die een online CM-systeem gebruiken dan handmatige meetmethoden.

Kritisch machinevoorbeeld: verticale walsmolens

Verticale walsmolens (VRM) zijn een klassiek voorbeeld van een productiekritieke machine. Als deze machine zonder waarschuwing stopt met werken, verstoort dit de rest van het productieproces. Als een van de twee beschikbare VRM's in een fabriek stopt met werken, halveert dit de productiviteit. Bovendien neigen veel industrieën naar minder, grotere machines.

De cementindustrie gebruikt bijvoorbeeld nu vaak één grote molen in plaats van twee VRM's die parallel werken. Typische VRM-problemen zijn onder meer defecten aan tandwielkasten, zoals problemen met het ingrijpen van tandwielen, gebroken tanden en lagerproblemen. Als die problemen vroegtijdig worden opgemerkt, kunnen onderdelen worden besteld. Bepaalde vervangende onderdelen kunnen op voorraad worden gehouden, maar de tandwielkast niet; die is te duur. Als de tandwielkast kapotgaat, stopt de hele productie en kan de levering van een vervangend onderdeel een half jaar duren.

Kortom: u hebt een online CM-systeem nodig dat is ontworpen om de specifieke faalmodi van de machine te identificeren. Het verzamelt VRM-gegevens over processignalen, temperatuurvibratie en mogelijk koppelmetingen.

Aanvulling van machinespecialisten met databewaking

Remote monitoring en datawarehousing bieden toegevoegde waarde voor interne machinespecialisten, die het doorgaans druk hebben en verantwoordelijk zijn voor een 24/7 uptime.

Sommige faciliteiten hebben onvoldoende personeel om een ​​robuust voorspellend programma te onderhouden. Andere kampen met een tijdelijk gebrek aan vaardigheden wanneer hun senior persoon het voorspellende onderhoudsteam of het bedrijf verlaat. Een deel van de reactie in beide situaties kan remote monitoring zijn, hoewel u niet moet verwachten dat u 100% van de behoefte absorbeert met online CM-systeemmetingen.

Er zijn ook online monitoringdiensten beschikbaar, waarbij externe experts de gegevens monitoren en begeleiding, training en rapportage bieden.

Slimme datastroomarchitectuur

Een conditiebewakingssysteem kent twee gegevensstromen: de gegevens die worden verzameld via sensoren en andere invoerbronnen voor het systeem, en de communicatie tussen het systeem en de gebruikers via meldingen, e-mail en andere verbindingen.

Een bekabeld online CM-systeem heeft een eigen configureerbaar IP-adres, waardoor het systeem een ​​netwerkelement wordt dat binnen de fabriek via Ethernet en de gebruiker kan worden geconfigureerd. Draadloze systemen maken doorgaans verbinding op locatie of via de openbare cloud.

Omdat dit enigszins gedateerd is, kunt u als alternatief een OMNITREND^® databank voorbeeld

Zodra het conditiebewakingssysteem is geconfigureerd, werkt het onafhankelijk als een geautomatiseerde diagnostische "robot". Het systeem verzamelt en verzendt meetgegevens via Ethernet of draadloos naar het softwareplatform, dat deze toevoegt aan de meetdatabase. Gegevens van SCADA-systemen of parameters die worden geaccepteerd door een PLC, kunnen vaak worden geïntegreerd in de CM-systeemarchitectuur. Voor een multi-sitescenario kunnen meetgegevens worden gerouteerd naar een externe (en gecentraliseerde) database die automatisch de "zender" herkent en metingen sorteert naar de juiste meetlocatie en meettaak.

Meerdere gebruikers kunnen deze database openen om meetresultaten te bekijken, gegevens te analyseren, rapporten samen te stellen, enzovoort. Sommige teams kunnen ervoor kiezen om machineconditiegegevens en rapporten te delen met de oorspronkelijke fabrikant van de apparatuur, met name tijdens de garantieperiode.

Conclusie

Voor productiekritische machines zijn er talloze redenen om online conditiebewaking toe te voegen aan de algehele strategie voor betrouwbaarheidsonderhoud.

Sommige aspecten van een online CM-systeem kunnen zelfs eenvoudiger blijken te zijn dan het starten van een regulier predictief onderhoudsprogramma, aangezien databeheer al is opgenomen. Dat gezegd hebbende, niets vervangt de expertise van machinespecialisten en hun kennis van faalmodi.

Het rendement op de investering (ROI) voor een online CM-systeem wordt doorgaans behaald op het moment dat het voor het eerst een storingsindicator detecteert. Anders zou het meer uren kosten om deze te identificeren. Als deze niet wordt gedetecteerd, kan dit leiden tot een ongeplande onderhoudsinterventie en productieverlies.

Online CM-systemen zijn kosteneffectieve en betrouwbare hulpmiddelen voor het bewaken van de gezondheid van productiekritieke bedrijfsmiddelen en het verhogen van de productiebeschikbaarheid in fabrieken.