Sistemi za kontinualni monitoring vibracija i stanja mašina

01 May Sistemi za kontinualni monitoring vibracija i stanja mašina

U okviru proizvodnog programa firme Emerson Process Management čiji je IvDam process Control zastupnik postoji posebna grupa Machinery Health Management – MHM, kao deo divizije Asset Optimization. Ova grupa se bavi razvojem sistema za monitoring vibracija i stanja mašina. Grupa je nastala akvizicijom firme CSI Technologies pre 10 godina i poznatog proizvođača Epro  marta 2009 godine. Grupa MHM nudi širok spektar proizvoda i usluga u cilju podrške korisnicima u zaštiti i održavanju opreme, od analize i akvizicije podataka, uz pomoć ručnog CSI 2130 instrumenta, do kontinualnog monitoringa uz pomoć CSI 6500 Machinery Health Monitor-a. Pri tom se koriste softverske paketi AMS Machinery Heath Manager i Machinery Performance Optimizer.

Osnova kontinualnih sistema monitoringa u izvedbi Emerson Process Managementa su:

• CSI 6500 sistem za zaštitu, kontinualni monitoring i vibrodijagnostiku koji je u skladu sa API 670 i API 618 standardima.
• T-48 t.j. modifikovani CSI 6500 za kontinualni monitoring stanja i vibrodijagnostiku.
• CSI 9420 bežični i CSI 9330 žični transmiter vibracija i/ili temperature za manje zahtevne primene i teško dostupne lokacije.
• Softverski paket AMS Machinery Health Manager koji omogućava napredno proaktivno održavanje i optimizaciju rada složenih rotacionih mašina

Oko pet procenata rotacione opreme u svakom postrojenju je u mogućnosti da svojim kvarom dovede proizvodnju do zastoja. Iako kritične mašine obično imaju integrisanu zaštitu od prekomernih vibracija, postavlja se pitanje da li je celokupno postrojenje dobro zaštićeno. Zaštita od prekomernih vibracija (pod uslovom da je ugrađena) će zaštititi mašinu od katastrofalnog kvara, ali kako će taj kvar uticati na rad postrojenja? Zastoj proizvodnje sa sobom nosi i gubitke, neretko jako velike. Takođe, svako postrojenje mora posedovati lager rezervnih delova, što donosi dodatno opterećenje finansija.

Korišćenjem blagodeti online, prediktivnog monitoringa stanja i vibracija opreme u postrojenju, moguće je predvideti kvarove i u okviru redovnog remonta zameniti problematične delove. Ovime praktično eliminišemo mogućnost iznenadnog zastoja postrojenja, a takođe, u velikoj meri, smanjujemo resurse lagerovanih delova. Sve ovo, za postrojenje znači veću produktivnost bez zastoja, kao i optimalnije raspolaganje budžetom. Sem toga, ako iskoristimo mogućnosti softverskog paketa Asset Performance Monitor & Optimizer možemo biti sigurni da će naše postrojenje ne samo raditi bez zastoja nego će raditi i sa maksimalnom mogućom efikasnošću.

CSI 6500 Machinery Health Monitor
Generalno, postoje 2 koncepta primarne obrade podataka iz polja. Jedan koncept je da se delimično obrađen signal šalje na radne stanice sa softverom koji vrši najveći deo obrade signala.

Sa druge strane, Emerson neguje koncept gde se glavnina obrade signala vrši u samom uređaju kao što je CSI 6500.Pednost ovog koncepta je što se obrađen signal može veoma lako proslediti na DCS što u prethodno pomenutom konceptu nije moguće. Samo procesiranje signala je brže na hardverskom nivou, a uz instalirani hard disk u samom uređaju moguće je reprodukovati trendove preko 100 sati unazad. Svi napredni algoritmi, uključujući i prediktivne, su integrisani u sam uređaj.CSI 6500 je dizajniran u skladu sa API 670 standardima i u jednom kućištu donosi zaštitu, predikciju i monitoring performansi mašina u realnom vremenu. CSI 6500 je kompatibilan sa Emerson PlantWeb digitalnom arhitekturom, a njegova integracija u DCS sisteme DeltaV i Ovation je krajnje pojednostavljena (slika 4).Već dokazan u polju, ovaj uređaj pruža API 670 zaštitu na najkritičnijoj opremi u industriji uključujući generatore sa parnim turbinama, gasne turbine, napojne pumpe, kompresore (uključujući i klipne kompresore), itd. CSI 6500 ima mogućnost  prevencije promašenih tripova kombinujući modul za samoproveru stanja, monitoring stanja instrumentacije kao i zamenjivo eksterno redundantno napajanje. Takođe, redundantna komunikacija obezbeđuje operateru sigurne informacije o stanju mašine. I dok je CSI 6500 zadužen za inteligenciju u polju, precizna informacija nastaje iz kvalitetne instrumentacije.

Senzori na bazi vrtložnih struja se preferiraju za monitoring kliznih ležajeva. Ovi senzori se montiraju u kućište mašine i direktno prate kretanje i poziciju osovine bez kontakta. Akcelerometri i brzinometri su tipovi senzora koji su opšteprihvaćeni u industriji za monitoring stanja transmisije i kotrljajnih ležajeva. Iako se temperaturni senzori ponekad koriste u službi monitoring stanja mašine, sama temperature je samo delić cele slike stanja mašine. Na primer, ako osovina krene da češe ležaj usled nesaosnosti, “displacement” sonda to može da prati direktno. Kada bi pratili samo temperaturu kasno bi detektovali problem, pa bi načinjena šteta već bila značajna. Na slici 5 ćemo prikazati tipičan primer instrumentacije za veliku parnu turbinu.

Wireless transmitter vibracija CSI 9420
Kao deo Emersonovih Smart Wireless rešenja, robusni SCI 9420 se povezuje lako, brzo i ekonomično na svaku mašinu. U stanju je da dostavi informacije o vibracijama preko visoko pouzdane, samo-organizujuće bežične mreže. Konfiguracija uređaja, dijagnostika i upozorenja su integrisana u softverski paket AMS Suite:Intelligent Device Manager. Ovaj softverski paket generiše interfejs koji je baziran na izlazu uređaja i u stanju je da prikaže informacije kao što su stanje senzora, transmitera i mašine koja se prati. AMS Machinery Manager automatski šalje detaljne dijagnostičke podatke u kancelariju službe održavanja, uključujući ukupne vrednosti, energetske opsege, spektar visoke rezolucije kao i talasne oblike signala u vremenu. Kada se sačuvaju u bazu podataka, ove sakupljene informacije imaju istu dijagnostičku vrednost kao i da su sakupljene uz pomoć Emersonovog ručnog instrumenta CSI 2130 Machinery Health Analyzer.

CSI 9420 je idealan za namenu monitoringa vibracija na teško dostupnim lokacijama. Ulaz uređaja je moguće podesiti za niz akcelerometarskih senzora male snage, uključujući jedan akcelerometar, jedan akcelerometar sa integrisanom temperaturom, ili dva akcelerometra.Arhitektura WirelessHART mreže sa bežičnim transmiterima izgleda kao na slici.

Informacijama o merenju vibracija iz CSI 9420 transmitera se može pristupiti kroz kontrolni sistem putem OPC servera ili MODBUS komunikacije, dok se napredni dijagnostički podaci mogu prikazati u softveru AMS Suite. U ovom softveru se prikazuju informacije kao što su stanje senzora,transmitera kao i motora i transmisije koja se posmatra.Takođe je moguće pratiti detaljne dijagnostičke podatke kao što je energija vibracija i spektar signala. Podaci o vibracijama u ovom softveru pružaju indikacije o debalansu, nesaosnosti i mehaničkoj labavosti.Koristeći naprednu PeakVue tehnologiju, korisnici su u mogućnosti da odvoje udarne talase od ostalih vibracija radi precizne rane identifikacije habanja na ležajevima i zupčanicima. Sve zajedno, ove prediktivne tehnologije su u stanju da identifikuju najčešće mehaničke kvarove dok su još u razvoju. Upoređivanje vibracionih podataka na nivou upozorenja obezbeđuje upozorenje na alarm onda kada se stanje mašine pogoršava kao i informaciju o glavnom uzroku problema. Ovo omogućava operaterima da preduzmu korake na vreme i da zaštite mašinu, dok je služba održavanja u mogućnosti da dijagnistikuje uzrok problema i planira posao.

CSI 9420 ima mogućnost ugradnje SmartPower modula. Na osnovu izlaza male snage definisanog WirelessHART standardom, CSI 9240 može raditi bez eksternog napajanja i do 10 godina kada se koristi Power Save opcija (period osvežavanja 2 sata). Vreme rada od 3 do 4 godine je za očekivati kada se koriste default postavke (period osvežavanja podešen na svakih 30 min.) Za kraće periode osvežavanja koristi se eksterno DC napajanje.