Trillingsbewaking:een hybride aanpak

U heeft een driemaandelijks of maandelijks routegebaseerd trillingsbewakingsprogramma, maar u ondervindt nog steeds storingen. Het probleem is dat op route gebaseerde monitoring alleen een onmiddellijke uitlezing geeft. Voor veel activa kunnen problemen zich snel en vaak zonder waarschuwing ontwikkelen.

Een goed voorbeeld hiervan is een defect aan de lagerkooi. Een kooidefect kan zich binnen een week of zelfs dagen ontwikkelen van de eerste indicatie tot het volledig falen van de lagers - en afhankelijk van de timing kan routegebaseerde monitoring het niet opvangen. Een mogelijkheid is om over te stappen op continue trillingsbewaking. Helaas kan het implementeren van een volledig continu trillingsbewakingsprogramma een uitdaging zijn, en voor sommige bedrijfsmiddelen kan dit overkill zijn. Wat kunt u doen?

De oplossing is om een ​​hybride aanpak toe te passen die zowel continue trillingsmonitoring als periodieke routegebaseerde monitoring omvat. Gebruik de juiste tool voor het juiste type asset. Kritische procesknelpunten en veiligheidsgerelateerde activa zoals ventilatie- of koelventilatoren zijn ideaal voor continue bewaking (zie afbeelding 1), terwijl activa met een laag risico of lage snelheid het meest geschikt zijn voor routegebaseerde bewaking. Deze hybride aanpak is een efficiënte manier om uw onderhoudsprogramma te verbeteren zonder de bank te breken en het perfecte niet de vijand van het goede te laten zijn.

Afbeelding 1:Basistrillingsspectrum van lager (links) genomen door Dynapar OnSite™ Online Condition Monitoring System toont de hoogste amplitude bij de fundamentele rotatiefrequentie (rode stip). In spectrum genomen na het optreden van een lagerdefect (rechts), is de amplitude van de grondfrequentie verminderd (rode stip), zelfs als 2X en 3X harmonischen zijn toegenomen; harmonischen van hogere orde correleren met losheid van de lagers.

Voors en tegens in evenwicht brengen

Als er één waarheid is in engineering, dan is het dat er niet één perfecte oplossing is, alleen de beste aanpak voor een bepaald probleem. Het opzetten van een hybride monitoringprogramma begint met het begrijpen van de sterke en zwakke punten van de twee benaderingen.

Bewaking op basis van routes houdt in dat handmatige metingen worden gedaan met tussenpozen die worden bepaald door de geschiedenis van het activum of worden geëxtrapoleerd uit preventieve onderhoudsschema's. Het is een goede manier om hoge aantallen punten te monitoren. Aan de andere kant vertegenwoordigt de monitoringtool een aanzienlijke investering. Voor nauwkeurige metingen zijn getrainde technici nodig, zowel intern als extern.

Gegevens worden doorgaans lokaal opgeslagen en beheerd, en het volume neemt in de loop van de tijd aanzienlijk toe. Ten slotte vereist analyse en interpretatie van de meetwaarden expertise die kosten met zich meebrengt, of het nu gaat om het opleiden van een personeelsingenieur, het inhuren van een bekwame technicus of het werken met een externe betrouwbaarheidsservice.

Continue online trillingsanalyse maakt gebruik van netwerksensoren die op de apparatuur zijn geïnstalleerd om gegevens te verzamelen en door te sturen naar een lokale server of cloud voor analyse en waarschuwingen. Door de frequentie van metingen is continue online trillingsmonitoring zeer effectief bij het opsporen van zich snel ontwikkelende defecten. Hoewel de apparatuur traditioneel duur was, maakt een nieuwe generatie budgetvriendelijke, cloudgebaseerde conditiebewakingssystemen de technologie praktisch voor een breder scala aan activa.

Zoals altijd zijn er afwegingen. Zelfs toegepast met discrete tussenpozen genereert continue online conditiebewaking enorme hoeveelheden gegevens. In de meeste gevallen worden die gegevens echter naar de cloud geporteerd voor opslag. Gebruiksvriendelijke, cloudgebaseerde software kan worden gebruikt om automatisch vooraf geconfigureerde analyses uit te voeren op de gegevens, waardoor er minder expertise nodig is om sensoroutput om te zetten in bruikbare informatie.

De juiste tool voor de juiste asset

De ideale monitoringbenadering voor een bepaald activum brengt de kosten van monitoring met succes in evenwicht met de waarschijnlijkheid dat de frequentie problemen op tijd ontdekt om ongeplande downtime te voorkomen. Houd bij het kiezen van een bewakingsmodaliteit rekening met het risico dat een storing met zich meebrengt. Dit omvat het risico van optreden van een storing; de duur van die storing; en de impact van dat falen in termen van menselijke veiligheid, milieuveiligheid en algehele productie. Denk ten slotte aan de toegankelijkheid van de activa voor handmatige metingen en voor reparaties.

Nadat u deze factoren in een tabel heeft gezet, stemt u de toepassing af op de monitoringaanpak die het meest geschikt is voor de toepassing.

De volgende activa zijn geschikt voor monitoring op basis van trillingen op basis van routes:

Stabiele activa: Activa met gemiddelde tijden tussen storingen (MTBF's) van een jaar of langer kunnen zeer effectief worden gevolgd met behulp van routegebaseerde monitoring op maand- of kwartaalbasis. Investeren in een systeem om continu gegevens over dit type activa te verzamelen, is overdreven. Het is onwaarschijnlijk dat continue online monitoring de uptime aanzienlijk zal verhogen in vergelijking met op route gebaseerde technieken. Wat het zal verhogen, is de hoeveelheid "Het gaat goed"-gegevens die moet worden vastgelegd, geanalyseerd en opgeslagen.

Activa met een laag risico: Als een activum een ​​directe stand-by-eenheid heeft, reserveonderdelen in voorraad die snel kunnen worden geïnstalleerd of waarvan het onwaarschijnlijk is dat ze de algehele productiviteit van de faciliteit en/of operatie beïnvloeden, kan dit worden beschouwd als risicoarm. Dergelijke middelen zijn goede kandidaten voor op routes gebaseerde monitoring.

Items met lage snelheid: Op routes gebaseerde monitoring is zeer effectief voor roterende activa met een lage snelheid. De meeste continue bewakingssystemen hebben een significante laagfrequente en hoogfrequente roll-off in het trillingsspectrum. Dit beperkt hun effectiviteit voor assets die werken met snelheden onder ongeveer 600 RPM.

Voor een toepassing hoeft u niet verder te zoeken dan de industriële ovens die voor alles worden gebruikt, van het roosteren van ontbijtgranen tot het uitharden van autolak. De motoren die de transportbanden in deze ovens aandrijven, kunnen bij het dragen van zware lasten met 25 tpm draaien, waardoor ze aan aanzienlijke belasting worden blootgesteld. Op routes gebaseerde monitoring biedt effectieve monitoring voor niet alleen trillingen, maar ook voor andere procesvariabelen om meer inzicht te krijgen in de algehele gezondheid van het activum.

Deze activaklassen kunnen het beste worden gevolgd met behulp van online conditiebewaking:

Activa die vaak falen - ondanks op route gebaseerde monitoring: Snel ontwikkelende defecten vereisen frequentere monitoring dan een routegebaseerd schema doorgaans kan opleveren. Als een activum om de zes maanden of minder uitvalt, ondanks regelmatige handmatige metingen, overweeg dan continue online trillingsmonitoring. Het biedt betere bescherming en een kostenefficiëntere oplossing dan een routegebaseerde benadering.

Kritische activa: Activa die een bottleneck vormen voor andere operaties moeten continu worden gecontroleerd. Een transportband die bijvoorbeeld fungeert als het knelpunt voor een hele verwerkingslijn, moet worden bewaakt om een ​​continue werking te garanderen als de faalkosten hoog zijn, zelfs als de kosten van het activum dat niet zijn, moet deze als kritiek worden beschouwd.

Zo werd de productievloer van 100.000 vierkante meter met de verwerkingslijn voor een grote voedselproducent bediend door een enkele ventilator op het dak. Toen het mislukte, moest de productie worden stilgelegd. Een eenvoudige reparatie kost misschien $ 120.000. Een catastrofale storing kan oplopen tot meer dan $ 1 miljoen. Gezien de kritieke aard van het actief, had het regelmatig moeten worden gecontroleerd. Als gevolg van sneeuw en ijs en andere belemmeringen werd er maar een paar keer per jaar gecontroleerd.

Om vooraf te waarschuwen voor zich ontwikkelende defecten, installeerde de externe betrouwbaarheidsservice van het bedrijf een continue online trillingsmonitor. De eenheid begon op 4 oktober gegevens te verzamelen. Rond het midden van de maand begon de grafiek van de RMS-trillingstrends voor een van de lagers te stijgen, wat wijst op een lagerdefect (zie figuur 2). Na overleg werd besloten om de activiteiten voort te zetten terwijl het activum werd bewaakt, om de reparatie zo te plannen dat de impact op de productie tot een minimum werd beperkt.

Op 3 november verergerde het defect abrupt. Het systeem heeft waarschuwingen verzonden. Het team beoordeelde de gegevens en hield het systeem nauwlettend in de gaten tot het einde van de dienst. Op dat moment was het probleem hoorbaar. De machine werd 's nachts stilgelegd en gerepareerd. De continue monitoring maakte het mogelijk om de productie uit te breiden en tegelijkertijd de kosten van een catastrofale storing te vermijden.

Afbeelding 2:Gegevens van het Dynapar OnSite Condition Monitoring System laten een dramatische sprong zien in de RMS-trillingstrend op 24 oktober toen het defect voor het eerst werd gevormd, gevolgd door een scherpe stijging op 3 november toen het lager werd kritisch.

Moeilijk toegang tot middelen: Continue online trillingsmonitoring biedt een oplossing voor activa die moeilijk toegankelijk zijn voor handmatige metingen. In een recent voorbeeld had de oprolspoel van een papiermachine regelmatig te maken met lagerstoringen als gevolg van constante snelheidsvariatie. Bewaking op basis van routes kon niet worden gebruikt omdat de rol vanwege veiligheidsredenen niet toegankelijk was terwijl de machine in bedrijf was. De continue snelheidsvariatie betekende ook dat eenvoudige trillingsbewaking niet voldoende was.

Het bedrijf installeerde een continu online trillingsmonitoringsysteem met cloudgebaseerde gegevensopslag en analyses. De webgebaseerde analyse zette tijdgolfvormgegevens om in RMS-golfvorm- en trillingsspectra. Met behulp van snelheidsmetingen van de encoder hebben de geautomatiseerde analyses de trillingsgegevens op de juiste manier geschaald.

Op 24 januari veroorzaakten de trillingsniveaus een waarschuwing. Met het continue monitoringsysteem kon de fabriek de lijn draaiende houden tot 5 februari, toen ze het lager vervingen (zie figuur 3).

Afbeelding 3:RMS-trend van trilling van rollagers van winder toont optreden van defect (inzet) op 24 januari (rode pijl). Trillingsniveaus keerden terug naar baseline na reparatie op 5 februari.

Het bereiken van een troef zoals een koeltorenventilator of een liftmotor kan buitengewone veiligheidsmaatregelen vereisen (en comfort met hoogtes). En sommige activa zijn gewoon vervelend om te controleren, misschien vanwege krappe ruimtes, omdat de behuizing in de zomer tot driedubbele cijfers wordt verwarmd, of omdat voor toegang tot de activa beschermende afschermingen moeten worden verwijderd.

Veiligheidsgerelateerde middelen: Alle activa waarvan het falen het risico van onmiddellijk letsel of overlijden met zich meebrengt, moeten worden gevolgd door continue online trillingsmonitoring. Dit omvat activa waarvan het falen onmiddellijke schade kan veroorzaken aan operators in de buurt en die waarvan het falen een gevaarlijke situatie zou kunnen veroorzaken, voor het personeel en de faciliteit als geheel.

Een fabrikant van houtproducten had te kampen met een hoge mate van falen van stofafscheiders die werden gebruikt om zaagsel op te vangen in zijn productiefaciliteit. Het opvangen van stof is van cruciaal belang voor de veiligheid - verspreiding van het zaagsel in de lucht zorgt voor een explosieve omgeving van klasse 1/divisie I. Als de stofafscheiders naar beneden gaan, daalt ook de productie. De operatie moest een systeem voor vroegtijdige waarschuwing vinden om storingen te voorkomen.

De applicatie is zowel veiligheidskritisch als productiekritisch, dus het is het beste gediend door continue online vibratiemonitoring. De granulariteit van de gegevens identificeerde niet alleen problemen en voorkwam fouten, maar hielp ook bij het diagnosticeren van de hoofdoorzaak. Het monitoringsysteem is geconfigureerd om eenmaal per uur trillingsgegevens vast te leggen. Over een maand bekeken, vertoonde de RMS-trillingstrend een dip.

Toen de betrouwbaarheidstechnicus de tijdgolfvorm bekeek, merkte hij dat de pieken veroorzaakt door de impact van de lagerrollen tegen de races tijdelijk 24 tot 48 uur na smering daalden, voordat ze weer toenamen. Om de theorie te testen dat het probleem onvoldoende smering was, verhoogden ze de hoeveelheid smeermiddel die elke maand werd afgegeven. Storingen vielen onmiddellijk weg en de prestaties verbeterden.

Probleemloze items: Wanneer routegebaseerde monitoring een zich ontwikkelend defect detecteert, heeft het onderhoud de keuze tussen het onmiddellijk uitvoeren van de reparatie of het uitstellen van de reparatie terwijl het probleem wordt gemonitord. Onmiddellijke reparatie vermijdt de kosten van het vervangen van een activum dat nog een levensvatbare levensduur heeft, maar het houdt een berekend risico in dat het activum niet bezwijkt tussen metingen. Op routes gebaseerde monitoring wordt steeds minder kostenefficiënt wanneer de frequenties toenemen tot wekelijks of zelfs dagelijks. Continue online monitoring neemt niet alleen metingen met tussenpozen die kort genoeg zijn om snelle veranderingen in de toestand te detecteren, maar kan worden geconfigureerd om automatisch waarschuwingen te verzenden wanneer trillingen bepaalde drempels overschrijden.

Items met variabele snelheid: Bepaalde activaklassen versnellen en vertragen voortdurend, wat voortijdige lageruitval kan veroorzaken. De op-/afwikkelrollen bij de baanverwerking vallen bijvoorbeeld vaak uit als gevolg van deze bedrijfsmodus.

Moderne faciliteiten kunnen honderden, zo niet duizenden potentiële storingspunten hebben. Geen enkele benadering van conditiebewaking kan in alle gevallen effectief zijn. Routegebaseerde monitoring is onvoldoende om snel ontwikkelende defecten op te sporen. Zelfs de nieuwste generatie betaalbare continue online trillingsbewakingssystemen wordt duur voor hoge aantallen punten. De beste aanpak is een hybride strategie.

Audit de faciliteit en bepaal welke activa goede kandidaten zijn voor continue online systemen en welke beter worden bediend door routegebaseerde monitoring. Door een hybride bewakingsprogramma te bouwen, kunt u het onderhoud stroomlijnen, de uptime verhogen, de veiligheid waarborgen en de productiviteit en winstgevendheid in het hele bedrijf maximaliseren.

Over de auteur

Derek Lammel, betrouwbaarheidsspecialist, Dynapar Corporation. Derek Lammel, een trillingsanalist van categorie III, heeft een brede ervaring in meerdere pijlers van voorspellend onderhoud met behulp van trillingsanalyse, thermografie, olie-analyse en ultrasone technologieën. Derek bracht 9 jaar door bij de Amerikaanse marine en werkte in het buitenland in het luchtvaartonderhoud bij Patrol Wing Reconnaissance Squadron 45. Derek kwam in 2019 bij Dynapar en is de materiedeskundige op het gebied van trillingsanalyse voor de producten en diensten van Dynapar. Voordat hij bij Dynapar kwam, werkte Derek voor SKF Reliability Systems als ingenieur betrouwbaarheid in het veld in verschillende industrieën, zoals pulp en papier, staalproductie, voedsel en drank en mijnbouw, waarbij hij voorspellende strategieën ontwikkelde om de uptime voor klanten te vergroten.