Kako ispitati elektromotor?

Efikasan rad elektromotora podrazumijeva niske operativne troškove, energetski učinkovitu potrošnju energije, pouzdanost i dugačak životni vijek. Svi zahtjevi povezani su s tehničkom ispravnošću i adekvatnom konstrukcijom. Stanje elektromotora i radnih parametara se prati i redovito ispituje na različite načine. Čak i najosnovniji testovi rada elektromotora omogućavaju uštedu vremena i novca na popravcima, resursima i održavanju.

Ispitivanja se provode prema standardu ANSI/EASA AR100-2105 koji daje preporuke za popravak električne opreme, poboljšanje rada, sigurnosti te definira metode ispitivanja. Kada se popravak elektromotora izvodi u odabranoj servisnoj radioni, unaprijed se preporučuje provjeriti prema kojim standardima radiona provodi ispitivanja.

Ispitivanja elektromotora dodaju vrijednost i produljuju životni vijek opreme. Redovita dijagnostika i temeljito detektiranje nepravilnosti u radu će uočiti početne probleme elektromotora te pravovremeno otklanjanje kvarova čime se podiže pouzdanost rada elektromotora i pogonjenog stroja a time u konačnici i dijela procesnog postrojenja u kojem se oprema nalazi.

Pravilno centriranje, redovite kontrole vibracija i pravilno podmazivanje su glavni elementi koji utječu na životni vijek elektromotora. Kada elektromotor neće startati, radi s prekidima, naponska zaštita ga često izbacuje, stvara se velika količina topline u radu i nije naročito pouzdan, vrijeme je da se pronađu uzroci takvog ponašanja procjenom uvjeta rada i tehničke ispravnosti.

Ponekad se desi su da problemi u radu uzrokovani napajanjem, prekidima strujnog kruga ili neispravnom montažom. Postoje brojni dijagnostički uređaji za praćenje stanja elektromotora poput ampermetra, senzora temperature, Meggerovog mjerenja otpora izolacije, analiza rada osciloskopom i sl.

Svako ispitivanje upotpunjava sliku o problemu električne opreme iz drugog kuta. Prvi dijagnostički alat koji koristite su vaša osjetila. Osjeti li se čudan miris (paljevine) u zrku kada se nalazite pored elektromotora ili se čuje neuobičajen zvuk? Osjete li se nekontrolirane vibracije? Je li elektromotor prevruć kada mjerite temperaturu pirometrom? Za početak svake dijagnostike, krenite od jednostavnih elemenata: kakav je napon, električna opskrba i otpor te koristite multimetar za preliminarno ispitivanje. Danas ćemo razmotriti načine ispitivanja elektromotora i kako vam mogu pomoći da povećate pouzdanost rada.

• Ispitivanje pada napona

Ispitivanje pada napona je najjednostavniji, najbrži i najjeftiniji način provjere kvalitete i efikasnog rada strujnih krugova. Ispitivanje pada napona se izvodi pomoću digitalnog voltmetra kada je elektromotor pod opterećenjem. Voltmetar mjeri pad napona u strujim krugovima pod opterećenjem. S obzirom na to da struja preskoči putem najmanjeg otpora, prevelika struja će teći prema voltmetru i omogućiti očitanje. Ako je strujni krug prekinut, voltmetar će stvoriti privremeni tok u pokušaju da izolira područje u kojem je došlo do pada napona. Indikacija pada napona je često rani znak da je elektromotoru potrebno čišćenje ili popravak.

• Ispitivanje udarnom strujom

Ispitivanje udarnom strujom može pouzdano pokazati je li došlo do pregaranja elektromotora, odrediti je li došlo do kratkog spoja i kakva je izolacija vodiča. Naslage na namotajima, tvorničke greške u proizvodnji ili greške nastale tijekom premotavanja te pretjerano korištenje dovode do trošenja izolacije na namotajima.
Prilikom ispitivanja djeluje se naponskim impulsom (ili udarnom strujom) na svaki set namotaja da bi se provjerilo stanje izolacije zasebnog seta i u međusobnoj usporedbi setova. Standardi za ispitivanje definirani su normom IEEE 522 koja određuje vrijednosti napona za veliki raspon namotaja.

• Ispitivanje gubitaka u jezgri

Svaki elektromotor ima određene energetske gubitke, međutim naglo povećanje gubitaka ukazuje na daleko veći problem: nastalo je oštećenje, pregrijavanje ili namotaji ne funkfioniraju. Gubici u jezgri su nepotrebno trošenje električne energije kod elektromotora. Ispitivanje gubitaka u jezgri pokazuje da postoji razlika između ulazne i izlazne snage. Redovito provođenje ispitivanje i bilježenje rezultate dati će vam trend kretanja prema kojem odmah vidite stanje i je li unutar granica propisanih standardom. Određeni gubici su uobičajeni i prihvatljivi dok značajni gubici ukazuju na problem koji se može otkloniti prije nego dovede do havarije elektromotora. Također ukazuje je li potrebno elektromotor zamijeniti jer je došao do kraja životnog vijeka i više ga nije isplativo servisirati.

• Hipot test

Hipot test služi za ispitivanje dielektrične otpornosti kada želimo provjeriti kvalitetu izolacije električnog kabela. Kabel prvo treba vizualno pregledati i ispitati otpor. Potom primjenom istosmjernog ili izmjeničnog napona testiramo kabel tako da struja teče između električnih krugova. Prenaponi primjenjeni tijekom ovog testiranja su jedinstveni za svaki elektromotor i njegov specifični napon. Kada se procjenjuje jačina novih namotaja, testiranje se izvodi pri naponu 1,000 V uvećanom za dvostruki specifični napon ispitivanog elektromotora tijekom 60 sekundi i frekvenciji 50-60 Hz.

Hipot test treba napraviti jednom pri punoj snazi i potom na 85% snage tijekom dodatnog ispitivanja, radi izbjegavanja prevelikog naprezanja izolacije. U slučaju montirane obnovljene izolacije, test treba izvesti na 60% normalnog ispitnog napona radi izbjegavanja preopterećenja.

• Megger test

Megohmmetar (ili “Megger” prema proizvođaču) uređaj za ispitivanje se koristi kod periodičke provjere otpornosti izolacije za različite vrste elektroopreme. Primjenjuje se visoki napon na električnom sklopu u određenom trajanju i prati se gdje je došlo do proboja struje kroz izolaciju. Rezultat mjerenja se prikazuje u obliku otpornosti i kada se redovito mjeri može se prikazati grafički da bi se ocijenilo cjelokupno stanje izolacije elektromotora tijekom vremena. Rezultati pokazuju prisutno trošenje i/ili oštećenje pa se unaprijed mogu pripremiti i izvršiti popravci prije nego se dogodi veći kvar. Tijekom ispitivanja elektromotor mora biti isključen s mreže i odgovarajuće odvojen tako se mogu analizirati stanje namotaja.

Imajte na umu da redovito praćenje stanja i dijagnostika kvarova prije popravka ili generalnog servisa sprječavaju neplanirane zastoje, iznenadne havarije i nepredviđene troškove uz istovremeno osiguravanje pouzdanog rada te planiranje servisa.

Koja ispitivanja elekromotora koristite? U kojoj mjeri ste zadovoljni rezultatima? Podijelite iskustva u komentarima!

Zašto se lomi vratilo pumpe?

Lom vratila je nešto rjeđa vrsta kvara kod rotacijskih strojeva u procesnim postrojenjima i predstavlja veliki trošak. Često se za lom okrivljuje škart materijal, nemar prilikom konstruiranja, fuš u izradi vratila ili nepažnja prilikom montaže. Na koji god uzrok u ljutnji svalite krivnju zato što je stroj doživio iznenadnu havariju i zaustavio se a vas čeka popravak i neprekinuti rad do povratka stroja u rad, stanite se na trenutak i dobro pogledajte polomljeno vratilo, posebno pogledajte površine poprečnog presjeka na mjestu loma i smjer širenja pukotine.

Danas ćemo vidjeti na koji način nam ovi tragovi kazuju što se zaista s vratilom događalo prije loma i kako to spriječiti. Za arhivu dokumentacije stroja obavezno fotografirajte lom vratila i njegove površine.

Generalno, izgled oštećenih strojnih dijelova ukazuje na uzrok i na način nastanka oštećenja. Postoje 4 osnovna uzroka oštećenja: zamor materijala, preopterećenje, trošenje i korozija. Trošenje materijala i korozija su prema istraživanjima uzrok loma vratila u manje od 5% slučajeva i ostavljaju jasne tragove. Zamor materijala je puno češći uzrok u usporedbi s preopterećenjem. Ponekad korozija djeluje u kombinaciji sa zamorom materijala pa tada treba jasno razlučiti koji uzrok je imao veći utjecaj.
Izgled vratila na mjestu loma nastalog kao posljedica preopterećenja ovisi o tome je li materijal vratila krt ili elastičan.

Bilo da se radi o vratilu elektromotora, pumpe ili nekog drugog rotacijskog stroja, detaljna analiza loma vratila se u praksi rijetko izvodi jer je kompleksna i zahtijeva vremena. Međutim, ako dobro poznajete stroj i njegov rad te se desi lom vratila, analiza loma bi trebala biti prilično jednostavna zato što sam izgled materijala na mjestu loma daje indikaciju o smjeru djelovanja i jačini sila koje su djelovale na vratilo. Hrapavost površine na mjestu loma ukazuje na lom zbog preopterećenja kada je površina jednoliko gruba dok je površina na mjestu pukotine zbog zamora materijala glatka u korijenu pukotine i vrlo gruba na kraju pukotine, što prikazuje slika 1.

Slika 1. Zamor materijala

Preopterećenje uzrokuju sile koje su jače od čvrstoće materijala za izradu vratila. Niti jedno vratilo nije 100% čvrsto niti 100% elastično. Vratila ugrađena u ventilatore, većinu elektromotora i u reduktore su najčešće izrađena od čelika s niskim do srednjim udjelom ugljika i relativno su savitljiva. Kada na takva vratila djeluje opterećenje, dolazi do savijanja i distorzije. Preopterećenje uzrokuje sila koja djeluje samo jednom, dok zamor materijala uzrokuje ciklički ponovljeno opterećenje. Ako je vratilo puklo zbog preopterećenja tada je sila djelovala jednokratno i dovela do loma. Ako je zamor materijala doveo do loma, tada je sila mogla djelovati u ciklusima i do nekoliko tisuća puta prije nego se puknuće konačno dogodilo. Na slici 2. vidimo smjerove djelovanja sila na vratilo jednostupanjske centrifugalne pumpe.

Slika 2. Djelovanje sila na vratilo centrifugalne pumpe

Krti lom vratila je poprilično rijedak, nastaje kada veliko torziono naprezanje iznenada djeluje na vratilo. Zbog elastičnosti materijala lom nije nastao pod karakterističnim kutem 45°. Kada su elastični materijali preopterećeni počinju se ponašati kao krti. Krte lomove obilježava jednoliko gruba površina jer se pukotina stvara konstantnom brzinom. Vratilima rotacijskih strojeva se čvršćuju površine da se smanji brzina trošenja materijala.

Zamor materijala vratila uzrokuju sile koje su intenzitetom značajno slabije od sila što uzrokuju plastičnu deformaciju, pri čemu korozija smanjuje otpornost materijala na zamor. Pukotine nastale zbog zamora materijala se šire okomito na ravninu maksimalnog naprezanja. S obzirom na to da se materijal mijenja na mjestu nastanka pukotine, potrebno je dobro pogledati mjesto nastanka pukotine kako bi utvrdili smjer djelovanja sile.

Npr. zamor nastao djelovanjem torzijskih sila će stvoriti pukotinu koja napreduje u smjeru djelovanja naprezanja zato što je vratilo oslabljeno i zbog promjene rezonantne frekvencije. Da bi nastalo lom zbog zamora materijala, na njega mora djelovati cikličko opterećenje i do 1,000,000 ciklusa. Ako pukotina raste ravno duž vratila sila je djelovala uzrokujući savijanje u jednoj ravnini. Zamor materijala zbog djelovanja torzijske sile često prolazi neprimijećen jer masu puta nismo sigurni što gledamo na polomljenom vratilu pogotovo kada imamo istovremeno prisutne tragove korozije i lom pod kutem 45°, međutim ako je površina prelazi postepeno iz glatke u hrapavu znači da je uzrok loma savijanje.

Izvijanje vratila potiče zamor materijala jer hidrauličke sile djeluju na vratilo pumpe kada je ona u radu pa njihov intenzitet određuje koliko će biti izvijanje vratila. Promjer vratila na poprečnom presjeku, čvrstoća materijala, radijusi zaobljenja i kutevi skošenja te udaljenost između 2 ležaja također utječu na izvijanje. Kada promatramo radne uvjete, rad pumpe pri vrlo niskim ili vrlo visokim kapacitetima prepumpavanja u odnosu na radnu točku povećava izvijanje vratila. Hidraulička sila ne djeluje jednolikim intenzitetom duž čitavog vratila kada se ono vrti, doći će do savijanja i zamora materijala ako konstrukcija vratila ima defekata, što je prikazano na slici 3.

Slika 3. Lom vratila zbog zamora materijala i savijanja

Lomovi vratila nastali djelovanjem torzijske sile su bili rijetki sve do pojave elektromotora s frekventnim regulatorima (VFD) koji omogućavaju rad pri različitim brzinama, što je dovelo do jedne loše posljedice – brojnih kvarova nastalih radi zbog torzijskog loma vratila. Pukotine pritom nastaju na jednom kraju vratila radi koncentracije naprezanja na dnu utora za klin kada je spojka nepravilno bila montirana. Jedan pokazatelj je dijagonalna pukotina po poprečnom presjeku, pod kutem 45° , što je prikazano na slici 4.

Slika 4. Lom vratila djelovanjem torzijske sile

Faktor sigurnosti prilikom konstruiranja vratila može biti zanemariv ili ozbiljno preračunat te utječe na naprezanje vratila. Ako na svoju ruku idete raditi konstrukcijska poboljšanja vratila povećanjem ili smanjenjem faktora sigurnosti, obavezno sve zabilježite u dokumentaciji pumpe da se ne bi začudili kada idući put za 2 godine ugrađujete tvornički obrađeno vratilo a ono ne odgovara jer ste „malo potokarili rotor na području utora za klin povećavši mu dimenzije“ ili ugradili drugačiji tip ležaja ili nešto treće.

Način na koji se rotor pričvršćuje na vratilo također ima utjecaj. Svaki proizvođač pumpe ima svoj način montaže rotora i osiguravanja fiksnog položaja na vratilo. Rotor može biti pričvršćen standardnom maticom, klinom ili kombinacijom matice s podloškom i rascjepkom, kombinacijom matice i klina i sl. Utor za klin predstavlja mjesto koncentracije naprezanja i potencijalnog nastanka pukotine ako zaobljenja, kutevi i skošenja nisu pravilno tokarena. Kada je rotor učvršćen klinom može doći do labavljenja između ostalog radi nepravilno montiranog klina ili neodgovarajućih dosjednih površina. Rotor mora biti osiguran i pričvršćen na takav način da se neće olabaviti bez obzira u kojem smjeru se vrtjelo vratilo, što je prikazano na slici 5.

Slika 5. Osiguranje rotora podloškom i maticom

Prilikom naručivanja i kupnje novog pumpnog agregata trebate unaprijed tražiti nacrte vratila i pumpe od dobavljača ili proizvođača i provjeriti na koji način se montira rotor na vratilo i kako se pričvršćuje. Vratila kojima je utor za klin tokaren s većim radijusom zaobljenja na mjestima utora te na mjestima nalijeganja ležaja na vratilo su konstrukcijski bolja varijanta. Takva vratila su nešto skuplja ali sprječavaju labavljenje rotora u slučaju nefunkcionalnog ventila ili zamjene faza kod elektromotora koje će dovesti do vrtnje vratila u suprotnom smjeru.

Izvedba navoja (lijevovojni u odnosu na desnovojni) na mjestu montaže rotora kod jednostupanjskih centrifugalnih pumpi je takva da se zračnost rotora u odnosu na vratilo smanjuje ako vratilo rotira u smjeru kako je konstrukcijski predviđeno. Rotor se olabavi („klepeće“ na vratilu) ako vratilo rotira u suprotnom smjeru u odnosu na smjer predviđen specifikacijama. Rotori montirani s perom u čvrstom dosjedu se neće olabaviti ako dođe do suprotnog smjera vrtnje gledano iz smjera elektromotora prema pumpi.

Kod nekih elektromotora je okretni moment prilikom pokretanja u rad do 7 puta veći u odnosu na okretni moment u normalnom režimu rada. Automatsko pokretanje pumpnog agregata iz stanja mirovanja je najrizičniji trenutak jer može doći do savijanja i loma vratila na pogonskom ili pogonjenom stroju. Nekad se dogodi da se nakon montaže pumpe na radnu poziciju i spajanja elektromotora te uklopa u trafo stanici ide provjeravati smjer vrtnje elektromotora kada je spojka montirana i agregat centriran.

Ovakav postupak je također rizičan i može za posljedicu imati lom vratila jednog od strojeva ili spojke. Nekad se radi uštede vremena čitav isporučen agregat odmah montira u postrojenje skupa sa postoljem bez ikakvih prethodnih provjera smjera vrtnje pogonskog stroja pa onda imamo 50% vjerojatnosti da će se vrtjeti u suprotnom smjeru. To za posljedicu često ima odvrtanje matice i labavljenja rotora pumpe ili lom spojke i/ili vratila. Konstrukcijski utjecaj je kada vratilo ima mali promjer poprečnog presjeka u odnosu na duljinu jer će tada doći do savijanja. Ostali direktni uzročnici lomova se javljaju ako na vratilo djeluje velika sila savijanja ili okretni moment veći od dozvoljenog, ako je izrađeno od materijala koji ne odgovara radnom mediju ili ako je rotacijski stroj u kontinuiranom radu predugo vremena od propisanog te konstantno radi na temperaturi većoj od dozvoljene.

Za kraj, provjerite što se događa na tlačnoj strani cjevovoda pumpi. Pumpe imaju nepovratni ventil na tlačnoj strani koji često propušta radi kvarova poput deformacije metala, erozije sjedišta i puknuća klapne koji se dogode tijekom vremena. Kada je ventil pokvaren, dolazi do povrata radnog medija natrag prema pumpi i porasta opterećenja na rotor i vratilo. U preventivno održavanje treba biti uključen pregled ventila cijevi i ostalih elemenata strojnog sustava jer svi imaju utjecaj na rad pumpe a time i na naprezanje vratila.

Je li vam se dogodio lom vratila? Koji je bio uzrok loma? Na koji način ste otkrili uzrok loma? Podijelite iskustva u komentarima!

 

Elementi procesa rutinskog održavanja strojeva

Proces rutinskog održavanja strojeva i opreme je dio svakodnevnog poslovanja u proizvodnim i procesnim postrojenjima. Proces uključuje proaktivno(prediktivno i preventivno) i reaktivno održavanje (popravci). Djelatnici uključeni u proces su inženjeri iz održavanja, operateri iz postrojenja iz djelatnici iz radione podijeljeni po strukama (električari, mehaničari, instrumentalci i sl.) te po potrebispecijalisti iz različitih područja.Ovisno o veličini postrojenja i broju strojeva uvijek postoji određen broj djelatnika koji rade zajedno i dijele resurse te koordiniraju posao ovisno o prioritetima.

Od svih tipova održavanja, rutinsko održavanje je najteže ostvarivati uz visoku razinu kvalitete i efikasnosti kroz dulje vrijeme zbog brojnih razloga: ovisnost o pojedincima koji donose odluke kada je u pitanju sadašnji rizik u odnosu na dugoročni doprinosu, nedovoljna obučenost djelatnika, uključenost velikog broja djelatnika s različitih strana, različitost prioriteta koji su si međusobna konkurencija, kompanije koje nagrađuju djelatnike što se iz dana u dan bave vatrogasnim rješavanjem situacija, ponavljanje poslova iz dana u dan koji se ne završavaju na vrijeme, hitnoće koje prekidaju planirane radove i ruše rasporede, djelatnicima koji imaju slabije tehničke vještine se dodjeljuju jednostavniji ponavljajući poslovi dok vještiji djelatnici rade na kompleksnijim poslovima ili rješavaju hitnoće.

Osnovni organizacijski preduvjeti za ostvarivanje rutinskog održavanja su postojanje službe koja obavlja održavalačke radove tijekom osmosatnog radnog vremena, prijavljivanje hitnih kvarova odmah na početku radnog vremena čime se prekidaju ili pomiču tekući radovi, rješavanje hitnih kvarova sve do završetka posla i puštanja stroja u rad, odrađivanje visoko prioritetnih planskih radova po potrebi i vikendom. Danas ćemo razmotriti koji su osnovni elementi u procesu rutinskog održavanja i rješavanja popravaka. Na slici 1. su navedeni svi elementi svakodnevnog rutinskog održavanja.

Slika 1. Elementi procesa rutinskog održavanja

Krenimo redom:

Obavijest o zastoju stroja i dijagnostika kvara

U većini slučajeva djelatnik službe održavanja koji obavještava o zastoju stroja i nastalom kvaru treba napraviti dijagnostiku ili ako je djelatnik operater na proizvodom postrojenju pa nije u potpunosti siguran o kojoj vrsti kvara se radi, tada treba obavijestiti djelatnika iz službe održavanja da dođe dijagnosticirati kvar. Kod kompleksnih strojnih sustava ponekad je čak potrebno pozvati specijaliziranu tvrtku koja se bavi specifičnom vrstom dijagnostike.

Kvar znači da stroj ne obavlja više svoju funkciju za koju je namijenjen ili da njegov rad odstupa od uobičajenog, npr. pumpa nema dobave, kompresor ne uspijeva postići 100% kapaciteta, glava ventilatora ima povećane vibracije, na reduktoru se učestalo uključuje alarm povišene temperature ulja i sl. Nakon dijagnostike kvara otvara se prijava koja mora sadržavati: datum i vrijeme nastanka kvara, tehnološku oznaku stroja, konkretan i sažet opis kvara, posljedice kvara na proizvodnju (onečišćenje okoliša, gubitak proizvoda, ispad postrojenja, i sl.) i uvjete u kojima stroj radi (radni medij, tlak, temperatura te ostali potrebni detalji).

Određivanje prioriteta i raspoređivanje

Određivanje prioriteta za izvršavanje popravaka i vremensko raspoređivanje radova su dva elementa koji se planiraju zajednički te odgovaraju na pitanja a) Koji kvarovi su hitnoće i moraju biti riješeni čim prije? i b) Ako kvar nije hitan, u kojem vremenskom roku mora biti otklonjen?

Ako su svi kvarovi hitni, tada se stvara preopterećenje sustava i resursa uz veće troškove. Zato treba provjeriti opravdanost svake hitnoće i ako je moguće što više kvarova otklanjati u duljem vremenskom periodu. Osim hitnih kvarova, postoje još kvarovi koji imaju prioritet otklanjanja u periodu od svega nekoliko dana, do dva tjedna, do mjesec dana ili do nekoliko mjeseci ako je riječ o planiranim polugodišnjim/godišnjim servisima. Računalni sustavi za upravljanje održavanjem (CMMS) imaju odabir prioriteta otklanjanja kvara u izborniku.

Planiranje i izvršavanje radova

Sljedeći logičan korak je planiranje radova za otklanjanje kvarova. Neplanirani radovi za otklanjanje kvarova i promašaji u određivanju prioriteta uzimaju do 4 puta više vremena i resursa u usporedbi s planiranim radovima i prethodno određenim prioritetima. Glavni cilj bi trebao biti postizanje što većeg broj planskih radova prema određenim prioritetima. Obilježja planiranih radova su svi potrebni resursi (alat, materijal, rezervni dijelovi, djelatnici po strukama, inertizacija, dreniranje, dozvole za rad, blindiranje, prateća mehanizacija, transportna sredstva ) u predviđeno vrijeme na predviđenom mjestu tako da se kvar može u potpunosti otkloniti bez prekidanja posla od početka do kraja.

Raspored izvršavanja radova mora biti posložen tako da nema praznog hoda i nepotrebnih produljivanja. Prije planiranja radova treba pregledati mjesto rada gdje se stroj nalazi, koji su svi pripremni radovi i resursi potrebni ovisno o tome hoće li se popravak izvršiti u radioni ili na postrojenju te procijenjeno vrijeme za radnje prije puštanja stroja u rad nakon dovršetka popravka (deblindiranje, vraćanje izolacije, punjenje radnim medijem, odzračivanje i sl.) Tijekom planiranja radova obavezno treba navesti je li za izvođenje radova potrebna skela, transportna sredstva (dizalica, kamion, viljuškar…), posebna zaštitna sredstva itd.

Potom se sastavlja radni nalog u kojem se navodi redoslijed radova uz prateće resurse, alat, popis materijala, transportna sredstva i sve potrebne struke. Radni nalog se šalje svi uključenim djelatnicima, tj. nadzornim inženjerima i sprema u CMMS tako da bude dostupan kad god je potrebno.

Evaluacija, mjerenje i prilagođavanje procesa

Nakon kompleksnih i dugotrajnih popravak i mukotrpnog puštanja stroja u rad, većini održavatelja je jednostavno drago da je posao konačno gotov i da mogu ići dalje s popravcima drugih strojeva (koliko puta ste bili u ovakvoj situaciji? 😉 ). Umjesto da stanemo, zapitamo se zašto je bilo toliko teško i mukotrpno, mi smo jednostavno sretni što možemo to ostaviti iza sebe i od sutra krenuti s radom na drugim strojevima.

Podrobnija analiza bi nam ukazala na sve propuste i nepravilnosti, međutim zbog preopterećenosti poslom, brojnih obaveza i drugih smetnji ovakav pristup je nažalost postao prije pravilo nego iznimka kod većine djelatnika u održavanju u velikom broju kompanija. Brojni poslovni procesi imaju evaluacijske formulare kao standardni dio poslovanja nakon odrađenog projekta ili aktivnosti temeljem kojih se točno određuje koji koraci su uzrokovali kašnjenja ili gubitke, međutim u praksi svakodnevnog rada jednostavno nemamo vremena ili resursa da se dodatno bavimo ovakvim analizama.

Čak i kada se u rutinski proces održavanja nastoji uvesti evaluacija procesa nakon otklanjanja kvara, često se ovakva dobra namjera pretvori u dodatnu papirologiju koja zahtijeva sudjelovanje puno ljudi i dodatno opterećenje uz ionako pretrpan raspored.
Evaluacija bi trebala omogućiti djelatnicima izvještavanje o svim situacijama koje nisu bile u skladu s predviđenim procedurama i o svim negativnostima što su dovele do kašnjenja ili gubitaka kako bi se ubuduće radilo efikasnije i naučilo na prethodnim greškama.

Evaluacija treba ukazati na postotak neplaniranih radova koji su se pojavili, postotak dodatnih radova koji su se pojavili u postupku defektaže, postotak radova koji us bili u skladu s planiranim, usporedbu planiranog i ostvarenog rada, materijala i resursa. Evaluacija bi trebala biti napravljena svakog ponedjeljka za prethodni tjedan, bilježiti sve nepravilnosti da se može vidjeti koji krivi koraci se ponavljaju i kako ih ispraviti ili eliminirati te poboljšati planiranje ubuduće. Tako kontinuirano unaprijeđujemo proces rutinskog održavanja strojeva i opreme.

Završni korak je prilagođavanje procesa rutinskog održavanja temeljem provedene evaluacije. Svako povećanje efikasnosti zahtijeva neprestano prilagođavanje zato što se u praksi održavalačkog posla nije desilo da imate dva identična tjedna zaredom po pitanju količine potrebnih resursa, materijala ili radova. Ako je količina potrebnih resursa u radioni ili na postrojenju identična iz dana u dan, znači da ih imate ili premalo na raspolaganju ili previše. Ako ih imate premalo, povećava se rizik, a ako ih imate previše znači da upravljanje resursima nije učinkovito koliko bi trebalo biti.

Kakav je vaš proces rutinskog održavanja strojeva? Provodite li redovite evaluacije? Što ste naučili i koje propuste ste uočili? Podijelite vaša iskustva u komentarima tako da svi naučimo!
Pitanja, komentare i poruke šaljite na mail: katarina_knafelj@hotmail.com

Znate li izračunati trošak pumpnog agregata tijekom njegovog životnog vijeka?

Pumpni agregati za svoj rad troše 20%-25% energije u procesnom postrojenju. Iako se kupuju zasebno, svaki pumpni agregat (sastavljen od pumpe, elektromotora i spojke) funkcionira samo unutar procesnog sustava. Količina energije i radnog medija ovise o konstrukciji pumpe, konstrukciji strojnog sustava i načina na koji se odvija proizvodni proces. Ovi čimbenici su neovisni i moraju si međusobno odgovarati tijekom čitavog životnog vijeka da bismo ostvarili minimalnu potrošnju energije i minimalne troškove održavanja, dug radni vijek i maksimalnu iskoristivost.

Početni trošak kupovine opreme je samo mali dio ukupnog troška životnog vijeka za pumpe velike iskoristivosti. Danas ćemo razmotriti koji sve čimbenici utječu na ukupan trošak životnog vijeka pumpnog agregata kako bismo bolje razumjeli funkcioniranje dijelova i identificirali situacije za smanjenje potrošnje energije, rada i održavanja. Životni vijek prosječno pumpnog agregata je 20 do 25 godina, iako u Hrvatskoj postoje proizvodna postrojenja s pumpama starijim od 30 godina.

Na slici 1. imamo primjer jednostavnog pumpnog agregata (lijevo) te grubu raspodjelu troškova tijekom njegovog životnog vijeka (desno) koje čine troškovi održavanja, troškovi energenata, troškovi nabave i ugradnje te objedinjeno čitav niz manjih troškova.

Slika 1. Pumpni agregat i raspodjela troškova

Metode za analizu životnog vijeka postojećih pumpnih agregata
Prije nego što započnemo čitav proces kalkulacije troškova životnog vijeka za novi pumpni agregat, preporuča se provjeriti trošak životnog vijeka postojećih pumpnih agregata koje već imamo ugrađene na proizvodnim postrojenjima poput ovog na slici 1. Prednost je što za postojeće agregate već imamo određenu količinu povijesnih podataka o kvarovima, troškovima nabave, popravaka, održavanja i sl. Za početak treba prikupiti sve dostupne podatke o pumpnim agregatima, odrediti potrebne protoke za sustav prepumpavanja, provjeriti jesu li gubici u sustavu svedeni na najmanju moguću mjeru te odrediti koji agregati imaju najveće troškove održavanja.

Prilikom analize možemo koristiti 2 metode:

1) promatranje rada stvarnog sustava: bilježe se promjene tlakova, diferencijalnih tlakova i protoka radnog medija u sustavu cjevovoda i analizom prikupljenih podataka u realnom vremenu. Ova metoda omogućava pregled rada stvarnog sustava, međutim fizikalna ograničenja proizvodnog procesa i prisutni rizici onemogućavaju eksperimentiranje s većim varijacijama radnih parametara. Drugim riječima, ako u određenom momentu pretjerate s povećanjem protoka, možete izbaciti pumpu iz rada i time obustaviti proizvodni proces a takvu vrstu eksperimentiranja vam u stvarnosti neće dozvoliti niti jedan voditelj postrojenja

2) izračun primjenom tehnika mehanike fluida, stvaranjem matematičkog modela za sustav cjevovoda i potom računanja tlaka i protoka u određenim točkama cjevovoda. Matematički modeli omogućavaju brojne varijacije i istraživanje alternativa, međutim imajte na um da niti jedan model nije 100% savršen i da ga svakako treba provjeriti u stvarnim uvjetima rada.

Bez obzira na vrstu provedene analize, vaš krajnji cilj će biti dobivanje cjelovite slike o tome kako funkcioniraju pojedini dijelovi strojnog sustava u kojem radi pumpni agregat, utjecajima procesnih parametara na njegov životni vijek te određivanju potencijalnih karakteristika koje je moguće optimizirati.

Trošak životnog vijeka pumpnog agregata

Trošak životnog vijeka pumpe temeljem matematičke analize daje procjenu postojećeg stanja te uvid u potencijalna optimalna rješenja za povećanje životnog vijeka agregata i postizanje veće iskoristivosti stroja. Analiziraju se dva ili više konstrukcijski istih ili dovoljno sličnih agregata. Treba pripaziti da se promatraju isti konstrukcijski ili procesni parametri. Trošak životnog vijeka pumpe predstavlja ukupan trošak nabave, ugradnje, rada, održavanja, nabave i skladištenja rezervnih dijelova, popravaka, generalnih servisa, utjecaja na okoliš i zbrinjavanja opreme.

Određivanje troška životnog vijeka obuhvaća metodologiju kojom određujemo i kvantificiramo sve nabrojene troškove. Trošak životnog vijeka možemo koristiti za procjenu isplativosti nove pumpe u usporedbi s troškom generalnog servisa postojeće pumpe identičnih karakteristika, procjenu vrste održavanja te isplativosti kroz buduće vremensko razdoblje.

Trošak životnog vijeka pumpnog agregata računa se po formuli:

Tz = Tic + Tin + Te + To + Tm + Ts + Tenv + Td

pri čemu je:

Tz …Trošak životnog vijeka pumpe

Tic …trošak nabave/kupovine agregata, strojnog sustava, pomoćnog sustava

Tin … trošak ugradnje i puštanja u rad, uključujući obuku djelatnika

Te … trošak energenata, procjenjeni trošak potrošnje energenata kada je sustav u radu, uključujući pogonski stroj, opremu za praćenje rada te pomoćni sustav

To … trošak rada agregata, obuhvaća normalan svakodnevni nadzor rada

Tm … troškovi rutinskog održavanja i popravaka temeljem prediktivnog državanja

Ts … troškovi zastoja (gubitka proizvodnje zbog kvara)

Tenv … troškovi onečišćenja okoliša radi izlijevanja radnog medija npr.zbog propuštanja brtvenice ili pomoćnog sustava brtvljenja

Td … troškovi zbrinjavanja na kraju životnog vijeka, uključujući radove demontaže

Sada ćemo detaljno razraditi svaki tip troškova kako bismo dobili cjelovitu računicu.

Trošak nabave pumpnog agregata i/ili strojnog sustava, Tic

Prilikom projektiranja proizvodnog postrojenja projektant mora odlučiti o prostornom planu svih strojnih sustava. Pumpni agregati su povezani cjevovodima, što je manji promjer cijevi i armature to će biti niži trošak nabave i ugradnje čitavog sustava. Međutim, cjevovodi manjih promjera moraju biti spojeni na pumpe veće snage koje će davati veći tlak, što rezultira skupljim pumpama. Manji promjer cijevi na usisnoj strani pumpe rezultira nižom neto pozitivnom usisnom visinom. Tijekom faze projektiranja javit će se i drugi izbori koji mogu utjecati na početno ulaganje u izgradnju procesnog postrojenja, počevši od kvalitete izabrane opreme.

Različiti materijali od kojih je izrađena oprema i strojevi imaju različite brzine trošenja, različite mogućnosti podnošenja radnog opterećenja i utjecaja radnih medija, pogotovo u kemijskoj i naftnoj industriji. Različiti tipovi strojeva mogu imati različite troškove nabave, ali u konačnici dovesti do manjeg troška ukupnog životnog vijeka. Početna ulaganja uključuju još troškove projektiranja, administraciju nabave, testiranja i inspekcijske preglede, proces nabave, obuku djelatnika, rezervne dijelove za pokretanje i dvogodišnji rad te pomoćnu opremu za nadzor, upravljanje, hlađenje i brtvljenje.

Trošak ugradnje, puštanja u rad i obuke djelatnika, Tin

Trošak ugradnje prosječnog pumpnog agregata i njegovo puštanje u rad obuhvaća troškove betoniranja temeljne ploče, montažu nosača i pričvršćivanje sidrenim vijcima na temelje te podlijevanje betonom ili epoksi smjesom, spajanje usisnih i tlačnih cijevi, montažu usisnih, tlačnih i regulacijskih ventila, spajanje električnih kabela, spajanje instrumentalnih kabela i instrumentalnih uređaja, spajanje pomoćnih sustava, ispiranje strojnog sustava prije puštanja u rad radi uklanjanja nečistoće i ispitivanja nepropusnosti, analizu učinkovitosti pri prvom puštanju u rad te potrebna podešavanja, dotezanja i prilagodbe sustava nakon puštanja u rad. Ugradnju može izvesti dobavljač opreme, podizvoditelj ili djelatnici matične kompanije. Izbor izvoditelja radova utječe na trošak radne snage, vještinu radne snage, dostupnost alata i uređaja za izvođenje radova.

Ugradnja uključuje još i transport opreme i strojeva, postavljanje na predviđena mjesta prema prostrnom planu postrojenja, spajanje sustava, nadzor radova te obuku djelatnika. Pokretanje strojeva mora biti prema uputama proizvođača i izvodi se uz prisustvo predstavnika proizvođača i/ili dobavljača. Pritom treba ispuniti kontrolne liste radi provjera funkcionira li oprema unutar određenih parametara. Nakon uspješnog završetka faze puštanja u rad sve uključene strane potpisuju primopredajni zapisnik.

Trošak potrošnje energenata u mirovanju, radu te za pomoćne sustave, Te

Potrošnja energije je jedan od najvećih troškovnih elemenata u ukupnom trošku životnog vijeka stroja, pogotovo ako pumpa radi više od 2500 sati godišnje. Snaga pumpe računa se po formuli:

pri čemu je

Q…. protok

H …. visina dobave

η_p … učinkovitost pumpe

η_m … učinkovitost elektromotora/pogonskog stroja

s.g. … specifična gustoća radnog medija

Projektant postrojenja mora imati zasebne podatke za svaki pumpni agregat ili strojni sustav u odnosu na ukupnu učinkovitost rada. Učinkovitost se može promatrati kao ukupna učinkovitost pojedinog pumpnog agregata ili kao ukupna količina energije koju je sustavu utrošio u različitim režimima rada. Izbor pogonskog stroja utječe na količinu utrošene energije. Npr., više struje se koristi za pogon pumpe klasičnim elektromotorom nego elektromotorom sa frekventnim pretvaračem. K tome, ponekad potrošnja energije ne ovisi o radnom opterećenju, npr. kada sustav upravljanja sam podešava konstantno energetsko opterećenje dok varijabilni elektromotor troši različitu količinu energije pri različitim radnim opterećenjima.

Primjena prigušnih ventila, prekotlačnih ventila ili mjernih blendi za kontrolu rada će smanjiti učinkovitost i povećati količinu potrošene energije. Također, treba uključiti trošak energije i materijala potreban za rad pomoćnih sustava, poput troškova grijanja i hlađenja, sustava ispiranja te sustava brtvljenja. Npr. pomoćni sustav hlađenja uključuje trošak pripreme rashladne vode, pumpe, filtera te izmjenjivača i armature.

Troškovi rada agregata uz svakodnevni nadzor, To

Troškovi rada ovise o kompleksnosti i svrsi sustava prepumpavanja. Npr., pumpa koja se koristi za pumpanje sirove nafte treba biti više puta provjeravana tijekom dana radi propuštanja, pouzdanog rada i odgovaraju li radni parametri potrebama proizvodnog procesa. S druge strane, pumpa za prepumpavanje pročišćene vode u automatiziranom sustavu treba vrlo malo ili nimalo nadzora tijekom rada. Redovito praćenje rada daje informaciju operaterima o potencijalnim gubicima u sustavu pumpanja. Ključni pokazatelji rada pumpnog agregata su promjene brzine vibracija, neuobičajene promjene temperature, razine buke, povećanje/smanjenje potrošnje energije, količina protoka i tlak radnog medija na tlačnoj strani.

Troškovi rutinskog održavanja i popravaka temeljem prediktivnog održavanja, Tm 

Održavanje optimalnog radnog vijeka pumpe zahtijeva redovito održavanje i servisiranje. Proizvođači agregata daju preporuke o učestalosti i kompleksnosti rutinskog održavanja. Troškovi rutinskog održavanja ovise o učestalosti, opsegu i količini utrošenog materijala. Konstrukcija pumpe utječe na trošak materijala, izbor rezervnih dijelova te trajanje servisa. Program održavanja može biti planiran tako da se vrše skuplji servisi tijekom duljih vremenskih intervala ili da se provode jednostavne aktivnosti tijekom kraćih vremenskih intervala. Tijekom servisnih radova pumpa je demontirana s radne pozicije u postrojenju i prevezena u mehaničarsku radionicu.

Tijekom trajanja radova u radionici smanjuje se pouzdanost procesnog postrojenja i mogući su gubici u proizvodnji ako pumpa nema zamjensku poziciju. Troškovi servisa mogu biti smanjeni tako da se godišnje planira raspored servisa tijekom perioda kada je procesno postrojenje u obustavi ili u remontu.

Ukupan trošak rutinskog održavanja se dobije kada pomnožimo trošak pojedinačnih aktivnosti s brojem izvršenih aktivnosti održavanja tijekom očekivanog radnog vijeka pumpe. Iako ne možemo predvidjeti točan broj neočekivanih ispada ili kvarova, izračunavši srednji period između kvarova (MTBF) možemo dobiti prihvatljivu procjenu. MTBF se može procijeniti za pojedinačne dijelove pumpe i potom kombinirati da dobijemo konačan broj za čitav agregat. Ponekad je dovoljno razmotriti najbolji i najgori mogući scenarij „što ako“ za slučaj najkraćeg trajanja životnog vijeka i za slučaj najduljeg životnog vijeka temelj povijesnih podataka o radu stroja zabilježenih u računalnom sustavu za upravljanje održavanjem CMMS.

Proizvođači agregata mogu odrediti i dati informacije o MTBF za dijelove čiji kvarovi obustavljaju rad pumpe i skraćuju njen životni vijek ispod prihvatljivog trajanja. Vrijednosti MTBF se dobiju analizom povijesnih podataka ili pomoću matematičkih modela. Vrijednosti se najčešće odnose na vijek trajanja brtvenice, ležajeva, vratila, spojke i potrošnih prstena. MTBF vrijednosti se mogu usporediti s očekivanim vijekom trajanja i izračunatim brojem kvarova promatranog agregata. Ipak, moram vas upozoriti da često proizvođači strojeva nisu baš voljni pružiti ovakvu vrstu podataka kada im pošaljete upit. Na MTBF također utječu radni parametri proizvodnog procesa te načini rukovanja strojem.

Troškovi zastoja/gubitka proizvodnje, Ts

Trošak neočekivane obustave proizvodnog procesa i gubici proizvodnje imaju značajan udio u trošku životnog vijeka stroja. Unatoč očekivanom životnom vijeku definiranom u fazi konstruiranja stroja, u stvarnosti će prije ili poslije doći do neočekivanih havarija. U slučajevima havarija kada je gubitak proizvodnje neočekivano visok, često se ugrađuje rezervni pumpni agregat kako bi se smanjio rizik. Ako imamo raspoloživ rezervni pumpni agregat, početni troškovi će biti veći, ali trošak neplaniranog popravaka radi havarije će uključivati samo rad mehaničara i rezervne dijelove jer ćemo izbjeći neplanirane gubitke proizvodnje.

Troškovi čišćenja okoliša nakon izlijevanja radnog medija, Tenv

Troškovi sanacije onečišćenja okoliša tijekom životnog vijeka pumpnog agregata ovise o vrsti radnog medija koji se prepumpava i izlije u okoliš zbog neočekivanog propuštanja. Određeni radni mediji manje onečišćuju okoliš u usporedbi s drugima, ali imaju veće troškove proizvodnje. Neki primjeri onečišćenja okoliša nastali zbog kvara pumpnog agregata su propuštanje rashladne vode iz sustava brtvljenja zbog oštećenja mehaničke brtvenice, izlijevanje korozivnih ili toksičnih radnih medija, propuštanje ulja za podmazivanje uslijed oštećenja brtvenog prstena na ležajnom kućištu te propuštanje na kućištu radi pukotina. Ovdje treba uključiti i godišnje troškove nadzora inspekcijskih tijela, obnavljanej vodopravne dozvole i sl.

 Troškovi zbrinjavanja i demontaže na kraju životnog vijeka, Td

U većini slučajeva, troškovi zbrinjavanja pumpnog agregata imaju male varijacije u iznosu, bez obzira na konstrukciju pumpe te vrstu radnog medija koji je prepumpavala. Trošak demontaže i zbrinjavanja pumpe za prepumpavanje otpadne vode i pumpe za prepumpavanje glicerina su jednaki. Iznimka su slučajevi kada radni medij podliježe posebnim zakonskim regualtivama poput toksičnih ili radioaktivnih tvari. Tada se trošak demontaže i zbrinajvanja može povećati nekoliko puta radi posebnih uvjeta koje treba ispunjavati i tako u konačnici uvećati ukupan trošak životnog vijeka agregata.

Ukupan trošak životnog vijeka
Procijenjeni troškovi različitih elemenata koji čine životni vijek pumpnog agregata moraju biti izračunati tako da ih je moguće uspoređivati s troškovima različitih tipova konstrukcije pumpi. Najjednostavnije i najpreglednije je pomoću tablice. Za elemente kojima nije moguće izračunati konkretnu vrijednost treba upisati objašnjenje. Napominjem da je u razmatranje troškova potrebno provjeriti i razmotriti postojeće troškove energenata, očekivane godišnje stope inflacije za cijene energenata tijekom životnog vijeka agregata, kamatne stope, očekivane rabate te trošak amortizacije.

Za kraj današnjeg članka, ovdje je mali šalabahter sa smjernicama za smanjenje troška životnog vijeka pumpnog agregata:

• redovito primjenjujte preventivno održavanje,
• prilikom svakog servisa pumpe provjerite unutarnje zračnosti među dijelovima,
• prilikom nabave novog agregata vodite se principima troškova koje smo ovdje naveli,
• provjerite imate li prisutan gubitak energije zbog regulacijskih ventila,
• racionalno koristite pomoćne sustave,
• nemojte nabaviti prekapacitiranu/podkapacitiranu pumpu,
• odaberite pumpu i pogonski stroj prema potrebnoj namjeni i radnom mediju,
• nabavite visoko učinkovit elektromotor,
• vodite računa da imate odgovarajuću spojku ili reduktor,
• analizirajte postojeće sustave pumpnih agregata i provjerite gdje imate mogućnosti za poboljšanja,
• provjerite postoje li načini za optimizaciju troškova postojećih agregata,
• provjerite odgovaraju li postojeći agregati zahtjevima prepumpavanja u uvjetima rada proizvodnog procesa te
• uvijek nastojite pratiti učinkovitost rada postojećeg sustava i tu ćete naći prve mogućnosti za poboljšanja.

Znate li izračunati trošak pumpnog agregata tijekom njegovog životnog vijeka? Koje metode ste koristili? Koje parametre ste uključili u izračun? Podijelite svoja iskustva u komentarima!

6 pogrešnih pristupa u procesu otkrivnja kvara

      Analiza kvara predstavlja proučavanje potencijalnih uzroka kvara nakon što se stroj već pokvario ili doživio havariju, dok je proces otkrivanja svih potencijalnih kvara produžetak analize i uključuje sve radnje za određivanje izvora kvara. Najbolji mogući ishod procesa otkrivanja kvarova dovodi do potpune eliminacije problema u radu stroja. Npr. proizvođač pumpe tijekom ispitivanja stroja u tvornici doživi lom vratila radi zamora stroja dok se u proizvodnom postrojenju istoj pumpi dogodi isti kvar nakon nekoliko godina eksploatacije. U prvom slučaju tvorničkog ispitivanja, analizom uzroka kvara će se otkriti uzrok i ubrzo dovesti do poboljšanja promjenom konstrukcijskih parametara vratila ili promjenom materijala. U drugom slučaju, analiza uzroka kvara je dio procesa otkrivanja kvarova.

      Nakon što je analiza gotova i otkrije se da je lom vratila posljedica zamora materijala zbog cikličkih torzijskih vibracija, počinje proces otkrivanja svih potencijalnih izvora kvarova. Što je uzrokovalo iznenadnu pojavu torzijskih vibracija? Neuobičajeni način rada, manjak tehničke dijagnostike, pregrijavanje, nema dobave ili protoka, brzina vrtnje je jako varirala, nastale su nagle promjene temperature i/ili tlaka, propuštanje, smanjena snaga, stroj se ne može pokrenuti ili se teško zaustavlja, prevelika potrošnja električne energije, pojačana buka u radu, smanjena radna učinkovitost…..

      U svakodnevnom radu, obično proces otkrivanja kvara započinje dolaskom na postrojenje gdje se nalazi pokvareni stroj i razgovorom sa djelatnicima koji koriste stroj (što se dogodilo i što su primijetili tijekom rada stroja). Problem ovog pristupa – koliko ljudi, toliko mišljenja tj. svatko ima svoju teoriju što se dogodilo, kako i zašto. Istina je obično negdje u sredini. U međuvremenu se odvija demontaža pokvarenog stroja i transport u mehaničku radionu gdje slijedi rastavljanje, čišćenje dijelova i defektaža koja pokaže uzroke i posljedice kvara.

      S druge strane, kada djelatnici iz postrojenja prijave neuobičajene promjene dok je stroj u radu, trebamo razmotriti i procijeniti sljedeće: treba li stroj odmah isključiti da se spriječi nastanak potencijalne havarije? Koliko je problem ozbiljan? Koliko brzo moramo reagirati? Napreduje li prijavljeni problem, stanje se ne mijenja ili je problem nestao nakon određenog vremena? Ako je stroj raspoloživ za radove korektivnog održavanja, treba li biti rastavljen radi inspekcije i popravka i unutar kojeg vremenskog roka? Koji dijelovi stroja se mogu oštetiti i kako uzrokuju kvar te koje rezervne dijelove treba obavezno imati na raspolaganju radi popravka?

Tijekom godina, u praksi sam primijetila nekoliko pristupa otkrivanju kvarova te najčešće pogreške do kojih dolazi takvim pristupima. Krenimo redom:

      Organizacijski pristup otkrivanju uzroka kvara je općeniti pristup koji u praksi ne funkcionira radi prevelikog gubitka vremena i resursa bez konkretnih rezultata i akcija.

      Pristup forsiranja da se čim prije nađe brzinsko rješenje simptoma nepravilnog rada i kvarova ne dovodi do identificiranja i uklanjanja pravih uzroka kvarova. Umjesto nastojanja da se pronađe uzrok, uporno se inzistira na brzinskom otklanjanju kvara kako bi stroj čim prije nastavio s radom, a detaljnije istraživanje uzroka kvara se ostavlja za neka bolja vremena kada bude “više vremena na raspolaganju”. Pogađate već, više vremena ne bude nikada na raspolaganju.

      Pristup „naučili smo živjeti s problemom“ kada problem više nije problem jer smo u međuvremenu naučili živjeti s njim i pomirili se sa situacijom, jedna od čestih manifestacija u praksi povezana s problemima strojeva u radu. Ako je trajni problem koji se javlja s vremena na vrijeme, recimo svaka 3 mjeseca, usvojite stav i ponašanje kada se pojavi: nije to ništa, kada se javi, napravimo ovo i ono i sve je ok!” Najčešći izvor ovog pristupa je nedostatak motivacije i vremena za rješavanje problema, a drugi je nedostatak razumijevanja načina na koji nastaju kvarovi kod određenog stroja.

      Pristup „imao sam najbolje namjere“, koji odmah asocira na staru izreku da je put do pakla popločan dobrim djelima, kada sav trud usmjeren na otkrivanje uzroka kvara kasnije rezultira pojavom novih problema uz postojeće. Nedostaci se očituju u primjeni preporuka za otklanjanje kvara nakon njegovog definiranja te prilagođavanju aktivnosti preventivnog održavanja u svakodnevnom radu. Najveća prepreka našim najboljim namjerama u provođenju opisanih aktivnosti su ograničeni umovi, stavovi i ego osoba uključenih u održavanje, popravke i rad stroja.

      Pristup „Pero zna“ je kombinacija organizacijskog pristupa i najboljih namjera. Ovaj pristup podrazumijeva samo jednu osobu odgovornu za održavanje strojeva, kolega Pero Perić (možete ubacite ime iz vlastitog iskustva), kojeg svi poznaju jer radi već 100 godina na ovom postrojenju te detaljno poznaje svaki stroj i popravlja ga godinama. Perin angažman u otklanjanju kvarova je do sada bio poprilično uspješan. Uglavnom se Pero smatra odgovornim i njega svi zovu u pomoć kada stroj počne pokazivati izdajničke znakove nadolazećeg kvara jer je Pero vrlo učinkovit u pronalaženju i primjeni brzopoteznih rješenja i osposobljavanju stroja… sve do sljedeće pojave istog kvara. Nitko nije analizirao što uzrokuje ponavljajuće kvarove i kako ih otkloniti za svagda. Često služba održavanja niti nezna što se događa sa strojem jer se Pero već pobrinuo za stroj i nije obavijestio nikoga. Kada se dogodi situacija da Pero napusti kompaniju, ode u mirovinu ili na drugo postrojenje, dolazi do enormnog porasta prijava kvara na tom postrojenju i svi se odjednom čude zašto se stroj stalno kvari a do jučer nismo za njega ni znali. Poanta opisanog pristupa glasi – otkrivanje kvara i analiza uzroka njegovog nastanka je kompleksan posao i zajednički trud svih sudionika uz primjenu svih danas dostupnih tehnologija, čiju kompleksnost niti jedan Pero ne može u cijelosti sam pokriti, uz dužno poštovanje njegovom radu i stručnosti.

     Pristup uzrokovan pogrešnim razmišljanjem – Analiza uzroka kvara određenog stroja ujedno predstavlja proces razumijevanja koji je glavni krivac doveo do kvara ili nepravilnog rada. Razumijevanje je rezultat razmišljanja i treba znati razdvojiti vrijeme razmišljanja i vrijeme djelovanja. Kada analiza kvara i otkrivanje uzroka s vremenom ne pokazuju rezultate (ili se pokažu totalnim promašajem), moguće je da naš način razmišljanja nije stvorio zaključke koji će dovesti do rješavanja situacije. Naše razmišljanje otežavaju 2 faktora, prvi faktor je da prepoznamo kako stroj ili njegovi dijelovi imaju životni vijek koji je ili nije moguće predvidjeti s određenim stupnjem točnosti. Drugi faktor je sam proces razmišljanja odgovoran za misaone pogreške tijekom zaključivanja koje nas navode na krivi put i dijeli se na:

– Pogreške jednosmjernog mišljenja npr. zbog toga što se analiza uzorka vibracija pokazala dobrom u dijagnostici elektromotora, pretpostavka je da će isti rezultati biti za inspekciju drugih procesnih strojeva poput kompresora i turbina. S jedne strane postoje stotine identičnih strojeva, s druge strane u stvarnosti ne postoje 2 identična stroja. Preliminarna dijagnostika jednog stroja se može potvrditi u dijagnostici drugih strojeva, ali kod npr. teške mehanizacije to nije moguće. Posljedično, očekuju se čudesa od dijagnostičara u smislu rezultata dijagnostike kvara i analize vibracija. Drugi primjer, kada imamo tablicu kategorizacije vibracija koju su stvorili stručnjaci i prema tome, gledamo rezultate i automatski usporedimo s tablicom te zaključimo kako promatrani stroj ima visoke vibracije. Zanemaruje se činjenica da svi strojevi nisu stvoreni jednaki i ne rade u jednakim procesnim uvjetima s jednakim radnim medijem.

– pogreška preuveličavanja je druga najveća pogreška razmišljanja koja potječe od načina na koji um funkcionira. Um ide od jedne ideje do druge koja se čini ispravna kada se zanemare vrste ideja. Izvještaji o popravcima strojeva su puni pogrešaka preuveličavanja. U njima čitamo: “normalno trošenje”, “necentriranost” itd. Manja je vjerojatnost da će se pogreške preuveličavanja dogoditi u situacijama kada je inženjer koji piše izvještaj savjestan i osviješten i ima iskustva. Tada će konkretno viti navedeno koji dio stroja pokazuje znakove trošenja materijala, procjenu u kojem vremenu se trošenje povećalo u usporedbi s prethodnim razdobljem (prema prethodnom izvještaju), koliko μm iznosi necentriranost i na kojem mjestu,..

– Pogreška neprilagođenosti se javlja kada vidimo neko obilježje što nam se čini otprije poznato iako u stvarnosti to uopće nije povezano, prepoznajemo određenu karakteristiku ali ne dovršimo kritičko razmatranje i prepoznavanje svih karakteristika nego odmah skačemo na zaključak. Što je situacija poznatija, prije donosimo zaključak, npr.”čuo sam ovu buku prije i pokazalo se da je to polomljen kavez ležaja”… Pogreške neprilagođenosti je lako napraviti u dijagnostici, prethodno opisane situacije u ovom članku daju dobar primjer ideja na koji način možemo napraviti pogreške neprilagođenosti ako se situacija ne prepozna na vrijeme.
– Pogreška “mora biti” je tkz. pogreška arogancije, možda je sve uredu s načinom na koji prikupljene informacije dovode do više točnih zaključka ali vlastita arogancija zacementira samo jedan zaključak čime se blokiraju sve potencijalne promjene i poboljšanja. Kada se tijekom dijagnostike pojavi novi dokaz, promjena zaključka je nemoguća upravo zbog arogantne uvjerenosti da uzrok kvara mora biti prethodno donesen zaključak.

– Pogreška promašenog zaključka se javlja kada netko promatra samo dio situacije i svejedno dolazi do zaključka koji obuhvaća cijelu situaciju. Dosta često se dogodi kada se oslanjaš na informacije iz druge ruke. U potrazi za pozadinskim događajima u otkrivanju uzroka kvara odrivnog ležaja, moguće je otići na krivi trag zbog činjenice da nema povijesnih podataka koji su zabilježili nedovoljno podmazivanje. Svi smo bili u situaciji gdje smo imali nejasan dojam da negdje mora postojati šira slika, šira od one koju trenutno imamo. Kada otkrijemo da smo u takvoj situaciji prilikom dijagnostike kvarova, imamo izbor a) zanemariti zaključak koji smo dobili jer smo nekako uvjereni da je utemeljen samo na dijelu cijele slike b) odbiti zaključak koji se nudi jer nam se ne sviđa i posljedično tvrditi da je utemeljen na samo dijelu slike 3) prihvatiti zaključak s rezervom ali i dalje gledati cijelu sliku 4) prihvatiti zaključak jer nam se sviđa i izabrani zaključak kao cjeloviti 5) zaključiti da ostatka slike zapravo nema jer je ne možemo naći i da trenutno imamo cijelu sliku kakva ona god bila

Jeste li se susreli sa pogrešnim pristupom u otkrivanju kvarova? Kako ste otkrili pogrešku? Koji pristup primjenjujete u otkrivanju i analizi kvarova? Podijelite iskustva u komentarima!

7 najčešćih kvarova višestupanjske centrifugalne pumpe

      Višestupanjska centrifugalna pumpa je svaka pumpa koja ima više od jednog rotora na istom vratilu ili na 2 paralelno montirana vratila.

Ako želimo postići veći tlak radnog medija, rotori se montiraju serijski jedan iza drugoga na istom vratilu.

Na slici 1. prikazan je nacrt pumpe s 12 rotora, tj. 12 stupnjeva te sastavnim dijelovima. U ovom slučaju svi rotori su smješteni u jedno zajedničko kućište.

S druge strane, postoje konstrukcije kućišta sastavljene iz niza segmenata, tako da svaki rotor ima zaseban segment kućišta.

Također, radijalno i aksijalno opterećenje vratila je na kliznim ležajevima.

Na slici 2. prikazan je trodimenzionalni presjek pumpe s 4 rotora pri čemu vratilo nose kuglični i valjkasti ležajevi smješteni u prednji i zadnji ležajni blok. Svaka višestupanjska pumpa ima 2 mehaničke brtvenice smještene do i nasuprot spojke.

Slika 1. Presjek višestupanjske pumpe i sastavni dijelovi

Slika 2. Višestupanjska pumpa sa 4 rotora

Kvarovi su najčešće posljedica loše konstrukcije, neodgovarajućih radnih uvjeta i nedovoljnog održavanja ili kombinacija navedenog.

Najčešći simptomi kvarova koji se mogu pojaviti kod višetuspanjskih pumpi su:

1) Pumpa nema dobavu na tlačnoj strani nakon uključivanja u rad. Uzrok tome je nedovoljna količina radnog medija u kućištu (kažemo da pumpa mora biti u potpunosti potopljena) ili zaostali zračni džepovi u kućištu i usisnoj cijevi.

Drugi uzroci su nedovoljna brzina vrtnje, krivi smjer vrtnje te začepljen rotor. Za otklanjanje navedenih uzroka je potrebno osigurati da je kućište pumpe u potpunosti ispunjeno radnim medijem na odgovarajućoj temperaturi i odzračeno, uz 100% otvoren usisni ventil.

Treba provjeriti jesu li faze elektromotora odgovarajuće spojene i ispitati postiže li elektromotor potrebnu brzinu vrtnje. Jednom prilikom faze elektromotora su bile zamijenjene i elektromotor je zavrtio višestupanjsku pumpu u krivom smjeru.

Posljedica svega su bile oštećene unutarnja i vanjska brtvenica te lagano oštećenje prednjeg ležaja.

2) Pumpa ne postiže dovoljan protok ili potrebnu visinu dobave. Ponovo, uzrok može biti krivi smjer vrtnje elektromotora, začepljenje tlačne cijevi, začepljenje usisnog filtera, premala brzina vrtnje, zračni džepovi, oštećeni potrošni prsteni kućišta ili rotora te oštećeni rotor.

Usisni filter treba redovito čistiti te osigurati da su usisna i tlačna cijev prohodne.

Pumpu obavezno odzračivati prije pokretanja te prilikom svakog servisa ispitati stanje rotora i potrošnih prstena (ima li pukotina, površinskih oštećenja i sl.) te osigurati odgovarajući zračnost tijekom montaže rotorskog sklopa.

3) Pumpa se isključuje iz rada ubrzo nakon pokretanja te tijekom rada troši više ili manje snage od potrebne. Uzrok ovih kvarova može biti nedovoljna ili prevelika brzina vrtnje, pokvaren elektromotor te prevelika ili premala viskoznost radnog medija, neispravno montirani prednji i zadnji ležaj, necentriranost pumpnog agregata te prejaka zategnutost jedne ili obje brtvenice.

Obavezno osigurati da radni medij ima potrebnu viskoznost, redovito ispitivati elektromotor i vršiti podmazivanje. Prilikom sastavljanja pumpe obratiti pozornost na ispravnu montažu ležajeva te osigurati odgovarajuću zategnutost brtvenica.

Prije pokretanja pumpe u rad provjeriti jesu li pumpa i elektromotor centrirani i korigirati po potrebi.

4) Brtvenica propušta radni medij. Do propuštanja najčešće dolazi zbog oštećenja brtvenih lica uslijed trenja prevelike količine čestica u radnom mediju po površinama brtvenih lica, prevelike aksijalne sile na rotorski sklop koji potom opterećuje brtvenicu te ona propusti, a može biti i da je izabran pogrešan tip brtvenice.

Obavezno postaviti filter ili sito s mrežicom u usisni cjevovod, paziti da se održava odgovarajući tlak pumpanja tj. kemijska i fizikalna svojstva radnog medija moraju biti unutar dozvoljenih granica koje su definirane za svaku pumpu te provjeriti s proizvođačem brtvenica je li izabran odgovarajući tip brtvenice s obzirom na radne uvjete

5) Pumpa ima povećane vibracije ili radi jako bučno. Velike nakupine zraka unutar kućišta mogu uzrokovati ovakvo ponašanje u radu ili nedovoljno otvoren usisni ventil, NPSH je preniska ili pumpa ne postiže radnu točku, rotorski sklop je u debalansu, potrošni prsteni su oštećeni ili su se ležajevi istrošili.

Otklanjanje ovih uzroka kreće od najjednostavnije provjere je li usisni ventil do kraja otvoren i pumpa u potpunosti odzračena.

Treba provjeriti u korisničkom priručniku koja je potrebna NPSH i radnu točku pumpe te ispunjava li ove uvjete pumpa u sadašnjem stanju.

Mjerenjem vibracija će se utvrditi je li potrebno balansirati rotorski sklop ili je došlo do oštećenja potrošnih prstena, međustupanjskih čahura i ležajeva. Preporučuje se prilikom svakog servisa izbalansirati rotorski sklop.

6) Ležajevi se pregrijavaju ili se prebrzo troše. Necentriranost pumpnog agregata, pogrešno mazivo i nedovoljno podmazivanje ležajeva te oštećena spojka su najvećim dijelom uzrok ovog kvara.

Potom slijedi debalans rotorskog sklopa i prevelika aksijalna sila tijekom rada. Redovito vršiti podmazivanje ležajeva i koristiti isključivo vrste maziva koje je preporučio proizvođač. Provjeriti ima li mazivo zadovoljavajuću viskoznost.

Prije pokretanja pumpe provjeriti stanje spojke. Prilikom zamjene ležajeva koristiti ležajeve koje preporučuje proizvođač.

Mjeriti vibracije u redovitom intervalima i bilježiti rezultate koji će pokazati radi li se o debalansu i koliko je vremena preostalo prije otkazivanja ležajeva. Po potrebi ponovno centrirati pumpni agregat.

7) Pumpa se pregrijava tijekom rada. Uzrok ovog kvara je trenje među dijelovima pumpe koji su se olabavili pa dolazi do trenja, iskrivljenost vratila, prečvrsto dotegnute brtvenice te prevelika aksijalna sila na rotorski sklop.

Prilikom svakog servisa montirati dijelove na ispravan način, provjeriti stanje vratila na tokarskom stroju („baca“ li izvan dozvoljene granice), prije montaže spojke provjeriti jesu li brtvenice odgovarajuće dotegnute, centrirati agregat i nakon pokretanja u rad paziti da je pumpa postigla radne uvjete.

      Dijagnostika kvarova kod višestupanjske pumpe je kompleksnija u usporedbi sa jednostupanjskom pumpom jer treba obuhvatiti više potencijalnih uzroka i njihovog međudjelovanja, često u praksi nekoliko čimbenika istovremeno uzrokuje određeni kvar stoga je potrebno detaljnije istražiti o čemu se radi.

Kada se neki kvarovi ponavljaju i mjere prevencije ne djeluju, preporučuje se kontaktirati proizvođača pumpe za dodatno tehničko mišljenje, ako je pumpa u garantnom roku može se zatražiti i tvornički servis ili zamjena pumpe.

 Koje kvarove višestupanjskih pumpi ste otkrili? Kako ste ih uklonili?

Podijelite iskustva u komentarima!

Sustavi za dijagnostiku i predviđanje kvarova

      Dijagnostika kvarova u strojevima i strojnim sustavima obuhvaća otkrivanja kvara, izoliranja dijela stroja ili sustava gdje je kvar nastao te određivanje kada je kvar nastao. Otkrivanje kvara nam govori je li nešto pošlo krivo u promatranom stroju, izoliranje kvara odnosi se na odvajanje oštećenog dijela/komponente, dok određivanje kada je kvar nastao pomaže u identifikaciji njegovog uzroka. Predviđanje nastanka kvara temelji se na prikupljanju, prijenosu i analizu pohranjenih podataka. Predviđanje se nastoji prognozirati kvar prije nastanka te za koliko vremena. Dijagnostika je analiza nakon što je nastao kvar. Prognoziranje je učinkovitije u rješavanju kvarova prije nego se dogode i sprječavanju zastoja. Međutim, dijagnostika se koristi kada zakaže predviđanje kvara i stroj se pokvari. Minimalni preduvjet za dijagnostiku su senzori i njihova pozicija na stroju, praćenje radnih parametara koje mjeri senzor (temperature, vibracije i sl.) te metode klasificiranja kvarova radi poboljšanja preciznosti u otkrivanju kvara.

      Dodatno, potrebno je poboljšati točnost prognoziranja pomoću analize prikupljenih podataka o radu stroja koji ukazuju na pogoršanje radnih karakteristika tijekom vremena, metodama predviđanja radnog vijeka stroja radi garancije o sigurnom radu i ekonomskoj iskoristivosti te vremenskim intervalima između 2 kvara. Temelj predviđanja kvarova su tehnološki elementi poput točnosti senzora, izbor pozicioniranja senzora prilikom ugradnje na stroj, baza podataka, prijenosa i procesuiranja signala te kontinuirano prikupljanje podataka.

      Glavni koraci prilikom implementiranja prognostike kvarova su 1) proces transformacije sirovih ulaznih podataka dobivene od ugrađenih senzora u sažet prikaz koji sadrži relevantne informacije o stanju stroja, 2) radno stanje stroja procjenom vrijednosti višestrukih radnih parametara kroz dulje vremensko razdoblje u svrhu određivanja stupnja istrošenosti dijelova, 3) predviđanje preostalog životnog vijeka pomoću matematičkih modela.

     Ključni dio kvalitetnog predviđanja kvarova je pretvaranje raznovrsnih sirovih podataka u korisne informacije koje govore o stanju stroja i razini istrošenosti sustava i komponenti. Predviđanje u realnom vremenu se sastoji od početnog procesuiranja podataka, izvlačenja bitnih podataka, procjene radnog stanja i predviđanje preostalog radnog vijeka bez kvarova. Ako se pojave znaci istrošenosti u početnom stadiju slijedi primjena dijagnostičkih metoda. Prije primjene prognostičkih metoda, potrebno je uključiti podatke u analizu pouzdanosti, pročistiti nepotpune podatke, procijeniti utjecaj dosadašnjeg održavanja i promjenjivih uvjeta rada, utjecaj prethodnih kvarova, stvarno stanje materijala, točnost pretpostavki o stanju stroja i dijelova te ograničavajuće uvjete ako postoje.

*** Koje metode predviđanja kvarova koristite? Jeste li zadovoljni rezultatima? Podijelite svoje iskustvo u komentarima!