Održavanje glavu čuva

Na današnji članak potaknuo me događaj koji se zbio jednog sunčanog subotnjeg poslijepodneva kada sam vidjela kupce u jednom velikom trgovačkom centru kako se spuštaju po stepenicama i u rukama tegle vrećice sa kupljenom robom. Automatska pokretna traka za spuštanje je očigledno bila zaustavljen zbog nekakvog kvara. Na vrhu sam primijetila 2 (pretpostavljam) tehničara kako nešto “petljaju” ispod podignutog poklopca. Potaknuta profesionalnom znatiželjom, popela sam se po stepenicama i upitala bližeg od njih dvojice što se dogodilo.

Tehničar mi je odgovorio da su ih zvali na hitnu intervenciju jer je pokretna traka u jednom trenu “odbila poslušnost” i u potpunosti blokirala s radom. Djelatnica trgovačkog centra je pokušala resetirati sustav kretanja trake po principu uzastopnog pritiskanja tipke za uključivanje/isključivanje, što nije donijelo rezultata. Tada je drugi tehničar viknuo “Vuci!” ovome koji je razgovarao sa mnom pa su zajedničkim trudom pomoću ručne dizalice izvukli elektromotor iz utrobe pokretne trake. Očigledno, dok smo mi razmijenili nekoliko rečenica, drugi tehničar je završio sa otpajanjem elektromotora i pričvršćivanjem na kuke na kraju lanaca ručne dizalice ovješene iznad utrobe trake.

Odmaknula sam se da ne smetam i privremeno prestala postavljati pitanja dok sam promatrala izvlačenje elektromotora snage cca 20 kW. Izvučeni elektromotor tehničari su postavili na paletu i odmah se bacili na rastavljanje, tj. izvlačenje rotora iz statora i kućišta, što vidite ga na slici:

Prema službenoj definiciji, pokretna traka je transportno sredstvo koje omogućava transport osoba i stvari u horizontalnoj ravnini ili pod kutem uspinjanja do maksimalnih 12°. Sastoji se od metalne staze koja se pomiče po velikom broju uzastopno položenih metalnih valjaka. Paralelno ima ogradu sa pokretnim osloncem/rukohvatom koji se pomiče jednakom brzinom. Mehanizam pokreće elektromotor spojen preko reduktora sa sustavom zupčastog prijenosa koji simultano okreće metalne valjke a time i traku.

Upitala sam tehničare što je po njima uzrok kvara elektromotora i rekli su mi da se elektromotor po svemu sudeći počeo pregrijavati pa ga je sigurnosni sustav blokirao za daljnji rad, ali nisu u potpunosti sigurni. Moje daljnje pitanje odnosilo se na preventivne aktivnosti koje provode i u kojim intervalima, na što sam dobila odgovor u obliku kolutanja očima i umornog uzdaha. Tada je pomalo bilo vrijeme da prestanem s pitanjima i lagano se udaljim, jer su ljudi počeli pokazivati znakove nervoze, svjesni da njihov posao nije niti izbliza gotov, a ionako sam već provela dosta vremena u promatranju pa mi se žurilo obaviti druge stvari.

Moja gruba procjena bi uzela u obzir da elekromotor i reduktor rade koliko je vrijeme trgovačkog centra, 7 dana tjedno od 8 ujutro do 8 navečer, dakle 12 sati u prosjeku (ovdje zanemarujem praznike, ograničenja radnog vremena i sl.). U tom istom prosjeku, broj sati rada bi bio:

12 sati dnevno x 6 mjeseci x 30 dana = 2 160 sati

Prema uputama proizvođača opreme, > 2 000 sati rada za opremu koju pritom stalno koriste ljudi, je definitivno interval nakon kojeg treba pregledati opremu, napraviti potrebna ispitivanja i aktivnosti preventivnog održavanja. Očito u ovom slučaju o tome nitko nije vodio računa.

Zaključak ove zgode je sljedeći – nedostatak preventivnog održavanja, nepoznavanje stanja opreme, zastoj pokretne trake na nekoliko dana dok se ne otkloni kvar na elektromotoru (ako uzmemo u obzir premotavanje, zamjenu ležaja, montažu i ponovo puštanje u rad) te gomila nezadovoljnih kupaca koji moraju sami tegliti teške vrećice i negativna reklama za trgovački centar.

Sljedeći primjer u kojem optet održavanje (ni)je svemu krivo odnosi se na lokalne autobuse. U protekle 4 godine se po lokalim novinama i portalima učestalo javljalo o požarima na nekoliko autobusa mjesnog riječkog javnog prijevoznika. Tvrtka je i službeno potvrdila informaciju o nastalim požarima gdje nasreću nije došlo do ozljeda, ali je nastala velika materijalna šteta. Prema informacijama koje sam pronašla iščitavajući novinske izvještaje (jer na službenoj stranici prijevoznika nisu dostupna nikakva službena priopćenja), požar je nastao u samom stražnjem dijelu autobusa gdje je pozicioniran motor.

Nakon toga, autobusi istih karakteristika preventivno su povučeni iz prometa i upućeni na dodatni pregled. S obzirom da je starost vozila u prosjeku 10-tak godina, baš me zanima vidjeti izvještaje o tehničkim pregledima, tehničke karakteristike vozila, upute proizvođača o održavanju i potrebnim ispitivanjima te evidenciju broja odrađenih sati rada. U kasnijim novinarskim izvještajima nije bilo detaljnijih informacija o uzrocima kvarova koji su doveli do požara, niti ih je prijevoznik objavio na svojim stranicama. Financijska izvješća tvrtke nisu javno dostupna i navodno tvrtka dugi niz godina posluje sa gubicima, jer bi bilo zanimljivo vidjeti koliki su im bili rashodi za održavanje. O dostupnosti tehničkih izvještaja i odgovoru zašto autobusi nisu pregledani prije puštanja u promet neću niti govoriti.

Zaključak koji proizlazi iz ove situacije je da se svaka kuna/cent uloženi u održavanje višestruko vrate u vidu osiguravanje pouzdanog rada, smanjenja rizika od pojave situacija koje su opasne za ljude i kroz produljenje radnog vijeka opreme, odnosno prijevoznog sredstva.

Treći i ujedno najgori primjer nedovoljnog i katastrofalnog pristupa održavanju je nesreća koja se dogodila 2021. u talijanskoj regiji Piemonte kada je pukao kabel na žičari i pala je kabina dok se žičara penjala prema planinskom vrhu Mottarone, pri čemu je nažalost tragično stradalo 15 osoba.

Ovdje prenosim dio detaljnog novinarskog izvještaja koji je izašao na jednom portalu:

“Dvostruki kabelski sustav žičare podijeljen je u dva dijela. Prvi se nalazi na nešto više od dva kilometra između Stresa i sela Alpina, a drugi tri kilometra između Alpina i Mottaronea. Sastoji se od dviju kabina koje voze alternativnim smjerovima, a svaka kabina može primiti do 40 putnika.

Istraga se usredotočila na dva pitanja: zašto je puklo vučno uže i zašto nije odmah aktivirana sigurnosna kočnica na kotačima po kojima kabine žičare voze po nosivom užetu.

Već su prvi novinari prispjeli na mjesto nesreće uočili da je u sigurnosnoj kočnici srušene i zgužvane kabine ostavljena „vilica“, koja služi za mehaničko deaktiviranje sigurnosne kočnice. Posrijedi je naime uvlakač koji drži kočne papuče na odstojanju. Kako nam je objašnjeno, tom spravom se kočnica deaktivira uvečer, po završetku vožnji, kako bi kabinu bilo moguće fizički pogurnuti i općenito njome manevrirati bez motornog pogona. „Vilica“ mora biti izvađena prije puštanja žičare u pogon, kako bi sigurnosna kočnica u slučaju potrebe mogla stisnuti svoje otpornike oko nosivog užeta i tako blokirati kretanje kabine. Zakon određuje da ta „vilica“ bude crvene boje, kako bi bila jasno vidljiva. Tužiteljica je zaključila da je „vilica“ ostavljena namjerno, kako se ne bi prekidao ciklus vožnji u nedjelju, sunčani dan s brojnim izletnicima, koji je obećavao dobar promet.

Prethodnih dana učestali su zastoji u radu žičare uslijed aktiviranja sigurnosnih kočnica. Zastoji su počeli već od ponovnog pokretanja žičare. Uvjereni da se vučno uže – posljednji put magnetoskopski pregledano prije šest mjeseci – neće prekinuti, direktor i tehnički nadzornik su, uz suglasnost vlasnika, preuzeli rizik koji je, kažu istražitelji, na žalost uvjetovao višestruku pogibiju. Pucanje vučnog užeta je veoma rijedak incident: ovo u Stresi je treći takav slučaj u šezdeset godina uzevši u obzir sve 1744 žičare, koliko ih trenutno funkcionira u Italiji.

Nestručni pogled na fotografski snimak puknutoga vučnog užeta pokazuje da su čelične niti korodirane u sredini, što se izvana nije moglo uočiti prostim okom. Zašto to nije uočeno magnetoskopskim pregledom, kojim se provjerava nepropusnost i izdržljivost kablova? Uzrok korozije se čini jasnim: vlaga iz planinskog zraka koja se kondenzirala u sredini (toliko o nepropusnosti) i omogućila oksidiranje koje je čelik postupno pretvaralo u hrđu. I onda je uže, oslabljeno (toliko o izdržljivosti), puklo na točki najvećeg naprezanja, nedaleko od prednje strane kabine. U nedjelju se spominjalo da je uže promijenjeno za generalne revizije koja je provođena 2014-2016. Danas, naprotiv, Rai kaže da vučno uže nije mijenjano 30 godina. I to je točka koju treba provjeriti.

Uobičajeno je računati da postrojenja žičara traju 20 godina, a čelična užad i kraće, pa ih se mijenja češće, ovisno o habanju. Nije vrag da se na tome štedjelo? Je li promjena u napetosti načetoga vučnog užeta aktivirala sigurnosne kočnice i time uzročila dosadne zastoje koji su smanjivali zaradu? I to je predmet daljnje istrage.“

Nažalost, ovakvi tragični događaji ukazuju koliko je održavanje bitno, da ne kažem presudno u svakodnevnom životu. Govorim isključivo iz pozicije inženjera koji dugi niz godina održava strojarsku opremu i smatram kako je žalosno da se navedeni događaji uopće i dogode, posebno u današnje vrijeme naprednih dijagnostičkih tehnika, IoT i širokog spektra metoda za podizanje pouzdanosti.

Što vi mislite o opisanim događajima i o nedostaku održavanja u svakodnevnom životu? Javite mi u komentarima!

Osnove preventivnog održavanja zračnih hladnjaka

Zračni hladnjaci su vrsta strojarske opreme namijenjena pothlađivanju vršnih produkata koji izlaze iz kolona ili posuda i usmjeravaju se u druge etape procesa prerade. U procesnoj industriji se najčešće koristi tip zračnih hladnjaka sa prisilnim strujanjem.

Najveća prednost ovakvih izmjenjivača topline je što nema potrebe za rashladnom vodom jer se izmjena topline vrši direktno sa zrakom iz okoline. Druga prednost je sama veličina izmjenjivača koja može varirati od malih izmjenjivača ugrađenih u osobne automobile do izmjenjivača koji se koriste za hlađenje kondenzata parne turbine snage 1,2 MW. Na slici 1. prikazani su sastavni dijelovi jednog izmjenjivača zračnog hladnjaka.

Slika 1. Izmjenjivač zračnog hladnjaka sa prisilnim strujanjem zraka (Izvor)

1. Ventilator  2. Zaštitni prsten  3. Nosiva konstrukcija 4. Mlaznica 5. Distributor radnog medija 6. Cijevni snop  7. Pogonski stroj-elektromotor   8. Nosač  9. Kanal za usmjeravanje strujanja zraka

Ventilator je pokretan elektromotorom pa uzrokuje prisilno strujanje zraka među cijevima cijevnog snopa i na taj način dovodi do izmjene topline. Radi redundancije obično se ugrađuju po 2 ventilatora sa elektromotorima. Jednolika distribucija zraka među cijevima je važna za kontinuiranu i predvidljivu izmjenu topline. To se postiže gubitkom statičkog tlaka duž cijevnog snopa. Dobra inženjerska praksa je ostvariti minimalno 40% pokrivenosti cijevnog snopa sa površinom koju „prebrišu“ lopatice prilikom vrtnje ventilatora jer je tada gubitak statičkog tlaka jednak do 3.5 puta brzini strujanja zraka kroz zaštitni prsten. Ako imamo 2 ventilatora, tada omjer duljine cijevi u cijevnom snopu i širine snopa treba biti 3 do 3.5, pri čemu cijevi moraju biti položene u 4 reda po visini konstrukcije. Na slici 2. su prikazani sastavni dijelovi sklopa ventilatora.

Slika 2. Sastavni dijelovi ventilatorskog sklopa (Izvor)
1. Prirubnica na glavčini,  2. Stezaljke za montažu lopatice na glavčinu,  3. Vijci za pričvršćivanje,  4. Matice,  5. Lopatica,  6. Glavčina

Promjer lopatica može varirati od 900 mm do 8000 mm, dok se broj lopatica kreće od 2 do 20 i uvijek su prisutne u parnom broju radi postizanja dinamičke ravnoteže prilikom vrtnje. U procesu prerade nafte ventilatori  obično imaju 4 do 6 lopatica, nešto rijeđe ih imaju po 8. Lopatice se izrađuju od čelika, aluminija ili ojačanog fiberglasa, pri čemu poprečni presjek može biti pun ili šuplji.

Lopatice su fiksne ili podesive, tada se podešavanje vrši ručno kada je ventilator obustavljen ili automatski dok je ventilator u radu. Automatsko podešavanje vrši se primjenom pneumatske dijafragme koja se oslanja na oprugu smještenu u glavčini ventilatora, pritom je potreno imati dotok tehničkog zraka.

Cijevni snop se sastoji od točno određenog broja cijevi montiranih unutar zajedničkog okvira. Površina cijevi izložena je strujanju zraka i prekrivena tankim pločicama što omogućava povećanje površine podložne hlađenju i kompenzira nisku razinu izmjene topline sa okolnim zrakom pri atmosferskom tlaku i pri nižoj brzini vrtnje ventilatora da bi se postigla razumna potrošnja električne energije za pokretanje elektromotora. Cijevni snopovi se izrađuju od konstrukcijskih materijala prikladnih za primjenu u naftnoj industriji tj. materijala otpornih na koroziju uz ograničenje tlaka i temperature. Pločice se na cijevi montiraju okomito ili helikoidalno, što je prikazano na slici 3., najčešće se izrađuju od aluminija zbog niske cijene i dobre termičke vodljivosti.

Slika 3. Pločice montirane na cijevi

Pouzdanost i termička efikasnost zračnih hladnjaka ovisi o konstrukciji i o načinu održavanja mehaničkih dijelova. Svaki zračni hladnjak ima do 3 ventilatora pokretana elektromotorima. Ventilator i elektromotor mogu biti povezani remenskim prijenosom (zupčastim ili klinastim remenom) ili preko reduktora. Remenski  prijenos ima po 2 ležaja na strani elektromotora i još 2 ležaja na strani ventilatora koje treba redovito podmazivati mašću, po preporuci većine proizvođača interval podmazivanja je jednom mjesečno ako su ventilatori u kontinuiranom radu 24/7. Kada se uklanja stara mast, ostatke treba pregledati u potrazi za prisutnošću metalnih čestica. Ako se nađu metalne čestice, to može ukazivati na pojačano trošenje.  Zategnutost remenskog prijenosa treba redovito provjeravati, najčešće svakih 6 tjedana te pritom detaljno vizualno pregledati remene u potrazi za tragovima trošenja.

Kada je ventilator u radu, prilikom dnevnih obilazaka opreme u postrojenju, treba obratiti pažnju na zvuk. Nepravilan i/ili lupajući zvuk ukazuje da je došlo do problema sa ležajevima pa je potrebno isključiti ventilator iz rada. Zvuk cviljenja ukazuje na proklizavanje i istrošenost remena pa ih je potrebno čim prije zamijeniti. Redovita vizualna kontrola dijelova ventilatora kada je isključen iz rada te provjera ima li prisutnih tragova maziva i prljavštine omogućava pravovremeno otkrivanje i spriječavanje potencijalnih problema sa podmazivanjem.

Praćenje temperature radnog medija pomoću termometara ugrađenih prije i nakon izmjenjivača pokazuje učinkovitost hlađenja te ispravnost rada ventilatorskog agregata. U slučaju aktivacije alarma zbog premale razlike u temperaturi, potrebno je obustaviti stroj i napraviti provjere. Također, potrebno je periodički napraviti termovizijsko snimanje elektromotora i reduktora, ukoliko ventilator ima takvu vrstu prijenosa. Na slici 4. prikazan je termovizijski snimak reduktora i elektromotora jednog procesnog izmjenjivača topline.

Slika 4. Termovizijska snimka elektromotora (lijevo) i reduktora (desno) koji pokreću ventilator zračnog hladnjaka

Jednom godišnje potrebno je pregledati ventilator tako da se detaljno pregledaju lopatice po čitavoj dužini te spojevi sa glavčinom za slučaj da ima prisutnih pukotina, tragova trošenja ili pojačanog trenja. Kod vijaka koji spajaju lopaticu sa glavčinom potrebno je provjeriti moment dotezanja, ako nije u skladu sa momentima preporučenim od strane proizvođača treba ponovno izvršiti dotezanje. U tablici su prikazani momenti dotezanja ovisno o veličini vijaka i matica koji se koriste za pričvršćivanje lopatice na glavčinu preporučeni od strane proizvođača ventilatora (Izvor).

Nakon toga slijedi provjera kuta nagiba lopatica i po potrebi podešavanje. Ventilator koji radi sa samo jednom od lopatica pod neodgovarajućim kutem nagiba, uzrokovat će smanjenje efikasnosti pothlađivanja radnog medija u izmjenjivaču do 3%. Kut nagiba treba podesiti prema vrijednostima navedenim u korisničkom priručniku, zato što se vrijednosti razlikuju od proizvođača do proizvođača.

Prilikom zamjene lopatica novima ili prilikom demontaže postojećih lopatica, potrebno je izvršiti vaganje svake lopatice. Sve lopatice moraju imati jednaku masu radi postizanja dinamičke ravnoteže prilikom vrtnje te ravnomjernog opterećenja glavčine i posljedično tome, remenica i remenskog prijenosa.

Sljedeća provjera je kreću li se sve lopatice u istoj ravnini unutar zaštitnog prstena, na slici 1. prikazani su pod pozicijama 1 i 2. Tada također treba ispitati jesu li svi rubovi lopatica jednako udaljeni od unutrašnjeg promjera zaštitnog prstena. Ventilatori novijeg datuma proizvodnje također imaju ugrađenu kočnicu za sprječavanje oštećenja remenskog spoja koja ujedno predstavlja sigurnosnu mjeru od neovlaštenog pokretanja ventilatora u rad dok djelatnici vrše održavanje.

Jednom godišnje također treba dobro oprati cijevni snop kako bi se otklonile nakupljene naslage prašine i prljavštine koje djeluju kao izolator na cijevima i na pločicama, čime se smanjuje dostupna površina za izmjenu topline a time i efikasnost hlađenja.

Koje metode preventivnog održavanja primjenjujete za zračne hladnjake? Koliko ste zadovoljni postojećim stanjem? Podijelite svoja iskustva u komentarima!

Strojarka susreće stroj za izradu tableta

Prije nekoliko mjeseci je u Rijeci otvoren Muzej Farmacije i nedavno sam ga posjetila. Prikazana je povijest farmacije i ljekarništva podijeljena u 10 dijelova koji čine: Hortus sanitatis (vrt ozdravljenja) sa živim biljem, vremenska linija s 18 značajnih događaja iz povijesti farmacije, ljekarnički laboratorij, prikaz najzaslužnijih osoba iz povijesti hrvatske farmacije i kemije, ljekarnička knjižnica, povijest farmacije u Rijeci, ljekarna oficina iz prve polovice 20. stoljeća te zona ljekovitog bilja, s prikazom puta biljke od prirode do lijeka.

Uz mnoštvo ljekarničkih izložaka moju pažnju je privukao zanatski dio izrade lijekova koji se razvio od primitivnih tučkova i mužara sve do suvremenih strojeva za proizvodnju. Središnji dio Muzeja je stara ljekarna s jednim od simbola ove struke, vagom za mjerenje i odvagivanje sastojaka za izradu farmaceutskih pripravaka prikazana na slici 1.

Slika 1. Ljekarnička vaga

Nekada su se tablete i pilule izrađivale ručno, od različitih smjesa, ovisno o namjeni. Takva smjesa se potom utiskivala u kalupe i sušila da bi dobili finalni proizvod. Napredak je uveden korištenjem ručnog pokretanog mehaničkog stroja na slici 2., čiji je mehanizam rada pomalo sličan starinskim ručnim mlincima za orašaste plodove ili meso.

Slika 2. Starinski stroj za izradu tableta i kalupi za utiskivanje smjese

Smjesa se stavljala u lijevak, prikazan na lijevo strani, te prešala i miješala okretanjem ručice na vrhu. Potom bi takva smjesa išla u okrugle metalne kalupe i na sušenje. Krajnji proizvod, tablete, su se potom ručno pakirale i prodavale.

Sljedeći korak u tehnološkom napretku proizvodnog procesa izrade lijekova su električno pokretani strojevi poput tabletirke prikazane na slici 3.

Slika 3. Rotacijska tabletirka Omega

Stroj se koristio u prošlom stoljeću za proizvodnju tableta promjera 15mm, proizveden je u sjevernoj Italiji i funkcionira na principu uprešavanja praškaste ili granulirane farmaceutske smjese u kalupiće pomoću valjkastih utega. Utezi su smješteni vertikalno u rotacijskom obruču a ispod njih se nalazi drugi obruč sa kalupima. Vrtnja obruča ostvaruje se zupčastim prijenosom pokretačke snage sa manjeg zupčanika na veći zupčanik. Nažalost, nisam pronašla tehničke podatke o potrebnoj snazi za rad stroja, broju okretaja i prijenosnom omjeru te kapacitetu proizvodnje.

Gornji dio stroja je kupola sastavljena od okretnih dijelova povezanih prijenosnim mehanizmom. Proizvodnja tableta obuhvaća nekoliko koraka: unos smjese, utiskivanje potrebne količine smjese u kalup, primarno komprimiranje za postizanje ujednačavanja smjese i eliminiranje zračnih džepova, sekundarno komprimiranje ili prešanja smjese pomoću utega odgovarajuće mase te izbacivanja gotove tablete. Koraci se ponavljaju u radnim ciklusima dok se ne postigne planirani kapacitet proizvodnje.

Smjesa se dobavlja kroz lijevak na vrhu kupole i usmjerava kanalima prema kalupima. Dobava farmaceutske smjese kroz kanale je kontinuirana zbog djelovanja centrifugalne sile nastale vrtnjom kupole oko vlastite osi. Kada je smjesa konačno formirana u tabletu, kreće automatsko izbacivanje kroz otvor na prednjoj strani stroja.

Radno opterećenje se održava utezima koji djeluju u suprotnim smjerovima, tj. sa gornje i sa donje strane kalupa, što je vidljivo na slici 4. i naizmjenično utiskuju smjesu u kalupe s obje strane. Nosač s utezima klizi po kružnoj vodilici, pri čemu brzina kretanja ovisi o brzini vrtnje zupčastog prijenosa. Utori kalupa su jednoliko raspoređeni u središnjem obruču. Vrtnja sva tri obruča je sinkronizirana. Brzina vrtnje se podešava pomoću sklopke na prednjoj strani tabletirke.

Pored samog stroja nalazila se kutija sa kalupima promjenjivih veličina i utezima odgovarajućih masa. Kada je bilo potrebno proizvesti tablete većeg ili manjeg promjera, stroj se zaustavljao, ručno su se mijenjali svi utezi i kalupi pa je nakon toga stroj ponovno pokretan u rad. Kalupi i utezi moraju međusobno odgovarati.

Slika 4.: Kupola sa utezima, kalupima i zupčanicima

Potencijalni kvarovi i održavanje tabletirke

S obzirom na to da se bavim održavanjem, razmišljala sam koji bi bili potencijalni kvarovi stroja za proizvodnju tableta i njihovi uzroci pa navodim listu u nastavku:

• trošenje utisnih glava na utezima zbog djelovanja abrazivnog granulata u smjesi za izradu tableta
• trošenje ili zaribavanje zupčaničkog para zbog nedostatka maziva
• nemogućnost rada stroja zbog problema s elektromotorom koji ga pokreće
• blokirano središnje vratilo na koje je kupola montirana
• blokiran prijenosni mehanizam
• blokirani kanali za dobavu smjese zbog prisustva velikih granula u smjesi pa nema dobave
• blokiran otvor za izbacivanje tableta
• nesinkronizirana vrtnja obruča sa utezima i/ili kalupima pa se ne komprimira smjesa
• nesukladni kalupi i utezi što dovodi do neadekvatne kvalitete proizvedenih tableta

Preventivno održavanje tabletirke obuhvaćalo bi dnevne vizualne preglede zupčastog mehanizma te stanja utega i kalupa, po potrebi podmazivanje zupčaničkog para specijalnom masti i provjeru rada elektromotora. Jednom godišnje trebalo bi napraviti generalni servis stroj uz zamjenu rezervnih dijelova prema preporuci proizvođača. S obzirom da farmaceutska industrija ima stroge zdravstvene propise, održavanje bi obavezno uključivalo sterilizaciju stroja i dijelova.

Virtualna šetnja kroz Muzej je na linku.

Koji starinski stroj ste imali prilike vidjeti? Koji su njegovi potencijalni kvarovi? Podijelite razmišljanja u komentarima!

Utjecaj spojke na centriranost pumpnog agregata

Centriranje rotacijskih strojeva je obavezan dio posla nakon povratka stroja na radnu poziciju. Kod mnogih mehaničarskih radiona u brojnim kompanija se nažalost još uvijek izvodi na principu pokušaja i pogreške. Necentriranost ima popratne efekte poput povećanih vibracija kad strojevi koji rade pri visokim brzinama vrtnje i tijekom vremena dovodi do oštećenja strojnih dijelova. Svi sudionici uključeni  u rad i održavanje rotacijskih strojeva (proizvođači, izvoditelji radova, operateri i djelatnici održavanja) moraju biti svjesni kritične važnosti centriranja u osiguravanju uspješnog pokretanja u rad, kontinuirang rada i dugoročne pouzdanosti strojeva. Kod visokih brzina vrtnje dozvoljene vrijednosti odstupanja centriranosti se smanjuju kako se povećava brzina vrtnje. Periodične provjere centriranost strojeva su obavezna aktivnost preventivnog održavanja.

Danas ćemo vidjeti na koje načine spojka utječe na centriranost pumpnog agregata i što činiti da se prilikom montaže izbjegnu najčešće pogreške.

Spojka spaja vratilo pogonskog i pogonjenog stroja omogućivši prijenos snage. Konstrukcija i tip spojke ovise o snazi pogonskog stroja, radnom opterećenju, promjerima vratila oba stroja te faktoru sigurnosti. Za spajanje rotacijskih strojeva se najčešće koriste su krute ili fleksibilne spojke poput ovih prikazanih na slici 1.

Slika 1.: Kruta spojka (lijevo) i fleksibilna spojka (desno) (izvor)

Krute spojke se koriste kada pogonski stroj stvara veliki okretni moment i kada nema pomaka vratila u aksijalnom smjeru. Krute spojke se često ugrađuju na turbogeneratore i procesne strojeve koji moraju tempirati rad kako bi proizvod bio izrađen prema određenom standardu. Krute spojke su jefitnije od fleksibilnih i zauzimaju manje mjesta. U teoriji moraju biti savršeno precizno centrirane uz 0 mm necentriranosti. U praksi se ipak dogode pomaci. Svako dinamičko opterećenje stroja, promjene zbog termičke dilatacije ili istezanja cijevi mora biti kompenzirano i kontrolirano ili će doći do oštećenja stroja. Ako odrivni ležaj na strani prema elektromotoru aksijalno podupire osovinu, potrebno je koristiti krutu spojku.

Fleksibilne spojke imaju prednost pred krutim spojkama jer dozvoljavaju male pomake te kompenziraju vrlo malu necenriranost, ovisno o konstrukciji spojke i dozvoljenim odstupanjima koje daje proizvođač. Fleksibilne spojke su konstruirane tako da bez oštećenja podnesu određenu necentriranost vratila.  Neki proizvođači spojke idu tako daleko ih da prodaju tvrdeći kako spojke mogu u potpunosti podnijeti svaku necentriranost. Ovakve izjave često zavaravaju jer se stječe dojam da ako spojka podnosi necentriranost isto tako će biti i sa strojevima koje spaja, te da će moći raditi u takvom stanju bez posljedica. Glavčine spojke na vratilu elektromotora i na vratilu pumpe moraju biti savršeno poravnate prije montaže umetka ili međukomada.

Razmak između krajeva vratila pumpe i elektromotora se ponekad poveća da se omogući ugradnja međukomada drugih dimenzija između pogonske i pogonjene polovice spojke. Korištenje međukomada također uklanja potrebu za otvaranjem kućišta pumpe ili elektromotora kako bi se izvršio pregled ugrađenih ležajeva ili brtvenica kod horizontalnih centrifugalnih višestupanjskih pumpi s rotorima između ležajeva. Međutim, uvijek kada strojevi rade sa znatnom necentriranosti dolazi do oštećenja ležajeva i brtvenica. Preporuka je da treba laserski centrirati prema tolerancijama i standardu za vratila, ne prema dozvoljenim odstupanjima za spojke.

Iako fleksibilne spojke mogu kompenzirati male pomake prilikom necentriranosti vratila pumpe i elektromotora tijekom normalnog rada, one ne mogu ispraviti kontinuirani nedostatak pravilne centriranosti. Uz štetan efekt koji nepravilno centriranje ima na spojku, može se dogoditi i prijenos aksijalnog opterećenja i momenata savijanja na vratilo i na ležajeve pumpe, što dovodi do povećanja vibracija.

Najčešći tipovi fleksibilnih spojki su:

Elastične spojke koje imaju elastični umetak ili fleksibilni element što omogućava kretanje dijelova spojke i smanjuje trenje te lagano kompenzira necentriranost do 0.0254 mm pomaka između simetrala pogonskog i pogonjenog stroja uz kutni pomak do 0.2°.  Ako se desi veći pomak, nastale sile će djelovati na ležajeve, brtve, zupčanike i vratila. Većina fleksibilnih spojki će preuzeti na sebe manje pomake necentriranosti. Također, spojka treba omogućiti prijenos okretnog momenta pri svim uvjetima kutnog i paralelnog pomaka.

Drugi tip fleksibilnih spojki su spojke s metalnim umetcima tkz. lamelama i gumenih navlake na vicjima koji ih drže zajedno. Fleksibilnost lamela kompenzira pomak necentričnosti od 0.0254 mm.

Ostali tipovi fleksibilnih spojki su:

• zupčaste spojke, imaju glavčinu sa vanjskih zubima koji ulaze u zahvat sa odgovarajćim unutarnjim zubima okvira (spojka sa zubima na obje glavčine je flex-flex tipa). Ako su zupčanici samo na jednoj glavčini, dok je na suprotnoj glavčini prirubnica, spojka je fleksibilno-krutog tipa.
• spojke s dijafragmom koje imaju jednu ili više membrana, vijcima pričvršćene blizu vanjskog dijela glavčine na pogonskom stroju ili unutarnjeg dijela glavčine na pogonjenom stroju.
• klizne spojke imaju 2 metalne glavčine sa prirubnicama u obliku čeljusti koje su povezane sa središnjim umetkom često izrađenim od elastomera.
• spojke s zaticima i čahurama imaju jednu glavčinu u obliku prirubnice s  zaticima i komplementarnu glavčinu sprovrtima u kojima su čahure. Obje glavčine se spajaju ubacivanjem zatika u čahure.

Proizvođači spojki pri isporuci spojke daju upute za ugradnju u kojima obično bude tablica s vrijednostima maksimalno dozvoljenih odstupanja prilikom centriranja, ovisno o veličini spojke. Navedene vrijednosti se ne odnose na odstupanje koje pritom imaju vratila pogonskog i pogonjenog stroja. Dozvoljena odstupanja obaju vratila se odnose na njihov položaj u odnosu na vertikalnu i horizontalnu ravninu kako bi se omogućio efikasan rad agregata, dok su dozvoljena odstupanja spojke indikacija koliki pomak može podnijeti spojka prije nego dođe do oštećenja.

Dozvoljena odstupanja spojke prilikom centriranja su prevelika u usporedbi s dozvoljenim odstupanjima obaju vratila i ovise o veličini spojke. Ako uzmemo za primjer proizvodno postrojenje s 30 rotacijskih strojeva koje pokreću elektromotori različiti snaga pri različitim brzinama vrtnje (rpm), imat ćemo 30 spojki različitih veličina i 30 različitih vrijednosti dozvoljenih odstupanja za spojke prilikom centriranja. Ako centriranje strojeva temeljimo na vrijednostima dozvoljenih odstupanja za centriranja vratila i na brzini vrtnje, tada ćemo imati puno manji broj dozvoljenih odstupanja.

U tablici su prikazani određeni primjeri dozvoljenih odstupanja preuzeti iz uputa proizvođača za ugradnju elastičnih spojki s umetkom na pumpne agregate, pri čemu elektromotor radi na frekvenciji 50Hz. Odstupanja ovise o promjeru spojke. Horizontalno odstupanje se promatra kao razmak na vanjskom obodu glavčina, što je veći promjer glavčine to će biti veći razmak na obodu.

Koje tipove spojke koristite? Kako centrirate strojeve? Koje probleme ste imali sa spojkama? Podijelite iskustva u komentarima! 

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 elektromotor zapalio?

Na današnji članak potaknula su me vaša pitanja i komentari na prethodno objavljeni članak naslova Zašto se elektromotori kvare? Tada nisam navela požar elektromotora iako takav događaj zapravo nije kvar nego totalna havarija kada elektromotor izgori i ne preostaje drugo nego napraviti generalni servis ili u slučaju totalne štete kupiti i montirati novi elektromotor.

Požar je najgora vrsta havarije koja može zadesiti elektromotor sa stajališta sigurnosti za ljude i okoliš. Greške u montaži, neprilagođeni radni uvjeti, problemi u okolini i pogrešan tip elektromotora su samo neki od mogućih uzroka. Jednom prilikom se u brzini labavo spojio kabel i kada je elektromotor pušten u rad jedna od žila se odvojila, što je nedugo zatim uzrokovalo kratki spoj i preskakanje električnog luka. Posljedično je proradila zaštita elektromotora i izbacila ga iz rada. S obzirom da se uslijed kratkog spoja oslobodila velika količina energije, došlo je i do izbijanja poklopca priključne kutije elektromotora.

Ovaj događaj je mogao uzrokovati požar, srećom sve je prošlo uz malu štetu i ponovno spajanje elektromotora. Prvo i osnovno, popravak i montaža električne opreme odrađena u žurbi predstavlja višestruk rizik za sve uključene. Također, nikada nemamo vremena da posao od prve napravimo kako treba ali zato kasnije imamo vremena da se tom isto poslu vratimo nekoliko puta radi odrađivanja korekcija.

Vratimo se na pitanje iz današnjeg naslova pa ćemo vidjeti koji uvjeti uzrokuju požar elektromotora, njegovih dijelova i prateće električne opreme spojene u sustav. Općeniti uzrok požara kod elektromotora je pregrijavanje jer visoka temperatura i elektromotor ne idu zajedno. Toplina uzrokuje raspad izolacije na namotajima i taljenje unutarnjih krugova među namotajima. Struja nastavlja teći te se stvara sve više topline, započinje iskrenje, elektromotor se počinje dimiti, osjeti se miris paljevine i na kraju dođe do požara ako električna zaštita pravovremeno ne odreagira i ne prekine strujni krug. U oba slučaja elektromotor nije za daljnji rad sve dok se ne provjeri i/ili popravi.

Prema određenim istraživanjima, za povećanje temperature od 1°C životni vijek izolacije se skrati za 25% dok je preko 55% kvarova elektromotora povezano s pregrijavanjem. Pregrijavanje je posljedica brojnih uzroka. Svaki elektromotor može raditi do određene temperature. Ako motor radi pri povećanoj jakosti struje nego što je konstrukcijski predviđeno, radit će u nedozvoljenim uvjetima povišene temperature. Elektromotor mora raditi što je bliže uvjetima konstrukcije. Pregrijavanje se također dogodi kada je elektromotor prisiljen raditi u okolini gdje je visoka radna temperatura. Okolina u kojoj rade elektromotori mora biti odgovarajuće hlađena i ventilirana u slučaju kvara s hlađenjem. Pogađate već, blokirano i/ili nedovoljno hlađenje te polomljen rotor za hlađenje (ili ventilator) također uzrokuju pregrijavanje.

Elektromotor ima bakrene zavojnice i magnete (trajne ili elektromagnete). Dijelovi elektromotora rotiraju kako bi izvukli energiju iz suprotnih magnetnih polja. Ako se rotacija spriječi, nastala energija se ne uklanja. Tada je prisutno statično magnetno polje koje se odupire usmjerenom gibanju elektrona kroz žice pa otpornost raste u zavojnicama, povećava se količina električne energije iz sustava i kreće rasipanje električne energije kroz žice u obliku topline. Na kraju toplina uništi izolaciju, nastaje premaz na zavojnicama koji izgleda kao da je nanesen sloj cakline, što dovodi do kratkog spoja i nepovratno uništi zavojnicu ili elektromagnet. Obično se osjeti miris paljevine u blizini elektromotora.

Neodgovarajuće ožičenje može uzrokovati gubitak napona pri punom opterećenju jačina struje raste i dovodi do preopterećenja namotaja i pregrijavanja. Slično se dogodi kada imamo kabele neadekvatnog poprečnog presjeka.

Ponekad se dogodi da četkice izgore. Četkice su rotirajući kontakti koji vode struju rotirajućim dijelovima elektromotora i obično su montirani kao ugljični jastučići na metalnom prstenu. Ako kroz četkice prolazi prevelika količina struje može doći do zagrijavanja i izgaranja. Pregorjele četkice se jednostavnije mijenjaju nego oštećene zavojnice. Generalni popravak elektromotora nakon havarije je naporan posao.

Slika 1.: Dijelovi elektromotora

Preopterećenje električnom strujom se događa kada u određenim uvjetima elektromotor povlači više električne energije nego što je njegov sveukupni kapacitet. Posljedično se stvara više topline nego što je elektromotor konstrukcijski predviđen čime se skraćuje njegov radni vijek. Pregrijavaju se namotaji, nastaje vrtloženje struje u ožičenju i javljaju se termički gubici kada kvar dovodi do povlačenja više struje i stvaranja više topline. Do preopterećenja dolazi kada snaga ili opterećenje pogonjenog stroja nisu adekvatni. U pozadini se krije promjena radnog medija kod pogonjenog stroja, začepljenja ili hidraulički udar, zapekli ležajevi ili slomljeni zupčanici.

Ovakve situacije su nepredvidive jer se dogode iznenada i imaju veliki utjecaj na elektromotor. Ugradnja bimetalna zaštite ili drugih načina zaštite sprječava ulaz povećane količine električne energije u strujni krug. Ako se situacija ponavlja, rješenje nije podići razinu zaštite već ispitati potencijalne uzroke i otkloniti ih.

Dobava električne energije mora biti konstantna uz male varijacije. Promjene iz visokog ili niskog napona nisu tako često uzrok poremećaja u radu sve dok promjena napona nije veća od 10%. Elektromotori ne mogu ispravno raditi ako napon stalno varira +/- 10% u odnosu na nazivni napon istaknut na natpisnoj pločici i u dokumentaciji.

Maksimalna jačina struje se dogodi kada elektromotor ima maksimalni moment pri čemu istovremeno radi ali ne vrti jer je opterećenje preveliko u odnosu na moment. Tada elektromotor vuče maksimalnu struju i ne vrti, dok struja nastavlja teći.

Slab otpor je posljedica slabe otpornosti izolacije. U početnoj fazi rada, kada elektromotor prolazi uhodavanje, otpor izolacije može biti preko tisuću megaohma. Nakon nekog vremena izolacija se ubrzo degradira jer otpornost opada. Otpor se periodički ispituje i postoje uređaji koji se ugrađuju kako bi zaštitili rotacionu opremu od takvog kvara. Preventivnim održavanjem u redovitom intervalima potrebno je ispitivati stanje izolacije.

Kratak strujni krug se desi kada se elektromotor stalno zaustavlja, tj. kada se isključi iz rada dok je zagrijan na radnu temperaturu i ponovno pokreće u rad prije nego što se u potpunosti hladio. Rezultat je poremećaj i veći broj pokretanja u rad nego što je predviđeno u sat vremena. Većina proizvođača elektromotora navodi maksimalno dozvoljeni broj pokretanja u rad za određeni tip stroja.

Jednofaznost je stanje kada jedna od faza u trofaznom sustavu nema dovoljno električne energije. Jednofaznost stvara probleme u radu trofaznih motora koji nastavljaju raditi tako da povlače više struje (time nastaje i više topline) u preostale 2 faze. Sklopke elektromotora sadrže relej za preopterećenje koji se ne aktivira u ovoj situaciji međutim postoje trofazni releji za zaštitu elektromotora.

Debalans faznog napona kod trofazne dobave struje može uzrokovati kvar elektromotora zbog povišenja temperature. Debalans od 3% uzrokuje 15% povišenje temperature i do 6 puta veću potrošnju struje. Tijekom pravilnog rada elektromotora debalans faza može biti maksimalno 5%.

Postoji samo krajnje ograničen broj tipskih uzroka kvara pa smo današnjom analizom upravo eliminirali n uzroka i (nadam se) pružili vam neke ideje o problemima u radu elektromotora.

Kakva su vaša iskustva sa kvarovima elektromotora? Jesu li pregorjeli namotaji i što je uzrokovalo pregaranje? Podijelite iskustva u komentarima!

Preporuke za održavanje remenskog prijenosa

Remeni su glavni element remenskog prijenosa gibanja kod određenih tipova rotacijske opreme poput ventilatora zračnih hladnjaka ili puhala zraka. Prema istraživanjima, više od 84% klinastih i zupčastih remena prikazanih na slici 1. nikada ne ispuni predviđeni radni vijek zbog nepravilne montaže, neodgovarajućeg tipa ili krivog skladištenja.

Posljedice takvih situacija su neočekivani prekidi u radu rotacijske opreme zbog pucanja ili skliznuća remena, gubitak kapaciteta i povećanje troškova zbog zastoja u proizvodnom procesu ili visoke potrošnje električne energije. Danas razmatramo preporuke dobre prakse za rukovanje, montažu i korektivno održavanje remenskog prijenosa.

Slika 1.: Klinasti i zupčasti remen

Za početak, pridržavajte se svih propisanih sigurnosnih mjera i koristite osobna zaštitna sredstva. Kada uzimate nove remene u skladištu provjerite duljinu remena, odnosno pripazite da ste izabrali jednak set za jedan stroj. Bilo je slučajeva kada je isti (ne baš vrhunski) proizvođač isporučio različite remene za isti stroj.

Prilikom demontaže olabavite temeljne vijke elektromotora pogonskog stroja te ga pomaknite sve dok postojeći remeni ne budu labavo visili i potom ih uklonite bez primjene sile. Nasilno čupanje remena može uzokovati ozljede te oštetiti remenice. Iz istog razloga nemojte odvijačem izbacivati remene iz remenica.

Nakon uklanjanja remena detaljno ga pregledajte po cijeloj dužini s vanjske i unutarnje strane. Nejednolika istrošenost na pojedinom dijelu unutarnje strane ukazuje na problem u konstrukciji remenice ili manjak održavanja. Ako je riječ o manjku održavanja, u ovom članku ćete naći smjernice za preventivno održavanje.

Vizualno kontrolirajte i zamijenite remenicu ako ima tragove jakog trošenja, hrđe, napuknuća, dubinskih pukotina ili savijene strane utora. Utori koji se sjaje ili izgledaju ispolirano također ukazuju na trošenje materijala. Nemojte čistiti remenicu pjeskarenjem ili brušenjem pomoću ručne brusilice jer ćete tako dodatno ukloniti materijal s već istrošene površine remenice, što će kasnije dovesti do bržeg trošenja i pucanja remena ili pojave dubokih pukotina na remenici. Izmjerite dubinu utora na remenici da biste provjerili kolika je istrošenost te ako je potrebna zamjena remenice. Ukupno trošenje materijala u dubini pojedinog utora ne bi trebalo biti veće od 0.8 mm.

Remeni i remenice moraju biti centrirani po mogućnosti korištenjem uređaja za lasersko centriranje. Proizvođači remena preporučuju dopušteno odstupanje prilikom centriranja do max. 0.5°. Također prije centriranja provjerite u korisničkom priručniku stroja kolika odstupanja su dozvoljena. Kada se centriraju remenice, postavite laserski uređaj na manju remenicu i prema njoj centrirajte veću remenicu što je prikazano na slici 2. Laserski uređaj mora pokazati centriranost u sva 3 stupnja slobode – aksijalno, kutno horizontalno i kutno zakrenuto.

Slika 2. Lasersko centriranje remenica

Kada na remenici treba mijenjati 2 ili više remena, tada zamijenite sve remene odjednom novim remenima istog proizvođača. Nikada nemojte mijenjati samo jedan a prestale remene ostaviti postojeće. Takva situacija dovodi do nejednolikog rasporeda opterećenja i preuranjenog trošenja remena ili remenice. Kada montirate novi remen, provjerite da remeni i utor na remenici međusobno odgovaraju. Nemojte na silu nastojati ubaciti remen u utor remenice niti koristiti odvijač u tom postupku jer ćete tako oštetiti remen, remenicu ili oboje.

Kada je remen montiran, krenite pomicati elektromotor sve dok remen ne bude zategnut. Prethodno treba provjeriti nožice elektromotora za prisutnost soft foota. Ako je soft foot prisutan, prvo ga otklonite a potom nastavite s radom na remenima. Očitanje postojećeg otklona elektromotora ne smije biti veće od 0.05 mm.

Koristite tenziometar i provjerite je li napetost remena u skladu sa specifikacijama. Postoje drugi, moderniji i skuplji uređaji za provjeru nategnutosti remena, ali neki od njih nisu dozvoljeni za rad u zoni opasnosti od eksplozije. Po potrebi provjerite kod proizvođača remena koje su dozvoljene vrijednosti napetosti remena ovisno o radnom opterećenju stroja. Odgovarajuća napetost remena je minimalno potrebna vrijednost da bi se spriječilo skliznuće remena s remenice pri maksimalnom radnom opterećenju.

Ako nemate dostupne podatke, možete koristiti tenziometar na način da ga zakačite na sredinu duljine remena i onda potegnete prema dolje, što je prikazano na slici 3. Pritom pratite koliki je progib i zabilježite ga kao što je prikazano na slici 4. Remeni moraju biti napeti toliko koliko je potrebno da sila potrebna za povlačenje remena bude jednaka maksimalno dozvoljenoj sili koju propisuje proizvođač za montirani remen.

Slika 3. Djelovanje sile na remen radi provjere napetosti i nastalog progiba

Rukom okrenite remenicu nekoliko puta u smjeru vrtnje elektromotora i po potrebi podesite nategnutost remena. Još jednom provjerite nalijeganje remena u utorima remenice i po potrebi ga podesite. Sada treba dotegnuti temeljne vijke elektromotora prema specificiranom momentu, pogledajte u dokumentaciji stroja koja je propisana vrijednost momenta.

Na kraju treba montirati zaštitni poklopac preko remenskog prijenosa. Tek sada se elektromotor može spojiti na izvor napona i stroj pokrenuti u rad. Nakon toga poslušajte i prekontrolirajte je li prisutna neuobičajena buka, povećane vibracije ili pregrijavanje. Možda će biti potrebno podmazivanje, ponovno dotezanje ili popuštanje remena te provjera centriranja da bi se osigurao pravilan rad.

Zapišite u dokumentaciju stroja datum zamjene remena, tip i broj remena, opišite ukratko stanje starih remena, navedite razlog zamjene (npr. redovna zamjena, preventivno održavanje i sl.). Nakon svakog centriranja popunjava se protokol o obavljenom poslu, za kritične strojeve je protokol obavezan dok se za nekritične strojeve ispunjava nakon generalnog servisa. Na slici 4. je primjer protokola o centriranju gdje se upisuju vrijednosti centriranja, sila i izmjeren progib.

Slika 4. Protokol o centriranju i izmjeren progib

Proizvođači remena na svojim web stranicama imaju aplikaciju za provjeru. Na linku vam je jednostavan kalkulator za izračun napetosti remena, samo ćete morati preračunavati mjerne jedinice iz imperijalnih u SI jer se radi o američkom proizvođaču.

Remeni ne bi trebali proizvoditi iritirajući zvuk cviljenja kada se stroj pokrene u rad ako su odgovarajuće dotegnuti. Zvuk cviljenja je znak da remeni ne odgovaraju, nisu odgovarajuće postavljeni u utore remenica ili nisu odgovarajuće dotegnuti a ponekad je u pitanju kombinacija svega navedenog.

Kod nekih remena potrebna je razrada ili uhodavanje tijekom određenog vremena kako bi remen u potpunosti nalegao u utor remenice i radi postizanja pouzdanog rada. Tada se preporučuje zaustaviti stroj te provjeriti i dotegnuti remen nakon što je stroj radio pri punom radnom opterećenju 30 min, 24h i 48h. Svakako provjerite u dokumentaciji stroja ili konzultirajte proizvođača remena ako imate ovakav slučaj.

Proračun za provjeru napetosti remena

Napetost remena ili dotegnutost se provjerava djelovanjem sile i mjerenjem ili računanjem progiba remena prikazanog na slici 3.

Sila potrebna za dotezanje remena se računa po formuli:

F = (P X 50) / v

pri čemu je

F – sila, N

P – snaga pogonskog stroja, kW

v –  brzina klizanja remena po remenici, m/s

Brzinu računamo na način

v = (S X N X n) / 60000

S – udaljenost između središta dviju remenica prikazana na slici 3, mm

N – broj utora u remenici

n – brzina vrtnje pogonskog stroja, rpm

Minimalna sila dotezanja remena se računa po formuli

F = (P X 25) / v  

Dozvoljeni progib remena d se računa po formuli:

d = S / 50

Uzmimo za primjer elektromotor snage 60 kW, brzine vrtnje 2500 rpm, koji pokreće ventilator. Remenice oba stroja imaju 3 utora, tj. pogonski i pogonjeni stroj su povezani remenskim prijenosom koji čine 3 remena. Udaljenost središta dviju remenica će biti 1750 mm.

Brzina klizanja remena će biti:

v = (S X N X n) / 60000

v = ( 1750 X 3 X 2500) / 60000 = 2187,5 mm/s = 2,2 m/s

Minimalna sila dotezanja iznosi:

F = (P X 25) / v 

F = (60 X 25) / 2,2 =  682 N

Sila dotezanja iznosi:

F = (P X 50) / v = (60 X 50) / 2,2 = 1363,6 N

Dozvoljeni progib remena za navedene parametre će biti:

d = S / 50 = 1750 / 50 = 35 mm

Kako provjeravate dotegnutost remena? Koje probleme ste imali s remenskim prijenosom? Podijelite vaša iskustva u komentarima!

6 tipova regulatora za upravljanje pogonskim strojevima

Bez odgovarajućeg pogonskog stroja nemoguće je imati proizvodni proces u industrijskim postrojenjima. Svaki pogonski stroj ima svoje specifičnosti i radi na određenoj brzini vrtnje. Brzinu vrtnje potrebno je kontrolirati i prilagođavati kako bi odgovarala zahtjevima proizvodnog procesa. Elektromotor s frekventnim pretvaračem će učinkovito prilagođavati rad pumpe ili ventilatora varijabilnim radnom opterećenju u usporedbi s klasičnim elektromotorom te uštedjeti energiju. U osnovi, radom svih pogonskih strojeva upravljaju regulatori ili kontrolni uređaji koji kontroliraju razinu električne energije koja se šalje elektromotoru. Struja preko kabela teče prema pogonskom stroju pri različitim jačinama i frekvencijama pri čemu djeluje na brzinu vrtnje elektromotora i njegov okretni moment, te posljedično na opterećenje.

Električni kontrolni uređaji nam omogućavaju prilagođavanje radne brzine pogonskih strojeva, a prije toga postojali su mehanički regulatori za kontrolu mehaničke snage, npr. vjetrenjača ili kola vodenice. (1) Mehanički regulatori princip rada temelje na sklopu poluga i remenica, često u kombinaciji s oprugama koje su se mogle rastegnuti ili stlačiti djelovanjem sile. Pritiskom poluge i djelovanjem sile mijenjala se brzina vrtnje ovisno o potrebi. Nedostaci mehaničkih regulatora su česta pojava kvarova i mala učinkovitost, ponekad niža od 50% ako bi npr.došlo do ispadanja remena s remenice te ograničenje u postizanju određene brzine vrtnje radi krutosti opruge i/ili manjka potrebne sile.

(2) Hidraulični regulatori se dijele na hidrostatičke i hidrodinamičke. Pumpa stvara potreban tlak hidrauličkog radnog medija kako bi hidraulični motor postigao potrebnu snagu. Kontrola brzine je omogućena preko kontrolnog ventila, što je ventil otvoreniji, to će kroz njega proći više radnog medija u sustav i motor će se brže vrtjeti. Hidraulični motori mogu ostvariti veliki moment, međutim ograničeni su nedostacima hidrauličnog sustava i potrebama za njegovim održavanjem.

Električni regulatori se dijele na istosmjerne, izmjenične, regulatore pokretane vrtložnim strujama i servo regulatore, pri čemu kontrola brzine vrtnje može biti automatska ili ručna. Na slici 1. je prikazano svih 6 tipova regulatora koje danas razmatramo.

Slika 1. Različiti tipovi regulatora za upravljanje pogonskim strojevima

(3) Izmjenični regulatori koriste izmjeničnu struju i zapravo su varijabilni frekventni pretvarači (VFD) kada njihova izlazna brzina može biti mijenjana bez potrebe za određenom prethodno programiranom procedurom. Porijeklo vuku od indukcijskih motora, međutim glavni nedostaci tih motora su niža učinkovitost i veći troškovi održavanja.

U osnovi, izmjenični regulator VFD pretvara izmjeničnu struju u istosmjernu i ponovno u izmjeničnu pri čemu se variraju napon i frekvencija struje. U usporedbi s istosmjernim regulatorima, VFD su jeftiniji i imaju niže troškove ugradnje i održavanja uz očuvanje robusnosti i učinkovitosti. Omogućavaju fleksibilnu kontrolu i mogu biti montirani u centraliziranom sustavu (u kontrolnim ormarićima) ili u decentraliziranom sustavu (direktno na elektromotoru ili na manipulatoru) te povezni u sustav IoT preko PLC-a.

(4) Istosmjerni regulatori su dugo vremena imali prvenstvo pred izmjeničnima, sve do 1940.-tih. U to vrijeme istosmjerni regulatori su imali ispravljače na bazi žive te vakuumske cijevi za omogućavanje pretvorbe energije. Moderna generacija regulatora se pojavila iza 1960. s ispravljačima na bazi silikona ili tiristora, na čemu se temelje i današnji moderni istosmjerni regulatori. Izmjenični motori imaju odvojene magnetske krugove koji se mogu zasebno kontrolirati. Međudjelovanje ožičenja i magnetnog polja uzrokuje vrtnju vratila. Izmjenični regulatori mogu biti digitalno povezani s IoT uz fleksibilnost rada, jednostavnu montažu, dug radni vijek i niske troškove održavanja.

(5) Regulatori pokretani vrtložnim strujama
Regulatori imaju motor koji se vrti stalnom brzinom i spojku koja koristi vrtložnu struju. Kontrolni uređaj omogućava regulaciju brzine vrtnje u zatvorenoj petlji tako što varira vrtložnu struju na spojci i dozvoljava pojavu okretnog momenta dovoljnog za rad na zahtijevanoj brzini. Integrirani tahometar na principu izmjenične struje mjeri brzinu vrtnje. Regulatori pokretani vrtložnim strujama su zamijenjeni varijabilnim frekventnim pretvaračima na mjestima gdje je prisutna česta varijacija brzine vrtnje, iako su još uvijek prisutni za kontrolu brzine vrtnje jednostavnih strojeva poput tiskarskih preša.

(6) Servo regulatori (koji su izvorno bili povezani sa servomotorima) koriste se za regulaciju brzine vrtnje obradaka u CNC tokarilicama, u sustavima automatizacije u tvornicama i u robotima. Osnovna prednost je u preciznosti odaziva motora, dinamičkoj kontroli i kretanju koji se ostvaruju putem kontrolnih petlji. Servo regulatori se dijele na 2 kategorije: jednostavna pojačala i inteligentne regulatore s ugrađenim kontrolnim mehanizmima.

Kada regulator s jednostavnim pojačalom primi referentni zapovjedni signal (informaciju o položaju ili potrebnoj brzini) od vanjskog kontrolnog sustava, tada kontrolira snagu koju emitira motor kako bi smanjio grešku između stvarne brzine/položaja i referentne vrijednosti. Inteligentni servo regulatori imaju proširene mogućnosti u odnosu na jednostavna pojačala jer u sebi sadrže kontrolni mehanizam i određene mogućnosti programiranja softvera. Nema potrebe za vanjskim kontrolni sustavom, povećana je fleksibilnost rada, nema mehaničkih komponenti i troškovi rada servo sustava su manji.

Za kraj, izbor odgovarajućeg uređaja za regulaciju rada bilo kojeg pogonskog stroja ovisi u prvom redu o njegovoj namjeni i predviđenoj promjeni radnog opterećenja. Glavne karakteristike regulatora pri izboru moraju biti pouzdanost, jednostavnost održavanja i popravaka, dostupnost rezervnih dijelova, niski troškovi, mogućnost spajanja u sustav s drugim kontrolni uređajima ili distribuiranim kontrolnim sustavima DCS, dugi radni vijek i učinkovitost rada pogonjenog stroja.

Koje tipove regulatora ste do sada koristili? Koliko ste zadovoljni njihovim radom? Podijelite svoja iskustva u komentarima!

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!

4 česte pretpostavke o praćenju stanja elektromotora…i sve su pogrešne

Praćenje stanja elektromotora je osnovni alat u održavanju rotacijske opreme usmjerenom prema pouzdanosti, pri čemu se na elektromotor neovisno o snazi ugrađuju različiti senzori za prikupljanje podataka o radu u stvarnom vremenu.

Senzori za mjerenje temperature i akcelerometar za mjerenje vibracija prikupljaju podatke koje nakon određenog vremena možemo analizirati i ustanoviti je li došlo do povećanja radne temperature, djeluje li na elektromotor povećano radno opterećenje, je li stroj pravilno centriran i sl.

Ultrazvučno ispitivanje na sličan način kazuje postoji li povećana potreba za podmazivanjem ležajeva.

Motrenje stanja stroja je sjajan alat za prediktivno održavanje jer nam pomaže odrediti koliko je još vremena preostalo do otkazivanja stroja i prestanka rada tako da konkretnije možemo planirati zastoje, troškove održavanja i količinu proizvoda.

Digitalizacija uz 24-satnu prisutnost omogućava neprekidno prikupljanje podataka te aktivira alarme koji unaprijed upozoravaju djelatnike postrojenja kada elektromotor prestaje s optimalnim radom i ulazi u zonu smanjene pouzdanosti.

Tehnologija je sjajna stvar, međutim slijepo pouzdanje samo u tehnologiju bez planiranja, analiziranja i provjeravanja može nas dovesti do pogrešnih pretpostavki.

Danas ćemo vidjeti koje su najčešće pogrešne pretpostavke kada je riječ o praćenju stanja elektromotora kao glavnih pogonskih strojeva u procesnim postrojenjima.

1. Pogrešna pretpostavka: Praćenje rada elektromotora je namijenjeno isključivo djelatnicima postrojenja i korisnicima opreme. Rečenica je točna za 80% procesnih postrojenja.

Ostalih 20% se odnosi na proizvođače i dobavljače elektromotora kojima podaci o radu stroja mogu biti vrijedan izvor informacija za buduću konstrukciju i proizvodnju strojeva.

Zabilježene vibracije prilikom prvog pokretanja elektromotora u rad mogu otkriti nepravilno centriranje koje će dovesti do preuranjenog otkazivanja ležajeva ili kvara radi debalansa.

Prikupljanje podataka i praćenje trenda tijekom nekoliko godina za npr. 10 elektromotora u procesnom postrojenju nam pomaže u razumijevanju potencijalnih slabih komponenti i problema koje su uzorkovale.

Ovi podaci su korisni proizvođaču prilikom konstruiranja sljedeće generacije elektromotora kako bi se otklonile otkrivene slabe točke ili koristio jači materijal za izradu komponenti.

Analiza uzroka kvara nastalog kao posljedica učestalog povećanja vibracija također može otkriti grešku u sklopu elektromotora nastalu tijekom proizvodnje samog stroja.

2. Pogrešna pretpostavka: Montaža senzora na sve elektromotore ugrađene na promatranom postrojenju će riješiti problem praćenja stanja. Prije nego se upustimo u ovakav pothvat, treba razmotriti neke činjenice: jesu li baš svi elektromotori na tom postrojenju kritični za proizvodni proces?

Koji elektromotori imaju najveću stopu kvarova unazad posljednjih godina? Bez rada kojih elektromotora imamo višednevni zastoj postrojenja i velike proizvodne gubitke?

Koje tehnike održavanja primjenjujemo i koliko su uspješne? Nakon što smo odgovorili na ova pitanja, razmislimo još jednom o postavljanju senzora na baš svaki elektromotor.

Najbolji pristup održavanju elektromotora praćenjem stanja je strateški prema važnosti svakog pojedinog elektromotora za proizvodni proces i postrojenje u cjelini.

Nabava i montaža velikog broja senzora odjednom je skup pothvat i povećava kompleksnost postrojenja te dovodi do prikupljanja prevelike količine podataka istovremeno.

Podatke treba analizirati, što opet zahtijeva vrijeme i angažman stručnog djelatnika. Je li nam tolika količina podataka zaista potrebna?

Umjesto montaže senzora na ležajeve manje bitnih elektromotore, krenite s analizom prethodno zabilježenih i otklonjenih kvarova unazad proteklih n godina, provjerite dnevno rutinsko održavanje koje provode djelatnici na postrojenju i vidite ima li nepravilnosti.

Odredite koji dijelovi/strojevi su češće imali kvarove, npr. elektromotore koji su češće bili na premotavanju te usmjerite povećane napore na preventivno održavanje prije nego ih stavite na listu kandidata za ugradnju senzora.

3. Pogrešna pretpostavka: Potrebno je kontinuirano praćenje stanja u realnom vremenu za sve elektromotore. Učestalost prikupljanja podataka pomoću senzora varira od stroja do stroja tijekom vremena.

Iako elektromotori koji su u prošlosti pokazali problematično ponašanje ili su strateški za postrojenje trebaju imati kontinuirano bilježenje radnih parametara u elektronskom obliku, postoji sasvim pristojan broj elektromotora za koje je dovoljno jednom dnevno/tjedno/mjesečno bilježiti radne parametre poput temperature i vibracija.

Senzore se može namjestiti tako da aktiviraju alarm ako dođe do naglog poremećaja ili isključe stroj iz rada.

U brojnim postrojenjima učestalost očitanja radnih parametara pomoću senzora se smanjuje nakon završetka perioda prvog puštanja u rad.

Na početku se detaljno i često prate podaci o radu radi otkrivanja nepravilnosti i usporedbi kako se ponaša elektromotor prilikom promjene radnog opterećenja i procesnih uvjeta.

Također, naša percepcija kako izgleda trend promjene podataka za ispravan elektromotor se mijenja s vremenom. Jednom kada stvorite bazu podataka za svaki elektromotor na postrojenju, učestalost prikupljanja podataka se može smanjiti.

4. Pogrešna pretpostavka: Opremanje svih elektromotora na postrojenju senzorima će smanjit godišnji trošak popravaka. Idemo sada detaljnije vidjeti kako se ostvaruje ušteda na održavanju nakon ovakvog pothvata.

U prvoj godini kada ugradite senzore, vi ste zapravo na gubitku jer osim redovnog održavanja i sanacije kvarova još morate pokriti trošak investicije u nabavu i ugradnju senzora, povezivanje kabelima i spajanje na upravljački sustav postrojenja, puštanje senzora u rad, umjeravanje, podešavanje i ostale potrebne radove da bi sve funkcioniralo kako treba.

U drugoj godini ćete intenzivno prikupljati podatke, analizirati trendove i stvarati bazu podataka uz određivanje „uzorka ponašanja“ svakog elektromotora.

Neke kvarove ćete predvidjeti analizom trenda, neke nećete i opet ćete na kraju godine imati troškove popravaka i zamjene rezervnih dijelova te troškove rada djelatnika zaduženih za analiziranje, podešavanje i popravke elektromotora te početak otplate amortizacije za novu opremu.

Tek 3 do 5 godina nakon što ste investirali u senzore, marljivo prikupljali i analizirali podatke, uspostavili kontinuirani režim kvalitetnog preventivnog i prediktivnog održavanja zahvaljujući rigoroznom praćenju stanja i angažmanu svih potrebnih djelatnika, tek onda možete početi računati uštede koje ste ostvarili zahvaljujući početnoj investiciji.

Kombiniranjem nekoliko vrsta podataka razvit ćete bolje razumijevanje rada elektromotora i načina kako se mijenja zbog promjene procesnih uvjeta na postrojenju.

Npr. ako ugradite senzor za mjerenje brzine vrtnje, senzor za mjerenje vibracija i senzor za mjerenje temperature, promatranjem trenda na krivuljama dobit ćete detaljnu sliku zašto je došlo do povećanja temperature kada su porasle vibracije na ležajevima i kako se istovremeno mijenjala brzina vrtnje uz promjenu radnog opterećenja.

Svi prikupljeni podaci su vlasništvo vaše tvrtke i niste ih dužni pokazati proizvođaču elektromotora.

Automatizirana analiza primjenom IoT smanjuje potrebu za angažmanom proizvođača opreme te aktivira alarme samo kada je prisutan ozbiljan problem.

Potrebno je sustav programirati tako da aktivira alarme dovoljno rano kako biste imali dovoljno vremena na raspolaganju za planiranje i izvršavanje preventivne zamjene dijelova ili preventivnog popravka.

Međutim, s vremena na vrijeme dobro je posavjetovati se s proizvođačem elektromotora i ustupiti mu određene podatke te zatražiti da doda vrijednost vašoj opremi tako što će dostaviti besplatnu analizu dobivenih podataka i predložiti preventivne aktivnosti koje vi sami do sada niste uzeli u obzir.

Kako pratite stanje elektromotora? Koje pretpostavke ste imali i jesu li se pokazale točnima u praksi? Podijelite svoja iskustva u komentarima!