Koristite li matricu za rješavanje kvarova?

Otkrivanje kvarova je sistematičan pristup rješavanju problema u radu strojeva i opreme. Prvi korak je obično prikupljanje informacija o tome što se dogodilo, odnosno što je bilo neuobičajeno u radu stroja ili zašto stroj ne ispunjava svoju funkciju.

Svaki proizvođač strojarske opreme uz stroj obavezno mora isporučiti korisnički priručnik ili priručnik za ugradnju, rad i održavanje opreme. Sastavni dio korisničkog priručnika je poglavlje često naslovljeno “otkrivanje i uklanjanje kvarova”, “rješavanje kvarova i otklanjanje uzroka”, “troubleshooting” i sl.

Otklanjanje kvarova ili problema u radu određenog stroja je kompleksan zadatak i zahtijeva puno truda u početku, no s vremenom postane lakše i brže, kako raste vaše iskustvo i poznavanje stroja, procesa i radnih parametara. Jednom kada izdvojite problem, istražite ga i otkrijete u čemu je problem, sljedeći korak je (trajna) eliminacija. U korisničkim priručnicima često nalazimo popise potencijalnih kvarova, načina otklanjanja i mogućih uzroka u obliku tkz. matrice kvarova.

Matrica kvarova je tablični prikaz i dolazi u različitim oblicima. U prvoj tablici dan je primjer matrice kvarova ili problema u radu jednog klipnog kompresora. Uzroci i korektivni postupci za otklanjanje kvarova su navedeni pod brojevima 1, 2, 3 ,4,… i povezani zvjezdicama sa svakim kvarom. Tako za kvar “Kapacitet nije na zahtijevanom stupnju” mogući uzroci se navode pod brojevima 7, 8, 9, 13, 15, 16, 17, 20.

Kada pogledamo sljedeću matricu potencijalnih uzroka kvarova, u prvom stupcu je naveden redni broj iz prve matrice, u drugom stupcu je naveden potencijalni uzrok dok su u trećem stupcu opisani načini otklanjanja.

Tako za navedeni kvar pod brojem 7 imamo uzrok “usisni vod je premalen, predugačak ili ima opremu s prejakim padom tlaka”. Predložena korekcija glasi “reducirati gubitke tlaka na normalne vrijednosti djelovanjem na vod ili na opremu”. Ova matrica je prijevod na hrvatski jezik originalnog priručnika na engleskom jeziku i nažalost nije u potpunosti prevedena u duhu strojarske terminologije na hrvatskom jeziku, ali vjerujem da ste shvatili poantu.
Sljedeći uzrok pod brojem 8 navodi: „ usisni filtar plina začepljen”, uz predložene načine otklanjanja ili provjere: “očistiti filter”, itd.

Drugi stariji primjer matrice kvarova je iduća tablica za detektiranje kvarova u radu jednostupanjske centrifugalne pumpe gdje su u prvom i trećem stupcu navedeni kvarovi “trouble”, te paralelno uz njih, u drugom i u četvrtom stupcu potencijalni uzroci “causes”. Matricu kvarova sam preuzela direktno na engleskom jeziku tako da vidite strojarsku terminologiju na engleskom jeziku.

Koje su prednosti korištenja matrice za rješavanje kvarova?
Matrice za rješavanje kvarova imaju brojne prednosti. Pregledne su i sažete te slijede isti logički princip, iako dolaze u različitim oblicima. Sjajan su alat za učenje, pogotovo za početnike u detektiranju kvarova, za novake u području strojarskog održavanja ili za operatere na obuci. Ako u postrojenju imate 10 istih ili sličnih jednostupanjskih centrifugalnih pumpi, matricu kvarova po potrebi isprintate i zalijepite na vidljivo mjesto, npr. u sali za operatere gdje je svima dostupna u svako vrijeme.

Poslužit će i kao kontrolna lista (tkz. check lista) kojom provjeravate jeste li uzeli u obzir sve moguće uzroke kvara i načine njegova otklanjanja. Matrice kvarova omogućavaju da lako i brzo naučite najčešće smetnje u radu strojeva instaliranih na vašim pogonima i usmjeravaju vas na istraživanje najčešćih razloga zašto se određeni problem dogodio te osiguravaju brzu eliminaciju “krivaca”.
Navode sve standardne i uobičajene kvarove koji se događaju, mogu se koristiti prilikom različitih analiza pouzdanosti opreme za definiranje kriterija koje istražujemo, npr. pregrijavanje, nedostatak protoka ili tlaka na tlačnoj strani, te za programiranje praćenja stanja u računalno podržanom sustavu upravljanja održavanjem.

Koji su nedostaci korištenja matrice za detektiranje i otklanjanje kvarova?
Kao što smo vidjeli u prve dvije matrice za detektiranje kvarova na kompresoru, prijevod matrice na hrvatski jezik ponekad može biti neadekvatan, problematičan i teško razumljiv, kada prevoditelj ne koristi strojarsku terminologiju nego doslovne izraze iz rječnika ili u još gorem slučaju, napravi “copy-paste” s Google translate stranice.

Sljedeći nedostatak je što su kvarovi izlistani u tablicama na nekoliko stranica za redom, dok su uzroci navedeni još nekoliko stranica poslije tablice s popisom kvarova. Tada je teže povezivati i pratiti ako morate stalno listati stranice naprijed-natrag. Osim toga, nisu sve matrice kvarova svim djelatnicima jednako čitljive i razumljive, pogotovo kada ih koriste početnici na obuci.

Često se dogodi da pojedini proizvođači strojeva naštancaju generičke matrice kvarova, pogotovo kada imaju proizvodni program sličnih tipova strojeva, pa tada trebate pripaziti je li nešto izostavljeno, što opet zahtijeva više iskustva u detektiranju kvarova. Međunarodni standardi za svaki tip opreme (npr. standard za centrifugalne pumpe API 610) definiraju osnovne zahtjeve za popisom kvarova, uzroka i načina otklanjanja kao obavezni dio tehničke dokumentacije koju proizvođač treba isporučiti naručitelju, međutim ne zadaju standardni oblik matrice kvarova.

Koristite li matrice za otklanjanje kvarova? Koje su prednosti i nedostaci po vašem mišljenju? Podijelite ih u komentarima!

Zašto preventivno održavanje nije uspjelo?

Na današnji članak potaknuo me nedavni razgovor s kolegom strojarom koji održava jedno malo proizvodno postrojenje.

Prije nekoliko godina uveli su program preventivnog održavanja i kontinuirano obučavaju djelatnike da aktivnosti iz programa postanu dio rutine.

Međutim, svaki put iznova se događa da im zakaže izvođenje određenih aktivnosti i neminovno dođe do havarije stroja ili ispada određenog dijela postrojenja.

Isprva se proziva ljudski faktor, manjak discipline i dosljednosti, ali danas ćemo analizirati koji su drugi potencijalni razlozi zašto svako toliko dođe do neuspjeha u preventivnom održavanju.

Prije i tijekom uspostave programa preventivnog održavanja treba osigurati kontinuiranu potporu menadžmenta i zainteresirati djelatnike tako da se stalno naglašavaju prednosti i dobrobiti koje takav proces donosi za sve uključene a nadasve za strojeve i opremu.

Cilj je usmjeriti sve preventivne korake na razini održavanja pojedinog stroja ili komada opreme. Treba odrediti  inženjere koji će se svakoga dana baviti isključivo pouzdanošću i korektivnim održavanjem.

Često se dogodi da preveliki broj hitnih i trenutnih kvarova dovede do zanemarivanja preventivnog održavanja.

Učestalost odrađivanja preventivnih radnih naloga se ne slijedi po planiranom rasporedu jer se održavatelji isključivo bave rješavanjem hitnoća pa nema vremena za sve drugo.

Druga krajnost je zanemarivanje jednostavnih radova korektivnog održavanja jer su svi orijentirani na to da čim prije uspostave preventivno održavanje kao sveti gral buduće profitabilnosti postrojenja.

Dodatan problem predstavlja uvođenje novih procedura na prevelikom broju strojeva u isto vrijeme, što uzrokuje nepotrebne frustracije i na kraju se ništa ne obavi.

Bolje je u početku uvoditi preventivno održavanje postepeno i na malom broju strojeva kao kontrolirani eksperiment uz stalno praćenje rezultata i putem raditi prilagodbe ovisno o specifičnostima postrojenja.

Preventivno održavanje postrojenja u petrokemiji se razlikuje od onoga u tvornici automobilskih dijelova.

Upute za preglede i provjere opreme nisu jasno i jednoznačno definirane predstavljaju još jedan uzrok neuspjeha. Uputa za pregled koja glasi “Provjeri napetost remena…” treba biti konkretnije definirana:“Provjeri napetost remena korištenjem tenziometra. Usporedi rezultat sa vrijednostima u korisničkom priručniku ventilatora te dotegni remen ako mu je progib veći od 12 mm…”

Pregledajte postojeće upute i ažurirajte ih da budu konkretnije. Također, preveliki broj i pretjerana učestalost pregleda može dovesti do nepotrebnog troška i gomilanja izvještaja bez značajnih unaprijeđenja.

Sljedeći problem predstavlja nedostatak povratnih informacija nakon odrađenih poslova. Nakon svakog koraka preventivnog održavanja treba napraviti kratku analizu i procjenu te bilježiti rezultate.

Nedostatak podataka o prošlim kvarovima, popravcima i nepotpuna tehnička dokumentacija mogu predstavljati prepreku za stvaranje prikupljanje podataka i kreiranje odgovarajućih procedura preventivnog održavanja.

Podatke o prošlim kvarovima možete naći u računalnom sustavu za upravljanje održavanjem (CMMS) ako ga tvrtka posjeduje.

Ako ga nema, potrebno je uspostaviti drugačiji digitalni način praćenja kvarova. Za kopiju dokumentacije se uvijek možete obratiti proizvođaču opreme pri čemu morate imati serijski broj/tvornički broj i tip opreme.

Nedostatak povijesnih podataka o održavanju postrojenja i arhivirani izvještaji o preventivnom održavanju spriječavaju donošenje poslovnih odluka o isplativosti i održivosti postojećeg programa i otežavaju prilagođavanje rutinskih procedura.

Nedostatak obuke za djelatnike koji će provoditi preventivno održavanje utječe na uspješnost programa. Prilikom uvođenja novih procedura ne možete očekivati od djelatnika da znaju što i kako raditi ako im nitko nije pokazao u praksi i naučio ih da njihov doprinos povećava pouzdanost stroja.

Tijekom evaluacije postojećeg programa događa se i to da strojevi i oprema uključeni u nove procedure nisu održavani prema zahtjevima preventivnog održavanja. To se događa zato što:

• nije bilo detaljne analize stanja opreme prije uvođenja programa,
• nisu određeni inženjeri za pouzdanost koji će osmisliti, definirati, primijeniti, pratiti i prilagođavati program,
• nema jedinstvenog sustava kreiranja radnih naloga,
• ne postoji planiranje i raspoređivanje predstojećih radova i resursa te
• nema suradnje s operaterima koji rade s opremom,
• nema odgovornosti za stanje opreme i efikasnost rada.

Imajte na umu da jednom uspostavljeno preventivno održavanje nije kraj nego kontinuirani proces u sveobuhvatnom održavateljskom poslu i treba ga stalno provoditi inače jako brzo sklizne u potpuni kaos.

Manje energije i živaca ćete utrošiti kada kontinuirano izvodite preventivno održavanje jer ako jednom dozvolite da potone u potpuni kaos, za povratak u formu će vam trebati puno više vremena, živaca i energije… pa na kraju završite u začaranom krugu.

Ako zaista ustanovite da nema pomoći i ako se aktivnosti preventivnog održavanja ne provode dosljedno, ne očajavajte, nego istražite i razmotrite alternativni pristup i druge metode.

Kako ocjenjujete preventivno održavanje? Zašto po vašem mišljenju preventivno održavanje zakazuje u ispunjavanju ciljeva? Podijelite iskustva u komentarima!

Recenzija priručnik za Upravljanje održavanjem i inženjering

Priručnik za Upravljanje održavanjem i inženjering (Handbook of Maintenance Management and Engineering) napisala je skupina autora (Jezdimir Knežević ,Mohamed Ben-Daya, Salih O. Duffuaa, Abdul Raouf, Daoud Ait-Kadi), svi redom sveučilišni profesori s različitih fakulteta.

Službeni opis priručnika s web stranice nakladnika kaže sljedeće:

Priručnik Upravljanje održavanjem i inženjering pokriva širok izbor tema iz održavanja na teorijskim temeljima, znanstvenim istraživanjima te najavljuje nadolazeće trendove u znanstvenom području strojnog održavanja.

Jedno od glavnih poslovnih područja svake proizvodne kompanije bez obzira na branšu, veličinu i broj djelatnik je interdisciplinarnost strojnog održavanja; priručnik daje iscrpne analize, kvantitativne i kvantitativne preporuke za procjenu sustava održavanja te  fundamentalna i primjenjiva istraživanja iz šireg spektra održavanja, predlaže rješenja određenih situacija i upućuje na vještine upravljanja potrebne za evaluaciju i kontinuirano unaprjeđenje sustava održavanja.

Da bi bile konkurentne na domaćim i inozemnim tržištima, proizvodne kompanije moraju funkcionirati uz visoku razinu pouzdanosti strojeva i opreme kakva je bila nezamisliva i teško dostižna proteklih desetljeća. Zahtjevi za kvalitetom proizvoda, sve kraćim vremenom zastoja proizvodnog procesa i povećanom operativnom efikasnošću unutar brzo promjenjive okoline zahtijevaju visoku razinu održavanja.

U nekim slučajevima pred održavanje se postavlja zahtjev povećanja proizvodne učinkovitosti i profita te zadovoljstva krajnjih kupaca, uz istovremeno snižavanje kapitalnih i operativnih troškova.

S obzirom na navedene izazove, strategija održavanja mora biti skladu sa zahtjevima proizvodnih procesa i postojećom dobrom praksom.

Teme su izabrane tako da pokrivaju širok raspon problematike iz upravljanja održavanjem i inženjeringa kako bi pomogle svim zainteresiranim za održavanje bilo da su industrijski praktičari ili akademski istraživači.

Održavanje je u svim industrijama postalo multidisciplinarno područje i susrećemo se sa situacijama gdje je održavanje u potpunosti odgovornost djelatnika koji ne moraju nužno imati inženjersko obrazovanje.

Priručnik zato ima cilj pomoći djelatnicima na različitim razinama da bolje razumiju i savladaju izazove strojnog održavanja, bilo da se radi o voditeljima pogona, inženjerima, djelatnicima proizvodnje, iskusnim održavateljima ili početnicima u održavanju.

Priručnik je istovremeno kvalitetan resurs za tehničare, inženjere i sve djelatnike koji su na bilo koji način uključeni u održavanje strojeva i opreme.”

Što se tiče izvedbe, priručnik je podijeljen u 6 područja i sadrži 26 poglavlja na 700-tinjak koja pokrivaju širok raspon tema iz upravljanja održavanjem i inženjeringa.

Priručnik daje enciklopedijski pregled područja poput održavanja usmjerenog na pouzdanost, integrirano e-održavanje i inteligentni sustavi održavanja, utjecaj održavanja na okoliš, ljudske pogreške i siguran rad postrojenja, analize kvarova i stabla odlučivanja, razvoj računalnog sustava za upravljanje održavanjem, matematičko modeliranje na razini komponente, stroja i strojnog sustava…

Za razliku od priručnika koje sam do sada proučavala i koristila te napravila recenzije u člancima Održavanje i popravak strojnih elemenata, Održavanje usmjereno na pouzdanost, Potpuni vodič za preventivno i prediktivno održavanje, Inženjerski vodič za rotacionu opremu, ovaj priručnik je totalno drugačiji prvenstveno što se tiče pristupa i obradi teme te razini kompleksnosti.

Vidljiva je velika razlika u načinu pisanja koji je više orijentiran teorijski i stavu prema strojarskom održavanju iz pozicije profesora sa sveučilišta u usporedbi s priručnicima koje su napisali profesionalci s višegodišnjim praktičnim iskustvom u svakodnevnom radu na strojevima.

Opisani i razrađeni praktični primjeri su starijeg datuma te se većinom odnose na avionsku industriju, vojnu industriju, rudarstvo, automobilsku industriju i željeznice, vjerojatno zato što su autori svoj akademski rad usmjerili na ta područja.

Poglavlja usmjerena na upravljanje održavanjem predstavljaju strukturu organizacije kakva bi trebala biti da se izvuče maksimalna učinkovitost iz radnog procesa, djelatnika i resursa.

Priručnik je pretežito namijenjen održavanju u velikim kompanijama koje imaju više sličnih ili različitih procesnih postrojenja unutar iste grupacije.

Iznesene principe i preporuke morate staviti u perspektivu održavanja kojim se bavite, npr. ako radite održavanje farmaceutskog proizvodnog pogona prilagodit ćete principe takvoj vrsti postrojenja, za razliku od kolega koji rade u petrokemiji i koji će napraviti drugačiju prilagodbu radi specifičnosti strojeva o kojima brinu.

Poglavlja usmjerena na inženjering bave se unaprijeđenjem postojećih održavateljskih sustava i razradom optimizacije procesa.

Izneseni su  brojni matematički modeli za izvođenje različitih vrsta analiza kojima ćete detaljno modelirati prošlo i buduće stanje strojeva i strojnih sustava. Analize se sastoje od najjednostavnijih koncepata do složenih matematičkih formula, što je razumljivo kada uzmemo u obzir da različite industrije imaju različiti stupanj razvoja u održavanju.

Poglavlja su isključivo računski orijentirana ako trebate napraviti detaljnije analize ili kao pomoć pri izračunavanju parametara koji su od koristi za provjeru pouzdanosti rada vaših strojeva.

Naći ćete kvalitetne primjere na koji način korak po korak napraviti analize pouzdanosti pojedinačnih strojeva i čitavih skupina na postrojenju, analize pojedinačnih komponenti i svih komponenti u promatranom stroju, razvoj stupnja trošenja te razvoj kvara tijekom vremena.

Priručnik će dobro poslužiti ako vam je poslovni plan napraviti optimizaciju rada postojećih strojeva temeljem matematičkih modela i analiza jer ćete dobiti konkretne brojke o tome kolika je projekcija učestalosti kvarova za sustave sa različitim brojem komponenti.

Prema mojem iskustvu korisna poglavlja su bila: sustav upravljanja održavanjem, izrada i poboljšanje svakodnevnih radnh naloga, kvaliteta izvršenog posla, implementacija sustava održavanja usmjerenom na pouzdanost, određivanje prioriteta u popravcima te ciljevi koje mora ispuniti svaki popravak bez obizra na kompleksnost stroja.

Korisno za praktičnu primjenu su još načini kako izračunati pokazatelje uspješnosti održavanja, modelirati ponašanje stroja u budućnosti temeljem poznatog broja kvarova i primjenjenih održavateljskih tehnika te procjenu učinkovitosti održavanja po pitanjima:

Koji održavateljski poslovi moraju biti odrađeni?

Kada održavateljski poslovi moraju biti odrađeni?

Koliko je kompleksno izvršiti određeni održavateljski posao?

Je li sigurno izvršiti određeni održavateljski posao?

Koliko je djelatnika potrebno za izvršiti određeni održavateljski posao?

Koliki je trošak popravka?

Koliko dugo će strojni sustav biti u kvaru?

Koji alati i uređaji su porebni za popravak?     i

Koji stručni djelatnici trebaju za popraviti stroj?

Priručnik također upućuje na korelacije između performansi opreme i broja intervencija koje se rade u analizama pouzdanosti radi određivanja koliko je vremena proteklo od pojave prvog kvara ili koliko je prošlo vremena između 2 kvara i sve to u odnosu na količinu proizvoda određenog postrojenja te  utjecaj održavanja na sigurnost.

Učinkovitost se promatra kroz održavanje po radnim satima pojedinih stručnih djelatnika ovisno o radim satima sustava, ciklusima rada sustava održavanja po mjesecima i po održavateljskom poslu uz praćenje troškova.

Zanimljivo je i poglavlje o načinima kako izračunati i izraditi projekciju održivosti strojnog sustava kada je najveći utjecaj na dugovječnost u fazi konstruiranja stroja pa možete vidjeti koje su razlike u životnom vijeku u odnosu na tehničke karakteristike za različite varijacije konstrukcije.

Vrlo rijetko se u strojarskoj literaturi razmatra utjecaj garancije na održavanje jer budimo realni, koliko puta i kada smo i sami u praksi analizirali utjecaj garancije?

Često je odgovor – samoinicijativno nismo nikada, osim u slučaju kada stroj doživi žešću havariju tijekom trajanja garancije pa slijedi popravak i dugotrajno druženje sa ovlaštenim servisom ili predstavnikom proizvođača 😉

Priručnik nam također može pomoći pri uvođenju RCM-a jer ukazuje na dokument SAE JA-1011 američkog Society of Automotive Engineers koji daje određeni stupanj standardizacije za procese održavanje usmjerenog prema pouzdanosti te defnira proces kroz 7 pitanja temeljem kojih kasnije određujete pristup održavanju.

Pitanja glase:

1. Koja je funkcija i povezani standardi performansi opreme i strojeva u sadašnjem radnom okruženju?
2. Na koje načine stroj ne može ispuniti svoje funkcije?
3. Što uzrokuje svaki kvar ili nemogućnost ispunjavanja funkcije za koju je stroj namijenjen?
4. Što se dogodi sa strojem i sustavom kada se desi svaki kvar?
5. Na koje načine je bitan svaki kvar (utjecaj na zdravlje, sigurnost, okoliš)?
6. Što se može učiniti da se predvidi ili spriječi svaki kvar?
7. Što treba učiniti ako nema primjenjivi proaktivnih rješenja za ublažavanje kvara ili potpuno spriječavanje?

Navedena pitanja vam mogu puno pomoći ako ste i sami u procesu uvođenja održavanja usmjerenog prema pouzdanosti ili vas podsjetiti da ih iskoristite za analizu i poboljšanje sustava održavanja koji već imate.

Dodatno, ukupnu produktivnost održavanje dijela proizvodnog postrojenja ili čitavih pogona možete procijeniti analizom koja obuhvaća sljedeće:

1. Izbor sustava i prikupljanje potrebnih podataka
2. Definiranje granica sustava
3. Opis sustava i izradu funkcionalnih blok dijagrama;
4. Provjeru funkcionalnosti sustavaa i učestalost kvarova
5. Načine nastanka kvarova i analiza utjecaja (Failure mode and effective analysis – FMEA);
6. Izradu logičkog stabla odlučivanja te
7. Izbor zadataka koji će se implamentirati radi poboljšanja postojećeg stanja.

Priznajem da imam podvojeno mišjenje o ovom priručniku zato što je s jedne strane previše teorijski a mi smo ipak praktičari, dok s druge strane ima dosta razrađene matematičke modele koje možete preuzeti za obradu vaših podataka i direktno unositi formule u excel ili u kojem god programu radite analize pa štedite vrijeme i energiju.

Za kraj donosim popis prednosti i nedostataka pa vi sami prosudite kolika bi vam bila korist od ovakve vrste priručnika.

Prednosti Priručnika za Upravljanje održavanjem i inženjering:

Sviđa mi se što su navedene naučene lekcije iz područja upravljanja održavanjem kao smjernica inženjerima za buduće: konstruiranje, sklapanje sustava, projektiranje i instalaciju električnih kabela, elektronskih sklopova, ispitivanja opreme, brtvljenja i podmazivanja.

Objedinjene su brojne smjernice i korisna pitanja koja vas vode pri procjeni stanja vaših strojeva i opreme, tj. sve što sam navela u prethodnim paragrafima i još više.

Na jednom mjestu imate brojne matematičke modele koji idu korak po korak pod uvjetom da ste prethodno prikupili sve podatke.

Nedostaci priručnika: 

Autori za svako poglavlje daju reference na postojeću literaturu i (uglavnom vlastite) članke iz određenog područja, ali reference su stare 10 i više godina.

Stil pisanja je u potpunosti akademski te autori često citiraju svoje prethodno objavljene znanstvene radove. Za izradu analiza potreban je veliki broj uzoraka ili komada opreme pa je bolje koristiti matematičke modele za analizu stanja u velikim postrojenjima sa brojnim strojevima istog tipa npr. ako imate 50 pumpi, 30 parnih turbina male snage, 20 ventilatora i sl.

Potrebno je puno truda i vremena za empirijsko prikupljanje podataka i parametarski pristup modeliranju pod uvjetom da imate kvalitetne i istinite podatke koje ste sami provjerili.

Nema smjernica za provjeru kvalitete prikupljenih podataka, matematički modeli zahtijevaju napredno poznavanje matematike i statistike, pogotovo za tumačenja rezultata.

Definicije iz održavanja i podjele se ponavljaju iz poglavlja u poglavlje što pomalo postaje monotono, valjda su se autori vodili izrekom – ponavljanje je majka mudrosti.

Iako je priručnik između ostalog namijenjen i početnicima u održavanju, mislim da će početnicima biti teže razumljiv i morat će uložiti više truda i vremena u proučavanje (da ne spominjem pokušaj primjene u praksi) jer izneseni principi ipak zahtijeva određeno prethodno iskustvo za praćenje i razumijevanje sadržaja .

Koji stručni priručnik koristite u praksi? Zašto? Podijelite vaša iskustva u komentarima ili mi napišite recenziju i na taj način podijelite kvalitetnu literaturu s kolegama pa ću objaviti vašu recenziju na blogu!

8 prednosti laserskog centriranja strojeva

Cilj svake kompanije koja se bavi proizvodnjom je imati strojeve koji rade s minimalnim troškom i visokim razinama produktivnosti. Zato je potrebno redovito održavanje. Primjena laserskog centriranja u kombinaciji s praćenjem pomoću CMMS dodaje vrijednost jer se kontinuirano prati stanje strojeva. Bez redovitog praćenja stanje stroja prolazi nezamijećeno sve dok se ne dogodi kvar. Određene studije bilježe da je do 50% kvarova rotacijske opreme posljedica necentriranosti ispravljanje ovog problema je kritično za proizvodni proces i za budžet.

Strojevi i oprema u funkcionalnom stanju i kontinuiranom radu bez neočekivanih poremećaja su osnovni preduvjet neometanog proizvodnog procesa. Da bi strojevi ostali u optimalnom stanju koriste se napredne tehnologije kao što je lasersko centriranje primjenom digitalnog laserskog uređaja čime se povećava pouzdanost stroja i time proizvodnog procesa. Zaštita rotacijskih strojeva primjenom preciznog laserskog centriranja je potrebna kompanijama ako žele ostati konkurentne na tržištu. Komparatori zadovoljavaju ali njihova preciznost je ograničena, podložni su pogrešnim očitanjima ili oštećenjima.

Uređaj za lasersko centriranje ima široki spektar primjena u proizvodnim postrojenjima različitih industrija. Lasersko centriranje ili poravnavanje strojne linije poravnavanje strojne linije se u petrokemijskoj i naftnoj industriji najčešće koristi za centrifugalne jednostupanjske i višestupanjske pumpe, pumpe za dobavu goriva, vertikalne procesne pumpe, centrifugalne kompresore, puhala zraka, i sl. Najčešći znakovi necentriranosti agregata su: pregrijavanje dijelova i miris nagorjele izolacije, učestali problemi s ležajevima i zvuk “drobljenja” pri radu, povećana potrošnja energije, debalans opterećenja, zaribavanje rotora i povećane vibracije.

Uređaj za lasersko centriranje se sastoji od ručnog ekrana s prikazom pomaka i odstupanja te dva nosača na kojima su digitalni sklopovi koji emitiraju i primaju lasersku zraku, što je prikazano na slici 1. Uređaj je lagan, prenosiv i jednostavan za montažu i korištenje. U ovom videu možete vidjeti kako funkcionira digitalni uređaj.

Slika 1.: Uređaj za lasersko centriranje

Prednosti laserskog centriranja rotacijskih strojeva su:

1. Točnost mjerenja pomaka u vertikalnom i horizontalnom smjeru do 0,0025 mm

2. Rano otkrivanje problema poput soft foot-a, čime se omogućava proaktivan pristup otklanjanju problema

3. Smanjenje vibracija produljuje radni vijek strojeva i podiže kvalitetu proizvoda

4. Manji broj hitnih popravaka i niži troškovi rada

5. Manji broj neplaniranih zastoja doprinosi optimizaciji proizvodnje

6. Smanjeni troškovi održavanja i rezervnih dijelova kao rezultat spriječenih oštećenje brtvenica ležajeva, vratila i spojki zbog pravilno centriranog stroja

7. Smanjenja potrošnja energije jer se poništavaju sile koje uzrokuju naprezanje. Neodgovarajuće centrirani agregati troše više energije tijekom rada da bi postigli iste rezultate kao i dobro centrirani agregati.

8. Preventivno održavanje se podiže na veću razinu. Redovita provjera centriranosti pomoću laserskog uređaja kada stroj nije u radu brzo otkriva potencijalne nedostatke pa se odmah na licu mjesta napravi korekcija precentriranjem. Za strojeve snage do 50 kW čitav posao ne bi trebao trajati više od 30 min.

Lasersko centriranje smanjuje mogućnost pogreške, ima veliku točnost mjerenja te pojednostavljuje čitavu proceduru centriranja. Uređaj ima jednostavan grafički prikaz strojeva s odgovarajućim vrijednostima potrebnim za odraditi korekcije i uživo praćenje kako se vrijednosti mijenjaju dok istovremeno radimo korekciju podlaganjem ili pomicanjem stroja. Izvještaji o izvršenim korekcijama se kreiraju direktno s uređaja, mogu se prebaciti na računalo ili na mrežu jer je softver jednostavan za korištenje.

Kada se koriste komparatori za kompleksna centriranja nema potrebe za ručnim računanjem položaja, nije potrebno demontirati spojku radi poravnavanja, nosači se mogu montirati neovisno o udaljenosti glavčina između pogonskog i pogonjenog stroja i veličini spojke. Moguće je izvršiti neograničeno puno ponavljanja mjerenja pomaka, dozvoljena odstupanja su već pohranjena u softveru i obuka djelatnika za rukovanje uređajem je jednostavna. Nedostataka je relativno malo, najveći nedostatak je veliko početno ulaganje jer je uređaj skup, potrebno je jako pažljivo rukovanje da se spriječi oštećenje i treba određeno vrijeme za savladati programiranje uređaja, čitanje rezultata i stjecanje praktičnog iskustvo u izvršavanju laserskog centriranja. U ovom videu je prikazana primjer čitave procedure centriranja pumpnog agregata pomoću laserskog uređaja i bilježenje pomaka.

Primjenjujete li lasersko centriranje? Što smatrate prednostima i nedostacima? Podijelite mišljenje u komentarima!

 

Osnove održavanja fleksibilne elastične spojke

Spojka je strojni element koji spaja pogonski i pogonjeni stroj, npr. elektromotor i pumpu, elektromotor i kompresor. Kod rotacijske opreme najčešće se koriste fleksibilne ili krute spojke. Danas ćemo vidjeti koji su osnovni koraci u održavanju fleksibilnih elastičnih spojki poput ovih prikazanih na slici 1.

Slika 1. Elastična spojka s gumenim umetkom

Standardi API 671, API 610 i ISO 10441 specificiraju fleksibilne spojke za kritične strojeve koji rade dulje periode bez zaustavljanje, pri visokom broju okretaja i okretnom momentu te nemaju rezervnu poziciju u slučaju ispada. Brzina vrtnje i moment su primarni čimbenici za određivanje modela fleksibilne spojke, preostali elementi su način balansiranja, način sastavljanja i montaže te označavanje. Primjena standarda prilikom izrade, nabave i upotrebe fleksibilne spojke osigurava ispunjavanje zahtjeva kvalitete.

Korektivno održavanje elastičnih spojki se svodi na zamjenu oštećenih gumenih umetaka ili lamela. Započinje pregledom dijelova u skladištu u potrazi za oštećenjima umetaka ili lamela, navoja i provrta te glavčina ako se mijenja čitava spojka. Ako spojka ne ide odmah u montažu, potrebno ju je čuvati u originalnom pakiranju u horizontalnom položaju, na suhom mjestu i temperaturi okoline sve do montaže. Uz spojku obično dolazi i dokumentacija proizvođača koju treba čuvati za buduću upotrebu s dokumentacijom stroja na koji se ugrađuje.

Izmjerite i dimenzije spojke, posebno provrte glavčina, koncentričnost i paralelnost s licem prirubnica. Prilikom montaže često je potrebno grijati glavčine, međutim ne preporučuje se temperatura veća od 175°C jer će dovesti do dilatacija materijala. Treba provjeriti i nacrte vratila na koje se glavčine montiraju jer se dimenzije provrta i rukavca razlikuju. U slučaju da imate razliku u dimenzijama, tokari se na potrebnu mjeru i balansira nakon toga. DBSE (distance between shaft ends, udaljenost između krajeva vratila) se mjeri od lica glavčine do drugog lica glavčine što je prikazano na slici 2., a ne od kraja vratila pogonskog stroja do kraja vratila pogonjenog stroja.

Slika 2. Mjerenje udaljenosti DBSE

Potom se okretanjem na ruku provjeri vrtnja obaju vratila s montiranim glavčinama. Nakon toga se montiraju umeci ili lamele i međumost, ponovno se provjeri centriranje i rukom okrene montirana spojka 4 do 5 puta radi kontrole neometane vrtnje u smjeru kazaljke na satu i u suprotnom smjeru. Treba voditi računa i o tolerancijama dozvoljenih odstupanja za pomake u vertikalnom i horizontalnom smjeru. Svaki proizvođač spojke u dokumentaciji daje dozvoljene tolerancije, međutim te vrijednosti treba uzeti s oprezom jer se spojka kao takva ne centrira već se centriraju vratila pogonskog i pogonjenog stroja. Na kraju se montira zaštitna mreža ili pokrov.

Preventivno održavanje elastične spojke obuhvaća okretanje spojke rukom kada je stroj u mirovanju. Tako provjeravamo prohodnost. Potom treba kontrolirati stanje vijaka i njihovu dotegnutost te vizualno provjeriti stanje umetka ili lamela. Spojku treba periodički pregledavati u potrazi za znakovima trošenja, početne korozije, oštećenja ili zamora materijala. Kada se zamijeti i najmanja pukotina, obavezno zamijeniti umetak ili lamele. Isti postupak treba primijeniti prilikom periodičke provjere centriranja kada se spojka demontira.

Kvarovi elastične spojke su uglavnom lom radi većeg torzijskog preopterećenja ili necentriranosti, pucanje lamela ili gumenog umetka. Kada se određeni tip loma ponavlja, prvo treba provjeriti je li izabrana i montirana odgovarajuća spojka ovisno o snazi pogonskog stroja i radnom broju okretaja. Nakon učestale pojave ponavljajućeg loma međumosta ili umetaka napravi se zakašnjela provjera pa se otkrije da je ugrađen jači elektromotor i tada postojeća spojka više nije adekvatna. Prilikom zamjene pogonskog stroja jačim potrebno je voditi računa zadovoljava li postojeća spojka novonastale uvjete i ako ne zadovoljava, tada treba istovremeno zamijeniti i spojku.

Jedan primjer loše prakse je zamjena samo polomljenih lamela, dok se preostale postojeće lamele zadržavaju i montiraju nazad. Kada se mijenjaju lamele, treba zamijeniti sve lamele novima čak i kada pri vizualnom pregledu nisu oštećene jer su već bile komprimirane prilikom prethodnog dotezanja i došlo je do izvijanja i deformiranja metala pa nisu više upotrebljive.

Kako preventivno održavate fleksibilne spojke? Koje kvarove ste otklanjali? Podijelite vaša 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!

 

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!

Čemu nas uče kvarovi strojeva?

Ima jedna poslovica koja kaže da su sve dobre odluke rezultat ranijeg iskustva, međutim svako iskustvo je rezultat ranije donesene pogrešne odluke. Kada ovu poslovicu primijenimo na održavanje strojeva u praksi, iskustvo je često rezultat loših odluka u kombinaciji sa stresom i vremenom za osvrnuti se unatrag i detaljno razmotriti gdje smo pogriješili u koracima. Nažalost, naše društvo još nije dovoljno sazrelo da na greške gleda kao na neizostavan dio procesa učenja, razvoja kompetencija i usavršavanja stručnjaka. Ukratko, na našim prostorima još vlada mentalitet koji jako voli dobro pamtiti tuđe greške i upirati prstom. Ostaje nam nadati se da ćemo s vremenom sazrijeti i steći širi pogled na situacije. S druge strane, imamo Amerikance kao dijametralno suprotan primjer koji smatraju da je stručnjak osoba koja je napravila sve moguće greška u svom području, a osim toga, tko ne radi taj niti ne može pogriješiti.

Svakodnevicu jednog inženjera koji se bavi strojarskim održavanjem velikim dijelom čini otklanjanje novonastalih kvarova, nastojanje da strojeve održi u što boljem stanju te sprječavanje nekih budućih kvarova. Broj kvarova direktno ovisi o veličini postrojenja, kompleksnosti proizvodnog postrojenja, broju strojeva i prateće opreme, (ne)postojanju redovitog preventivnog održavanja, primjenama metoda održavanja usmjerenog prema pouzdanosti i još gomili drugih aktivnosti koje se u prvi tren ne čine strašno bitnim i neće svijet stati ako na jedan dan nešto preskočimo napraviti, međutim dugoročnim preskakanjem i zanemarivanjem potrebnih održavalačkih radova itekako ćemo osjetiti posljedice u vidu učestalog broja kvarova, neplaniranih zastoja, povećanog stresa i tako redom.

Svaki strojni sustav radi na određeni način u različitim uvjetima. Stroj koji danas radi ispravno je bio jučerašnja havarija koja nas je upoznala s nekim novim kvarom za koji prije nismo znali. Spomenimo neke primjere, da čelični materijali ne doživljavaju plastične deformacije, ne bismo znali za naprezanje i elastičnost. Da vratila nisu pucala, ne bismo znali za torzijski lom i otpornost materijala na savijanje. Da nema oštećenja strojnih dijelova radi onečišćenog maziva, ne bismo poznavali filtere i važnost viskoznosti.

Kvarovi nas uče mnogo toga jer su posljedice prethodnih aktivnosti koje nismo na vrijeme odradili ili kombinacija određenih okolnosti, npr.:
…. da neke korake radimo pogrešno
… da je stroj konstrukcijski manjkav
… da je odabran pogrešan tip stroja
… da je nešto pošlo krivo u proizvodnom procesu
…. da osoblje nije obučeno za rukovanje ili nije iskusno, da ih je netko pogrešno naučio rukovati strojem
… nastavite sami niz, vjerujem da imate dovoljno primjera iz vlastite prakse.

Kvarovi nas u prvom redu uče da nemamo zadovoljavajući program pouzdanosti kojim ćemo postići pouzdaniji rad strojeva i opreme, smanjiti broj kvarova i povećati produktivnog procesnog postrojenja. Izgradnja i provođenje programa pouzdanosti zahtijeva vrijeme, predanost, strpljenje, kontinuirani angažman i nadasve volju da se poboljša postojeće stanje. Nedavno sam čula komentar da preventivno održavanje strojeva ne može uzeti predah i prestati na neko vrijeme, jer se temelji na kontinuiranom provođenju radova kojima održavamo neometano funkcionalno stanje stroja. A sve dok stroj neometano radi, imat ćemo kontinuirani proizvodni proces i stvarati proizvode s dodanom vrijednošću koje treba isporučiti tržištu.

Kvarovi nas uče da su potrebni treninzi i kontinuirana edukacija svih djelatnika uključenih u proces održavanja o tehnikama i procedurama poboljšavanja svakodnevnog rada, o novim metodama i najboljim praksama za rad sa strojevima i opremom koji postoje u svijetu i o važnosti pouzdanog rada strojnih sustava. Zapamtite kako nema prečaca i kako su dobre prakse pouzdanog održavanja već smišljene i upotrebljavaju se godinama u procesnim postrojenjima diljem svijeta, stoga ne treba izmišljati toplu vodu. Zašto ne iskoristiti provjerene metode tako da ih prilagodimo svojim strojevima?

Ako želite imati točno praćenje velike količine podataka o radu strojeva i o nastalim kvarovima, trebate računalno podržan sustav upravljanja održavanjem, CMMS, koji će obuhvatiti popis opreme po hijerarhiji i obuhvatiti sva postrojenja. Računalni sustav omogućava praćenje kretanja rezervnih dijelova, učestalost kvarova ovisno stupnju hitnoće, brojčanost preventivnih radova te praćenje troškova na razini pojedinog stroja. Za sastavljanje računalnog sustava i popunjavanje podataka također je potrebno vrijeme i novac te postoje brojne tvrtke koje su si olakšale poslovanje i pomogle u svakodnevnom praćenju održavanja. Računalni sustav je dobar temelj za daljnju nadogradnju.

Kvarovi nas upozoravaju kako nismo napravili generalni plan održavanja usmjeren prema pouzdanosti. Razumijevanje redoslijeda aktivnosti kojima ćemo povećati pouzdanost rada strojeva mora biti jasna svim djelatnicima uključenima u održavanje te organizaciji tvrtke na svim razinama.Generalni plan treba započeti procjenom postojećeg stanja te odgovoriti na kojoj razini pouzdanosti su naši strojevi sada? Isto tako, mora definirati sve radove kojima ćemo postići zadani cilj, zadužene djelatnike i vremenske rokove.

Kvarovi nas uče da smo zakazali u određivanju prioriteta prilikom susreta s izazovima, bez obzira o kojoj vrsti procesne industrije je riječ. U današnjim ekonomskim uvjetima u strojnom održavanju suočeni smo s izazovima da s manje moramo napraviti više, razviti financijski prihvatljive strategije za održavanje kritične opreme, provoditi analize uzroka kvarova kako bi spriječili ili ublažili ponavljanje istih kvarova, razvijati i osiguravati prihvatljive procedure za unaprjeđivanje rada strojeva, primjenjivati učinkovite korektivne aktivnosti, odrediti ograničavajuće ili loše faktore koji dovode do velike energetske potrošnje… lista radova ide u beskraj. Osnovno je pitanje – što nam je prioritet? Što nam je prioritet ovaj mjesec, ovih 6 mjeseci, ove godine…?

Kvarovi nam ukazuju kako nismo odredili metodologiju procjenjivanja i mjerenja koliko (ni)smo napredovali u održavanju u određenom vremenskom. Je li primjena našeg plana pouzdanosti rezultirala promjenama? Koliko je određeni stroj ili skupina strojeva radio kontinuirano bez havarija i koliko smo potrošili na preventivno održavanje ili rezervne dijelove? Ponekad čekanje na konačne brojčane rezultate na kraju godine da bismo donijeli zaključke o uspješnosti plana povećanja pouzdanosti nalikuje na nogometnu utakmicu, gledate igru 90 min da biste imali konačni rezultat je li vaš tim za koji navijate pobijedio ili izgubio.

Poanta ove usporedbe je da na kraju kao gledatelj znate rezultat, ali tada je utakmica gotova i uopće nemate nikakvog utjecaja na prilagodbu strategije ili izmjenu igrača. Za razliku od plana igre na nogometnoj utakmici, kvalitetan plan poboljšanja pouzdanosti strojeva je uravnotežena mješavina svakodnevnih rezultata koje dobivate iz postrojenja o radu strojeva te mjesečnih analiza koje će vam pokazati gdje ste u odnosu na protekli mjesec ili mjesece.

Za procjenu (ne)uspješnosti programa preventivnog održavanja na određenom postrojenju treba znati koliki broj kritičnih strojeva se prati, postotak prijava kvarova u računalnom sustavu za upravljanje održavanjem, jesu li planirani inspekcijski radovi izvršeni u zadanim rokovima, koliki su ukupni troškovi održavanja za taj mjesec na tom postrojenju, kolika je vrijednost proizvedenih produkata u istom vremenskom razdoblju po pojedinačnom stroju i koliki su bili gubici. Temeljem ovih brojčanih pokazatelja možete donijeti odluke o daljnjim prilagodbama programa preventivnog održavanja za promatrano postrojenje. Svi pokazatelji moraju biti jednoznačni, mjerljivi, jednostavni i dostižni (dobri, stari SMART ciljevi za koje ste zasigurno već čuli). S druge strane, uspoređivanje ovih pokazatelja sa industrijskim standardima će nam reći koliko daleko smo dospjeli i koliki put je još pred nama.

Posljednje za danas čemu nas kvarovi uče (ili prvo, ovisno s koje strane promatrate čitav ciklus održavanja) je nedostatak vizije. Kontinuiran i pouzdan rad strojeva i opreme je dugotrajno putovanje i uključuje čitavu tvrtku jer upravo pouzdan rad doprinosi održivosti i profitabilnosti poslovanja. Nedostatak vizije koja će nas usmjeriti gdje ćemo uložiti trud, energiju i vrijeme je najveći razlog neučinkovitog rada i gubitka profitabilnosti. Kvarovi nas uče da su planiranje programa pouzdanosti, treniranje djelatnika i određivanje prioriteta tek alati za odrediti smjer putovanja dok je učinkovito izvršavanje radova u skladu sa strategijom pogonsko gorivo koje nas vuče naprijed.

Čemu su vas naučili kvarovi? Podijelite svoje znanje u komentarima!

Strojarka susreće parnu lokomotivu

Parni stroj je izumljen krajem 18. stoljeća, a već početkom 19.stoljeća koristio se za pogon lokomotiva kojima su vlakovi počeli prevoziti teret i putnike na veće udaljenosti. Parni stroj je dao je veliki poticaj razvoju industrijske revolucije u Europi. Paralelno je krenuo razvoj željezničke i telegrafske mreže, što je dovelo do bržeg protoka informacija, ljudi i dobara te uzdiglo gospodarstvo i stvorilo nove vrijednsoti kao nikada do tada u ljudskoj povijesti. Inspiracija današnjeg članka bio je posjet tehničkom muzeju i proučavanje jednog od najvećih izložaka, parne lokmotive s otvorenim parnim kotlom zbog uklonjene oplate i otvorenih cilindara te pomoćnih sustava.

Na ovoj slici vidite uklonjenu oplatu i poprečni presjek parnog kotla i cijevi, parnog cilindra s klipom, prednjeg dijela kotla za dimne plinove te prijenosnog mehanizma.

Na ovoj slici je otvorena portela s prednje strane kotla dimnih plinova.

Ovdje vidite drugu stranu lokomotive gdje je oplata parnog kotla čitava te dio pogonskog mehanizma spojenog sa 3 para pogonjenih kotača.

Tijekom proteklih 200 godina princip rada parnog stroja za pokretanje željezničkih lokomotiva se nije mijenjao. Iako su danas parni strojevi muzejski primjerci, još uvijek nas mogu naučiti i podsjetiti osnovama strojarskih konstrukcija i termodinamike. Parni strojevi su udarili temelj naglom razvoju mehaničkih dijelova i komponenti te bili preteča brojnih sofisticiranih strojeva koje i danas koristimo.

Parni stojevi su u proteklih 150 godina doživjeli svega nekoliko izmjena u konstrukciji svojih dijelova dok je princip prtvorbe energije za pogon ostao nepromijenjen. Svaka parna lokomotiva se sastoji iz 2 dijela: parnog kotla (ložište, cijevi, pregrijač, ventili) i pogonskog stroja (cilindri s klipovima, klipnjače, prijenosni mehanizam, kotači). Na slici 1. prikazan je pojednostavljeni poprečni presjek lokomotive i glavni dijelovi. Osnovno djelovanje svake parne lokomotive je da para pod tlakom od 14 bar do 22 bar ulazi u prostor cilindra s klipom, ekspandira i odgurava klip. Klip povezan s klipnjačom prenosi translacijsko gibanje na križnu glavu pogonskog mehanizma spojenu s pogonskim kotačima i tako dolazi do prijenosa translacijskog gibanja u rotacijsko tj. do pokretanja kotača i gibanja lokomotive. Para ekspandira u cilindru sve dok ne dostigne atmosferski tlak.

Slika 1.: Dijelovi parne lokomotive (izvor)

Na dnu ložišta parnog kotla nalazi se rešetka gdje dolazi do izgaranja goriva. Nastaju topli plinovi izgaranja koji odlaze prema gornjem dijelu ložišta tj. u komoru izgaranja. Ložišta u kojima izgara ugljen imaju tave na dnu u koje odlazi nastali pepeo tako što se pomoću poluge protrese rešetka.

Dimni plinovi napuštaju komoru izgaranja uz turbulentno strujanje kroz sustav cijevi u kotlu ispunjenom vodom. Toplina dimnih plinova zagrijava vodu sve do isparavanja. Nastaje para koja se pod tlakom uzdiže prema kupoli i odatle odlazi prema parnim cilindrima sustavom paralelno položenih cijevi. Količina pare se regulira pomoću regulacionog ventila smještenog u kupoli. Drugi sustav cijevi prenosi paru do pregrijača gdje se para dodatno zagrijava na višu temperaturu prije odlaska u parne cilindre. Korištenje pregrijane pare u usporedbi sa suhozasićenom parom povećava učinkovitost rada parne lokomotive za 25% do 30% (prisjetite se Mollierovog h-s dijagrama za vodenu paru). Također, kada malo detaljnije promotrimo samo kotao sa cijevima, podsjeća li vas na preteču današnjih suvremenih cijevnih izmjenjivača topline?

Nadalje, kotao parne lokomotive je zapravo posuda pod tlakom čiji rad treba pažljivo regulirati. Sigurnosni ventili su konstruirani i podešeni tako da automatski otvaraju i ispuštaju paru ako tlak u parnom kotlu prijeđe dozvoljenu granicu. Prostor iznad ložišta mora cijelo vrijeme biti ispunjen vodom. Ako razina vode padne ispod visine vrha ložišta (desna strana slike 1.), dolazi do pregrijavanja kotla i povećava se rizik nastanka eksplozije kotla. Mjerači razine vode ili nivokazna stakla se postavljaju za praćenje razine vode.

Para prolazi kroz parne cijevi i ulazi u parne cilindre gdje dolazi do ekspanzije i pomicanja klipova. Kada je predala energiju i postigla koristan rad pokrećući klipove, sustav ventila propušta pothlađenu paru nižeg tlaka kroz ispušnu cijev smještenu u kotlu ispunjenom dimnim plinovima. Gibanje kotača lokomotive nastaje kao posljedica prijenosa gibanja klipova preko stapajice i križne glave, gibanje pogonskog mehanizma se kontrolira polugom smještenom u kabini strojovođe u stražnjem dijelu lokomotive. Preko poluge se također upravlja smjerom kretanja lokomotive te ubrzanjem ili usporenjem kretanja.

Jednom kada je para pokrenula klip do kraja cilindra, sustav stapajice, klipnjače i spojne osovine kotača pretvara translacijsko gibanje klipa (naprijed-natrag) u kružno okretanje kotača.Protuutezi postavljeni na suprotnim krajevima spoja osovine i kotača omogućavaju održavanje ravnotežnog položaja tijekom kretanja. Prvobitne lokomotive su imale po 1 par pogonjenih kotača, tek kasnije su razvijeni kompleksniji mehanizmi pri čemu je najveći broj kotača pogonjenih iz pojedinačnog sklopa cilindara bio šest para. Zbog velikog promjera i potrebe za fleksibilnošću kretanja, brojne lokomotive su imale po 2 parna stroja i po 2 seta pogonjenih kotača. Raspored, broj i konstrukcija kotača i pogonskog mehanizma ovisili su o namjeni lokomotive.

Nakon što para preda energiju u cilindrima, izlazi kroz ispušnu cijev i miješa se s dimnim plinovima. Pritom nastaje propuh koji dodatno povlači dimne plinove kroz cijevi u prednji dio kotla. Svježi zrak ulazi u ložište kroz otvore ili portele na prednjoj i donjoj strani ložišta. Pomiješana ispušna para i dimni plinovi izlaze kroz dimnjak uz brzo, turbulentno strujanje. Strujanje nastale mješavine ulazi u cijev dimnjaka i pritom dolazi do naglog smanjenja brzine, pri čemu nastaje poznati zvuk lokomotive.

Budući da količina ispušnog plina ovisi o potrošenoj pari koja napušta cilindre, mora se predvidjeti ispuh vrućih plinova ili dima kada strojovođa zatvori ventil. Za ovu svrhu služi skupina malih mlaznica tkz. propuhača za usmjeravanje pare, smještenih u prednjem dijelu kotla dimnih plinova. U kotlu dimnih plinova se također sakupljaju djelomično izgorjele čestice ugljena koje su došle iz ložišta u smjesi dimnih plinova. Kada se nakupi količina čestica dovoljna da ometa strujanje plinova, tada započinje vrtloženje čestica i njihovo izbacivanje u obliku ugaraka kroz dimnjak zajedno sa smjesom pare i dimnih plinova.

S obzirom na to da se na ovom blogu bavimo strojnim održavanjem, prevencijom i otklanjanjem kvarova, sada ćemo vidjeti koji dijelovi parne lokomotive su najviše podložni kvarovima.

Parni kotao može eksplodirati ako para prijeđe maksimalno dozvoljeni tlak. Ako se sjećate, parni kotlovi su se spajali zakovicama do otkrića zavarivanja i masovne primjene u spajanju metalnih materijala. Spojevi izvedeni zakovicama imaju manju čvrstoću u odnosu na kvalitetno izvedene zavare, stoga je porastom tlaka pare raslo opterećenje zakovičastih spojeva. Osim toga, tlačne probe kao način ispitivanja posuda pod tlakom ušle su u masovnu primjenu tek u 20. stoljeću pa je upitno koliko su prvobitni parni kotlovi bili ispitivani i provjeravani prije puštanja u rad.

Požari u ložištu su još jedna od potencijalnih opasnosti, ukoliko bi došlo do pregrijavanja i manjka vode u prostoru iznad ložišta. Također, prvobitne lokomotive nisu imale nikakve protupožarne sustave. Lomovi dijelova prijenosnog mehanizma bi se javili uslijed nekvalitetne izrade ili nekvalitetnog materijala prijenosne osovine, križne glave, klipnjače ili stapajice. Pucanje cijevi kroz koje prolaze dimni plinovi se javljalo kao posljedica zamora materijala cijevi ili zbog učestalog prisustva plinova previsoke temperature. Otkazivanje sigurnosnih ventila ili gubitak funkcionalnosti je još jedan od potencijalnih kvarova, s obzirom da u ono vrijeme nisu postojale zakonske regulative redovitog servisa i ispitivanja sigurnosnih ventila.

Na kraju, mogući problemi u radu lokomotiva s kojima su se susretali strojovođe su smanjena učinkovitost izgaranja zbog ugljena loše kvalitete te lošija iskoristivost, veliki mehanički gubici, toplinski gubici uslijed nedovoljnog iskorištavanja pare, nedovoljno pregrijavanje pare, prekrute ili popucale opruge, propuštanje vode iz parnog kotla, začepljenje parnih cijevi te smanjeni prijenos topline zbog naslaga kamenca na površinama cijevi.

Što mislite, koje su naveće prednsoti i nedostaci parnih lokomotiva? Podijelite mišljenje u komentarima!

Recenzija priručnika Inženjerski vodič za rotacionu opremu

      Inženjerski vodič za rotacionu opremu (Engineering’s guide to Rotating equipment, džepno izdanje) autora Clifforda Matthewsa uvodi nas u osnove dobre prakse funkcioniranja rotacione opreme, teorijskih principa i fizikalnih zakona koji to omogućavaju te daje iscrpan pregled normativa i standarda za svaki tip opreme.

      Što se samog autora tiče, Clifford Matthews je britanski inženjer s dugogodišnjim iskustvom u tehničkom vještačenju i ispitivanju različitih vrsta strojeva i opreme te u projektnom menadžmentu. Objavio je niz praktičnih priručnika u formi džepnih izdanja o radu i funkcioniranju strojeva te o dobroj praksi za opremu pod tlakom, inspekcijska ispitivanja, kontrolu opreme i sl. Najpoznatiji su mu Vodič za istraživanje kvarova, Vodič za ispitivanje opreme pod tlakom, Studije slučaja u strojarskom konstruiranju, Priručnik za ispitivanje strojarskih radova te brojni stručni članci. Clifford Matthews nije jako razvikan u usporedbi s nekim drugim autorima iz tehničkog područja čije sam priručnike recenzirala na ovom blogu u članku 1, članku 2, članku 3 i teško ćete naći više podataka o njemu ili recenzija njegovih knjiga kada pretražujete web.

      Inženjerski vodič za rotacionu opremu kojeg danas razmatramo se sastoji od 14 poglavlja i 350 stranica, izdanje koje imam je iz 2002.godine. i pokazao mi se vrlo korisnim kada sam bila inženjer početnik u radu s rotacionom opremom ali i danas kada sam iskusnija u tom području jer pomoću njega mogu brzo pronaći preciznu i konkretnu informaciju ili podsjetnik kada vlastita memorija zakaže uslijed svakodnevne poplave informacija koje treba usvojiti ili riješiti a naš prijatelj google nije dostupan.

      Prvih 6 poglavlja obuhvaća pregled temeljnih inženjerskih znanja od torzije, naprezanja, statike, dinamike, vibracija do elemenata strojeva i mehanike fluida. Teme su zajedničke za sve tipove rotacijskih strojeva i služe kao teorijska podloga. Poprilično se dobro preklapa s osnovnim poglavljima Krautovog strojarskog priručnika.

      Potom kreću poglavlja od sedmog do desetog u kojima autor detaljno razrađuje različite tipove rotacione opreme, počevši s pumpama, kompresorima, turbinama, motorima s unutarnjim izgaranjem sve do ventilatora. Opisuje tehničke i tehnološke karakteristike, povezuje način funkcioniranja stroja s temeljnim tehničkim znanjima (npr. rad kompresora i teorijske spoznaje iz mehanike fluida i dinamike te elemenata strojeva).
U 11. i 12. poglavlju opisana su osnovna pravila konstruiranja te izbora odgovarajućeg materijala i standardizacije dok se 13. i 14. poglavlje bave primjenama tehničkih standarda u praksi te listom međunarodnih organizacija za donošenje normativa u području rotacione opreme.

      Inženjerski vodič za rotacionu opremu je zgodan primjerak tehničke literature ispunjen brojnim ilustracijama i presjecima rotacijskih strojeva, sadrži obilje korisnih podataka za svakodnevno korištenje svima koji se bave rotacijskom opremom poput inženjera održavanja, operatera, inspektora i tehničara. Korisniku omogućava brzi pregled važećih međunarodnih i industrijskih standarda povezanih s određenom vrstom opreme, pogotovo po pitanju ispitivanja opreme koja podliježe Zakonu o opremi pod tlakom u proizvodnom postrojenju naftne, petrokemijske, kemijske ili farmaceutske industrije. Također, priručnik sadrži brdo tehničkih podatka o rotacijskim strojevima, tablica i kontrolnih listi. Pojednostavljeno prikazuje kompleksne teorijske principe konstrukcije i funkcioniranja rotacijske opreme i nije zamjena za zakonike, norme, korisničke priručnike proizvođača ili relevantnu tehničku dokumentaciju. Razumljiv je i drugim profilima tehničkih struka osim strojara, npr. građevinarima, električarima, instrumentalcima, NDT ispitivačima i sl.

     Posebno je korisno što se na kraju svakog poglavlja nalazi popis numeriranih standarda vezanih uz temu samog poglavlja, npr. na kraju poglavlja o pumpama navedeni su svi međunarodne standardi o pumpama, što je vrlo korisno kada vam brzo treba referenca ili provjera smjernica u standardu. Također je dana lista linkova na web stranice najčešćih proizvođača određenog tipa opreme gdje se može pronaći više podataka i na kraju, lista međunarodnih udruga i inženjerskih organizacija koje se bave izradom i praćenjem standarda i normi. Vodič je poslužio je i u situacijama obrnute logike kad treba vidjeti što sve funkcionira ispravno da bismo shvatili što je krenulo krivo u mehanizmu određenog stroja.

     Nisam našla niti jednu drastično negativnu stranu, ovaj džepni vodič je upravo to, kompaktan i koristan džepni priručnik za svakodnevni rad kada brzo morate pronaći neku informaciju ili preporuku za određeni rotacijski stroj. Ako ste očekivali detaljnije i dublje proučavati određenu temu (npr. dinamiku rotorskog sklopa centrifugalnog kompresora), ovdje je nećete naći. Trebate se umjesto toga preusmjeriti na korisničke priručnike proizvođača dotičnog stroja ili na priručnike koji se bave isključivo temom koja vas zanima jer ovaj vodič daje samo osnovni prikaz određene vrste rotacijske opreme i glavnih tehničkih karakteristika, načine funkcioniranja, smjernice za odabir opreme i osnove dobre prakse u održavanju i radu određene vrste stroja. U priručniku ćete rijetko naći neku revolucionarnu ili novu ideju, već solidno utemeljeno postojeće inženjersko znanje o rotacionoj opremi. Osnovne principe i smjernice iz vodiča možete koristiti gdje god radite sa rotacijskom opremom, bez obzira na vrstu industrije.

        Imala sam praktične koristi od upotrebe ovog priručnika, pogotovo kada mi je trebao šalabahter ili brzinski podsjetnik na teorijsku pozadinu osnovnih fizikalnih principa na kojima funkcionira određeni rotacijski stroj kako bih dobila pogled iz drugog kut zašto je došlo do kvara na promatranom stroju. Također je više puta poslužio u situacijama kada sam trebala provjeriti detalje iz određenih normi i njihove smjernice kao podlogu za izradu tehničkih specifikacija.

Koji inženjerski priručnik svakodnevno koristite? Što vam je nedostajalo? Kakve praktične koristi ste imali? Preporučite ga u komentarima!