Utjecaj necentriranosti pumpe na naprezanje usisnog i tlačnog cjevovoda

Nakon montaže pumpe i elektromotora, a prije pokretanja u rad, obavezno je izvršiti centriranje ili poravnavanje čitavog pumpnog agregata. Necentriranost pumpnog agregata dovodi do naprezanja usisnog i tlačnog cjevovoda na prirubničkim spojevima, što rezultira unutarnjim naprezanjem ležajeva pumpe, pretjeranim trošenjem mehaničke brtvenice, ležajeva elektromotora i kraćim radnim vijekom spojke. Nije isključeno i da će pumpa slabije postizati potrebne radne parametre.

Na slici 1. prikazan je pumpni agregat za prepumpavanje radnog medija iz spremnika prema izmjenjivaču u tehnološkom procesu. Pumpni agregat se sastoji od elektromotora, spojke i jednostupanjske centrifugalne pumpe smještenih na zajednički temelj. Na usisnu i tlačnu prirubnicu pumpe spojene su prirubnice usisnog i tlačnog cjevovoda gdje su potencijalna mjesta koncentracije najvećeg naprezanja ako pumpni agregat nije ispravno centriran. Prirubnički spojevi označeni su žuto na slici.

Slika 1. Pumpni agregat spojen na usisni i tlačni cjevovod

Da bi izbjegli štetnu pojavu naprezanja, potrebno je pridržavati se nekih općih smjernica prilikom montaže pumpnog agregata i spajanja usisnog i tlačnog cjevovoda:

1. Prirubnice cjevovoda koje se spajanju s prirubnicama pumpe moraju biti međusobno poravnate tako da razmak među njima ne prelazi debljinu 2 brtve ili da razmak među prirubnicama ne prelazi dimenzije za montažu preporučene od strane poizvođača pumpe poput spoja prikazanog na slici 2.

Slika 2. Pravilno montiran prirubnički spoj

2. Vijci i matice montirani na prirubnice moraju se montirati bez zapinjanja ili prisilnog namještavanja.

3. Prilikom poravnavanja prirubnice cjevovoda i prirubnice pumpe ne smiju se koristiti pajseri, šipke i ručne dizalice.

4. Bitno je da svi izvođači radova slijede kompanijske procedure (ako postoje) prilikom montaže prirubničkih spojeva da bi se izbjeglo naprezanje cjevovoda.

5. Obavezno treba napraviti lasersko centriranje vratila pumpe i vratila elektromotora prema navedenim granicama proizvođač, kompanijskih standarda i dobre inženjerske prakse.

6. Potom odspojiti prirubnice usisnog i tlačnog cjevovoda od usisne i tlačne prirubnice na pumpi, ukloniti brtve i vijke.

7. Ponovno laserski provjeriti centriranost vratila pumpe i elektromotora. Sada ćete imati jednu od 2 situacije:

1) nema promjene što se tiče centriranosti pumpnog agregata. To je sjajna vijest jer znači da nema prisutnog naprezanja cjevovoda.

2) došlo je do promjene u centriranosti pumpnog agregata što je loša vijest jer imate naprezanje cjevovoda i treba otkriti što je uzrokovalo naprezanje cjevovoda te ga otkloniti. Nako toga ponovno centrirati pumpni agregat.

8. Napraviti protokol o centriranju koji potvrđuje da su pogonski i pogonjeni stroj ispravno centrirani i potpisati se.

Naprezanje usisnog i tlačnog cjevovoda nije nimalo bezopasno i za sobom povlači brojne negativne utjecaje za stroj. Npr. kvarovi ležajeva na pumpi i elektromotoru nastali kao posljedica naprezanja cjevovoda mogu biti:
• Trošenje materijala uzrokovano propuštanjem na brtvama
• Trošenje uzrokovano vibracijama
• Preopterećenje u stanju mirovanja
• Korozija uzrokovana neadekvatnim podmazivanjem zbog nedozvoljenog opterećenja i propuštanja na brtvama
• Ljuštenje materijala na površinama, uzrokovano necentriranosti i pretjeranim opterećenjem

Na koji način provjeravate naprezanje u cjevovodima? Koji dijagnostički sustav primjenjujete? Koliko kvarova ste imali kao posljedicu naprezanaj cjevovoda? Podijelite iskustva u komentarima!

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!

 

Elementi procesa rutinskog održavanja strojeva

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

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

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

Slika 1. Elementi procesa rutinskog održavanja

Krenimo redom:

Obavijest o zastoju stroja i dijagnostika kvara

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

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

Određivanje prioriteta i raspoređivanje

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

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

Planiranje i izvršavanje radova

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

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

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

Evaluacija, mjerenje i prilagođavanje procesa

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

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

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

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

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

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

Znate li izračunati trošak pumpnog agregata tijekom njegovog životnog vijeka?

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

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

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

Slika 1. Pumpni agregat i raspodjela troškova

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

Prilikom analize možemo koristiti 2 metode:

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

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

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

Trošak životnog vijeka pumpnog agregata

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

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

Trošak životnog vijeka pumpnog agregata računa se po formuli:

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

pri čemu je:

Tz …Trošak životnog vijeka pumpe

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

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

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

To … trošak rada agregata, obuhvaća normalan svakodnevni nadzor rada

Tm … troškovi rutinskog održavanja i popravaka temeljem prediktivnog državanja

Ts … troškovi zastoja (gubitka proizvodnje zbog kvara)

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

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

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

Trošak nabave pumpnog agregata i/ili strojnog sustava, Tic

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

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

Trošak ugradnje, puštanja u rad i obuke djelatnika, Tin

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

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

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

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

pri čemu je

Q…. protok

H …. visina dobave

η_p … učinkovitost pumpe

η_m … učinkovitost elektromotora/pogonskog stroja

s.g. … specifična gustoća radnog medija

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

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

Troškovi rada agregata uz svakodnevni nadzor, To

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

Troškovi rutinskog održavanja i popravaka temeljem prediktivnog održavanja, Tm 

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

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

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

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

Troškovi zastoja/gubitka proizvodnje, Ts

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

Troškovi čišćenja okoliša nakon izlijevanja radnog medija, Tenv

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

 Troškovi zbrinjavanja i demontaže na kraju životnog vijeka, Td

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

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

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

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

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

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!

 

Održavanje sustava hidraulike

     Nedostatak održavanja sustava hidraulike je glavni uzrok kvara sastavnih dijelova i otkazivanja sustava. Održavanje mora biti preventivno kada želimo osigurati pouzdan rad sustava, te korektivno koje moramo primijeniti kada je potrebno otkloniti kvar i spriječiti potencijalnu havariju ubuduće. Osnove rada hidraulično sustava možete detaljnije upoznati u mojem prethodnom članku.

      Preventivno održavanje je usmjereno poboljšanju performansi hidrauličkog sustava i osiguravanju neometanog rada. Na slici 1. je prikazan primjer hidrauličnog sustava sa spremnikom ulja koje tlači pumpa, pročišćava se u filterima i šalje dalje u sustav za npr. prisilno podmazivanje prednjeg i zadnjeg ležajnog bloka turbokompresora. Spremnik je opremljen indikatorom razine, indikatorom temperature i drenažnim ventilom. Ulje se hladi prolaskom kroz izmjenjivač prije povrata u spremnik. Za posložiti plan i program preventivnog održavanja, prvo treba definirati radne uvjete sustava i vremenski period rada (24, 7 dana po 24h i sl.), te utvrditi radi li hidraulični sustav na na maksimalnom protoku i minimalno 70% tlaka ili bolje od toga te nalazi li se u onečišćenom ili toplom okruženju.

Slika 1. Hidraulički sustav (izvor)

      Potom, treba provjeriti i uzeti u obzir koje su preporuke proizvođača hidrauličnog sustava navedene u korisničkom priručniku. Hidraulični medij mora ispuniti zahtjeve što se tiče dozvoljene veličine sadržanih čestica prema ISO standardu za hidraulične radne medije. Proizvođači filtera također daju preporuke za dozvoljene radne parametre koje treba provjeriti u radu, poput diferencijalnog tlaka i po potrebi zamijeniti uloške filtera kada se ti parametri prekorače. Treba redovito voditi i čuvati evidenciju prethodnih preventivnih aktivnosti. Prije početka preventivnih aktivnosti treba popisati i nabaviti sav potreban materijal te pripremiti radnu listu zadataka.

Lista radnih zadataka preventivnog održavanja izgleda ovako:
1. Uzmi uzorak ulja iz spremnika preko drenažnog ventila i pošalji ga na analizu. Smjernice za interpretaciju rezultata dobivenih analizom naći ćeš u prvom članku i drugom članku.
2. Zamijeni uloške na svim filterima u sustavu.
3. Ispitaj hidraulične aktuatore.
4. Isprazni staro ulje iz spremnik i očisti spremnik izvana i iznutra. Potrebno je zbrinuti staro ulje na odgovarajući način i koristiti odgovarajuća sredstva za čišćenje. Također, za ovakve aktivnosti, posebno ako imate spremnik velikog volumena, preporučuje se angažirati tvrtke specijalizirane za industrijska čišćenja.
5. Provjeri zabilježene trendove o radnog medija tlaku u sustavu i ako ima odstupanja, istraži koji je bio uzrok naglog porasta ili pada tlaka (npr. poremećaj u radu pumpe, manjak ulja u cijevima i sl.)
6. Uključi pumpu u rad i provjeri odgovaraju li radni parametri (tlak na tlačnoj strani, podtlak na usisnoj strani, temperatura, protok)
7. Pregledaj i provjeri stanje fleksibilni cijevi, priključaka i spojnica
8. Izmjeri jakost struje i odgovara li radu servo ventila
9. Provjeri snagu elektromotora i jakost struje dok je pumpa u radu
10. Provjeri broj radnih sati hidrauličnog sustava (ako postoji veza s centralnim sustavom upravljanja u kontrolnoj sali, postojat će brojač radnih sati elektromotora, što je zadovoljavajući podatak)
11. Provjeri kada su zadnji put servisirani prekotlačni i sigurnosni ventili. Ako je prošao zakonski dozvoljen rok, potrebno je sigurnosnu armaturu čim prije poslati na servis.
12. Provjeri armaturu u hidrauličnom sustavu, ima li pukotina na ventilima, jesu li svi vijci na prirubničkim spojevima odgovarajuće dotegnuti, ima li propuštanja na prirubničkim spojevima, jesu li svi nosači pravilno postavljeni i sl.

      Naravno, nije svaki hidraulični sustav isti pa je prije početka radova potrebno prilagoditi listu zadataka zahtjevima održavanja i kompleksnosti sustava koji imate na postrojenjima. Procedure, radne liste i podaci o radu hidrauličnog sustava te intervali odrađenog preventivnog održavanja trebaju biti zabilježeni u elektronskom obliku (za veće sustave) ili u pisanom obliku (za manje hidraulične jedinice) koje održava manji broj ljudi. Preventivno održavanje koje se redovito provodi produljuje radni vijek hidrauličkog sustava i omogućava otklanjanje kvarova prije nego se pretvore u velike probleme koji će uzrokovati dugotrajan prekid rada.

     Korektivno održavanje nastupa kada se primjeti neka nepravilnost prilikom preventivnog pregleda ili kada dođe do kvara tijekom uobičajenog rada, recimo propuštanja na nekoj fleksibilnoj cijevi, otkazivanja ležajeva elektromotora ili kvara manometra. Kvar treba čim prije otkoniti i evidentirati u podacima o hidrauličnom sustavu (datum nastanka, kratak opis kvara i popravka, trošak potrebnog materijala i rezervnih dijelova te broj radnih sati).

*** Na koji način održavate hidraulični sustav? Koje kvarove ste najčešće imali? Podijelite svoje iskustva u komentarima!

Osnove tehničke dijagnostike (1)

             Tehnička dijagnostika se bavi prepoznavanjem i utvđivanjem kvarova strojeva, uređaja i strojnih sustava prije nego li se kvarovi dogode. Usko je povezana sa održavanjem svih tehničkih sustava u svim glavnim i pomoćni industrijama svjetskog gospodarstva. U ovom i idućem članku ćemo se upoznati s osnovama tehničke dijagnostike. Tehnička dijagnostika je obavezan dio održavanja usmjerenog prema pouzdanosti i temelj za razvoj strategije upravljanja opremom, pogotovo kritičnom. Rad svakog odjela održavanja, bez obzira o grani industrije, i rad svakog održavatelja mora biti čim više koordiniran kako bi se kako bi se ostvarila maksimalna pouzdanost opreme i postigli maksimalni proizvodni kapaciteti opreme tijekom čitavog radnog vijeka.

      Održavanje usmjereno prema pouzdanosti ima za cilj izbjegavanje posljedica kvarova korištenjem inteligentnih alata i softverskih aplikacija, u prvom redu online i offline praćenje stanja, te učinkovitu primjenu prikupljenih informacija. Utvrditi aktualno stanje stroja je glavni problem u procesu održavanja. Stalnim praćenjem pojedinih parametara poput temperature, vibracija, tlaka i sl. možemo vidjeti kada je došlo do promjene a ako ne reagiramo na vrijeme, i do kvara, tj. prestanka stroja s radom. Ako dođe do naglog prestanka rada zbog kvara, pregledom trenda radnih parametara otkrit će se što je uzrok, gdje je kvar nastao i kako ga otkloniti. Tehnička dijagnostika stoga mora utvrditi tehničko stanje sastavnog dijela stroja ili strojnog sustava s velikom razinom točnosti u određenom vremenskom trenutku i prepoznati tehničko stanje sustava.

      Dijagnoza je prvi dio i izvodi se u 2 koraka: 1) utvrđivanje da je stroj na korak do kvara i koji dio treba popraviti prije potpunog prestanka rada, 2) utvrđivanje uzroka kvara. Prvi korak je obično jednostavniji, dok je drugi zahtjevniji po količini potrebnog vremena, znanja i iskustva. Dijagnostika je drugi dio i koristi se za provjeru funkcionalnosti, provjeru ispravnosti tehničkog stanja, istraživanja kvara (uzrok, način, mjesto) te provjeru radne sposobnosti strojnog sustava. Tehnička dijagnostika se također primjenjuju i na novim strojevima koji su tek pušteni u rad kako bi se utvrdila ispravnost, ispunjavanje radnih karakteristika koje garantira proizvođač i ocijenila prihvatljivost. Ako stroj ne radi u predviđenim parametrima, poziva se proizvođač radi garancije koji je dužan dovesti stroj u radno stanje ili isporučiti novi stroj.

        Kontrole u tehničkoj dijagnostici se dijele na kontrole stanja stroja ili strojnog sustava, kontrole održavanja radnog stanja (je li sve u redu) te provjeru ispravnosti. U specifičnim slučajevima pod kontrolama se podrazumijevaju periodična ispitivanja strojeva npr. termografija, analize ulja za podmazivanje iz spremnika i sl. Radnu sposobnost strojnog sustava u procesnoj industriji određuju unutarnji i vanjski parametri tj. njegov ispravan i pouzdan rad ovisi o fizikalnim i kemijskim svojstvima radnog medija, o unutarnjem međudjelovanju strojnih komponenti, o okolini u koju spada i operater te o zahtjevima za proizvodnim kapacitetom. Na stroj djeluju toplinska, mehanička, potencijalna, kemijska i drugi oblici energije koji stvaraju negativne posljedice poput trošenja, zamora materijala, korozije, erozije, deformacija i lomova a time i do kvara stroja. Radni parametri sustava mogu uzrokovati privremene promjene stroja npr. toplinske dilatacije ili trajne promjene što dovode do kvara, npr. zamor materijala može dovesti do loma. Isto tako, brzina ovih promjena može biti spora, srednja ili ubrzana, ovisno o mjeri u kojoj pogorša radnu sposobnost stroja.

      Tehnička dijagnostika počiva na logičkoj obradi prikupljenih informacija tijekom intenzivnog praćenja stroja ili strojnog sustava u određenom vremenu te identificiranja pojava koje opisuju stanje stroja. Osnovna provjera podrazumijeva primanje ulaznih signala, obradu i mjerenje izlaznih signala. Sustavi tehničke dijagnostike se dijele na 1) Ispitne sustave gdje informacije dolaze preko dijagnostičkih uređaja i biramo redoslijed dolaska informacija te 2) Funkcionalne sustave gdje se prvo odredi koji radni parametri se prate a potom se senzorima prikupljaju informacije i obrađuju algoritmima te javljaju upozorenja (alarme) ako s dogodi odstupanje, npr. povećanje vibracija na vanjskom aksijalnom ležaju višestupanjske centrifugalne pumpe aktivirat će alarm i upozoriti operatera da pumpa radi izvan dozvoljenog područja. Nakon provedene tehničke dijagnostike izrađuju se izvještaji koji mogu imati veliki utjecaj na donošenje poslovnih odluka. Izvještaji trebaju biti jasni, razumljivi, jednoznačni i jednostavni za buduću upotrebu. Najjednostavniji rezultat dijagnostike je a) stroj je neispravan, ne preporučuje se daljnji rad ili b) stroj je ispravan, preporučuje se daljnji rad uz redovitu kontrolu.

 *** U kojoj mjeri ste upoznati s tehničkom dijagnostikom? Podijelite iskustva u komentarima!

 

Smjernice dobre prakse za rad s pumpama (1)

        Prije pokretanja u rad bilo koje centrifugalne pumpe definitivno treba provjeriti Q-h krivulju u priručniku s uputama proizvođača pumpe. Podsjetnik za čitanje Q-h krivulje imate ovdje. Međutim, u praksi se često dogodi da vam Q-h krivulja nije dostupna za određivanje radnih karakteristika pumpe pa je preporučljivo znati neke smjernice dobre prakse za rad s centrifugalnim pumpama.

     Određivanje visine  dobave kada je pumpa pokrenuta i tlačni ventil nije 100% otvoren:

– pri brzini vrtnje 1750 rpm, visina dobave  = promjer rotora na kvadrat (h =d²)

– pri brzini vrtnje 3500 rpm, visina dobave  = promjer rotora na kvadrat pomnožen s 4 ((h =d²)*4)

– pri ostalim brzinama vrtnje vratila visina dobave se računa po formuli

h = d²*(brzina vrtnje/1750)²

• Procjena visine dobave prije pokretanja se vrši na način da se izmjeri promjer vratila u mm i podijeli sa 100. Potom se dobivena vrijednost kvadrira. Ako je brzina pumpe 1450 rpm, kvadriranu vrijednost pomnožiti s 3 te dodati još 10% radi pretvaranja u metre. Npr. Promjer vratila je 80mm;

80 / 100 =0,8 * 0,8 = 0,64 * 3 = 1,92*10% + 1,92 = 2,1 m je procjenjena visina dobave

Napominjem da je za pumpu koja ima brzinu vrtnje 3000 rpm potrebno množiti s 12 umjesto s 3.

• Točka maksimalne učinkovitosti pumpe je između 80% i 85% visine dobave. Tada na rotor djeluje minimalna odrivna sila u radijalnom smjeru.
• Odnos duljine vratila i promjera vratila L³/d⁴  mora biti < 2000 mm da se spriječi pretjerano savijanje vratila. L se mjeri u mm od središta utora za klin rotora do središta zadnjeg ležaja prije spojke. d je promjer vratila u mm ispod košuljice na području mehaničke brtvenice. S obzirom na to da većina materijala za izradu vratila ima slične module elastičnosti, promjena materijala za izradu vratila neće riješiti problem savijanja vratila kada pumpa radi izvan područja maksimalne učinkovitosti.
• Pumpa koja ima dvojni usis može raditi s 27% manjom NPSH ili 40% većom brzinom vrtnje, bez pojave kavitacije
• Ako brzinu vrtnje povećate 2 puta, pumpa će raditi s dvostrukim kapacitetom, 4 puta većom visinom dobave i bit će potrebno 8 puta više snage za rad.
• Vratila izrađena od nehrđajućeg čelika imaju puno manju vodljivost u usporedi s vratilima izrađenim od ugljičnog čelika. Ako pumpate radni medij visoke temperature, putem vratila će doći do prijenosa topline na ulje za podmazivanje ležajeva što uzrokuje starenje ulja
• Ako se brzina vrtnje pumpe udvostruči na dulje vrijeme, trošenje dijelova će se povećati 8 puta
• Višestupanjske pumpe imaju od 2% do 4% manju učinkovitost
• Vijak/inducer montiran prije rotora, za stabiliziranje turbulentne struje radnog medija prije ulaska u rotor, može smanjiti zahtijevanu NPSH do 50%
• Zračnosti otvorenog tipa rotora definira proizvođač pumpe. Zračnosti su u području 0,2mm do 0,5 mm ovisno o promjeru rotora. Za svakih 0,05 mm povećanja zračnosti izgubit ćete 1% kapaciteta dobave
• Zračnosti potrošnih prstenova se kreću u istom području, s time da ćete za svakih 0,025 mm povećanja zračnosti izgubiti 1% kapaciteta dobave.
• Ležajevi i gumene brtve ležajnih kućišta podmazivanih mašću imaju konstrukcijski vijek trajanja do 2000 sati rada. Kod pumpi koje konstantno rade to bi bilo 83,3 dana. Razmotrite zamjenu gumenih brtvi labirintnim ili kompozitnim tipom brtvi kako bi spriječili dodatno naprezanje vratila na mjestima dodira s brtvama
• Aksijalna zračnost u kugličnim ležajevima je 10 puta veća u odnosu na radijalnu zračnost. Zato je jako važno montirati ležajeve na pravilan način. Ako je ležaj previše pritisnut nakon montaže, kuglice će se tijekom rada kotrljati umjesto vrtjeti, što uzrokuje povećanje temperature i prijevremeni raspad ležaja. Temperatura unutarnjeg kaveza kod pravilno ugrađenog kugličnog ležaja je najmanje 5°C viša od temperature ulja za podmazivanje u ležajnom kućištu
• Vijek trajanja ulja za podmazivanje ležajeva je proporcionalan njegovoj temperaturi tijekom rada pumpe. Ako je temperatura 100°C, ulje se treba kompletno zamijeniti nakon 3 mjeseca. Ako je temperatura 90°C, ulje se treba kompletno zamijeniti nakon 6 mjeseci. Ako je temperatura 80°C, ulje se treba kompletno zamijeniti nakon 1 godine.
• Prilikom izbora pumpe nemojte uzeti onu s najvećim rotorom, već ostavite 5% do 10% radi mogućnosti zamjene.
• Maksimalna viskoznost radnom medija za koji je centrifugalna pumpa namijenjena odgovara težini ulja uvećanoj 4 puta na sobnoj temperaturi
• Uzmite pumpu pokretanu s frekventnim elektromotorom ako imate mogućnost, radi bolje prilagodbe promjenjivim uvjetima radnog opterećenja
• Pumpe u serijskom spoju moraju imati isti kapacitet (isti promjer rotora i brzinu vrtnje)
• Pumpe u paralelnom spoju moraju imati istu visinu dobave
• Koristite krilnu pumpu gdje je potreban kapacitet dobave manji od 4,5 m³/h
• Centrifugalna pumpa može prepumpati radni medij koji sadrži 0,5% zraka. Ako je prisutna veća količina zraka, pumpa će prestati prepumpavati. Kavitacija se može dogoditi pri bilo kojoj količini zraka.
• Koristite pumpe s dvostrukim spiralnim kućištem ako je promjer rotora 355 mm ili veći. To se posebno odnosi na vertikalne pumpe s dugačkim vratilom, kako bi se spriječilo pretjerano gibanje vratila i oštećenje ležajeva i brtvenica

Koje smjernice dobre prakse koristite za centrifugalne pumpe? Podijelite ih s nama u komentarima! Pitanja, komentare i mišljenja također možete slati mailom na katarina_knafelj@hotmail.com

Kako produljiti radni vijek stroja?

      Svako proizvodno postrojenje želi strojeve sa što duljim životnim vijekom. Posljednjih 20 godina u svijetu postoji trend konzultantskih tvrtki koje savjetuju klijente na koji način produljiti radni vijek opreme i strojeva korištenih za proizvodne procese u naftnoj, kemijskoj farmaceutskoj, prehrambenoj i ostalim prerađivačkim industrijama. Konzultanti primjenjuju različite pristupe, jedni koriste statističke metode za obradu velikih količina podataka, drugi kombiniraju tradicionalne metode uz analize procjene rizika, treći upotrebljavaju matematičke modele temeljem podataka o prosječnom broju radnih sati. Svi pristupi imaju svoje prednosti, ali niti jedan pristup ne može ponuditi 100% egzaktan odgovor na pitanje produljenja radnog vijeka stroja za točno određen broj godina. Bitni podaci su broj kvarova određenog stroja od dana kada je pušten u rad do danas, uzroci kvarova, rezultati NDT ispitivanja i postojeće nadogradnje u svrhu eliminiranja slabih točaka.

      Kada razmatramo stacionarnu opremu i cjevovode, bitna je debljina stijenke. Gubitak materijala na površinama smanjuje čvrstoću i otpornost materijala na tlak. Korozija i erozija smanjuju razinu sigurnog rada opreme. Smanjenje debljine stijenke se češće događa na dijelovima armature poput koljena jer tamo strujanje radnog medija mijenja smjer. Promjene brzine strujanja radnog medija utječu na stanje ventila. Dijelovi ventila mogu se ispitati NDT metodama, dok se napredovanje lokalne korozije prati korozijskim kuponima na cjevovodima i posudama.

     Promatrajući rotacijsku opremu, prvenstveno pumpe, potrebno je pregledati povijesti zabilježenih kvarova i popravaka te utjecaj konstrukcijskih modifikacija (ako ih je bilo). Unaprijeđenje sustava podmazivanja te produljenje intervala izmjene ulja utječu na trajnost ležajeva i ležajnih kućišta. Zamjena postojećih kugličnih ležajeva s ležajevima izrađenim od kompozitnih materijala (tamo gdje radni uvjeti to dopuštaju), ugradnja dvostrukih mehaničkih brtvenica uz napredniji API plan brtvljenja te primjena novog sintetičkog ulja mogu značajno produljiti radni vijek pumpe. Međutim, korist od ovakvih unaprijeđenja treba analizirati za svaku pumpu zasebno. Kvalitetno podmazivanje ležajeva je jako bitno u područjima gdje je prisutna velika vlaga i prašina. U takvim situacijama treba razmotriti ugradnju sustava podmazivanja pomoću uljne maglice. Također, treba redovito kontrolirati temeljne ploče i nosače cjevovoda te sanirati oštećenja čim se primijete. Kada govorimo o reduktorima, životni vijek ovisi o opterećenju zubi zupčanika tj. naprezanjima metalnih površina na zubima i o radnoj temperaturi. Primjena sintetičkih ulja za podmazivanje i kvalitetno filtriranje doprinose duljem vijeku rada reduktora. Ista pravila vrijede i za kompresore. Kvaliteta usisnih i tlačnih ventila te brzina hoda klipa su važni za klipne kompresore. Sustav brtvljenja i mehaničke brtvenice su jednako tako važne za centrifugalne kompresore. Spojke nikada ne bi smjele biti preopterećene i potrebno je pridržavati se procedure centriranja kompresorskog agregata.

      Stručnjak uključen u konzultacije oko unaprijeđenja opreme mora razumjeti je li i na koji način moguća nadogradnja opreme. Nadogradnja opreme mora biti razmotrena i od strane proizvođača/dobavljača rezervnih dijelova. Na kraju, nije bitno dobijete li smjernice za produljenje radnog vijeka strojeva i opreme od pojedinačnog konzultanta ili od višemilijunske tvrtke, bitno je pouzdano odrediti na kojim strojevima je moguće ostvariti poboljšanja i ta taj način produljiti radni vijek postojeće opreme te uz koliki trošak. Procjena trajanja preostalog radnog vijeka trebala bi uključivati detaljne smjernice za uklanjanje slabih/problematičnih dijelova što uključuje komponente na kojima su moguća poboljšanja, procedure i tehnike na koji način izvršiti poboljšanja te definirane materijale.

*** Na koji način ste produljili vijek rada vaše proizvodne opreme? Podijelite svoja iskustva sa mnom!

Utjecaj potrošnih prstena na rad pumpe

  Centrifugalne pumpe imaju potrošne prstene na rotoru i potrošne prstene na statorskom dijelu, odnosno na spiralnom kućištu. Iako su potrošni prsteni po konstrukciji jednostavni strojni elementi, mogu imati veliki utjecaj na pouzdan rad pumpe. Potrošni prsteni se najčešće izrađuju od čelika. Na slici 1. prikazan je nacrt pumpe i položaj potrošnih prstena. Svrha potrošnih prstena je smanjiti cirkulaciju radnog medija od tlačne strane prema usisnoj unutar spiralnog kućišta ili smanjenje cirkulacije između stupnjeva kod višestupanjskih centrifugalnih pumpi te omogućiti stvaranje hidrauličnih sila koje će stabilizirati rotor.

Slika 1. Potrošni prsten rotora i kućišta (izvor)

     Zračnost između potrošnih prstena rotora i kućišta određuje se za radne uvjete prilikom prepumpavanja radnog medija. S vremenom dolazi do povećanja zračnosti između potrošnih prstena, što direktno utječe na stabilnost rotora i povećanje temperature na ležajevima tj. skraćuje radni vijek pumpe. Uznapredovalo trošenje prstenova dovodi do preopterećenja, povećanih vibracija, oštećenja rotora i pojave kavitacije. Oštećeni potrošni prsteni ponekad mogu biti uzrok varijacije tlaka i protoka radnog medija na tlačnoj strani pumpe, u rjeđim slučajevima uzrokuju lom vratila. Prevelika zračnost između potrošnih prstena može povećati potrošnju energije potrebnu za rad pogonskog stroja za 10%. Ugradnja potrošnih prstena izrađenih od kompozitnih materijala uz odgovarajuću zračnost značajno smanjuje nastanak opisanih kvarova.

     Potrošni prsteni su montirani u području doticaja rotirajućih i stacionarnih dijelova pumpe. Tijekom pokretanja agregata, zaustavljanja i rada u uvjetima koji su izvan dozvoljenih granica (povećane temperature, onečišćenog radnog medija i sl.) statorski i rotorski potrošni prsten mogu doći u doticaj pa imamo prisutno trenje i trošenje materijala. Prema normi API 610 za centrifugalne pumpe određene zračnosti su konstrukcijski optimalan izbor. Kako bi izbjegli oštećenja potrošnih prstena, čelični materijali za izradu prstena moraju zajedno imati minimalnu razliku u tvrdoći po Brinelu 50 ili svaki potrošni prsten zasebno mora imati tvrdoću 400. U tablici 1. prikazane su dozvoljene zračnosti između potrošnih prstena ako su oba izrađene od metalnih materijala ili kada je potrošni prsten kućišta od kompozitnih materijala i potrošni prsten rotora od metalnih materijala, ovisno o promjeru rotora.

     Potrošni prsteni kućišta izrađeni od kompozitnih materijala sprječavaju dodir dvaju metalnih materijala unutar pumpe, čime se smanjuje rizik od nastanka oštećenja. Nadalje, omogućeno je lakše sastavljanje, centriranje i rad pumpe. Dozvoljene zračnosti među kompozitnim potrošnim prstenima su manje u usporedbi sa zračnostima između metalnih prstena, što je vidljivo iz tablice 1. Smanjenje zračnosti među potrošnim prstenima povećava radnu učinkovitost pumpe od 3% do 5%, omogućava pouzdaniji i stabilniji rad te produljuje vijek trajanja agregata.

*** Provjeravate li zračnosti između potrošnih prstena prilikom servisa pumpe? Podijelite svoja iskustva sa mnom u komentarima!