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!

Utjecaj spojke na centriranost pumpnog agregata

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

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

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

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

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

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

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

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

Najčešći tipovi fleksibilnih spojki su:

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

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

Ostali tipovi fleksibilnih spojki su:

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

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

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

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

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

Dobra praksa za popravak centrifugalne pumpe

Otklanjanje kvarova centrifugalnih pumpi je svakodnevan održavateljski posao. Svaki tehnički nepravilan popravak, svaki popravak odrađen u žurbi ili bez poštivanja pravila struke se pokaže s vremenom u vidu ponavljajućih kvarova i kratkog radnog vijeka pumpe. Za razliku od popravaka električnih strojeva gdje manjkavost popravka brzo izađe na vidjelo čim pokušate pokrenuti stroj u rad (pojave se iskre, ispadnu osigurači ili u najgorem slučaju dođe do požara), greške u mehaničkom popravku su na prvu manje očite.

Npr. zanemarite jednu dimenzionalnu provjeru potrošnih prstena, preskočite jedan korak prilikom centriranja, ignorirajte dozvoljena odstupanja za ležajeve ili nebalansirano vratilo i pumpa će nastaviti raditi, međutim pitanje je koliko dugo vremena. Nekada kontinuirani rad potraje godinu ili dvije prije novog kvara ili havarije u usporedbi s tehnički ispravnom pumpom koja bi radila 5 do 7 godina prije pojave kvara. Nakon godine dana kada se ponovi kvar zbog tehničke neispravnosti pumpe djelatnici postrojenja mogu pomisliti da je jednogodišnji rad pumpe očekivani radni vijek. Takav pristup dovodi do povećanih troškova, manje pouzdanosti u radu postrojenja te gubitku vremena i proizvoda zbog neplaniranog zastoja (uz gubljenje živaca i nepotreban stres svih sudionika).

Kada pumpa doživi veći kvar ili havariju, potreban je generalni servis. Sveobuhvatni servis zahtijeva stručnost, znanje, određeno vrijeme i fokusiranost na detalje. Tada treba napraviti sve tehnički korektne aktivnosti i dobru praksu kako bi se pumpa popravila i bila tehnički ispravna. Danas razmatramo preporuke dobre prakse za popravke centrifugalnih pumpi bez obzira na vrstu radnog medija koju prepumpavaju i tip postrojenja.

Prilikom montaže novih ležajeva potrebna su mjerenja. Ležaj je koncentričan kada se izvadi iz originalnog pakiranja i ima propisane unutarnje tolerancije koje omogućavaju neometano kretanje elemenata prilikom vrtnje vratila. Ako je vratilo predimenzionirano ili pomalo konično na mjestu ugradnje ležajeva (sjedištu) ili ako je ležajno kućište prošireno s unutarnje strane na mjestu ugradnje ležajeva, ležajevi neće zadržati oblik tijekom rada. Mogućnost ležaja da zadrži koncentričan oblik tijekom rada određuje između ostalog radni vijek.

Provjerite dimenzije ležajnog kućišta i sjedišta na vratilu kako bi osigurali pravilnu montažu tijekom servisa. Dozvoljena odstupanja su obično navedena u korisničkom priručniku pumpe ili u priručniku proizvođača ležaja. Po potrebi možete ih oboje konzultirati radi potvrde odgovarajućih dimenzija.

Ako vratilo nije istokareno tehnički ispravno, često će biti malo predimenzionirano na sjedištu ležajeva, dok će ležajno kućište s unutarnje strane biti poddimenzionirano. Takav pristup se primjenjuje zato što je lakše po potrebi dodatno potokariti metal nego ga dodavati, pa je često praksa po radionama da vratilo bude deblje a unutarnja strana kućišta šira, čime se omogućava da ostane dovoljno metala u slučaju potrebe za dodatnim tokarenjem. Ponekad se za svaki slučaj ostavi previše metala s unutarnje strane kućišta pa se ležaj ugradi i tada bude stiješnjen na obodu vanjskog prstena. Druga krajnost je da se ležaj previše proširi na unutarnjem prstenu pod djelovanjem temperature i male zračnosti te brzo otkaže. Ležaj radi samo godinu dana a mogao bi raditi minimalno 5 i više godina da je ostao dimenzionalno nepromijenjen, čime se povisuju troškovi.

Često se rotor skraćuje uklanjanjem materijala na vanjskom obodu (tkz.trimming) kako bi se poboljšale peformanse pumpe, uštedjela energija i da omogućio rad pumpe radi bliže točki maksimalne učinkovitosti Q-h krivulje. Za proračun manjeg promjera rotora se primjenjuju zakoni hidrodinamike kada npr. rotor vanjskog promjera 240 mm treba smanjiti na promjer 225mm kako bi radna krivulja pumpe bila u skladu sa zahtjevima sustava cjevovoda. Kada se uklanja materijal na tokarskom stroju, rotor je u debalansu.

Uklanjanje materijala debljine 2 mm duž čitavog oboda može dovesti do velikog debalansa čitavog rotorskog sklopa kada pumpa ima brzinu vrtnje 1500 rpm ili više. Nakon uklanjanja materijala na tokarskom stroj, rotor treba dinamički balansirati.  Ukoliko radiona nema mogućnost balansiranja rotorskog sklopa, potrebno je poslati rotor na balansiranje da se osigura pravilan rad i spriječe pojačane vibracije. Također treba provjeriti dimenzije potrošnih prstena rotora i kućišta. Kada je pumpa sastavljena i spremna za povratak u postrojenje, tada je kasno razmišljati o balansiranju.

Vratila pumpi su podložna debalansu, trošenju materijala i djelovanju prevelikog opeterćenja- Sve navedeno su mehanički problemi koji dovode do savijanja vratila. Zato se provjerava stanje vratila na tokarskom stroju. Drugi način provjere je postavljanjem vratila na 2 nosača V oblika uz komparator. Vratilo se oslanja na sjedištima V nosača i komparator se postavlja na središte vratila kao što je prikazano na slici 1.

Slika 1.: Provjera je li vratilo savijeno (izvor)

Kada vrtite vratilo nazivnog promjera 200 mm i manje, odstupanje prikazano na komparatoru ne bi smjelo biti veće od 0,05 mm. Za vratila nazivnog promjera većeg od 300 mm do 600 mm dozvoljeno odstupanje je maksimalno 0,08 mm. Ako je vratilo savijeno, tijekom vrtnje će dodatno pritiskati ležajeve i elemente brtvenice te tako skratiti njihov životni vijek.

Gotovo svi ležajevi imaju zračnosti između unutarnjeg promjera ležaja i sjedišta na vratilu. Unutarnji promjer ležaja (tj. promjer unutarnjeg prstena) je manji od promjera vratila na mjestu montaže ležaja jer se montira sa čvrstim dosjedom, stoga je potrebno ležajeve uprešati ili zagrijati kako bi se povećao promjer unutarnjeg prstena prije montaže. Ako se ležaj pregrije, doći će do nejednolikog širenja i iskrivljenja konstrukcije pa će se skratiti životni vijek.

Mehaničke radione koriste indukcijske grijače ili stožaste grijače kako bi brzo zagrijale unutarnji prsten ležaja radi montaže. Međutim, termostat na grijaču može biti van kalibracije ili ga grijač uopće nema. U tom slučaju treba koristiti infracrveni termometar za praćenje i provjeru temeperatura ležaja. Ležaj se ne bi smio zagrijavati na više od 120°C prije montaže. Pregrijavanje ležajeva također skraćuje njihov životni vijek i dovodi do preranog otkazivanja.

Sva vratila imaju tokareno zaobljenje (r) na mjestu promjene poprečnog presjeka koje određuje mjesto nalijeganja ležaja na vratilo. Lice unutarnjeg prstena ležaja se treba osloniti na zaobljenje vratila po čitavom obodu čime se postiže položaj pod pravim kutem, što je prikazano na slici 2.

Slika 2.: Položaj ležaja na vratilu (izvor)

Nakon montaže se provjera je li prisutan razmak umetanjem mjernih listića debljine od 0,02mm do 0,05mm između unutarnjeg prstena ležaja i zaobljenja vratila u smjeru kazaljke na satu u položaju 3h, 6h, 9h i 12h, dakle po čitavom obodu. Kada se ležaj montira uprešavanjem tada obično nema razmaka ili je manja vjerojatnost da će se pojaviti.

Kada se montira prethodno zagrijan ležaj, tada ga treba “pridržati” pored zaobljenog dijela na sjedištu tako da ne dođe do sužavanja ležaja kada se ohladi. Hlađenje traje barem 3 do 5 min. Ako se ležaj ostavi kraće vrijeme, kasnije će biti posljedica u vidu naprezanja materijala i ubrzanog trošenja ležaja nakon montaže. Ako ležaj nije pravilno postavljen uz zaobljenje vratila, doći će do necentričnosti ležaja pa je provjera pomoću mjernih listića bitna da bi se kasnije vratilo neometano vrtjelo.

Posljednja dobra praksa je provjera centriranost usisne i tlačne cijevi da se izbjegne povlačenje pumpe i poništavanje centriranost agregata tj. uništavanje ležajeva i brtvenica. Postavite komparatore na glavčinu pumpe kada je spojka demontirana. Jedan komparator je postavljen sa prednje strane radi očitanja horizontalnog pomaka. Drugi komparator je postavljen na vrh glavčine radi očitanja vertikalnog pomaka. Na oba komparatora kazaljke moraju u tom položaju pokazivati 0.

Potom lagano otpustite vijeke koji spajaju usisnu i tlačnu prirubnicu na pumpi sa usisnom i tlačnom cijevi. Cijevi ne treba odvojiti, samo odmaknuti za 15mm do 20 mm od prirubnica. Vijek i matice možete ostaviti na mjestu. Ako se pritom na komparatorima pokažu pomaci od 0,02 mm ili više znači da cijevi povlače agregat i potrebno je napraviti korekciju položaja cijevi prije nego što se pumpa vrati na radnu poziciju nakon generalnog servisa. Ovaj korak se često zaboravlja. Velika je vjerojatnost da će se servisirana pumpa vratiti na mjesto s postojećim cijevima i imati kraći radni vijek zbog naprezanja uzrokovanih krutim cijevima.

Koju dobru praksu preporučujete pri servisu pumpe? Što smatrate manjkavim ili suvišnim? Podijelite iskustva u komentarima!

 

12 Najčešćih znakova oštećenja odrivnih ležajeva

U prethodnom članku upoznali smo se s elementima pravilnog podmazivanja i osnovama konstrukcije aksijalnih odrivnih ležajeva sa samopodesivih segmenata, koji uz pravilno održavanje mogu imati dugi životni vijek. Međutim, svi su elementi strojeva podložni trošenju i habanju kada se poremete njihovi radni uvjeti tijekom duljeg vremenskog perioda. Danas ćemo vidjeti koja su najčešća oštećenja odrivnih ležajeva, znakove po kojima ćemo ih prepoznati te koje korektivne radnje primjeniti kako bismo spriječili da dođe do oštećenja ili sanirali oštećenja nakon što se dogode.

Neka od opisanih oštećenja se javljaju pojedinačno, a ponekad dolazi do kombinacije dvaju ili više tipova oštećenja zbog sličnih uzroka, npr. trošenja, dubokih ogrebotina i abrazije, gubitka uljnog filma uz djelovanje preopterećenja i sl. Brzina vrtnje na obodu odrivnog ležaja se kreće od 30 m/s do 100 m/s pri čemu tlak na površini ležaja iznosi 0,1 bar do 30 bar i ove radne uvjete treba uzeti u obzir pri analizi nastalih oštećenja.
Krenimo redom:

1. Trošenje metala se odražava na površinama koje su bile u međusobnom kontaktu, mijenja se boja na površini i nastaju udubljenja. Trošenje je posljedica povećanih (prevelikih vibracija) kroz dulje vrijeme, djelovanja prevelikog opterećenja na segmente te smanjenja kontaktne površine koja nosi opterećenje. Nastala oštećenja se otklanjaju prelijevanjem odrivnih segmenata novim slojem bijelog metala i strojnom obradom na potrebnu debljinu, ustanoviti gdje dolazi do preopterećenja i zašto te nastojati smanjiti preopterećenje te ponovno centrirati stroj i otkloniti uzrok povećanih vibracija.

2. Erozija se prepoznaje po nastalim urezima na površini bijelog metala koji se protežu u smjeru rotacije ležaja ili po tragovima trošenja. Eroziju uzrokuje djelovanje čestica metala ili prljavštine koje se zateknu u uljnom filmu i stružu po površini bijelog metala te velika brzina strujanja fluida čime se drastično smanji debljina uljnog filma i posljedično, nosivost opterećenja.

Eroziju možemo spriječiti filtriranjem i ispiranjem sustava podmazivanja prije nego se stroj pokrene u rad, redovitom zamjenom mrežice/uloška filtera te saniranjem odrivnih segmentata na način da se preliju bijelim metalom i potom strojno obrade na potrebnu debljinu.

3. Duboke ogrebotine ili risevi na površini nastaju u vrlo kratkom vremenu kao posljedica struganja krupnijih metalnih čestica ili prljavštine po bijelom metalu. Vratila izrađena od legura koje u svom sastavu sadrže krom ili mangan u udjelu od 2% do 14% nisu kompatibilni sa bijelim metalom, dok će uljna emulzija zbog prisustva vode dovesti do nastanak tankog sloja oksida na površini. Provjerite od kojeg su materijala načinjeni vratilo, odrivni prsten i odrivni segmenti, danas je to moguće primjenom PMI metode ili laboratorijskom analizom strugotine materijala. Ako analiza pokaže nekompatibilnost, zamijenite vratilo ili odrivni ležaj sa drugima izrađenim od odgovarajućih materijala.

4. Abrazija se javlja u obliku paralelnih ogrebotina uz obod odrivnog segmenta koje se pogoršavaju tijekom vremena. Uzrokuju je čestice metala ili prljavštine koje imaju veći promjer nego što je debljina uljnog filma. Kroz nastale ogrebotine ulje „bježi“ pa se smanjuje debljina uljnog filma. Obavezno redovito kontrolirajte čistoću ulja, redovito mijenjajte uloške filtera te izmijenite cjelokupnu količinu ulja pri svakom servisu stroja uz ispiranje sustava podmazivanja.

Slika 1.: Oštećenja segmenata odrivnog ležaja 1. – 4.

5. Zamor materijala odrivnog ležaja uzrokuje preveliko dinamičko opterećenje, pregrijavanje tijekom rada, necentričnost, visoke vibracije ili pogrešna montaža. Prepoznaje se po sitnim uzdužnim pukotinama na površinama bijelog metala odrivnih segmenata na mjestu gdje je djelovalo opterećenje. Pukotine se ne šire u dubinu. Spriječavanje zamora materijala je zapravo spriječavanje djelovanja prevelikog dinamičkog opterećenja, pravilna montaža ležaja, izbor ležaja koji podnosi veće radno opterećenje te pravilno centriranje stroja.

6. Točkasta elektro korozija (pitting) se primjećuje u obliku velikog broja malih jednoliko raspoređenih rupica (udubljenja) koncentriranih na određenom dijelu površine bijelog metala odrivnog ležaja te na vratilu stroja, najčešće tamo gdje je uljni film bio pretanak da stvori izolaciju. Dolazi do pojave elektrostatičkog naboja između vratila i ležaja te stvaranja elektromagnetskih struja zbog vrtnje vratila. Potrebno je provjeriti uzemljenje stroja, kvalitetu ulja za podmazivanje i pregledati ležajno kućište za slučaj da se u njemu kondenzira vlaga te stvara emulziju koja narušava kvalitetu ulja smanjujući sposobnost uljnog filma da stvori dovoljno debeo sloj izolacije.

7. Mjehuri na površini bijelog metala su posljedica izdvajanja vodika iz kristalne rešetke i njihovo gomilanje na granicama kristalnih zrna, pri čemu dolazi do mehaničkog pucanja veze. Površina bijelog metala se mora prebrusiti, preliti novim slojem bijelog metala i strojno obraditi na potrebnu debljinu.Potrebno je provjeriti sastav materijala od kojeg je odrivni ležaj izrađen.

8. Necentričnost ležaja je uzrokovana koncentracijom radnog opterećenja na samo jednoj strani odrivnog ležaja, aksijalnim pomakom između centralne osi ležaja i vratila, necentrično ugrađenim kućištem ili necentrično postavljenim vratilom. Posljedice se primjećuju na odrivnim segmentima koji budu istrošeni samo s jedne strane, one na kojoj je radno opterećenje djelovalo većim intenzitetom, lokaliziranog trošenja bijelog metala, povećane temperature ležaja i zamora materijala na dijagonalno suprotnim strana od onih na kojima je djelovalo povećano opterećenje.

Necentričnost spriječavamo tako da demontiramo ležaj i ponovno ga montiramo pazeći i provjeravajući više puta centriranost pomoću komparatora. Ako se problem i dalje ponavlja, potrebno je razmotriti ugradnju drugačijeg tipa ležaja koji će biti otporniji na pojavu necentričnosti, npr. samopodešavajući klizni ležaj.

Slika 2.: Oštećenja segmenata odrivnog ležaja 5. – 8.

9. Pregrijavanje se primjećuje po naslagama smeđe boje nalik na lak na površinama gdje je djelovala visoka temperatura, promjenama boje čelika i lokaliziranih sitnih pukotina. Uzroci pregrijavanja odrivnog ležaja su prevelika brina vrtnje ili preveliko radno opterećenje, nestanak uljnog filma, previsoka temperatura ulja, nedovoljna zračnost i nedostatak hlađenja. Pregrijavanje ćemo spriječiti redovitim čišćenjem hladnjaka ulja, povećanjem protoka ulja te povećanjem nosivosti ležaja.

10. Cikličko grijanje/hlađenje ostavlja na površinama odrivnih segmenata reljefni uzorak, pri čemu dolazi do pukotina na granicama metalnih zrna. Uzroci su ponavljajuća izloženost naglim promjenama temperature koja uzrokuju ekspanziju kristalnih rešetki u bijelom metalu ili povećana koncentracija kositra u bijelom metalu, s obzirom da kositar nema dobru termičku stabilnost. Preporučuje se izbjeći izlaganje odrivnog ležaja naglim promjenama temperature tijekom rada te preliti segmente novim slojem bijelog metala poznatog kemijskog sastava (ovo rješenje je relativno brzo, cjenovno pristupačno u usporedbi sa kupovinom novih segmenata i kao što ćete primjetiti kroz ovaj članak, pomaže u brojnim situacijama).

Slika 3.: Oštećenja segmenata odrivnog ležaja 9. – 12.

 11. Djelovanje preopterećenja je vidljivo po dubokim risevima na površni ležaja, udubljenjima i kružnim tragovima na obodu odrivnih segmenata. Preopterećenje je posljedica rada pri uvjetima izvan konstrukcijski dozvoljenih, nedostatka odgovarajuće debljine uljnog filma, previsoke temperature ulja, neodgovarajuće viskoznosti ulja ili pogrešne zračnosti. Preopterećenje odrivnog ležaja ćemo spriječiti tako da provjerimo postojeću nosivost i radne uvjete, ugradimo ležaj koji je konstrukcijski odgovarajući da može podnijeti radno opterećenje ili povećamo kapacitet nošenja radnog opterećenja.

12.  Gubitak uljnog filma uzrokuje nedovoljna količina ulja za podmazivanje ili ulje neodgovarajućeg viskoziteta, distorzija odrivnih segmenata ili naglo povećanje radnog opterećenja prilikom pokretanja stroja. Posljedice gubitka uljnog filma se vide u obliku polirane površine ležaja, posebno bijelog metala te nedostatka pukotina. Osnovni način spriječavanja oštećenja je osigurati dovoljnu količinu ulja za podmazivanje odgovarajućeg viskoziteta te prije montaže provjeriti geometriju odrivnih segmenata jesu li površine ravne i pravokutne.

Koja oštećenja odrivnih ležajeva ste susretali? Koji su bili uzroci oštećenja? Podijelite 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!

 

Elektromotor (ni)je kriv za povećane vibracije

      Često se dogodi da elektromotor bude proglašen glavnim krivcem povećanih vibracija kod vertikalnih pumpi (već čujem kolege električare kako gunđaju na ovu izjavu). Međutim, u praksi se pokazalo da u otprilike 70% slučajeva elektromotor, kada se odvoji od pumpe i zasebno ispita, nema povećanih vibracija. Vibracije puno puta proizlaze iz problema sa spojkom, hidrauličnih sila, oštećenih ležajeva vertikalne pumpe ili začepljenog usisa, o čemu je detaljnije bilo govora u ovom članku. Elektromotori za vertikalnu montažu imaju ugrađen drugačiji tip ležajeva jer je težina cijelog pogonskog i pogonjenog stroja usmjerena aksijalno dok opterećenje uzrokovano montiranom opremom djeluje u radijalnom smjeru.

      Kada promatramo vertikalno montiran elektromotor vijcima pričvršćen na temeljnu ploču, uzrok vibracija može biti betonska struktura temeljne ploče koja ima zaostale šupljine ili je jednostavno došlo do labavljenja vijčanog spoja prirubnice i ploče. Svi strojevi tijekom rada imaju rezonantne frekvencije zbog krutosti i vlastite mase. Prilikom projektiranja temeljne ploče proračunavaju se njezine dimenzije i krutost kako bi se izbjegla ili prigušila pojava rezonantnih frekvencija. Iste kriterije mora ispunjavati prirubnica elektromotora kojom se on postavlja na nosač ili direktno na temeljnu ploču. Kad je riječ o centriranju, bitan uvjet je da prirubnica elektromotora i temeljna ploča moraju biti savršeno ravne i paralelne, svaki otklon ili nagib, bez obzira koliko malen bio, može dovesti do povećanja vibracija. Postavljanje podložnih limova odgovarajuće debljine između prirubnice i temeljne ploče može riješiti ovaj problem. Labavo pričvršćen poklopac elektromotora na stražnjoj strani također može uzrokovati pojavu lokaliziranih rezonantnih frekvencija.

      Mjerenjem vibracija elektromotora vertikalne pumpe može se uočiti je li dominantna određena frekvencija, najčešće frekvencija brzine vrtnje. Ako je to slučaj, uzrok vibracija nije djelovanje hidrauličnih sila na vertikalnu pumpe. Međutim, ako frekvencija brzine vrtnje nije dominantna, tada debalans ili necentriranost nisu nužno uzrok vibracije. Prilikom mjerenja vibracija prikupite podatke i uzmite u obzir ostale simptome poput buke ili kombiniranih signala i modulacije amplitude koji mogu utjecati na izmjerene vibracije. Potom provjerite koji simptomi mijenjaju (smanjuju ili povećavaju) brzinu vibriranja ili uopće nemaju utjecaja.

Elektromotor treba ispitati u različitim načinima rada:
– spojen na pumpu, pod punim opterećenjem i u standardnim radnim uvjetima
– spojen na pumpu, bez opterećenja, pri punom naponu. Tada je vidljivo jesu li povećane vibracije posljedica povećanog opterećenja
– razdvojen od pumpe, bez opterećenja, pri punom naponu. U ovim uvjetima se vidi jesu li uzrok vibracija spojka ili opterećenost pumpe
– razdvojen od pumpe, bez opterećenja, pri smanjenom naponu (25% napona ako mogućnosti dozvoljavaju). Pod ovim naponom ispitivanje je u većini slučajeva moguće samo u tvornici. Ako je motor spojen preko Y-Δ spoja, Y spoj je 75% napona u usporedbi sa Δ spojem pri istom naponu.Usporedba vibracija za oba spoja otkriva osjetljivost motor.

*** Jeste li imali povećane vibracije vertikalno montiranih elektromotora? Što je bio uzrok? Podijelite iskustva u komentarima!

Osnove tehničke dijagnostike (3)

       Nakon upoznavanja sa pojmovima u prethodnim člancima Osnove tehničke dijagnostike (1) i Osnove tehničke dijagnostike (2), danas nastavljamo sa trećim člankom u nizu od četiri. Za strojne sustave koji su već dulje vrijeme u radu, tehnička dijagnostika nastupa nakon utvrđivanja trenda ponašanja u prethodnom razdoblju. Za nove sustave dijagnostika se primjenjuje prilikom probnog puštanja u rad. Utvrđivanje trenda ponašanja određenog dijagnostičkog parametra je vrlo bitan dio tehničke dijagnostike. Izbor dijagnostičkog parametra prilikom analize stanja stroja i utvrđivanje vremena kada će otkazati pojedinačna komponenta analiziranog stroja se temelji na proučavanju načina funkcioniranja stroja i utjecaja kemijskih i fizikalnih svojstava radnog medija na ponašanje stroja, analize povezanih parametara i čimbenika iz okoline koji utječu na stroj te analize vremenskog spektra. Struktura tehničke dijagnostike obuhvaća proučavanje trendiranja ponašanja stroja u prošlosti, utvrđivanje trenutnog stanja, prognostiku budućeg ponašanja i vrijeme nastanka kvara ili otkazivanja radnog stanja te periodičnu dijagnostiku prema potrebama postrojenja ili prema preventivno planiranim radovima.

Npr. jednostupanjska centrifugalna pumpa za prepumpavanje kondenzata ima radnu temperaturu 40°C i svakog dana radi 10 do 12 sati pri brzini vrtnje 1450 rpm, pokreće je elektromotor snage 15 kW. Povijesni podaci pokazuju da nakon 6 do 8 mjeseci dolazi do povećanja vibracija na ležajevima pa je preporučljivo jednom godišnje napraviti planski generalni servis uz balansiranje rotorskog sklopa i zamjenu ležaja.

      Prilikom projektiranja i potom izgradnje strojnog sustava obavezno treba konstrukciju čitavog sustava prilagoditi mogućnostima mjerenja radnih parametara i provedbi tehničke dijagnostike npr. ugraditi sonde za mjerenje temperature i vibracija ležajeva te povezati ih kabelima s kontrolnim panelima u kontrolnoj sali. U projektu treba predvidjeti mogućnost kontrole rada stroja (lokalno, automatski ili kombiniranjem dviju opcija) te automatizirati mjerenja, prikupljanje i memoriranje podataka primjenom odgovarajućih metoda očitavanja i redovite kalibracije radi osiguranja točnosti podataka.

      Različiti mjerači i sonde za motrenje radnih parametara moraju imati softverski definirane vrijednosti za okidanje alarma kada se izmjeri nedopušteno prekoračenje. Razine alarma definirane su kriterijima sigurnosti, tehničko tehnološkim zahtjevima i (ne)prihvatljivom granicom rizičnosti u slučaju obustave postrojenja uslijed nastanka kvara. Određivanje granične vrijednosti radnog parametra postavlja se temeljem eksperimentalnih istraživanja, ispitivanja u ispitnim stanicama, empirijskih iskustava i praćenja te teorijskih proračuna ili matematičkih modela. Granice promatranih parametara poput brzine vibracija, količine čestica u ulju ili povećanja temperature se također definiraju i normama ISO, DIN, ASME, API, preporukama proizvođača opreme, preporukama proizvođača dijagnostičke opreme i iskustvom u promatranju sličnih sustava. Npr. sonda za mjerenje temperature ima mjerno područje rada od -40°C do 185°C koje definira proizvođač.

     Određivanje tehničke dijagnoze kod jednostavnog sustava i promatranja samo jednog radnog parametra svodi se na mjerenje vrijednosti radnog parametra i sustavnog uspoređivanja s normiranim vrijednostima. S druge strane, tehnička dijagnostika kod složenog strojnog sustava i promatranja n radnih parametara, broj mogućih stanja sustava će biti 2n i kompleksnu analizu.

      Niti jedan način dijagnostike nije savršen i moramo biti svjesni nastanka grešaka u tehničkoj dijagnostici. Greške mogu nastati kao posljedica smetnji u prenošenju mjerenog signala, netočnog mjerenja, vremenske promjenjivosti radnog parametra, kvara mjernog uređaja, kvara sondi ili mjerača signala, subjektivnih promatranja djelatnika koji vrši dijagnostiku, netočnog signala, vanjskih uvjeta, promjene fizikalnih i kemijskih svojstava radnog medija, naglih promjena u proizvodnom procesu, pogrešnoj konstrukciji tehničkog sustava za tehničku dijagnostiku i neodgovarajuće izabranih uređaja za mjerenje radnih parametara.

*** Jeste li primjenjivali tehničku dijagnostiku? Podijelite svoja iskustva u komentarima!

 

Osnove tehničke dijagnostike (2)

      Razvojem modernih tehnologija napredovala je i tehnička dijagnostika. Uz primjenu tehnologije, stručna znanja dijagnostičara daju cjelovitu sliku u kakvom je stanju stroj i koliko će vremena proći do nastanka kvara, ili uzroke zašto se kvar dogodio ako je već došlo do obustave stroja. Jedini problem može biti vjerodostojnost stručnjaka za dijagnostiku, zato se preporučuje koristiti provjerene tvrtke za obavljanje dijagnostike uz kombinaciju tehnologije. Utvrđivanje radnog stanja stroja se provodi korištenjem potrebnih uređaja npr. uređaj mjerenje vibracija sa sondama, termovizijska kamera te osjetilnim opažanjem. Analizom tih informacija odlučuje se e li stroj za rad ili nije. Kontrolni pregledi primjenom periodičnim ispitivanjem stroja ili strojnih sustava nam govori je li stroj odgovarajuće održavan i radi li u odgovarajućim uvjetima.

Tehnička dijagnostika se primjenjuje prilikom određivanja:

– pouzdanosti, ispunjava li stroj radne zahtjeve te koliko vremena preostaje prije nego se dogodi kvar

– kvalitete održavanja, brine li se pogonsko osoblje za zamjene ulja, čišćenje pomoćnih sustava, i sl

– radnog stanja mjerenjem parametara i uspoređivanjem s vrijednostima koje je odredio proizvođač i koje postavljaju procesni zahtjevi (tlak, temperatura, vibracije, protok,..)

– stupnja cjelovitosti, ima li prisutnih oštećenja na stroju i/ili njegovim komponentama

     Načini na koje možemo primijeniti tehničku dijagnostiku su 1) online, stalno praćenje putem trajno ugrađeni senzora povezanih na sustav praćenja uz trenutno dostupne trendove za analizu i aktiviranje alarma ako se zabilježe velika odstupanja uz trenutnu obustavu stroja radi sprječavanja havarije i 2) offline, periodično praćenje korištenjem uređaja za mjerenje određenih parametara npr. ultrazvučna dijagnostika za praćenje stanja ležajeva na jednostupanjskim centrifugalnim pumpama jednom u tri mjeseca ili nakon servisa radi provjere stanja

Tehnička dijagnostika stanja strojnog sustava može biti:

– djelomična (samo stanje određenih komponenti) ili sveukupna dijagnostika – kompleksna i dubinska (sveobuhvatna dijagnostika stroja, komponenti, strojnog sustava, tehnološkog procesa uz analizu radne okoline)

– direktna (stručnjak termografskom kamerom snimi stroj) ili indirektna (sonde za mjerenje temperature)

– periodična (svakih n mjeseci, ovisno o definiranoj strategiji preventivnog održavanja) ili stalna (online praćenje)

– subjektivna (opažamo pojačane vibracije elektromotora pa zaključimo kako nije za rad) ili objektivna (temeljem izmjerenih vibracija ležajeva većih od npr. 3 mm/s zaključujemo kako elektromotor nije za rad)

      Mjerene veličine u tehničkoj dijagnostici su pojedinačni parametri povezani s konstrukcijskim karakteristikama promatranog stroja poput zračnosti u ležajevima ili aksijalnog pomaka vratila te daju informacije o tehničkom stanju sustava kao što je tlak ulja brzina vibriranja vratila. Mjerene veličine mogu biti: razina radnog medija ili protok, temperatura, tvrdoća materijala, masa, gustoća, volumen, deformacija i naprezanje, vibracije, brzina vrtnje, snaga, tlak, količina vlage, jačina struje i sve druge veličine koje se mogu mjeriti i čije nam je praćenje važno za određivanje stanja stroja. Mjerene veličine se dijele na geometrijske veličine (brzina vrtnje, pomak…), veličine radnog procesa (snaga, radna temperatura…) ili veličine pomoćnog procesa (vibracije, buka…).

      Učestalim mjerenjima i praćenjem radnog stanja stroja doprinosimo planu održavanja tako da osiguramo dovoljno vremena za potrebe preventivnog i prediktivnog održavanja, bolje planiramo servisne intervale uz naručivanje rezervnih dijelova kada su potrebni i smanjenje zaliha na skladištu te eliminiranje prekovremenog rada, povećavamo cjelokupnu pouzdanost proizvodnog postrojenja uz smanjenje mogućnosti obustave radi neočekivanog kvara uz dokumentiranje radnih sati svakog stroja te glavni cilj – smanjenje broja kvarova. U praksi još nije moguće u potpunosti ukloniti sve kvarove, ali je moguće kontinuirano raditi na smanjenju broja kvarova i uštedi na popravcima izbjegavanjem havarija tako što ćemo sustavno primjenjivati metode tehničke dijagnostike.

*** Koje radne parametre pratite na strojevima? Koje metode tehničke dijagnostike primjenjujete? Podijelite ih s nama 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 (2)

      Nastavljamo sa smjernicama dobre prakse za rad s centrifugalnim pumpama. Prethodni članak se fokusirao na smjernice vezane uz samu pumpu a danas ćemo vidjeti koju dobru praksu možemo primijeniti kada je riječ o pratećim sustavima i opremi povezanoj s pumpama te o dijagnosticiranju kvarova.

Cjevovodi i armatura:

• Duljina cijevi između prvog koljena na cjevovodu i usisne cijevi mora biti 10 puta promjer cijevi (dakle, ako je promjer cijevi 100 mm, duljina cijevi između usisa i prvog koljena mora biti 100 mm X 10 = 1000 mm)
• Zamjena ventila zasunom u sustavu cjevovoda slikovito rečeno predstavlja isto što i dodavanje dodatnih 30m cijevi. Na tlačnoj strani pumpe će doći do rada van područja najveće učinkovitosti na Q-h krivulji i rezultirati savijanjem vratila. Na usisnoj strani moguća je pojava kavitacije.
• Nakon što su centrifugalna pumpa i elektromotor centrirani, provjerite dotegnutost temeljnih vijaka na temeljnu ploču
• Provjerite smjer vrtnje rotora nakon što je pumpa sastavljena. Ako rotor nije montiran u ispravnom smjeru, prilikom vrtnje vratila pumpa neće tlačiti radni medij
• Usisna cijev mora biti barem za jedan red veličine veća u odnosu na tlačnu cijev. Uobičajene dimenzije su 4” za usisnu i 6” za tlačnu cijev ili 8” za usisnu i 10” za tlačnu i sl.
• Vrtloženje radnog medija u usisnoj cijevi se događa ako je razina radnog medija preniska ili razina pada sporije od 1 m/s, prisutna je velika količina otopljenih plinova u radno mediju, brzina otjecanja radnog medija iz spremnika je veća od 3 m/s, radni medij je blizu temperature isparavanja

Dijagnosticiranje kvarova

• Oštećenja na rubovima rotora uzrokovana kavitacijom ukazuju na to da je dostupna NPSH niska, previše zraka ulazi na usisu pumpe, prisutno je turbulentno strujanje ili unutarnja recirkulacija radnog medija
• Oštećenja uzrokovana kavitacijom na unutarnjoj strani kućišta i na vrhovima rotorskih lopatica znače da zračnost između rotora i kućišta nije odgovarajuća. Potrebno je prilikom montaže paziti da zračnost bude u skladu s vrijednostima koje daje proizvođač
• Ne smiju se koristiti brtvene pletenice za pumpe koje imaju vakuum na usisu jer će ući zrak u pumpu kroz pletenice i sklop nosača
• Sustav brtvljenja je potrebno odzračiti i u potpunosti ispuniti brtvenim medijem prije pokretanja pumpe, inače će zrak ostati zarobljen u sustavu brtvljenja
• Ako se specifična gustoća radnog medija poveća zbog promjene temperature, može doći do preopterećenja elektromotora, stoga treba provjeriti je li ugrađen elektromotor odgovarajuće snage
• Voda u ulju za podmazivanje ležajeva smanjuje njihov radni vijek za 48%. Voda dolazi kondenzacijom vlage u kućištu. Ako u ulju ima 6% vode, vijek trajanja ulja se smanjuje za 83%
• Razina ulja u ležajnom kućištu ne smije biti niža od sredine nivokaznog stakla
• Masa temeljne betonske ploče na koju se pumpa ugrađuje mora biti 4 puta veća od mase pumpe, čeličnih nosača, elektromotora i prateće armature povezane s pumpom, inače će doći do vibracija.
• Za pumpe koje pokreću elektromotori snage do 375 kW, betonski temelji moraju biti minimalno širi za 76 mm od čeličnih nosača na kojima je postavljena pumpa.
• Za pumpe koje pokreću elektromotori snage veće od 375 kW, betonski temelji moraju biti minimalno širi za 150 mm od čeličnih nosača na kojima je postavljena pumpa.
• Cijevi se centriraju u odnosu na usisnu i tlačnu prirubnicu pumpe. Pumpa se nikada ne centrira s obzirom na položaj usisne i tlačne cijevi
• Ako postoje cijevne redukcije na usisnoj strani, redukcija mora biti spojena s usisnom prirubnicom na strani manjeg promjera
• Vretena ventila, T spojevi i koljena moraju biti ugrađeni i postavljeni okomito u odnosu na horizontalni položaj vratila, ne pod različitim kutevima.

Koju dobru praksu primjenjujete u radu centrifugalnih pumpi? Podijelite svoja iskustva u komentarima!