Dołącz do czytelników
Brak wyników

Otwarty dostęp

12 kwietnia 2021

Możliwości wykrywania usterek za pomocą badań diagnostycznych

22

Awarie i usterki są normalnym, choć ‘niepożądanym’ elementem życia maszyn. Czy można ich uniknąć lub wykryć wcześniej przed wystąpieniem ich skutków? Jakich narzędzi można użyć, aby skutki wystąpienia awarii były jak najmniejsze? Co daje wcześniejsze wykrywanie problemów technicznych maszyn produkcyjnych i jakie mamy z tego korzyści?

Stan techniczny maszyn

POLECAMY

Usterki, uszkodzenia czy awarie maszyn produkcyjnych to stany pojawiające się prawie w każdym zakładzie produkcyjnym. Użytkownik maszyny jest jednak zainteresowany tym, aby pracowała ona poprawnie i efektywnie, bez usterek i awarii przez cały okres jej eksploatacji w zakładzie bez dodatkowych działań naprawczych i serwisowych. Wiadomo jednak, że takie podejście jest tylko teoretyczne. Każda z maszyn, jej zespoły i części podlegają procesom zużycia.

Stan techniczny maszyny to zależność wielu elementów z nią związanych. Wpływ na ten stan ma szereg czynników od zastosowanych rozwiązań konstrukcyjnych, warunków eksploatacji oraz utrzymanie ruchu. Wszystkie te czynniki mają również wpływ na występowanie awarii, uszkodzeń czy usterek.

Istnieje wiele  metod pozwalających na wykrywanie niepoprawnej pracy maszyn. Popularnie klasyfikujemy je jako metody diagnozowania stanu technicznego. Diagnostyka techniczna zajmuje się oceną stanu technicznego maszyn i urządzeń. Zebrane informacje w trakcie oceny po odpowiedniej analizie pozwalają na wykrywanie pojawiających się uszkodzeń, usterek czy awarii. Ocena ta prowadzona jest na drodze obserwacji, zbierania danych i analizy określonych parametrów z użyciem specjalistycznych narzędzi.

Diagnostyka to szeroki zakres wiedzy teoretycznej jak i działań praktycznych. Badania  diagnostyczne są przedmiotem prac wielu naukowców w ośrodkach akademickich. Jest to również wiele działań realizowanych bardzo praktycznie w zakładach produkcyjnych czy usługowych zajmujących się serwisem diagnostycznym.

W procesach produkcyjnych wykorzystywanych jest wiele rodzajów maszyn. Każdą z nich charakteryzuje grupa cech i parametrów konstrukcyjnych, które również są danymi diagnostycznymi. W tej publikacji zajmiemy się dużą rodziną maszyn wirujących, których przedstawicielami są: przekładnie zębate, wentylatory, zespoły napędowe maszyn, silniki elektryczne i inne.

Zadania diagnostyki technicznej to nie tylko rozwiązywanie problemów technicznych, ale również działania związane z zarządzeniem produkcją w takich obszarach jak: podnoszenie efektywności i jakości produkcji, obniżanie kosztów produkcji czy optymalizacji procesów i zasobów utrzymania ruchu.

Dzisiejszy szybki rozwój technologii oraz nauki mocno wpływa na obszar diagnostyki technicznej. Wśród stosowanych metod diagnostycznych można wyróżnić podstawowe i zaawansowane wykorzystujące również technologie Przemysłu 4.0.

Podstawowe możliwości wykrywania usterek – obserwacja pracy maszyny.

Jedna z popularnych i podstawowych metod wykrywania usterek, czy awarii to obserwacja pracującej maszyny. Realizowana jest zarówno przez operatorów maszyn, będących najbliżej pracującego obiektu jak i służby utrzymania ruchu. Działanie to realizowane jest bardzo intuicyjnie, w ramach codziennej obsługi. Wymaga ono znajomości maszyny, pewnego doświadczenia i wiedzy z zakresu budowy i eksploatacji maszyn.

W pracującej maszynie możemy obserwować wiele czynników, których zmiana może wskazywać na powstanie usterki czy awarii. Kilka przykładowych:

  • sygnały i komunikaty wydane przez system sterowania maszyną
  • dźwięki i hałas emitowane przez maszynę
  • wibracje maszyny lub jej zespołów
  • temperatura pracujących zespołów
  • wycieki, zmiana barw czy postaci płynów eksploatacyjnych i środków smarnych
  • zapylenia, zadymienia wydobywające się z maszyny

Należy jednak podkreślić, że ‘obserwacja’ przez operatora jest działaniem dosyć subiektywnym i  obarczonym błędem. W odniesieniu do wybranych symptomów błąd może być duży np.: emisja hałasu, występowanie drgań czy zmiana temperatury. Zaobserwowanie symptomu takiego jak np.: dym czy wyciek bywa zbyt późne, aby uniknąć ich skutków.

Wyniki ‘obserwacji’ mogą być zapisywane i przekazywane do dalszej analizy w formie raportów. Taka rejestracja jest ważna z uwagi na tworzenie historii zdarzeń ważnej dla badań diagnostycznych. Na bazie doświadczenia i dobrze przygotowanych zapisów diagnosta może wnioskować o ewentualnych przyczynach zdarzeń i próbować opracowywać działania zapobiegawcze.

Obecne trendy wskazują, że podejście do oceny stanu maszyny tylko metodami ‘obserwacji’ jest coraz częściej zastępowane lub uzupełniane nowoczesnymi narzędziami diagnostycznymi.

Zaawansowane metody wykrywania nieprawidłowości

Innym działaniem w zakresie możliwości wykrywania nieprawidłowej pracy maszyny są zaawansowane badania diagnostyczne z użyciem narzędzi. Ogólnie ujmując metody te również polegają na obserwacji, gromadzeniu danych i analizie symptomów i konkretnych wartości parametrów diagnostycznych. Zebrane informacje z badań po analizie pozwalają na określenie stanu technicznego badanego obiektu.

W czasie badań diagnostycznych korzystamy z narzędzi prostych jak: termometry, tachometry oraz zaawansowanych jak: kamery termowizyjne, piórka wibrometryczne czy analizatory drgań. Odczytywane wartości badanych parametrów są zapisywane na ustalonym nośniku i przekazywane do dalszej analizy.

Zanim jednak zostaną przeprowadzone badania stanu technicznego należy przeprowadzić kilka ważnych czynności przygotowawczych.

Rola informacji o konstrukcji i budowie maszyn w możliwości wykrywania usterek i awarii

Wiedza o budowie, konstrukcji oraz warunkach eksploatacji maszyn to ważne miejsce pozyskiwania istotnych informacji diagnostycznych. Bez tej wiedzy realizowanie zaawansowanej diagnostyki technicznej jest bardzo trudne, a w pewnych przypadkach jest prawie nie możliwe.

Znajomość budowy maszyny, jej części i zespołów wraz z zaplanowanymi warunkami pracy pozwalają na precyzyjną analizę diagnostyczną.

Maszyny produkcyjne zbudowane są z zespołów i części, które zaprojektował i dobrał konstruktor. Każda z części cechuje się własnościami i charakterystycznymi parametrami istotnymi dla realizowanych zadań. Współpraca części maszyn poprzez zadane ich wzajemne powiązania są istotnym elementem zapisanym w procesie konstruowania, a istotnym w trakcie użytkowania. Wszystkie te informacje są również istotne dla diagnostyki technicznej. Konstruktor projektuje maszynę nadając jej odpowiednie wartości geometryczne jak i określa warunki pracy. Taki pakiet wiedzy zapisuje w dokumentacji technicznej i instrukcji obsługi. Jest to niezbędna wiedza dla poprawnej obsługi maszyny jak i utrzymania jej poprawnego stanu technicznego.

Podane informacje w dokumentacji technicznej zależą od rodzaju maszyny jej typu jak i warunków pracy w konkretnym zakładzie. Dla diagnostyki ważne są przykładowe informacje:

  • warunki dla mediów zasilających
  • warunki temperaturowe otoczenia
  • warunki pracy i eksploatacji
  • warunki pracy dla kluczowych węzłów np.: zakres temperatur węzłów łożyskowych
  • parametry pracy środków smarnych  
  • zastosowane katalogowe części maszyn

Wiele lat doświadczeń i zrealizowanych projektów diagnostycznych na aplikacjach naszych klientów jak i na bazie badań na własnej stacji prób. Analiza konstrukcji, budowy i warunków pracy maszyny to pierwsze ważne elementy przygotowywane przez diagnostów przed przystąpieniem do badań. Zdarza się, że część istotnych informacji dla diagnostyki jest niedostępna np. producent zabudowanych łożysk. Wówczas diagnosta na bazie doświadczenia wykonuje założenia w tym zakresie. Z takim kompletem wiedzy teoretycznej przygotowywane są odpowiednie narzędzia, a następnie przeprowadzane są badania diagnostyczne w trakcie, których gromadzone są dane i informacje diagnostyczne. W kolejnym kroku wykonywana jest analiza zebranych informacji i opracowywany raport opisujący stan techniczny badanego obiektu.  

Wybrane parametry diagnostyczne

W zaawansowanej diagnostyce maszyn stan techn...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 numerów czasopisma "Menedżer Produkcji"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • Dodatkowe dokumenty do pobrania i samodzielnej edycji
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy