Monitorizarea stărilor în acţionările electro-mecanice

Automatizari

de Mircea Badut

Monitorizarea stărilor în acţionările electro-mecanice
Tot mai frecvente ştiri şi referinţe din zona industriei mă determină să revin la acest subiect despre care scriam iniţial în T&T nr. 3/2009, dar pe care-l reiteram energic şi în primul număr din 2013. Revenirile sunt motivate atât de inovaţiile (tehnice dar şi conceptuale) din domeniul mentenanţelor predictive şi proactive, cât şi de considerente privind alinierea la tendinţele globale.
 
Lucrurile ne sunt de altfel destul de cunoscute: acolo unde procesul tehnologic/industrial depinde de vreo acţionare electrică de putere mare (un motor electric ce angrenează un echipament de procesare mecanică, ori un ansamblu de conversie energetică ce roteşte un generator electric) vom avea un arbore în rotaţie, sprijinit pe lagăre (probabil cu rulmenţi) şi eventual cu reductoare mecanice (angrenaje cu roţi dinţate). Iar dacă această acţionare trebuie să funcţioneze în regim intens (transmiţând un cuplu mecanic foarte mare, în mod continuu ori cu şocuri de sarcină; eventual lucrând la viteze/rotaţii mari; fără oprire, ori cu opriri rare), eventual în condiţii de mediu grele (temperaturi extreme, ori cu variaţii semnificative de temperatură; umezeală; murdărie; etc), atunci vom fi îngrijoraţi de starea ei de funcţionare şi am dori să angajăm măsurile care să ne ferească de disfuncţionalităţi. (Probabil că aici un exemplu de ,,coşmar legendar” se va asocia tot mai mult operatorului fermei de turbine eoliene off-shore.) Oricât de bine a fost proiectată o astfel de acţionare electrică, ea este totuşi vulnerabilă pe termen lung. Oricât de bine ar fi fost construită (iar acesta este un deziderat cam teoretic, pentru că în realitate factorul ,,economie” limitează totuşi alegerea materialelor şi calitatea componentelor), la un moment dat e posibil ca un rulment să cedeze, ori ca redutorul să se încingă prea tare...
 
Foto 1: Stand experimental de monitorizare lagăre (SKF)
 
 
Aspecte tehnice şi considerente practice 
În mod tipic, monitorizarea stărilor pentru o acţionare (electrică/mecanică) foloseşte câţiva senzori amplasaţi corespunzător (senzori capabili să detecteze vibraţiile arborelui de acţionare; precum şi senzori de măsurare a temperaturii din lagăre şi/sau din reductoare) şi un sistem care adună datele de la senzori şi le corelează continuu cu regimul de lucru şi cu parametrii nominali. Acest sistem poate afişa valorile datelor din instalaţie (pentru operatorul uman), poate trimite mesaje de avertizare când sunt depăşite anumite praguri, sau poate comanda spre instalaţie anumite acţiuni pentru amortizarea automată a unor situaţii de exploatare excesive.
Însă reţinem că mentenanţa proactivă prin monitorizarea stărilor poate prespune atât urmărirea acestor parametri ai ansamblului mecanic (rulmenţi, transmisii, angrenaje), cât şi considerarea unor parametri cheie ai fluxului tehnologic (turaţie, cuplu, presiune, debit, energie generată, etc), eventual în corelări cât mai logice (angajate în ideea de izolare a cauzelor/stărilor de uzură ori a factorilor disruptivi).
De altfel, pe baza datelor memorate, se pot imagina şi derula şi analize mai complexe asupra stării instalaţiei, având ca scop optimizări sau alte decizii tactice ori strategice. (De exemplu, eventuala aplicaţie software asociată sistemului de monitorizare a stării poate aplica o transformare rapidă Fourier (FFT) pentru a genera un spectru de frecvenţe din care specialiştii pot trage concluzii privind uzura sau regimul de sarcină.) Revenind la soluţia simplificată, un sistem bine standardizat şi focusat poate cere operatorului doar introducerea datelor esenţiale ale unui rulment şi turaţia nominală a arborelui, urmând ca el să-şi asume restul corelaţiilor (precum aplicaţia informatică „FAG SmartCheck” de la Schaeffler).
 
Dacă lagărul sau reductorul integrează şi senzori privind starea agentului de ungere (vaselină sau ulei), atunci sistemul de monitorizare poate afla când calitatea vaselinei scade (vâscozitate, conţinut apă, aditivi) ori când sesizează particule în ulei, cazuri în care sistemul poate (nu doar să semnaleze operatorului uman ci) şi eventual să comande infuzia în timp real cu agent de ungere proaspăt.
 
   Foto 2: Interfață de urmărire parametrică a stării lagărelor (SKF)
 
 
Ca orice sistem de control folosind semnale electrice, şi aici implementarea va trebui să ţină cont de interfeţele de comunicare (între senzori, circuitele de condiţionare, PLC-uri, procesoare, afişaje, actuatori) şi deci proiectantul/achizitorul va alege angajând mai multe criterii (eficienţă, economicitate, standardizare, flexibilitate, compatiblitate cu reţelele Ethernet sau ProfiBus, etc).
 
Aspecte motivaţionale
Teama personalului responsabil cu mentenanţa instalaţiei este firească (şi sănătoasă, atunci când se menţine în limite rezonabile). De înţeles este şi raţiunea proprietarilor/administratorilor acelei instalaţii de a o exploata cât mai eficient/productiv şi de a minimiza pierderile (de întrerupere). Sunt deci o multitudine de factori implicaţi în (ne)implementarea unui sistem de monitorizare a stării. În ţările mai avansate a apărut în plus şi condiţia pe care o pun firmele de asigurări, care vor accepta să asigure instalaţia doar dacă ea are implementat un sistem coerent/certificat de mentenanţă folosind monitorizarea stărilor.

Mircea Băduț este inginer, consultant CAD/IT

Accept cookie

Acest site web utilizează module cookie în scopuri funcţionale, de confort şi statistică.

Dacă sunteţi de acord cu această utilizare a modulelor cookie, faceţi clic pe "Da, sunt de acord". Termeni si conditii

Nu sunt de acord Accept doar cookie functional Da, sunt de acord