Wie Condition Monitoring ein PdM-Programm verbessert

Geräteausfälle können teuer und potenziell katastrophal sein. Ungeplante Produktionsausfälle, verpasste Vertragsfristen, kostspieliger Maschinenaustausch sowie Sicherheitsprobleme, Umweltbedenken und Verstöße gegen Vorschriften sind mögliche Folgen eines Wartungsprogramms, das Geräteprobleme nicht vorhersagt und überwacht.

Die Einrichtung eines umfassenden Predictive Maintenance (PdM)-Programms mit Zustandsüberwachung (auch als CM bekannt) kann dazu beitragen, unliebsame Überraschungen zu minimieren und eine beeindruckende Kapitalrendite zu erzielen. Die regelmäßige Aufzeichnung von Live-Zustandsdaten von Geräten durch eine CM-Routine bietet Anlagen einen wissenschaftlicheren Ansatz zur Verwaltung der Geräteleistung.

Pflanzen unternehmen große Anstrengungen, um Produktionsprozesse zu verstehen. Es ist sinnvoll, die für diese Prozesse entscheidende Ausrüstung mit der gleichen Sorgfalt zu verstehen.

In der Regel stellen Werke, die mit CM effektive PdM-Programme entwickelt haben, fest, dass überwachte Anlagen selten ungeplante Probleme oder Ausfallzeiten verursachen. Diese Freiheit von Notfällen ermöglicht es den Wartungsabteilungen, Rückstände zu beheben, die den Gesamtzustand der Betriebsmittel noch weiter verbessern können. Ein reibungsloser Betrieb verbessert auch die Arbeitsmoral der Wartungstechniker.

Die anfängliche Implementierung von CM deckt normalerweise viele kleine, versteckte, subtile Probleme auf. Es werden Ressourcen benötigt, um diese Probleme anzugehen, und zunächst kann das vorhandene Wartungsbudget für die Aufgabe unzureichend erscheinen. Aber sobald eine anfängliche Problemstabilisierung eintritt, beginnt ein PdM-Programm bald seine anfänglichen Kosten zu amortisieren.

Je gründlicher das Wartungsteam den Zustand seiner Produktionsanlagen kennt, desto schneller werden neue Probleme auftreten und das Programm beginnt sich auszuzahlen. Die Anschaffungskosten für den Kauf von Datenerfassungsgeräten und die Schulung des Personals amortisieren sich im Allgemeinen nach ein oder zwei wichtigen Maschinenspeicherungen.

Geben Sie die OEMs ein

Durch das routinemäßige Sammeln von Daten können Techniker Trends erkennen und so drohende Maschinenausfälle antizipieren. Mit Vorankündigung kommt genügend Zeit für die Planung von Korrekturmaßnahmen.

Obwohl die meisten Unternehmen die Notwendigkeit einer routinemäßigen CM sehen, verfügen viele nicht über die internen Ressourcen, um ein Überwachungsprogramm kosteneffektiv und effizient zu betreiben.

Oftmals sind die Mitarbeiter, die die Maschineninformationen sammeln und analysieren, auch für das Tagesgeschäft verantwortlich und verbringen einen Großteil ihrer Zeit damit, Notfälle zu bearbeiten. Das Ausführen von Datenerfassungsrouten zum Sammeln von Informationen für langfristige Trends hat unweigerlich eine geringere Priorität als die Reparatur eines ausgefallenen Teils, das die Produktion behindert.

In manchen Werken gibt es nur eine Person, die in der Schwingungsanalyse ausgebildet ist, was deutlich zum Problem wird, wenn diese Person in den Ruhestand oder auf eine andere Position wechselt. Selbst wenn Experten an Bord bleiben, wird es für sie immer schwieriger, sich über die Fähigkeiten auf dem Laufenden zu halten, die zur genauen Interpretation der riesigen Datenmengen erforderlich sind.

Um diese Probleme anzugehen, schließen große OEMs die Wartungslücke und bieten ihren Endbenutzern durch CM-Programme einen verbesserten Produktservice und ein verbessertes Betriebs-Know-how. OEMs haben ihr Fachwissen durch die Überwachung und Bewertung ihrer eigenen Ausrüstung, das Verständnis von Prozessen und Konkurrenzsystemen und die Zusammenarbeit mit Hardware- und Softwareanbietern für die Zustandsüberwachung entwickelt.

Mit Überwachungsprogrammen liefern OEMs Anlagenwartungsgruppen wichtige Informationen über den Zustand ihrer Maschinen – von der Durchführung von Schwingungs- und Temperaturanalysen über die vollständige Instrumentierung der Ausrüstung während der Herstellung bis hin zu Ölproben, Thermografie und monatlicher Routenerfassung mit Ultraschall-Durchflussmessung.

Alle rotierenden Geräte können von einer routinemäßigen Überwachung profitieren. Entscheidungen darüber, wie oft und in welchem ​​Umfang eine Überwachung erfolgen soll, hängen weitgehend von der Kritikalität, den Kosten und der Zugänglichkeit ab. Kritische, teure, nicht verschonte Geräte würden wahrscheinlich eine vollständige Instrumentierung erfordern, um eine kontinuierliche Überwachung und Schutz zu ermöglichen. Die meisten anderen Anlagenausrüstungen können mit einem monatlichen Überwachungsprogramm zur Datenerfassung angemessen abgedeckt werden.

End-to-End-Überwachung

Flowserve Corp. gehört zu den OEMs, die PdM- und CM-Programme anbieten, die Wartungsabteilungen dabei unterstützen, das gewünschte Leistungsniveau zu erreichen. Mit diesen proaktiven Programmen mit vollem Funktionsumfang bringt Flowserve sein Know-how in die Werkstore ein und konzentriert sich dabei auf Pumpen, Kompressoren, Lüfter, Ventile, Getriebe und andere für die operative Exzellenz entscheidende Ausrüstung.

Das CM-Angebot von Flowserve – Condition Data Point Monitoring (CDPM) – und seine PdM-Programme sind Teil seines umfangreicheren Geräteverwaltungsprogramms namens LifeCycle Advantage.

Die Techniker von Flowserve beginnen mit der Erfassung und Analyse von Daten über den Gerätezustand und liefern der Wartungsabteilung des Werks in der Regel innerhalb von drei Werktagen nach dem Test vollständige, umfassende Berichte.

Die Berichte identifizieren kritische Probleme, empfehlen Korrekturmaßnahmen und verfolgen den Status von Empfehlungen. Die Berichtsdokumente enthalten einen zusammenfassenden Bericht, den Wartungsabteilungen als Grundlage zur Reduzierung der Gesamtbetriebskosten verwenden können.

Ein begleitendes Angebot von Flowserve, die Geräteverwaltungssoftware Flowstar.net, ermöglicht es dem Werkspersonal, Gerätedaten in Echtzeit über das Internet zu verwalten und zu aktualisieren. Die verfügbaren Daten umfassen detaillierte Fehlerursachen- und Wartungsempfehlungen für bestimmte Geräte, die sortiert und gefiltert werden können, um weitere Einblicke in Möglichkeiten zur Verbesserung der Anlagenleistung zu erhalten.

Die Software ermöglicht es Benutzern auch, Parameter für die Anlagenzuverlässigkeit zu berechnen, wie z. B. die saugspezifische Geschwindigkeit, und erleichtert den Austausch von Ressourcen und Wissen, um die Effizienz zu maximieren und den Wartungsaufwand der Anlage zu minimieren.

Zustandsüberwachung anwenden

Um die spezifischen Anforderungen einer Anlage zu erfüllen, können Facility Manager das Flowserve Condition Data Point Monitoring-Programm schrittweise anwenden. Dieser Ansatz gibt Benutzern Zugriff auf die spezifische Technologiestufe, die für ihre jeweiligen Zwecke geeignet ist.

Das Vibrationserfassungs- und Analysemodul von Flowserve überwacht beispielsweise, wie eine Hardware auf externe Kräfte reagiert. Mit dieser Technologie können Lagerprobleme, Kavitation, Rezirkulation, Fluchtungsfehler, Resonanzen und Unwuchten erkannt werden. Während die Techniker von Flowserve vor Ort mit Handheld-Geräten Schwingungsdaten von den vorgesehenen Geräten sammeln, suchen externe Analysten nach Schwingungssignaturen, die voreingestellte Alarmgrenzen überschreiten, und geben dann Empfehlungen zur Reduzierung oder Beseitigung der Ursachen.

Diese Art der Schwingungsanalyse wurde verwendet, um unerwartete Ausfälle in einem Chemiewerk im Nordosten der USA vorherzusagen und zu verhindern, beginnend mit einer routinemäßigen Schwingungsprüfung des Maschinenstrangs einer doppelsaugenden Kühlturmpumpe.

Es wurden ungewöhnliche Vibrationen des Pumpenmotors festgestellt. Das Schwingungsspektrum des Außenbordlagers des Motors zeigte eine hochfrequente Spitze bei 56-facher Laufgeschwindigkeit sowie übermäßiges Spiel. Zum Zeitpunkt der Überprüfung war der innere Zustand des Motors unbekannt, das Spektrum deutete jedoch auf die Möglichkeit von lockeren oder gerissenen Rotorstäben hin.

Die Ergebnisse einer zusätzlichen Messung konzentrierten sich auf den niederfrequenten Teil des Spektrums, der Polpass-Frequenzseitenbänder um die Oberwellen der Laufgeschwindigkeit zeigte. Dies lieferte weitere Hinweise auf ein Problem mit der Rotorstange.

Das Werk entschied sich für die Umstellung auf die Ersatzpumpe und konnte die Geräte geordnet abstellen. Ein anschließender Abriss des Motors ergab zwei gebrochene Rotorstäbe. Wäre die Ausrüstung nicht richtig überwacht und analysiert worden, hätte der Motor möglicherweise katastrophal ausfallen können – und nicht nur sich selbst zerstören, sondern auch einen Großteil der ihn umgebenden Ausrüstung beschädigen können.

Temperaturtrends und -analyse

Mit dem Trending- und Analysemodul für kritische Temperaturen von Flowserve können Analysten anormale Betriebsbedingungen an vorbestimmten Stellen in der gesamten Anlage erkennen.

Techniker, die mit tragbaren Datensammlern ausgestattet sind, können die Temperaturen an Lagern von Motoren und Pumpen, an Prozessanlagen und an Gleitringdichtungs-Hardware, einschließlich Dichtungsspül-, Quench- und Wärmetauscherbehältern, verfolgen. Die gesammelten Daten werden in die Asset-Management-Software heruntergeladen und auf Nichtkonformitäten oder bemerkenswerte Änderungen der Betriebsbedingungen analysiert.

Eine neue Methode bei der Früherkennung von Geräteausfällen sind Temperaturtrends von Lagern und Spülpläne für Gleitringdichtungen. Diese Methode half, Maschinen in einer Raffinerie im Mittleren Westen zu sparen. Ein API Plan 11 Dichtungsspülplan leitet den Fluss vom Pumpenauslassstutzen durch eine den Durchfluss begrenzende Öffnung zum Dichtungshohlraum.

Die Spülleitungstemperatur stromabwärts der Öffnung und die Austrittstemperatur wurden routinemäßig monatlich gemessen. Bei normalem Betrieb sollte die Temperatur auf beiden Seiten der Öffnung ähnlich sein, was einen regelmäßigen Durchfluss anzeigt.

Nach monatelangen normalen Ablesungen nahm die Temperaturdifferenz über die Öffnung einer freihängenden Chemiepumpe zu, was auf eine verstopfte Öffnung hindeutete. Wenn der Betrieb unter diesen Bedingungen fortgesetzt worden wäre, hätte dies zu einem Versagen der Dichtung und letztendlich einen Abriss der Ausrüstung geführt.

Aufgrund des CDPM-Programms von Flowserve war das Wartungspersonal jedoch in der Lage, diese Bedingung mit einem Niedrig-Dollar-Arbeitsauftrag zu beseitigen, der das Durchbrechen der Linie, das Aufheben der Einschränkung und den erneuten Zusammenbau beinhaltete.

Vergleichen Sie diese Reparatur mit den Kosten für das Herausziehen der Pumpe und das Ersetzen der Dichtung und der Lager. Vorausschauende Wartung führte zu enormen Einsparungen für den Betreiber, sowohl bei den direkten Reparaturkosten als auch bei den Ausfallzeiten der Ausrüstung. Wenn Sie wissen, was Trend ist, können Sie zusammen mit einer konsistenten Überwachung der Datenerfassung eine abnormale Leistung erkennen und korrigieren.

Gründliche Inspektion durch Triggerpunktüberwachung

Das Triggerpunkt-Überwachungsmodul von Flowserve identifiziert spezifische Bedingungen, die nachweislich zu einem vorzeitigen Komponentenausfall führen. Die Techniker von Flowserve untersuchen die Anlage gründlich, inspizieren Pumpen und dokumentieren Punkte wie kritische Drücke, Durchflussraten von Prozess- und Dichtungsflüssigkeit, Behälterfüllstände und Pumpendrehzahl. Die gesammelten Daten werden in die Asset-Management-Software heruntergeladen und auf Nichtkonformitäten oder merkliche Änderungen der Betriebsbedingungen analysiert.

Eine weitere bedeutende Maschinen-„Save“ fand in einem Kraftwerk im Nordwesten der Vereinigten Staaten statt. Jedes Jahr werden die Kesselspeisewasserpumpen im Werk einer umfassenden Prüfung durch einen Pumpenleistungsspezialisten unterzogen. Um den Gesamtfluss durch jede Pumpe abzulesen, verwendeten die Techniker einen Zweikanal-Ultraschall-Durchflussmesser an der Saugleitung. Dann nahmen sie Druck- und Temperaturmessungen vor und verglichen die Geräteleistung mit der ursprünglichen Testkurvenleistung.

Die Ergebnisse zeigten, dass sich die Leistung während der Lebensdauer der Pumpe um 13 Prozent gegenüber der ursprünglichen Leistungskurve der Fabrik verschlechterte. Schwingungsmessungen an den Lagerstellen zeigten übermäßige Schwingungen sowohl in der Pumpe als auch am inneren Ende der Turbine.

Die wahrscheinliche Ursache dieser hohen Schwingung war eine Unwucht, die aus dem Schwingungsspektrum und dem Zeitverlauf bestimmt wurde. Durch diese Analyse war die Anlage in der Lage, die Wartung zu planen, bevor sich die Leistung weiter verschlechterte, was zu einer Notabschaltung und Einnahmeverlusten führte.

Als Ergänzung zum Triggerpunkt-Überwachungsmodul können mit dem Schmierölanalysemodul von Flowserve weitere Einblicke in die Maschinenleistung gewonnen werden. Wartungsmanager können das Schmierölanalysemodul von Flowserve verwenden, um abnormale Schmierungs- und Maschinenzustände zu erkennen, die in einer Anlage möglicherweise vorhanden sind.

Schmierstoffproben werden einer Reihe von Tests unterzogen, einschließlich spektroskopischer Analyse, Verschleißpartikelzählung, Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie, Viskositätsmessungen, Karl-Fischer-Wassertest und, falls die Partikelanzahl außerhalb der Spezifikation liegt, analytischer Ferrografie.

Die Kapitalrendite

Wie können Anlagen den Erfolg einer routinemäßigen Zustandsüberwachung am besten messen? Eine der einfachsten Methoden besteht darin, die durchschnittlichen Kosten pro Arbeitsauftrag an der rotierenden Ausrüstung zu verfolgen.

CM-Programme sind darauf ausgelegt, potenzielle Fehler zu erkennen, bevor sie katastrophal werden. Es ist klar, dass die vorbeugende Wartung zur Vermeidung von Ausfällen weniger kostet als die Wartung der Ausrüstung, nachdem sie ernsthaft beschädigt wurde oder Sicherheits- oder Regulierungsstandards gefährdet. Mit CM sollte es weniger Notarbeitsaufträge geben und Wartungsaktivitäten können besser geplant werden.

Jede Maschinen-„Speicherung“, die ein direktes Ergebnis des CM-Programms war, kann von einem Anlagenzuverlässigkeitsingenieur protokolliert werden, der einen Geldwert oder einen anderen Wert zuweist. Der Wert wird im Allgemeinen durch Schätzung der Wartungskosten (bei einem katastrophalen Ausfall der Ausrüstung) und Abzug der Reparaturkosten bestimmt. Wenn durch „Save“ Verluste aufgrund von Ausfallzeiten oder verringerter Produktionsleistung oder ein Sicherheits- oder Umweltproblem vermieden wurden, müssen diese zusätzlichen und erheblichen Einsparungen ebenfalls berechnet werden.

Wenn man Branchendurchschnitte verwendet, um die Wartungseinsparungen mit den Kosten eines Überwachungsprogramms zu vergleichen, können Anlagen mit einer Amortisationszeit von nur einem Monat rechnen. Diese schnellen Ergebnisse können als unterstützender Beweis verwendet werden, wenn Sie sich an das obere Management wenden, um CM und ein vorausschauendes Wartungsprogramm in das Budget aufzunehmen. OEMs oder Industriepartner können diese Art von unterstützenden Daten bereitstellen.

Die Anwendung der strengen Zustandsüberwachung in einem vorausschauenden Wartungsprogramm bietet eine Vielzahl von Vorteilen, und Anlagen, die ein solches Programm einsetzen, können hervorragende Langzeitergebnisse erzielen. Die Kombination von CM und vorausschauender Wartung mit dem Einsatz von Anlagenverwaltung, anderer Geräteverwaltung sowie Beschaffungsanwendungen und -diensten kann einen äußerst positiven ROI erzielen.

Für weitere Informationen kontaktieren Sie Flowserve unter 972-443-6500 oder besuchen Sie www.flowserve.com