Asset Performance maximieren: Expertenleitfaden zur Equipment Inbetriebnahme

Wäre es nicht schön, wenn jedes neue Stück Ausrüstung oder System fehlerfrei funktioniert, vom Moment der Installation und Inbetriebnahme bis zum ersten Ausfall viele Jahre später? Das wäre eine Ausnahme bei den meisten Industrieanlagen.

Herausforderungen der Inbetriebnahme

Beim Einrichten von Ausrüstung können wir feststellen: Einige Komponenten wurden beim Versand beschädigt, der Field Engineer hat wenig Expertise, oder wir machen Beta-Testing an einem neuen Design (ob wir dem zugestimmt haben oder nicht). Dasselbe gilt für rehabiliitierte Ausrüstung, die in der ursprünglichen Applikation und Position installiert wird.

Warum kommen Autos vom Fließband und laufen selten in ernsthafte Garantieprobleme? Weil Autohersteller Design und Produktionsprozesse an tausenden Autos exhaustive testen, verbessern und inspizieren. Industrieausrüstung läuft tendenziell in kleinen Fertigungslosen; daher werden nicht alle Bugs ausgebügelt.

Deshalb ist Inbetriebnahme industrieller Ausrüstung eine Kunst – und eine notwendige. Ich nenne es Kunst, weil Einrichten neuer Ausrüstung per Definition Kreativität, Handwerksfertigkeiten und deduktives Denken erfordert. Diese Attribute gelten für Kunst in jedem Sinne.

Meine Einrichtung, Upper Occoquan Service Authority (UOSA), hat ihren Instandhaltungs- und Asset-Management-Ansatz so weit gereift, dass Fokus auf Inbetriebnahme der nächste logische Schritt ist. Dieses Denken kam als Teil unseres Gesamtstrebens nach Best Practices in Verlässlichkeit und Asset Management.

Ein Inbetriebnahmeprozess nicht zu folgen, ist gleichbedeutend mit Installation Ihres nächsten Ausfalls. Richtige Inbetriebnahme kann Nutzungsdauer verlängern, ein wichtiges Ziel im Asset Management. Daher ist Inbetriebnahme essenzieller Bestandteil eines guten Asset Management Programms.

Nach mehreren Jahren Design und Implementierung von Instandhaltungs-Support-Prozessen werden wir verbesserte Verlässlichkeit verifizieren durch Tracking von Mean Time Between Failure (MTBF), Mean Time To Repair (MTTR) und Equipment Availability.

Eine Inbetriebnahme-Philosophie

Die grundlegenden Herausforderungen beim Einrichten neuer oder rehabiliitierter Ausrüstung sind ziemlich universell. Sie kochen herunter auf Antizipation von Problemen, Wahrnehmung von Problemen und Korrektur von Problemen. Lassen Sie uns diese Wörter (Antizipation, Wahrnehmung, Korrektur) untersuchen, wie sie auf den Inbetriebnahmeprozess anwenden.

Antizipation

Es mag schwierig sein, sich vorzustellen, wie man Probleme antizipiert, aber ein guter Startpunkt ist das Durchsuchen von Reparaturhistorien. Reparaturhistorien können sagen, was kaputtging, wann, warum, wie, wo und wer involviert war. Das setzt voraus, Ihr Unternehmen hat präzise Reparaturhistorien im CMMS. Wenn Reparaturhistorien nicht von ausreichender Qualität sind, verbessern Sie sie nach Bedarf. Interviews mit Ihren Bedienern und anderen, die gleiche Ausrüstung besitzen und betreiben, sind unbezahlbar.

Als Teil eines Inbetriebnahmeplans muss dieses wertvolle Wissen in abrufbarer Form aufgezeichnet werden. Dies ist ein Kernteil des Plans – das Framework für Informationsaufzeichnung. Denken Sie an es als Spielregeln. Das Aufzeichnungs-Framework sollte teilnehmenden Nutzern verfügbar sein. Die Fähigkeit, Einträge in den Aufzeichnungen zu ändern, muss überwacht und kontrolliert werden, um Konsistenz und Genauigkeit zu gewährleisten.

Wenn die in Betrieb zu nehmende Ausrüstung aus Subassemblies bekannter Komponenten besteht, können antizipierte Ausfälle durch individuelle Komponenten definiert werden. Beispiel: Ein Zentrifugalgebläse sollte eine Leistungskurve, ein zulässiges Vibrationslimit und andere Spezifikationen haben. Wenn der Gebläse außerhalb dieser Werte operiert, ist eine Untersuchung erforderlich, gefolgt von angemessener Korrekturmaßnahme.

Wahrnehmung

Einige Probleme schleichen sich so langsam an, dass sie nicht detektiert werden, bis Schaden entstanden ist. Das ist ein Versagen der Wahrnehmung. Hier ist das Bestimmen vitaler Testpunkte und das Etablieren akzeptabler Werte notwendig. Manchmal wissen wir nicht, was akzeptabel ist; hier liefert Rücksprache mit Hersteller oder anderen mit ähnlicher Ausrüstung Guidance.

Korrektur

Einmal die Quelle eines Problems decisiv etabliert, ist der nächste Schritt Korrektur. Die Lösung sollte das Kernproblem behandeln. Beispiel: Wenn ein einstmaliger Rotationsgeschwindigkeits-Unwucht detektiert wird, rotierenden Körper wuchten. Wenn die Maschinenstruktur eine harmonische Resonanz hat, sodass geringste Erregung destruktive Vibration verursacht, Struktursteifigkeit adressieren.

Wenn Korrekturmaßnahmen abgeschlossen sind, verifizieren Sie, dass antizipierte Verbesserungen wahrnehmbar sind. Messwerkzeuge nutzen, um zu verifizieren, dass die Korrektur tat, was sie sollte. Hier glänzen PdM-Tools – Vibrationsanalyse, Ultraschall-Detektion, Motorstromsignaturen, Ölanalyse und Thermografie.

Keine der aforementioned Bemühungen wird gewünschte Ergebnisse produzieren, es sei denn, Aktion wird unternommen. Tun Sie etwas und dokumentieren Sie, was getan wurde. Dies erhöht den Wert des Inbetriebnahmeprojekts.

Vorbereitung auf Inbetriebnahme

Es ist essenziell, sich vollständig mit der in Betrieb zu nehmenden Ausrüstung vertraut zu machen. Das bedeutet: Handbücher im Voraus lesen (wenn möglich), Cut Sheets für Komponenten lesen, Operations Manual studieren, Hersteller Ihre Fragen beantworten lassen und andere mit gleicher Ausrüstung kontaktieren, um zu lernen, wie sie erfolgreich waren.

Es ist nützlich, Einrichtungen zu besuchen, wo ähnliche Ausrüstung sowohl erfolgreich als auch erfolglos operiert. Mit Bedienern und Instandhaltungspersonal sprechen, da sie eine intime Verbindung zur Ausrüstung haben.

Ich sprach mit einem Elektriker-Freund über einige der interessanteren und schwierigeren Jobs, die wir über Jahre gemacht hatten. Wir diskutierten, wie man Drähte in eine überfüllte Verteilerdose passt. Mein Freund sagte: „Du musst einen Plan haben.“ Das blieb hängen, weil es zeigt, dass selbst die banalste Aufgabe, wie Drähte in engem Raum zu verlegen, einen Plan erfordert.

Inbetriebnahme erfordert auch einen Plan. Ein Plan ist nichts mehr als ein gut durchdachter Satz Guidelines, der Regeln, Zeichnungen, Checklisten und Prozeduren incorporieren kann. Ein Inbetriebnahmeplan ist wie ein Kochrezept; du folgst ihm, passt aber basierend auf Erfahrung an.

Der Plan

• Projektleiter wählen – einer, der Zeit und Temperament hat, Ressourcen effektiv zu kommandieren
• Absolute Anforderungen für akzeptablen Betrieb definieren – was muss die Ausrüstung leisten?
• Antizipierte Ausfallmodi für Gesamtsystem und alle Subsysteme identifizieren und adressieren.
• Betriebsbedingungen (wie vom Ausrüstungsverkäufer spezifiziert) verifizieren – z. B. Umgebungsbedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit, Drücke, Spannung, etc.).
• Testschritte definieren, die notwendig sind, und deren Reihenfolge im Inbetriebnahmeprozess. Diese Schritte derivieren aus Erfahrung, Wissen und Forschung.
• Notwendige Skill-Sets definieren – mechanisch, elektrisch, Steuerung, Engineering
• Ressourcen und Personal planen, um definierte Schritte zu bewältigen
• Beobachtungen und Testpunktwerte messen (wahrnehmen) während jedes Schritts aufzeichnen
• Ergebnisse reviewen (Daten in Information konvertieren)
• Korrekturmaßnahmen nach Bedarf ergreifen
• Verifizieren, dass Korrekturmaßnahmen gewünschte Ergebnisse produzieren
• Bediener schulen, sicherzustellen, dass sie wissen, wie sie Ausrüstung in allen Umständen richtig bedienen
• Präventivwartungs-(PM)-Programm implementieren, das Best Practices adressiert
• Diese Schritte wiederholen, bis alle absoluten Betriebsanforderungen erfüllt sind
• Inbetriebnahmeprozess dokumentieren, was Erfolg brachte und was nicht, für zukünftige Referenz.
• Wissensbasis für Inbetriebnahme erstellen und aktualisieren, wenn neue Info im Rahmen der Inbetriebnahmeprozesse enthüllt wird.

Der Inbetriebnahme-Leader

Ein Inbetriebnahmeprojekt erfordert auch einen Leader, um Schritte zu managen und Plan auszuführen. Dieser Leader fungiert als zentraler Kommunikationshub für Personal, das dem Inbetriebnahmeprojekt zugewiesen ist. Ähnlich wie Root Cause Investigations ist es weise, keine dominante Persönlichkeit als Leader zu wählen.

Menschen dominanter Prägung können den Prozess mit ihren Prädispositionen korrumpieren. Der optimale Leader folgt dem Plan und verifiziert, dass alle Schritte bewältigt und dokumentiert sind. Dieser Leader muss auch gute Organisations- und Kommunikationsskills haben zusätzlich zu Durchsetzungsvermögen.

Einen kompetenten Leader wählen, der ausreichend Zeit hat, sich dem Projekt zu widmen, ohne auf ein anderes Projekt gezogen zu werden. Das ergibt nur Sinn und ist so, wie erfolgreiche Unternehmen vorankommen.

Es nicht richtig hinbekommen (und Richtig von Falsch unterscheiden)

Es ist Tatsache unserer Zeit, dass wir dramatisch Effizienz und Genauigkeit steigern sollen mit dem Fest an computerbasierten Tools, die vor uns liegen. Inbetriebnahme ist kein Prozess, der gerusht werden kann. Er muss in bedachter Weise mit adäquaten Ressourcen durchgeführt werden. „Je schneller wir gehen, desto hinterher kommen wir“ ist ein zeitabgenutztes Sprichwort, das sowohl Erfahrung als auch Volksweisheit verkörpert.

Es gibt Gelegenheiten, wo Inbetriebnahmeteams zu tief graben nach Problemen und offensichtliche Probleme übersehen. Es ist wichtig, alle verfügbaren Informationen zu reviewen und alle vernünftigen Schritte bei Inbetriebnahme zu nehmen. Scheuen Sie nicht, einen unabhängigen Außenbeobachter Ihre Prozesse ansehen zu lassen. Erwarten Sie einige Root Cause Entdeckungen während Inbetriebnahme.

Viele Probleme können antizipiert werden, bevor neue Ausrüstung zum ersten Mal gestartet wird. Kritische Aufgaben in das PM-Programm zu bekommen, ist genauso Teil der Inbetriebnahme wie jeder andere Schritt. Jede erforderliche Wartungsaufgabe, die beschwerlich, zeitaufwendig oder schmutzig ist, neigt dazu, aufgeschoben zu werden. Probleme mit Filtern, die zusetzen, und Ventilatorblättern, die sich mit Dreck beladen und unausgewogen werden, antizipieren.

Lessons Learned bei UOSA

In den letzten Jahren haben wir einige wertvolle Lektionen gelernt. Wir haben Probleme durch Fehlen eines proper Inbetriebnahmeprozesses aufgedeckt sowie Vorteile von proper Prozeduren. Unsere Lektionen heben nützlichen Einsatz von Predictive Maintenance Technologien (PdM) hervor – Ultraschall, Vibration, Ölanalyse, Thermal Imaging und Motor Current Signature Analysis –, aber menschliche Sinne sind auch Teil des Evaluationsprozesses.

Elektromotoren in kritischen Anwendungen

Ob Motor neu vom Hersteller oder reconditioned, es ist essenziell, seinen Zustand mit Motor Current Signature Analysis Instrument bei Ankunft on-site zu prüfen. Wenn dieses Testen nicht sofort durchgeführt wird, wird es tendenziell vergessen oder in Eile kurz vor Installation gemacht. Wer will herausfinden, dass ein Motor ein Problem hat, kurz bevor er installiert wird, oder schlimmer, sobald er unter Strom gesetzt wird?

Unsere Erfahrung war, dass Installation ein schlechter Zeitpunkt ist, Equipment-Probleme zu entdecken, weil Personal und Rigging-Equipment mobilisiert sind und operative Constraints zu bewältigen sein können, wenn der Motor nicht planmäßig installiert wird.

Ein voller Satz Prozeduren muss für Qualitätskontroll-Inspektion von Motoren, neu oder rebuilt, beim Empfang etabliert werden. Vendor von Motor-Test-Equipment sind gute Ressource für Entwicklung dieser Prozeduren. Guidelines auch nötig für Reparatur eines Motors, um zu verifizieren, was während Reparatur getan wurde. Viele Online-Ressourcen, wie ein Motor repariert werden sollte.

Empfehlungen verschiedener Motor-Shops vergleichen für breiten Überblick. Motoren sind Prime Mover hinter Industrie und müssen kritische Aufmerksamkeit erhalten oder Prozessausfall ist sicher.

Basis Offline-Tests sollten vor Anschluss des Motors an seinen Stromkreis durchgeführt werden. Polarisation Index Test und Surge Test sind essenziell. Beim ersten Hochfahren des Motors ist Messen des Stroms in allen drei Phasen vital. Wenn Online-Testing möglich, sollte es durchgeführt werden. Wenn Ultraschall-Instrument verfügbar, sollten Lager-Sound-Signaturen aufgezeichnet werden für Baseline-Dezibel-Level und Zeitbereich-Graphen für zukünftige Vergleiche.

Wenn Motor vor Kupplung an angetriebenes Component laufen kann, ist es wünschenswert, Vibrationscharakteristiken zu messen und aufzuzeichnen. Wenn irgendeiner dieser Tests Probleme offenbart, wird es notwendig sein, Installation zu stoppen und Korrekturmaßnahmen zu ergreifen.

Vertikale Turbinenpumpen (VTP)

Wasserindustrien setzen häufig VTP für Prozesse ein. Diese Pumpen haben ihr Laufrad in einer Volute montiert, bis zu 30 Fuß unter Gelände. Das Laufrad wird von einer langen Welle angetrieben, stabilisiert von mehreren „Spider“-Lagern im Inneren der Pumpensäule, durch die Wasser fließt. Der Motor ist oberirdisch auf einem Sockel in vertikaler Achse montiert.

Auf Vorschlag eines PdM-Technikers einer benachbarten Wasseranlage installierten wir zwei hermetisch versiegelte Vibrationssensoren an der Volute einer neuen VTP vor dem Absenken in den Nassschacht. Sensoren in horizontale Ebene installiert, 90 Grad radial voneinander positioniert. Als Sensoren hohe Vibration beim initialen Startup detektierten, war der Installationskontraktor überrascht. Sie hatten nie jemanden gesehen, der Vibration an der Volute testete. Der Motor vibrierte nicht signifikant, also gingen sie davon aus, Installation sei zufriedenstellend.

Brandneuer Motor war überfettet

Die Detektion dieser Vibration führte zur Entdeckung, dass eine Gruppe Montagebolzen in der Sole Plate zu lang war und in blinde Gewindelöcher hineinreichte. Die Federring-Sicherungen auf diesen Bolzen waren nicht vollständig komprimiert, was Resonanzen erlaubte, die sich als die an der Volute detektierte Vibration manifestierten. Wir installieren diese Vibrationssensoren jetzt an allen Vertikalturbinenpumpen, wenn sie für Wartung gezogen werden.

Wir haben auch gelernt, dass es eine Anzahl spezieller Überlegungen beim Einrichten dieser Pumpentypen gibt. Die Sole Plate muss level und die Pumpensäule senkrecht sein. Die Sole Plate muss auch fest verpresst sein, um Vibrationen zu verhindern. Die Pumpenwellenabschnitte sollten innerhalb von nominal 0,005 Zoll des total indicated runout liegen.

Die Hydraulics Institute (HI) Vibrationsstandards 2000 Version lieferten einen Wert für zulässige Vibration gemessen am Motoroberteil für diesen Pumpentyp. Spätere HI Standards enthielten diesen Wert nicht. Der Owner muss den zulässigen Wert bestimmen. Unsere Erfahrung: Weniger als 0,2 Zoll pro Sekunde ist akzeptabel basierend auf unserer Erfahrung.

Zentrifugalgebläse

Ein Zentrifugalgebläse (für Induced Draft Applikation) wurde mit einem Regenerativen Thermischen Oxidizersystem geliefert. Das Gebläserad war direkt auf einer 7,5 HP Motorwelle montiert, und ein Druckmessgerät kalibriert für Zoll Wassersäule war am Gebläseausgang installiert. Die Gebläsevibration erhöhte sich signifikant nach drei Jahren Betrieb, der Motor versagte und ein kritischer Prozess wurde stillgelegt.

Nach Motorersatz blieb Vibration hoch. Surge Resonance wurde verdächtigt, das Gebläserad zu delaminieren, was dynamisches Unwucht und hohe Vibration resultierte. Bevor weitere Aktion zur Korrektur ergriffen wurde, klemmte das Rad im Gebläsegehäuse als Resultat der Delamination. Der Radausfall verursachte erneut kritischen Prozessstillstand.

Während Inbetriebnahme spezifizierte der Kontraktor kein Vibrationslimit für dieses Gebläse. Bei Nachfrage beim Gebläsehersteller nach dem Ausfall fanden wir, dass das Vibrationslimit weniger als 0,2 Zoll pro Sekunde war. Das Gebläse operierte vor dem Ausfall bei 0,7 Zoll pro Sekunde – weit ausserhalb der Spezifikation. Niemand hatte initiale Baseline-Vibrationsmessung genommen, also keine guten Vergleichsdaten.

Der Messgerätwert am Ausgang wurde nie während Inbetriebnahme aufgezeichnet. Niemand wusste, was der Messgerätwert während Normalbetrieb sein sollte. Die Nadel hatte während Surge-Bedingungen gewaltsam oszilliert, bis sie bei 19 Zoll Wassersäule (WC) klemmte. Neues Messgerät installiert, und Druck bei Normalbetrieb wurde als 39 Zoll WC aufgezeichnet.

Die Inbetriebnahme-Lektionen: Vibrations- und Ausgangsdruckwerte aufzeichnen, diese mit Herstellerg toleranzen vergleichen und Bediener instruieren, welche Bedingungen Schaden verursachen können. Vibrationstrending als PM-Aufgabe hinzugefügt.

Klärschlammtrockner Mischlagerausfall

Bei Installation eines neuen Klärschlammtrocknungssystems wurde jeder Inbetriebnahmeschritt sorgfältig vom Kontraktor durchgeführt. Dennoch versagten die großen Kugellager der Mischtrommelwelle spektakulär. Sie waren ab Werk komplett fettfrei und fraßen sich in missgestaltete Metallkugeln auf. Eine einfache Messung mit einem strukturgeborenen Ultraschallinstrument hätte das Fehlen von Schmierfett detektiert, während die Lager noch rettbar waren. Ultraschallinspektion wurde nun den Inbetriebnahmeprozessen hinzugefügt, wo anwendbar.

Tauchpumpen-/Motoreinheiten

Tauchpumpen sind in Abwasserapplikationen sehr populär geworden. Sie können in Prozessbrunnen abgesenkt werden, wo sie in eine Kupplungsflansch mit relativer Leichtigkeit gleiten und dann an elektrische Leistung angeschlossen werden. Sie sind so nah an „Plug-and-Play“, wie Industrieausrüstung kommt.

Wir haben es als prudent befunden, die Stromverkabelung mit Motor Current Signature Analysis Instrumenten vor Anschluss des Pumpenmotors an den Stromkreis zu testen. Dies erlaubt Technikern zu beweisen, dass der Stromkreis keine Resistance-to-Ground-Issues hat, die Variable Frequency Drive Faults generieren könnten. Der Pumpenmotor sollte sowohl Offline- als auch Online-Testing erhalten.

Einige dieser Tauchpumpen haben ein Ölreservoir für Wellenabdichtungen. Als Teil der PM muss dieses Öl ausgepumpt und auf Prozesswassergehalt geprüft werden, das durch die Volutendichtung eindringt. PM-Anforderung für diesen Check ist generell ~365-Tage-Zyklus. Bei neuer Pumpeninstallation haben wir jedoch gefunden, dass es smart ist, Wassergehalt im Öl nach ersten 90 Tagen zu prüfen. Es hat gelegentlich excess Wasser offenbart.

Abwasserklarierer - Getriebeantriebe

Als der Kontraktor einen neuen, großen (mehr als 7 Fuß Durchmesser) Getriebeantrieb installierte, füllte er ihn mit dem herstellerspezifizierten Öl. Einer unserer Tests vor Startup war Ölsample zu nehmen. Als unser Tech das Öl samplete, fand er es kritisch niedrig in Viskosität verglichen zur Spezifikation.

Nach etwas Investigation erfuhr man, dass der Hersteller diese Getriebeantriebe halb mit Dieselkraftstoff versendet. Unwissend darüber, fügte der Kontraktor Öl bis zur Fülllinie hinzu, was bei Test niedrige Viskosität resultierte. Rigoroses Öltesting wurde der Inbetriebnahme-Checkliste aller Klarierer-Antriebe hinzugefügt.

Drehkolbenkompressoren

Diese Kompressortypen bieten Energiekonservationsvorteile, kommen aber mit wichtigen Instandhaltungsverantwortlichkeiten. Besonders muss Ölzustand eng überwacht werden. Garantieanforderungen erfüllen verlässt sich oft darauf, präventive Wartung durchgeführt zu haben nachweisen zu können.

Viele Drehkolbenkompressor-Hersteller verlangen von Ownern, Ölproben an deren designiertes Öltestlabor zu senden. Versäumnis dazu kann Garantie voiden. Inbetriebnahme dieser Kompressoren beinhaltet, sicherzustellen, dass ein wachsames PM-Programm mit besonderer Aufmerksamkeit auf Ölanalyse etabliert wird.

Nach Inbetriebnahme

Nach Inbetriebnahme müssen periodische Checks gemacht werden, um zu verifizieren, dass Betrieb die Ausrüstung so nutzt, dass Ausfälle verhindert werden. Der beste Inbetriebnahmeprozess wird scheitern, wenn Bediener versuchen, Ausrüstung in Weisen zu nutzen, für die sie nicht intended war.

Verifizieren, dass PM-Prozeduren korrekt durchgeführt werden oder gar nicht. Ausfälle resultierend aus diesen Vierteln können unfair Fehlern im Inbetriebnahmeprozess zugeschrieben werden. Sie sollten Metriken, KPIs und PdM-Trends regelmäßig reviewen, um zu verifizieren, dass Ausrüstung innerhalb Spezifikationen operiert.

Abschließende Gedanken

In gewissem Grad ist Equipment-Inbetriebnahme educated guesswork beim ersten Versuch. Das Raten wird besser mit jeder Erfahrung und je mehr Information zur Wissensbasis hinzugefügt wird. Es wird ein guter Teil Root Cause Discovery sein. In Realität ist das, was getan wird, Common Sense. Mit jedem Projekt wächst die Wissensbasis zu einer besseren Referenz für zukünftige Inbetriebnahmeprojekte. Equipment-Inbetriebnahme ist wahrhaft eine wertvolle Kunst.