Попередження несправностей обладнання на ранніх етапах

Випереджувальне технічне обслуговування — процес вимірювання ключових індикаторів на критично важливому обладнанні та машинних установках з метою виявлення їхніх несправностей, після чого визначення термінів виведення такого обладнання з експлуатації для капітального ремонту та повноцінного обслуговування. Такий підхід значно ефективніший з фінансової та економічної сторін, замість очікувати, коли неполадки та поломки заявлять про себе на повне зростання.

Випереджувальне технічне обслуговування при вже складеному графіку виведення з експлуатації обладнання дозволяє інженерам-експлуатаційникам наступне:
• Мінімізувати час, протягом якого об'єкт, що обслуговується, виведено з експлуатації
• максимально оптимізувати робочий час обслуговуючого персоналу підприємства;
• Завжди мати під рукою запчастини, які потрібні для ремонтів;
• Мінімізувати сам склад запчастин тим, що тримати там лише найнеобхідніше;
Для реалізації програми попереджувального техобслуговування необхідно знати не тільки те, яке саме обладнання потрібно в перспективі ремонтувати, але також причинно-наслідкові зв'язки можливих поломок і неполадок. Регулярне використання портативного тестового інструментарію для вимірювання ключових індикаторів критично важливих машин та механізмів допомагає операторам вчасно виявляти кореневі причини неминучих у майбутньому поломок.
Ця стаття дає розуміння того, як застосовувати нижченаведений тестовий інструментарій для вимірювання, відстеження за тимчасовою шкалою поточного стану технологічного обладнання та виявлення майбутніх поломок/збоїв:

• Цифровий мультиметр, DMM
• Токові кліщі, СМ
• Інфрачервоні термометри, IR
• Тестери опору ізоляції, IRT
• Тепловізори, TI

Інтегрування апаратно-програмних засобів
Програми попереджувального/ініціативного технічного обслуговування варіюються від високо складних – з режимами безперервного online моніторингу та автоматичним генеруванням сигналів тривог – до програм offline, сенс яких у рутинних інспекційних перевірках та тестів у ручному виконанні. Суть же полягає в тому, що техніки-експлуатаційники переорієнтують свій тестовий інструментарій, що традиційно використовується лише для налагодження несправностей, на програми запобіжного техобслуговування через процедури вимірювання робочих параметрів обладнання та машин.
Засоби моніторингу також варіюються за своєю складністю - від цифрових інфрачервоних термометрів до тепловізорів з високою роздільною здатністю, від аналізаторів вібрації до приладів тестування якості електроенергії, що генерується, включаючи цілу мережу датчиків, постійно встановлених на обладнанні і заведених в комп'ютерну мережу. Інструментарій для реєстрації поточних параметрів дуже численний і включає як портативні цифрові мультиметри (DMM), струмові кліщі, тестери опору ізоляції, так і спеціалізовані вимірювачі для аналізу ланцюгів і обведень електродвигунів і машинних установок.
Короткий перелік вимірювань за допомогою портативного інструментарію:

*Ключ: Інфрачервоний термометр (IR), цифровий мультиметр (DMM), тестер опору ізоляції (IRT), струмові кліщі (CM), тепловізор (TI), вмбромір (VIB).

Примітка: Ці рекомендації не наводять повний перелік портативного вимірювального інструментарію, необхідного для запобігання техобслуговування.

Рекомендації фахівців із систематизації процедур вимірювань

Процедури попереджувального технічного обслуговування практично не відрізняються від тестів на наявність несправностей. Ви шукаєте ознаки потенційних несправностей, тому всі ваші тести матимуть пряме відношення до режимів несправностей обладнання та машин, що тестуються.
1. Для кожного типу обладнання необхідно чітко ідентифікувати потенційні несправності та ключові індикатори його роботи;
2. Визначити які саме виміри здатні знизити ймовірність виникнення проблем;
3. Визначитись, як часто машини та механізми вимагають проведення на них вимірювань;
4. Збір та відстеження результатів, спостереження за тенденціями та ініціювання ремонтів за необхідності;
5. Інтегрування всіх технологій та графіків попереджувального технічного обслуговування в єдину комп'ютеризовану систему з відстеження даних з функціями обміну статистикою, історіями, звітами та робочими замовленнями на тести. При кореляції даних, що містяться у відомостях про проведені вимірювання, робочі умови експлуатації машин, обладнання та механізмів, що тестуються, повинні бути знову проаналізовані і зведені у формат встановленої звітності.

Тестування опору ізоляції заземлення

Увага: Перед тестуванням кабельних розводок і двигунів від'єднайте всі електронні органи управління - неналежне задіяння приладів для тестування високої напруги може знищити ці органи.

Регулярне здійснення нижченаведених тестів на опір ізоляції на навантаженнях і з'єднаннях допоможе виявити неминучі поломки обладнання.
• Тестування ліній заземлення та ланцюгів навантаження на стартері визначає рівень опору стартера щодо землі, канали ланцюгів, готові ось-ось відстикуватися і стан кабельних навантажувальних каналів, приєднаних до обмоток двигуна і стартера.
• «Червоні прапорці»: пристрій змінного струму може безпечно працювати при щонайменше 2 Мегаомі відносно землі, пристрій постійного струму безпечно працює при щонайменше 1 Мегаомі заземлення.
• При вимірюваннях опору 3-х фазного двигуна між навантажувальними ногами стартера, ви повинні переконатися в наявності високого опору, після чого проводити подібні вимірювання вже між фазами.
Примітка: Тести на опір ізоляції заземлення, що проводяться відповідним приладом (ITR), вимагають обов'язкового відстикування джерел живлення всіх вузлів обладнання та його компонентів, а також кабелів, тобто. всього того, що ви маєте намір тестувати. Пам'ятайте ці вимоги при плануванні свого робочого часу.

Температура

Інфрачервоні термометри є низьковартісні варіанти моніторингу стану обладнання, тим самим з'являється можливість швидкої і частої діагностики його специфічних вузлів і компонентів, причому тоді, коли саме обладнання знаходиться в робочому режимі. Використовуйте свої знання про доручене вам обладнання для визначення ключових «гарячих місць», які потребують особливої уваги. Після отримання даних за температурними вимірюваннями, порівняйте ці показники та встановленими експлуатаційними межами та продовжуйте спостерігати за тенденціями.
Наприклад, варто сканувати на температуру корпусу підшипників на двигунах, перемикачі на запобіжних панелях, а також всі кабельні з'єднання по всьому периметру обладнання. Для оптимізації вимірювань за допомогою пірометрів постарайтеся здійснювати їх (вимірювання) на якомога ближче від об'єкта, при цьому переконайтеся, що на результати тестів не впливають відбиття від поверхні. Регулярно проводьте компенсацію випромінюючої здатності приладу.

Тепловізійне обстеження машин та механізмів

Прилади для тепловізійного обстеження є ключовим інструментом для програм попереджуючого техобслуговування. Ви можете застосовувати їх для швидких режимів вимірювань та порівнювання теплових сигнатур по кожній ділянці обладнання, що тестується, не перериваючи роботу самого цього обладнання.

За допомогою тепловізорів ви знайдете здатність швидко обстежити значно більшу площу, ніж робити це пірометром, тим самим негайно бачити, як температури різних ділянок співвідносяться одна з одною.
Якщо температура або теплові шаблони явно відрізняються від попередніх, необхідно задіяти інші технології техобслуговування – аналізи вібрацій, тестування кабельних ланцюгів двигуна, повітряний ультразвук, аналіз мастильних інгредієнтів – все для розуміння суті проблем, а також часу, що буде потрібно на їх усунення та подальшого внесення обладнання, що тестується, в оновлений графік техобслуговування.
Приклади застосування теплового обстеження:
• Моніторинг та вимірювання характеристик температур підшипників, а також загального стану порожнин у великих двигунах та іншого обладнання з вузлами обертання;
• Ідентифікація гарячих ділянок або холодних ділянок в електронному обладнанні;
• Ідентифікація витоків та визначення рівнів рідини у герметичних судинах та цистернах;
• Виявлення проріз ізоляції в технологічних трубопроводах та інших процесах, де є ізоляційні покриття;
• Виявлення несправних контактів та з'єднань в електромережах високої напруги;
• Локалізація перенапружених переривників електро ланцюгів у блоках розподілу електроенергії;
• Ідентифікація плавких вставок, які вже досягли, або близько до свого рівня максимальної струмової ємності, або мають неналежну ізоляцію;
• Ідентифікація проблем у електровимикачах;
• Реєстрація температурних показників технологічних процесів.

Тестування вібрацій

Після завершення збору даних вони повинні бути проаналізовані для виявлення джерел, розташування та рівня небезпеки проблем. Дані вібрації зазвичай збираються за допомогою електронного пристрою збору даних і акселерометра. Реєстрація даних вимірювань здійснюється через встановлення акселерометра біля кожного положення підшипників вздовж системи приводів. При цьому повинен використовуватися метод кріплення приладів (наприклад, магнітна плита або монтажна прокладка), що найбільш відповідає поточній обстановці. В обов'язковому порядку потрібно переконатися, що сенсори змонтовані правильним чином, щоб дані тестів, що надходять від обладнання, були максимально достовірними.
Підказки:
• Помістіть сенсор якомога ближче до підшипника або на міцний конструктивний елемент, на якому і лежить сам підшипник;
• Положення сенсора має бути паралельно або перпендикулярно до підлоги. Намагайтеся стежити наскільки це можливо;
• Уникайте монтажу сенсора на тонких поверхнях (як-от віялові кожухи) і вентилятори, що охолоджують;
• Не проводьте вимірювання параметрів підшипника зі станини машини або з виготовленої основи;
• Прикріпіть сенсор до чистої, плоскої, чисто металевої поверхні, наскільки це можливо. Тонкі поверхні фарби, бруду, олії чи інших субстанцій знижують як силу кріплення магніту, і високочастотні показники від сенсора; • Якщо це можливо, виконайте вимірювання на обох кінцях двигуна;
• Для отримання послідовних даних за тимчасовою шкалою, дуже важливо помістити акселерометр у таке саме місце на машині, як ви це і робите завжди при виробництві вимірювань;
• При виробництві вимірювань не плутайте місця ущільнення підшипників з розташуванням помп.
Вібрація приводу може змінюватись в залежності від навантаження та температури двигуна. Винятком із цього правила є машини зі зміщеними карданними валами. Рекомендується, щоб тестування вібрацій здійснювалося тоді, коли машина працює у стійкому положенні та за стандартних робочих температур. Тестування машин, які ще перебувають у «холодному» стані не рекомендується, оскільки у разі вібраційні сигнатури відрізнятимуться від аналогічних сигнатур у звичайному робочому режимі, т.к. температура впливає на центрування валів та робочі зазори як результат розширення матеріалів при нагріванні. У разі насосів - кавітація, заковтування повітря або тиск нагнітання вплине на результати тестів на вібрацію. Тому насоси не повинні бути випробувані при закритих випускних клапанах; однак, якщо потрібно їх тестувати в умовах рециркуляції, то рециркуляційний клапан повинен бути частково закритий, щоб був звичайний тиск нагнітання.

Тестування опору

Увага: Тестування опору повинно здійснюватись при вимкненому електроживленні. В іншому випадку вимірювальний прилад або ланцюг вимірювань буде виведено з ладу.
Використовуйте цифровий мультиметр для перевірки опору більшості електроз'єднань. Показники надмірного опору вказують на деградацію цих сполук, що може викликати зниження напруги живлення, раптові відключення і в перспективі вихід технологічного обладнання з ладу.
• Цифрові мультиметри з високою роздільною здатністю (DMMs) також здатні вимірювати опір по всьому периметру реле або контактів переривників ланцюга. Опір підвищується під час деградації контактів;
• Пірометри також здатні виявити з'єднання з високими показниками опору, які з'являються на екрані приладу у вигляді гарячих точок у порівнянні зі з'єднаннями в хорошому стані.

Особливості DMM: Більшість DMM проводять вимірювання до 0.1 ohm, а деякі вимірюють до величини 300 megohm. Для точних вимірювань низьких значень опору обов'язково задійте функцію REL приладу, тим самим ви усуваєте опір щупів.

Постійний та змінний струми
Увага : після вимірювань струмів за допомогою DMM, не забудьте встановити тестові щупи на положення вимірювання напруги перед тим, як вимірювати саму напругу.

У міру свого старіння навантаження поступово збільшує показники струму. Регулярні вимірювання струму допоможуть відстежувати рівень надійності обладнання, що тестується. Застосовуйте або струмові кліщі, або мультиметр у комбінації стоковими кліщами для вимірювань показників постійного та змінного струмів.

Дисбаланс напруги

Дисбаланс напруги трохи більше 2% може знизити працездатність машин і механізмів і стати причиною їх передчасної відмови. Застосовуйте DMM для перевірок напруги між фазами на предмет падіння його (напруги) значень на захисті та комутаційних панелях, тобто пристроях, через які надходить електроживлення від важливого технологічного обладнання. Дисбаланс напруги можна розраховувати за такими формулами:
Середнє значення volts = (ph1 volts ph2 volts ph3 volts)/3
Відсоток дисбалансу напруги на ph1= ((ph1 усереднене значення)/середнє значення напруги) x 100
Примітка: Падіння напруги запобіжникам та перемикачам також може свідчити про дисбаланс двигуна і як наслідок виділення від нього надлишкового тепла. Перед тим, як вважати, що ви з'ясували суть проблеми, обов'язково перевірте температуру двигуна кілька разів за допомогою безконтактного термометра.

Дисбаланс струму

Іншою причиною перегріву обладнання може бути дисбаланс струму. Використовуйте струмові кліщі або струмові кліщі змінного струму разом із DMM для перевірки витоку струму на кожній з трьох ніг. Для розрахунку середнього значення струму, підсумуйте показники струму від усіх трьох ніг і розділіть на три. Після цього отримайте відсоток дисбалансу, віднімаючи діюче значення струму на одній нозі від усередненої величини amps, після чого розділіть на усереднене значення і помножте на 100. Більше 10% дисбалансу вже є проблемою.
Середнє значення amps = (ph1 amps ph2 amps ph3 amps)/3
Відсоток дисбалансу на ph1 = ((ph1 середнє amps)/середнє amps)) x 100

Пусковий струм

Якщо електромотор працює неправильно або несподівано спрацювала (відключилася) плата управління, перевірте параметри пускового струму при запуску двигуна за допомогою струмових кліщів або DMM з такою функцією. Значення пускового струму може перевищувати 12-кратну величину від стандартної, що значно вище, ніж на те розрахований запобіжник, розрахований на запобігання перевантаженню електроланцюга. Оцінка характеристик пускового струму полягає в порівнянні отриманих показників пускового струму у часі щодо конкретного електромотора.

Безпека та Вимоги до Вимірювального Інструментарію

Перед тим, як використовувати цифровий мультиметр (DMM) або інший тестовий інструментарій для попереджуючого техобслуговування, необхідно врахувати обмеження в характеристиках приладів, що ви маєте намір застосовувати, а також і заходи безпеки, що становлять найважливішу частину ваших робіт.
• Вибирайте такий мультиметр (DMM), який розрахований на 1000 V CAT III/600 V CAT IV, а також струмові кліщі на 600 V CAT III;
• Щодо DMMs, користуйтеся такими, що мають функцію розрахунків середньоквадратичного значення (rms), вимірювань опору на 0.1 ohms або менше, ємності до 9999 microfarads та частоти. Якщо вам потрібна реєстрація всіх даних вимірювань у часі, то застосовуйте DMM з функцією реєстрації даних/подій, Min/Max показників, при цьому прилад повинен мати достатню пам'ять, батарейне живлення з довгим життям, оптичний роз'єм і прикладне ПЗ для завантаження даних вимірювань на ваш ПК;
• Щодо звичайних промислових та комерційних електродвигунів застосовуйте тестери опору ізоляції з мінімальним виходом 500 V та можливостями вимірювань опору до декількох гігохм.
• Визначте наскільки близько на безпечній відстані ви можете відстояти від обладнання, що тестується, при вимірюваннях його температурних показників і майте це на увазі при розрахунках положення пірометра з відповідними х-ками. Показник відстані до плями 50:1 дозволяє отримувати точні результати вимірювань з дистанції 2.4 метра, залежно від здатності випромінювання об'єкта вимірювань;
• Переконайтеся, що рівень напруги на тестових пробниках відповідає середовищу, де ці вимірювання здійснюються. Тестування опору ізоляції зазвичай потребує високовольтних пробників, що поставляються в комплекті з певними моделями DMM.
• Якщо стоїть завдання проведення живих вимірювань у трифазному середовищі, необхідно мати відповідне персональне захисне обладнання, при цьому використовуйте метод тестування за трьома точками (див. нижче). При цьому, по можливості, утримуйте одну руку в кишені, щоб запобігти перетіканню струму через ваше тіло.
Метод тестування за 3-ма точками:
1. Тестуйте знайомий вам «живий» ланцюг.
2. Тестуйте конкретний електроланцюг.
3. Ще раз протестуйте «живий» ланцюг.
Дотримуючись цих правил, ви маєте можливість переконатися, що ваш прилад працює належним чином до і після проведення вимірювань, а також що сам ланцюг жива.

Магазин Gtest® - авторизований постачальник осцилографів в Україну: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/ostcillografy

Магазин Gtest® - авторизований постачальник мультиметрів до України: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/multimetry