Ako vidíte vzhľadom na svoju dlhoročnú prax vnímanie problematiky monitorovania stavu strojných zariadení zo strany ich prevádzkovateľov?
Určitý posun vo vnímaní tejto problematiky v priebehu posledných rokov, samozrejme, nastal. Význam sa tomu prikladá, len často chýba ten druhý krok – investície. Treba si uvedomiť, že z hľadiska obstarávacích nákladov nejde v prípade spoľahlivých monitorovacích zariadení o lacné riešenia. Prevádzkovatelia si na druhej strane ako keby nechceli uvedomiť, že tieto drahé zariadenia im chránia ešte drahšie zariadenia a podstatne drahšiu výrobu. Často som v rozhovoroch s prevádzkovateľmi technológií narazil na otázku „Čo nám to prinesie?“. Moja protiotázka je zase: „Čo vám prinesie vedomie, že máte v aute airbag?“ Nikdy ho nevyskúšate, ale je dobré vedieť, že ho tam máte. Je dobré predchádzať takým situáciám, ktorých som bol osobne svedkom – roztrhnuté statory alebo rotor, ktorý cez strechu haly vyletel von a skončil na susednom poli, či obežné koleso z veľkého ventilátora „prešlo“ pri poruche niekoľko desiatok metrov od miesta svojho umiestnenia. Monitorovacie zariadenia dokážu včas zabrániť deštrukcii zariadenia.
Kde treba proces nasadenia monitorovacích systémov v rámci výrobnej prevádzky začať? Je to u ekonómov, ktorí rozhodujú o investíciách, alebo by mali prísť s iniciatívou prevádzkoví technici či údržba?
Nestretol som sa vo svojej praxi s tým, že by táto otázka v prvom kroku zaujímala ekonómov a ľudí z investičných oddelení. V drvivej väčšine to začína u technikov, ktorí prevádzkujú strojné zariadenia. Tí vedia získať užitočné informácie na zabezpečenie nielen čo najväčšej dostupnosti a bezporuchového času prevádzky, ale napríklad aj na vyhodnotenie celkovej efektívnosti prevádzkovaných zariadení – čo môže priamo ovplyvňovať aj ekonomiku prevádzky zariadenia. Navyše sa dajú lepšie naplánovať aj odstávky a údržba zariadenia, pretože rozoberanie a opätovné skladanie je určitá forma stresu pre každý točivý stroj, nakoľko spoje, skrutky, tesnenia, upchávky a pod. tým trpia.
Aké argumenty technikov pre nasadenie monitorovacích systémov by mali zaznieť, aby si ich boli ochotní vypočuť aj ekonómovia podniku?
Podieľal som sa istého času aj na ekonomickej štúdii pre jeden nemenovaný výrobný podnik. V nej bolo zdôraznené, že pri investícii okolo 200-tisíc eur možno „poistiť“ možné straty vo výške cca 20 miliónov eur. To je jasná reč čísiel. Potom závisí od toho, v akom podniku tieto návrhy robíte.
Dá sa monitorovací systém vyskladať a začať aj s meraním s jedným snímačom?
Na trhu je množstvo systémov a možností v tejto oblasti. Dôležité je mať vôbec v podniku technika, ktorý sa danej oblasti rozumie a vie, aké prvky možno použiť pri vyskladaní monitorovacieho systému. Opäť z vlastných skúseností – pri meraniach v jednej petrochemickej spoločnosti sme zistili, že malá zmena nasávacieho tlaku ropy sa veľmi výrazne prejaví na správaní rotora nasávacieho čerpadla. Navyše bolo potrebné sledovať aj presnú polohu rotora, jeho stabilitu v ložiskách v takmer 1,3 MW motore. Ak nie je v takomto prípade prítomný monitorovací systém, ťažko zistiť pravú príčinu poruchy. Dôležité je vedieť, kde umiestniť meracie body, ako merať jednotlivé veličiny z hľadiska technológie merania aj frekvencie zberu údajov. Pritom sme narazili na vážnu neochotu talianskeho výrobcu motora, ktorý nebol schopný akceptovať niektoré nami namerané skutočnosti o svojom výrobku. My sme v tej chvíli pôsobili ako kontrolóri toho, čo o svojom motore tento výrobca udával. Nakoniec sa to otočilo a výrobca motora uznal isté nezrovnalosti a poďakoval, že sme takéto merania urobili a odhalili tak možné zlepšenia motora.
Aké spôsoby merania a sledovania stavu stroja existujú?
Vo všeobecnosti sa monitorovanie dá rozdeliť na snímanie na povrchu stroja a priamo integrované do vnútra stroja. Merania na povrchu stroja, resp. povrchu ložísk, sa zameriavajú najmä na meranie vibrácií a zrýchlení. Často sa na to používajú piezoelektrické snímače, ktoré môžu mať aj integrovaný prevodník zrýchlenia na rýchlosť, pričom výstupom je analógová hodnota porovnaná s mohutnosťou vibrácií. Existujú aj cenovo lacnejšie snímače s výstupom v mA, ktoré možno použiť na jednoduchšie merania pripojením priamo na vstup PLC. Diagnostika sa z nich robiť nedá, ale na ochranu stroja je to postačujúce riešenie. Druhou skupinou sú snímače integrované do vnútra zariadenia, ktoré najčastejšie pracujú na princípe vírivých prúdov. Snímač v okolí svojej špičky generuje elektromagnetické pole, ktoré je pohltené materiálom zariadenia – najčastejšie z konštrukčnej ocele. Takto sa merajú napríklad radiálne vibrácie, axiálny posun rotorov, excentricita (priehyb rotora) a iné parametre, čo sú veľmi dôležité údaje pri ochrane strojov, ale aj pri samotnom prevádzkovaní strojov či pri antipumpážnej regulácii. Tieto merania možno vykonávať na rotačných strojoch aj na piestových kompresoroch – veľmi dôležité je meranie polohy piestnice v upchávke, tzv. ROD Position.
Existujú nejaké pravidlá, kde je najvhodnejšie rozmiestniť snímače na zariadení, aby sme získali tie správne údaje?
Existujú odporúčania uvedené v norme API, ktoré však nie sú záväzné. V praxi to vyzerá asi tak, že snímače by sa mali umiestňovať čo najbližšie k ložisku, ktoré je najväčším zdrojom informácií z hľadiska vibrácií, pretože tam dochádza k prenosu pohybu z rotora na stator. Ďalej od tohto miesta dochádza k degradácii správnosti merania a vyhodnocovania, a to môže ovplyvňovať hneď niekoľko faktorov, napr. sila vetra v exteriéri.
Používajú sa v rámci monitorovacích systémov aj bezdrôtové snímače?
Áno, tento typ snímačov nachádza svoje miesto aj v tejto oblasti. Zatiaľ ich koncoví zákazníci implementujú v menšej miere, aj keď technológia ako taká je z hľadiska spoľahlivosti a bezpečnosti prenosu meraných veličín zvládnutá. Na druhej strane treba či už pevne nakáblované, alebo bezdrôtové snímače nasadzovať koordinovane, aby nedochádzalo k ich vzájomnému rušeniu alebo rušeniu iných zariadení v prevádzke. Avšak treba povedať, že znehodnotiť sa dajú aj merania s pevne nakáblovaných systémov, napr. nedostatočnou ochranou proti elektromagnetickému rušeniu od výkonových prvkov.
Jedna vec je vykonať merania a zozbierať údaje, druhá vec je vedieť ich správne vyhodnotiť a interpretovať...
Odmerať je tá jednoduchšia stránka veci, náročnejšia časť je interpretovať výsledky. Merací systém nám poskytne také EKG stroja a je na skúsenom diagnostikovi, aby vedel zo získaných meraní odfiltrovať rôzne šumy a vybrať podstatu.
V akých intervaloch treba nastaviť zber údajov zo snímačov?
Treba brať ohľad na to, v akom pracovnom režime sa stroj nachádza. Pokiaľ ide o ustálený chod, tam stačí zbierať údaje, povedzme, jedenkrát za sekundu. Druhou možnosťou sú prechodové stavy, ako je nábeh či dobeh. Parné stroje s turbínami napríklad nabiehajú niekedy aj dve hodiny. V tejto fáze prichádza z meracieho prístroja niekoľkonásobne viac údajov, často až niekoľko desiatok údajov za sekundu. Okrem samotného snímania údajov na stroji sú často súčasťou monitorovania aj prevádzkové parametre, ako je napr. teplota mazacieho oleja, prípade parnej turbíny tlaky v jej jednotlivých stupňoch teplota a tlak pary a pod. To všetko ovplyvňuje chod strojného zariadenia. Ak monitorovací systém zaznamená vybočenie definovaných parametrov z predvolených hraníc, skenovanie týchto parametrov sa prepne na vyššiu frekvenciu. Samostatnou kapitolou je preto ukladanie nameraných údajov. Aj keď je k dispozícii diskové pole, pri monitorovaní niekoľkých strojných zariadení sú to gigabajty údajov. Dnešné systémy monitorovania toto všetko umožňujú sledovať, ukladať aj vizualizovať.
Dokáže monitorovací systém okamžite informovať nadradený systém, resp. operátorov, o vzniku anomálie v chode stroja?
V rámci hierarchie exituje na stroji ochranný systém a z neho idú všetky podstatné údaje do nadradeného expertného systému, kde už prebieha samotná diagnostika. Ak diagnostický systém identifikuje z údajov získaných z ochranného systému nejaký problém, okamžite formou SMS alebo e-mailom informuje kompetentných pracovníkov. Odoslanie správy sa takisto archivuje a možno zistiť, či daný technik nejakým spôsobom zareagoval a riešil vzniknutý problém. Ďalšou úrovňou je podpora rozhodovania, ktorá však vyžaduje ďalšie investície. V tejto úrovni sa na základe modelu sledovaného a chráneného stroja porovnávajú na ňom namerané údaje s údajmi iných, podobných strojov vo svete. Na základe zhody alebo čo najväčšej podobnosti symptómov dokáže takýto systém ponúknuť už inde overené riešenie. Žiaľ, s týmto som sa ja osobne stretol zatiaľ iba v teoretickej rovine, nakoľko pri prezentácii uvedeného riešenia a jeho cene sme sa u žiadneho nášho klienta nedostali do fázy objednávky.
Aký je správny postup pri prekročení definovaných parametrov z hľadiska ďalšej prevádzky zariadenia?
Opäť sa odvolám na normu API, ktorá hovorí, že ak sú prekročené dovolené hodnoty definovaných parametrov, stroj by mal byť bezpečne odstavený. Norma je odporúčacia, nie záväzná. Z mojej praxe môžem povedať, že máme jedného zákazníka, ktorý má na ochranu turbíny nasadený veľmi výkonný monitorovací systém. No nemá zapojený blokovací kontakt, ktorý by mal v prípade prekročenia spomínaných limitov zabezpečiť bezpečné odstavenie turbíny. A prečo? Lebo pôvodný dodávateľ to tak spravil a on nemal dôvod meniť to. Asi čakajú na to, kým sa nestane niečo vážne. Správny scenár by mal byť taký, že ak monitorovací systém ako autonómne fungujúci systém zistí, že monitorované hodnoty presahujú dovolené hranice, cez bezpečnostné relé a naprogramovanú logiku v bezpečnostnom systéme spustí sekvenciu bezpečného odstavenia stroja.
Treba sledovať monitorovací systém a jeho výstupy aj v prípade, že sa „nič zvláštne“ na stroji nedeje?
Minimálne vo fáze po prvej implementácii monitorovacieho systému určite áno. Dôležité je totiž najprv vedieť, čo je ten dobrý, želateľný stav. To, že neprišiel žiadny alarm, neznamená, že stroj ide bezchybne. Tuhé rotory majú rovnakú tuhosť počas celého spektra svojich otáčok. Pružné rotory sa vyvažujú dynamicky podľa vlastného ťažiska, pričom tento typ rotora môže mať niekoľko rôznych kritických otáčok. Je dobré pritom vedieť, ako sa tieto typy rotorov správajú v prechodových dejoch. Je dobré prejsť cez kritické otáčky čo najrýchlejšie, na druhej strane aby sme vedeli, čo vlastne daný stroj znesie. Aby sme ochranou jedného nezničili niečo iné. To sa mi stalo na jednom projekte, kde sme veľkým zrýchlením rotora s cieľom prejsť čo najrýchlejšie kritické otáčky zničili upchávky.
Môže implementácia monitorovacieho systému ovplyvniť aj výšku poistného, ak si chce podnik poistiť svoje technológie?
Určite áno. Bez nasadenia monitorovacieho systému dá poistný agent taký rating, že výška mesačného poistného bude X eur. Ak podnik investuje do monitorovacieho systému, mesačná splátka poistenia môže klesnúť až na polovicu. To znamená, že poisťovne sú v princípe prístupné lepším poistným podmienkam aj poistnému krytiu, ak podnik nasadzuje moderné systémy, ktoré predchádzajú vzniku kritických situácií.
Máte na základe vašich dlhoročných skúseností v oblasti sledovania stavu strojných zariadení odporúčania pre tých, ktorí, povedzme, zvažujú nasadenie monitorovacích a diagnostických systémov?
Nebáť sa investovať. Uznávam, že to nie sú lacné riešenia. No je iné, ak pracovník pochôdzkovým spôsobom s ručným prístrojom odmeria za pár minút nejaké údaje a iné výsledky dosiahneme s trvale nasadeným monitorovacím systém, ktorý stroj sleduje kontinuálne, počas všetkých jeho pracovných fáz. Okrem uvedených prínosov dokážu monitorovacie a diagnostické systémy predchádzať často zbytočným a pre strojné zariadenia stresujúcim odstávkam, ich rozoberaniu a opätovnému skladaniu. Ďalším prínosom je možnosť deliť sa o takto získané, často nové informácie o procesoch so softvérovými aplikáciami, ktoré ich využijú na zefektívňovanie a optimalizáciu samotnej prevádzky stroja a ďalších podnikových procesov.
Ďakujeme za rozhovor.
