Come è possibile implementare in modo affidabile il monitoraggio delle condizioni in diversi stati operativi?

In condizioni operative variabili, gli approcci convenzionali basati sulle vibrazioni raggiungono spesso i propri limiti, poiché i segnali rilevanti possono risultare difficili da rilevare e confrontare. Combinando i dati relativi alle vibrazioni e quelli di processo tramite ibaPDA, è possibile integrare ulteriori informazioni contestuali. Ciò consente una valutazione affidabile delle condizioni anche in regimi operativi critici. Il requisito fondamentale è l'acquisizione e la valutazione sincronizzate nel tempo di tutte le fonti di dati rilevanti.

In che modo è possibile tenere conto dei diversi stati operativi nel monitoraggio delle condizioni?

Una valutazione differenziata richiede un'analisi separata dei dati a seconda della modalità operativa. Grazie alle sottotendenze, è possibile calcolare e monitorare i KPI individualmente per diversi stati, come il funzionamento a carico o il funzionamento al minimo. ibaPDA fornisce i dati di processo necessari per la contestualizzazione. Ciò consente una diagnostica più precisa e riduce il rischio di interpretazioni errate.

Come si può stabilire il momento ottimale per la sostituzione dei componenti?

Il momento ottimale per la sostituzione si basa su un'analisi continua delle tendenze di usura e della loro evoluzione nel tempo. Grazie all'acquisizione di dati a lungo termine con ibaPDA, è possibile individuare e valutare i cambiamenti in una fase precoce. La combinazione tra analisi delle tendenze e valutazione da parte di esperti consente di prevedere con fondamento la vita utile residua. Ciò permette di coordinare le attività di manutenzione con i tempi di fermo pianificati.

Che ruolo svolgono i dati di processo nella diagnostica delle vibrazioni dei sistemi complessi?

I dati di processo sono fondamentali per interpretare correttamente i segnali di vibrazione, in particolare in condizioni operative variabili. ibaPDA consente l'acquisizione sincronizzata nel tempo dei dati di controllo e dei dati dei sensori. Ciò permette di identificare chiaramente i diversi stati operativi e di integrarli nell'analisi. Di conseguenza, la precisione diagnostica risulta notevolmente migliorata.

Come è possibile evitare i fermi macchina imprevisti grazie a strategie di manutenzione basate sui dati?

L'individuazione tempestiva dei segni di usura e il monitoraggio continuo delle condizioni consentono di individuare per tempo eventuali sviluppi critici. ibaPDA fornisce la base di dati necessaria per l'analisi delle tendenze e la generazione di avvisi. Sulla base di queste informazioni, è possibile pianificare in modo proattivo le attività di manutenzione. Ciò riduce il rischio di fermi macchina non programmati e aumenta in modo sostenibile la disponibilità dell'impianto.

Determinazione del momento ottimale per la sostituzione dell'usura

Un complesso impianto meccanico è stato dotato di un sistema di monitoraggio delle condizioni. Nel primo anno dall'installazione, alcuni casi di danni da usura erano già stati correttamente diagnosticati e i componenti interessati sostituiti durante le fermate programmate. Nell'estate 2017, il sistema ha segnalato i primi segni di usura su un'unità molto critica. Mentre i sistemi convenzionali non rilevano questo tipo di danno, questo sofisticato sistema consente di rilevare precocemente e di tracciare con precisione lo stato di usura. Su questa base, è stato possibile determinare il momento ottimale per la sostituzione dei componenti usurati.

Il progetto

Salzgitter Flachstahl, la più grande filiale del Gruppo Salzgitter, è uno dei principali produttori europei di acciaio.

"Per la fabbricazione di prodotti in acciaio di alta qualità, ci affidiamo a tecnologie di produzione all'avanguardia per la fabbricazione e l'ulteriore lavorazione", spiega l'ingegnere di manutenzione Rebecca Dittkrist.

Per esempio, gestiscono un riduttore principale da 42 m³ di un laminatoio. Il riduttore monostadio ha un carico nominale di 14 MW e una velocità nominale di 32 giri al minuto. I sistemi di monitoraggio delle condizioni utilizzano la misurazione delle vibrazioni per rilevare l'usura in una fase iniziale. Tuttavia, la misurazione dell'accelerazione delle vibrazioni fornisce risultati affidabili solo a velocità superiori a 60 giri al minuto. Il riduttore di Salzgitter rimane quasi il 50% al di sotto di questo limite, ma solo nel funzionamento a rotazione.

La soluzione a un problema complesso

Un sistema con queste specifiche è una sfida per qualsiasi sistema di monitoraggio delle condizioni. L'elaborazione dei dati di processo è fondamentale per un funzionamento affidabile. Il fatto che le informazioni rilevanti in questa applicazione siano distribuite esclusivamente in diverse modalità operative rappresenta un problema per i sistemi di monitoraggio delle condizioni convenzionali. la soluzione di iba AG: i subtrend. Essi consentono di raccogliere dati per diverse condizioni operative, separati l'uno dall'altro e anche allarmati separatamente. Concretamente, ciò significa che questo sistema valuta sia le situazioni con basse velocità e carico elevato sia quelle con velocità più elevate senza carico. Tutti i valori caratteristici sono determinati separatamente per ogni modalità operativa.

Nell'enorme riduttore principale sono installati solo quattro sensori di vibrazione. Un sensore ciascuno sull'estremità superiore, inferiore, di azionamento e di uscita, con due sensori montati sui cuscinetti di posizionamento, che misurano sia in direzione radiale che assiale. Tuttavia, il numero di sensori non dipende dal numero di componenti monitorati, ma piuttosto dalle dimensioni del riduttore, poiché le vibrazioni non possono propagarsi senza ostacoli attraverso il materiale. "L'unità di monitoraggio installata qui si differenzia dai sistemi disponibili in commercio per il fatto che comunica direttamente con il sistema di registrazione dei dati di processo ibaPDA ", spiega Herwig Eichler, Sales Manager per il Condition Monitoring di Hainzl Industriesysteme. Negli ultimi 15 anni, ibaPDA è diventato quasi un punto di riferimento nell'industria metallurgica. Ciò è dovuto non da ultimo alla ricchezza di interfacce con i sistemi di automazione. Questa connessione è essenziale, perché senza i dati di processo sarebbe molto difficile distinguere tra le operazioni di laminazione e quelle di calibrazione.

Two broken metal components and a large arrow pointing to data analysis on a screen.

Il momento ideale per la sostituzione del cambio

Poco meno di due anni prima della sostituzione definitiva del cambio, il sistema iba ha fornito i primi segni di usura del cambio. Questo fatto è stato inizialmente incredibile, poiché la scatola del cambio è stata progettata per una durata di vita di ben oltre 20 anni e non era ancora in funzione da sei anni quando sono stati rilevati i primi segni di usura. Per questo motivo, sono state effettuate anche misurazioni comparative con un sistema disponibile in commercio. Anche l'usura del cuscinetto dell'albero di trasmissione a scorrimento veloce è stata rilevata da questo sistema e classificata come "evidente", ma non "critica". Tuttavia, questo sistema non è riuscito a rilevare l'usura molto più critica dell'elemento di rotolamento dell'albero di uscita a rotazione lenta. Nel sistema iba, invece, i segni di usura erano chiaramente visibili e aumentavano costantemente.

Per le altre unità, probabilmente si sarebbe deciso di sostituirle durante la prossima fermata programmata. Tuttavia, per sostituire questo riduttore durante una fermata programmata sarebbero necessari dieci giorni lavorativi. D'altra parte, un guasto al riduttore durante la produzione comporterebbe un fermo macchina non programmato molto più lungo, in quanto sarebbe necessario procurarsi i pezzi di ricambio e le attrezzature necessarie. Le condizioni attuali sono state valutate in riunioni settimanali e la valutazione della vita utile residua è stata costantemente aggiornata. "Abbiamo consultato più volte gli esperti della nostra rete dedicata di specialisti delle vibrazioni. Ci hanno supportato attivamente nel determinare il momento giusto per la sostituzione", afferma Günter Spreitzhofer e aggiunge: "Nell'ottobre 2017, abbiamo deciso insieme che per il momento è possibile continuare a operare fino a maggio 2018".

"Il caso Salzgitter è un esempio lampante di una perfetta strategia di manutenzione".

Sette mesi dopo, era evidente che l'usura progrediva continuamente, ma molto lentamente. Nel maggio 2018 si è quindi deciso di posticipare la sostituzione di altri sei mesi. Questa decisione si basava anche sul monitoraggio continuo dello sviluppo dell'usura e sulla possibilità di anticipare il fermo semestrale in caso di cambiamenti critici. A settembre, tutti gli esperti coinvolti hanno concluso che la scatola del cambio avrebbe dovuto essere sostituita durante la prossima fermata. Come previsto, il cuscinetto volvente, ormai fortemente usurato, ha continuato a funzionare per altri due mesi. Alla fine è stato sostituito durante la successiva fermata programmata. La scatola del cambio è stata quindi ispezionata in officina per determinare se fosse effettivamente danneggiata. Quando il cuscinetto è stato smontato, l'elemento volvente danneggiato si è rotto e il danno all'anello interno del cuscinetto dell'albero motore era chiaramente visibile. Questa è stata la conferma che il momento della sostituzione era stato scelto perfettamente. La base di questo successo è il potente sistema di monitoraggio delle condizioni che fornisce allarmi affidabili e tempestivi grazie alla considerazione dei dati di processo rilevanti, combinati con la competenza di specialisti esperti nel campo della diagnostica delle vibrazioni e della pianificazione della manutenzione.

Günter Spreitzhofer e Herwig Eichler concordano: "Il caso Salzgitter è un esempio lampante di una perfetta strategia di manutenzione. Tutte le parti interessate lavorano fianco a fianco e la comunicazione tra la manutenzione meccanica e gli esperti di vibrazioni coinvolti è esemplare. Solo in queste condizioni un sistema di monitoraggio delle condizioni può sfruttare i suoi punti di forza e fornire i vantaggi ottimali".

Per la produzione di prodotti in acciaio di alta qualità, ci affidiamo a tecnologie produttive all'avanguardia per la fabbricazione e l'ulteriore lavorazione.

Rebecca Dittkrist
Ingegnere di manutenzione, Salzgitter Flachstahl GmbH

User interface with details on the project

Misure comparative effettuate

(1) Giugno 2017: Avviso gabbia livello inviluppo (visibile solo durante la calibrazione)
(2) Aprile 2018: Diminuzione del livello dell'inviluppo e leggero aumento del livello FFT
(3) Luglio 2018: Aumento significativo del livello di inviluppo e leggero aumento del livello FFT
(4) Spettro FFT gennaio 2017: Nessuna usura visibile
(5) Spettro FFT giugno 2017: Nessuna usura visibile
(6) Spettro FFT aprile 2018: Frequenze dei difetti dell'elemento di rotolamento rilevabili
(7) Spettro FFT giugno 2018: Frequenze dei difetti della gabbia e dell'elemento volvente ulteriormente aumentate

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Funzioni usate

In questa storia di successo sono state utilizzate le seguenti funzioni del sistema iba.

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Domande frequenti (FAQ)

Come è possibile implementare in modo affidabile il monitoraggio delle condizioni in diversi stati operativi?: In condizioni operative variabili, gli approcci convenzionali basati sulle vibrazioni raggiungono spesso i propri limiti, poiché i segnali rilevanti possono risultare difficili da rilevare e confrontare. Combinando i dati relativi alle vibrazioni e quelli di processo tramite ibaPDA, è possibile integrare ulteriori informazioni contestuali. Ciò consente una valutazione affidabile delle condizioni anche in regimi operativi critici. Il requisito fondamentale è l'acquisizione e la valutazione sincronizzate nel tempo di tutte le fonti di dati rilevanti.
In che modo è possibile tenere conto dei diversi stati operativi nel monitoraggio delle condizioni?: Una valutazione differenziata richiede un'analisi separata dei dati a seconda della modalità operativa. Grazie alle sottotendenze, è possibile calcolare e monitorare i KPI individualmente per diversi stati, come il funzionamento a carico o il funzionamento al minimo. ibaPDA fornisce i dati di processo necessari per la contestualizzazione. Ciò consente una diagnostica più precisa e riduce il rischio di interpretazioni errate.
Come si può stabilire il momento ottimale per la sostituzione dei componenti?: Il momento ottimale per la sostituzione si basa su un'analisi continua delle tendenze di usura e della loro evoluzione nel tempo. Grazie all'acquisizione di dati a lungo termine con ibaPDA, è possibile individuare e valutare i cambiamenti in una fase precoce. La combinazione tra analisi delle tendenze e valutazione da parte di esperti consente di prevedere con fondamento la vita utile residua. Ciò permette di coordinare le attività di manutenzione con i tempi di fermo pianificati.
Che ruolo svolgono i dati di processo nella diagnostica delle vibrazioni dei sistemi complessi?: I dati di processo sono fondamentali per interpretare correttamente i segnali di vibrazione, in particolare in condizioni operative variabili. ibaPDA consente l'acquisizione sincronizzata nel tempo dei dati di controllo e dei dati dei sensori. Ciò permette di identificare chiaramente i diversi stati operativi e di integrarli nell'analisi. Di conseguenza, la precisione diagnostica risulta notevolmente migliorata.
Come è possibile evitare i fermi macchina imprevisti grazie a strategie di manutenzione basate sui dati?: L'individuazione tempestiva dei segni di usura e il monitoraggio continuo delle condizioni consentono di individuare per tempo eventuali sviluppi critici. ibaPDA fornisce la base di dati necessaria per l'analisi delle tendenze e la generazione di avvisi. Sulla base di queste informazioni, è possibile pianificare in modo proattivo le attività di manutenzione. Ciò riduce il rischio di fermi macchina non programmati e aumenta in modo sostenibile la disponibilità dell'impianto.