ÜZEM ENNTARTÁSI TEVÉKENYSÉGEK 3.07 Termelőberendezések állapotvizsgálata Tárgyszavak: termelőberendezés; állapotvizsgálat; karbantartási stratégiák; rendelkezésre állás. Berendezés * kifejezésen a vegyiparban és a gyógyszergyártásban a termelőeszközöket, tehát gépeket, készülékeket, csővezetékeket, szabadban levő építményeket értenek, valamint ezekből az elemekből álló technológiai rendszereket. A berendezések on-line menedzselése azokra az eszközökre terjed ki, amelyekről az üzemeltető folyamatosan információt kap, ezek közé általában nem tartoznak a csővezetékek és az építmények. Berendezések állapotának jellemzői A berendezések hatékony menedzseléséhez ismerni kell azok műszaki, technológiai és üzemgazdasági állapotát. A karbantartás szempontjából különösen a műszaki állapot fontos, de az állapot más jellemzői is hatással lehetnek rá. A berendezések menedzselésének lényege a műszaki állapot megállapítása és fenntartása azzal a céllal, hogy a megkövetelt rendelkezésre állást minimális ráfordításokkal fenntartsa. Ha ezt a cél eléri, akkor jelentős mértékben járul hozzá az értéktermelési folyamathoz. A döntő cél minden esetben az termékek előállítási költségeinek minimálása. Ennek a célnak van alárendelve a karbantartás is. A karbantartási költségek minimálásához világosan meg kell határozni az elérendő rendelkezésre állási szintet, és be kell mutatni az ehhez szükséges költségeket. A rendelkezésre állás magába foglalja a minőségi, biztonsági, egészség- és környezetvédelmi követelmények teljesítését is. Így a rendelkezésre álló berendezés egyúttal biztonságos berendezés is. A műszaki állapot megállapítására mindenkor szükség van, amikor a termelőberendezések nagy fokú rendelkezésre állási követelményei miatt állapottól függő karbantartási stratégia mellett döntenek. A karbantartási intézkedéseket a DIN 31051 szabvány gondozásra (intézkedések az előírt állapot fenntartására), vizsgálatra (a tényleges állapot megítélésére) és javításra (intézkedések hiba esetén az előírt állapot helyreállítására) osztja fel. Az Európai Szabvány ezeken kívül megemlíti a gyengepontok kiküszöbölését mint gazdaságos alternatívák megvalósításának eszközét is. Az alternatívák lehet- * A német szöveg az angol asset szót használja, amelynek szótár szerinti (első) jelentése vagyontárgy.
nek műszaki vagy szervezési jellegűek, lényeges az, hogy gazdaságosabban lehessen általuk a berendezések előírt állapotát fenntartani. Karbantartási stratégiák gépkocsi példáján A karbantartás terén különféle stratégiákat lehet alkalmazni, amelyeket legjobban a gépkocsi karbantartásának példáján lehet szemléltetni. Káreseményekre, kiesésre orientált stratégiát alkalmaznak pl. a gépkocsiknál a hangtompító karbantartásával kapcsolatban. Ebben az esetben megvárják, míg a hangtompító kilyukad. Ez elfogadható szemlélet, mivel a kár nincs befolyással sem a jármű menettulajdonságaira, sem a biztonságra. Ennek a stratégiának előnye, hogy az adott szerkezeti elem teljesítménytartalékát teljes egészében kihasználják. A gyújtógyertyákkal kapcsolatban időarányos megelőző cserestratégiát alkalmaznak. Mivel a gyertya tönkremenetele az egész jármű leállásához vezet, bizonyos használat után a gyertyát kicserélik, azaz inkább lemondanak a teljesítménytartalék egy részéről annak érdekében, hogy a jármű rendelkezésre állása biztosítva legyen. Ennek a stratégiának hátránya, hogy a gyújtógyertyák élettartamát csak tapasztalati alapon lehet megállapítani és teljes mértékben nem lehet megakadályozni, hogy esetenként a teljesítménytartalék teljes elhasználódása folytán váratlan üzemzavar forduljon elő. A gumiabroncsok és a fékbetétek nemcsak a gépkocsi üzemképességére vannak hatással, hanem a biztonságra is. Ebben az esetben állapotvizsgálatra alapozott megelőző stratégiát alkalmaznak. Egyszerűsíti a helyzetet, hogy az abroncsokon a profilmélységet és a fékbetétek kopását viszonylag egyszerű módszerekkel meg lehet állapítani és feltételezve az addigi üzemmódot előre lehet jelezni. Ezzel a csere időpontját jól meg lehet határozni. Ebben az esetben is a teljesítménytartalék egy része kihasználatlan marad, de ez az ellenőrző vizsgálatok rendszeres elvégzésével minimálisra csökkenthető. A vizsgálatok költségeivel az üzemzavarok minimálisra csökkent veszélye áll szemben. A gyengepontok kiküszöbölése a berendezés tökéletesítését jelenti. Jobb működési tulajdonságok, nagyobb teljesítménytartalék érhető el alternatív megoldások alkalmazásával. Példa lehet erre nemesacélból készült hangtompító beszerelése, természetesen csak akkor, ha ez gazdaságilag elfogadható. Ezek a triviálisnak látszó példák átvihetők ipari berendezések karbantartásának folyamataira is. Megállapítható például, hogy nincs általános érvényű karbantartási stratégia, amely egy üzem minden berendezésére egységesen alkalmazható; a kiesésre vagy cserére alapozott stratégiák sok esetben gazdaságilag indokoltak. A motorolajok élettartamára a gyártók a kilométerteljesítményre alapozott adatokat adnak. Újabban azonban a modern diagnosztikai rendszerekkel az
olajcsere optimális időpontjait meg lehet határozni, figyelembe véve a motorhőmérsékletet és fordulatszámot is. Ilyen módszerek hozzátartoznak a karbantartók eszköztárához, amellyel a karbantartás optimálására törekednek. A cél a váratlan leállások csökkentése, mivel azok rendszerint igen magas következménykárokkal járnak. Berendezések állapotának vizsgálata a vegyiparban A vegyipari és gyógyszeripari üzemekben a berendezések állapotának megállapításában a hagyományos rezgésmérés, termográfia, akusztikai módszerek mellett ma még nem használják ki teljesen a működési paraméterek által nyújtott információkat. Ezek általában csak a technológus mérnökökhöz jutnak el. A működési jellemzők fontos információkat hordoznak a berendezések állapotával kapcsolatban, amelyeket a berendezések menedzsmentjében is fel kell használni (1. ábra). A berendezések állapotának megállapítását szolgáló információáramlás megoldását a 2. ábra mutatja. A technológiai folyamatok adatait az irányítási rendszer megkapja, feldolgozza, ennek alapján avatkozik szükség esetén a rendszer működésébe. A technológiai rendszer irányítójának munkahelyétől elkülönült helyen tartózkodik a karbantartásért felelős személy. Ha hozzá nemcsak a diagnosztikai adatok (pl. rezgésmérések eredményei) futnak be, hanem a folyamatok paraméterei is, ezek segítenek a berendezések állapotának megítélésében. A számítógépes dokumentációs rendszer és a karbantartási dokumentumok (pl. géptörténeti adatok) felhasználásával a karbantartó mérnök megfelelő intézkedéseket rendelhet el. üzemeltető karbantartó on-line adatközlés 1. ábra Technológiai paraméterek felhasználása
technológiai adatok üzemirányítás % folyamatirányítás vállalati információs rendszer műszaki diagnosztikai adatok berendezések menedzselése % karbantartásirányítás karbantartási intézkedések dokumentumok kezelése 2. ábra Technológiai paraméterek áramlása A berendezések menedzselésének rendszere A berendezések menedzselési rendszerével kapcsolatban a következő alapelveknek kell érvényesülniük: Olyan rendszereket kell létrehozni, amelyek mind a technológiai folyamatok irányításának, mind a karbantartási folyamatoknak megfelelnek. Az üzemi berendezések nyilvántartási struktúráját a berendezések menedzsmentrendszerének is át kell vennie. (A vegyiparban és gyógyszeriparban leginkább a SAP üzleti rendszert alkalmazzák.) A nyilvántartási funkcionális rendszert a berendezések menedzsmentje nem zavarhatja meg. A berendezések műszaki állapotának megismerésére alkalmazott eljárás három lépésből áll: Az első lépés az állapotra jellemző összes adat beleértve a technológiai folyamatok paramétereit összegyűjtése. Ide tartoznak a külön végzett vizsgálatok, mérések, valamint a gép történetére vonatkozó feljegyzések is. A második lépésben az adatokat elemzik, összevetik előírt értékekkel; ebből következtetést lehet levonni a berendezések várható viselkedésére is. Meg kell határozni egy értéktartományt, amely a berendezések paramétereinek elfogadható állapotát jellemzi. A harmadik lépésben a szükséges intézkedések szintjét határozzák meg. Ezek közé tartozik
az előírt és tényleges értékek időközönként való automatikus összehasonlítása; az elfogadható tartomány túllépésekor jelentés a berendezésmenedzsment számára; kritikus helyzet esetében vészjel leadása; a működőképesség várható időtartamának előrejelzése; lehetséges hibaokok megkeresése; a műszaki állapotra vonatkozó adatok tárolása. Példák A 3. ábra membránszivattyú által szállított folyadékhozam és a fordulatszám közötti összefüggést mutatja. A két érték között lineáris összefüggés van, aminek az ábrán egyenes vonal felel meg. Ha valamikor olyan mérési eredmények jelentkeznek, amelyek a meghatározott elfogadható tartományon kívülre esnek, ez valamilyen hibára utal. A gépkezelő csak akkor veszi ezt tudomásul, amikor a hiba súlyosabbá válik. A berendezésmenedzsment azonban felfigyel a jelenségre, és megkeresi az eltérés okát (pl. szelepek rossz zárása). Egy forgógép tengelyének rezgéseire elfogadható tartományt lehet megállapítani (4. ábra). Amikor a rezgések vektorai ebbe a tartományba esnek, a gép működése nem vet fel problémát. Ha azonban ezen kívül esik, intézkedést kell tenni. A hőcserélők vegyi üzemekben nagy számban használt berendezések. A termékáramokat vízzel hűtik le (5. ábra). Az automatikus szabályozórendszer biztosítja, hogy a kijövő termékáram mindenkor azonos hőmérsékletű legyen. A tartós használat során azonban lerakódások képződnek a hőcserélő csöveinek falán, ezáltal a hőátadási tényező leromlik. A folyamatparaméterekből meg lehet állapítani, mikor várható olyan állapot, hogy a hőcserélőt javításra a technológiai folyamatból bizonyos időre ki kell kapcsolni. Gazdaságossági megfontolások Berendezésmenedzsment alkalmazásával a váratlan üzemzavarok, leállások és ezzel kapcsolatos veszteségek, költségek elkerülhetők. Ha szigorú követelményeket támasztanak a rendelkezésre állással kapcsolatban, akkor különösen indokolt hatékony berendezésmenedzsment alkalmazása. A berendezésmenedzsment költségei függetlenek a rendelkezésre állási követelményektől, így a két vonal 6. ábrán látható metszéspontjától balra eső esetekben a berendezésmenedzsment nemcsak hasznos, hanem gazdaságos is.
hozam, l/h elfogadható tartomány fordulatszám, 1/min 3. ábra Membránszivattyú jelleggörbéje örvényáramos érzékelő elfogadható tartomány rezgésvektor 4. ábra Rezgésmérés
termékáram hűtővíz 5. ábra Hőcserélő működési elve kiesések elkerülésével megtakarított költségek költség / haszon a berendezésmenedzsment költsége elfogadható leállások száma 6. ábra. Berendezésmenedzsment gazdaságos alkalmazása (Dr. Garai Tamás) Koschel, J.; Müller, U.; Nicklaus, E.: Zustandserkennung in Produktionsanlagen durch Asset- Management. = Chemie Ingenieur Technik, 73. k. 7. sz. 2001. 802 808. Instandhaltung effektiv gestatten. = Chemie-Anlagen-Verfahren, 34. k. 9. sz. 2001. p. 152 154.