Asigurarea Mentenantei Predictive a Ventilatoarelor

Rezumat

Mentenanța unui echipament reprezintă capacitatea acestuia de a fi menținut în stare de funcționare sau readus în stare de funcționare, într-un interval de timp cât mai mic.

Mentenanța predictivă se poate utiliza pentru diferite echipamente, prin măsurarea unor parametrii, cum ar fi: temperatura, vibrațiile, zgomot, presiune, analiza de apă dintr-un ulei, analiza de impurități dintr-un ulei.

În prezenta lucrare se realizează mentenanța predictivă a unui ventilator utilizând monitorizarea vibrațiilor și se prezintă avantajele economice a analizei de ulei în cazul reductoarelor.

CUPRINS

Partea I

Introducere

Capitolul 1 Mentenanța echipamentelor

1.1. Definirea si conceptul de mentenanta

1.2.Tipuri de mentenanță

1.2.1.Mentenanta corectivă

1.2.2.Mentenanta planificată

1.2.3.Mentenanta preventivă

1.2.4.Mentenanta predictivă

1.3.Exemplificarea metodelor de mentenanță preventivă

1.3.1Analiza de vibrații

1.3.2Analiza de lubrifianți

Capitolul 2 Monitorizarea condiției

2.1.Aspecte teoretice generale privind monitorizarea echipamentelor

2.2.Aparatul de monitorizare a vibrațiilor Leonova

Capitolul 3 Asigurarea mentenanței predictive a ventilatoarelor utilizând monitorizarea vibrațiilor

3.1.Studiu de caz

Concluzii

Bibliografie

Partea II

Capitolul 4 Aspecte teoretice privind monitorizarea echipamentelor prin analiza de

ulei

4.1.Metoda analizei de ulei

4.2.Aparatura folosită pentru analiza de ulei

Capitolul 5. Asigurarea eficienței economice a metodei de analiză a lubrifiantului folosit la reductoare

5.1.Studiu de caz

5.2. Calculul eficienței economice a metodei de analiză a lubrifiantului utilizat la reductoare

Concluzii

Bibliografie

Introducere

Prima parte a lucrării prezintă aspecte privind asigurarea mentenanței predictive a echipamentelor.

În capitolul 1 se prezintă principalele tipuri de mentenanță care se aplică în practică:corectivă, planificată, preventivă și predictivă.

În capitolul 2 se prezintă aspecte teoretice privind monitorizarea unor parametrii specifici echipamentelor. Se prezintă sistemul Leonova utilizat pentru monitorizarea vibrațiilor echipamentelor.

În capitolul se prezintă un studiu de caz pentru asigurarea mentenanței predictive a ventilatoarelor utilizând monitorizarea vibrațiilor.

Prima parte se încheie cu prezentarea concluziilor și a reperelor bibliografice utilizate.

Partea a doua prezintă aspecte privind monitorizarea echipamentelor utilizând analiza de ulei.

În capitolul 4 se prezintă principiile metodei de analiză de ulei și se prezintă schema metodei de monitorizare a echipamentelor bazată pe metoda analizei lubrifiantului.

Autorul prezintă sisteme utilizate în practică pentru măsurarea parametrilor specifici analizei de ulei.

7

În capitolul 5, autorul prezintă rezultatele unui studiu de caz prin care se realizeaza mentenanța unui reductor utilzând metoda analizei de lubrifiant și se realizează un calcul al eficienței economice a metodei.

Partea a doua se încheie cu prezentarea concluziilor și a reperelor bibliografice utilizate.

8

PARTEA I

ASIGURAREA MENTENANȚEI PREDICTIVE A VENTILATOARELOR

9

Capitolul 1 Mentenanța echipamentelor

1.1 Definirea și conceptul de mentenanță

Având în vedere complexitatea echipamentelor, se pune tot mai mult accentul pe asigurarea mentenanței acestora.

Mentenanta unui echipament reprezintă totalitatea activităților desfășurate într-o organizație pentru asigurarea funcționării echipamentului sau pentru readucerea echipamentului într-o stare de funcționare, într-un interval de timp cât mai mic.

În ultimii ani, concurența dintre organizații a impus implementarea unor activități de mentenanța la nivelul organizației, având ca obiectiv reducerea opririlor neplanificate ale echipamentelor.

1.2 Tipuri de mentenanță

Principalele tipuri de mentenanță sunt:

1.2.1 Mentenanța corectivă

Mentenanța corectivă se caracterizează prin faptul că un echipament se defectează datorită uzurii sale. Se impune înlocuirea componentelor defecte ale echipamentului, rezultând costuri de reparație ridicate [4].

1.2.2 Mentenanța planificată

În cadrul mentenanței planificate echipamentele sunt supuse unor operatii de reparare, în funcție de durata de funcționare a echipamentului, fără a se tine seama de uzura echipamentelor [5]. Se poate ca o serie de componente ale echipamentului să fie înlocuite,

10

chiar dacă se mai gasesc în stare de bună funcționare. Costurile mentenanței planificate sunt mai mici decât costurile mentenanței corective.

1.2.3 Mentenanța preventivă

În cadrul mentenanței preventive, se asigură creșterea eficienței echipamentelor prin planificarea unor inspecții și/sau reînnoiri înainte de defectarea echipamentelor [1]. Se realizează înlocuirea sau repararea numai a compenentelor defecte ale echipamentelor, iar costurile de reparații sunt mai mici decât în cazul mentenanței planificate.

1.2.4 Mentenanța predictivă

Mentenanța predictivă asigură identificarea și localizarea defecțiunilor echipamentelor, prin compararea tendinței unor parametri măsurați pentru componentele echipamentelor, cu valorile corespunzătoare stări de defectare ale acestora [6]. Echipamentele pot să fie monitorizate periodic (off-line) sau monitorizate continuu (on-line). Dacă monitorizarea parametrilor se realizează continuu, atunci monitorizarea este proactivă.

Mentenanța predictivă se poate utiliza pentru diferite echipamente, prin măsurarea unor parametrii, cum ar fi: temperatura, vibrațiile, zgomot, presiune, analiza de apă dintr-un ulei, analiza de impurități dintr-un ulei etc.

1.3 Exemplificarea metodelor de mentenanta predictivă

Pentru componentele echipamentelor, aflate în mișcare de rotație se recomandă monitorizarea vibrațiilor, utilizând sisteme pentru măsurarea vibrațiilor.

Analiza lubrifiantului este o metodă de mentenanță predictivă prin care se stabilesc elementele care reduc durata de funcționare a componentelor echipamentelor.

1.3.1 Analiza de vibrații

Analiza de vibrații are la bază analiza spectrală de vibrații, prin care fiecare componentă a unui echipament generează o vibrație la o anumită frecvență. Pentru determinarea nivelului global al vibrațiilor, se efectueaza măsurători pentru componentele monitorizate, pe următoarele direcții:

– direcție orizontală

– direcție verticală

– direcție axială.

1.3.2Analiza de lubrifianti:

Analiza de lubrifianți este o metodă de mentenanță predictivă, care oferă informații despre:

11

starea lubrifiantului

starea sistemului de lubrifiere

starea echipamentului

Analiza de lubrifianți permite stabilirea unui program de mentenanță pentru echipamente care au în componență subansambluri închise, avînd ca rezultate scăderea costurilor de întreținere a ecgipamentelor și creșterea fiabilității acestora

In practică, se realizează mentenanța predictivă pentru diferite echipamente, cum ar fi: compresoare de aer pentru instalații pneumatice (Fig. 1.1), pompe de apa pentru asigurarea fluxului de apa in fabrica si instalatii (Fig. 1.2) și reductor de actionare pentru banda care transportă calcarul din cariera in fabrica (Fig. 1.3).

Fig. 1.1 Compresor de aer

12

Fig. 1.2 Pompa de apă

Fig. 1.3 Reductor

Analiza de vibrații constă în monitorizarea vibrațiilor componentelor echipamentelor, pe cele trei direcții: orizontală, verticală și axială (Fig. 1.4- Fig. 1.12).

13

Fig. 1.4 Controlul vibratiilor in planul axial pentru compresor

Fig. 1.5 Controlul vibratiilor in planul orizontal pentru compresor

14

Fig. 1.6 Controlul vibratiilor in planul vertical pentru compresor

Fig. 1.7 Controlul vibratiilor in planul orizontal pentru pompa de apă

15

Fig. 1.8 Controlul vibratiilor in planul vertical pentru pompa de apă

Fig. 1.9 Controlul vibratiilor in planul axial pentru pompa de apă

Fig. 1.10 Controlul vibratiilor in planul axial pentru reductor

16

Fig. 1.11 Controlul vibratiilor in planul orizontal pentru reductor

Fig. 1.12 Controlul vibratiilor in planul vertical pentru reductor

Pentru analiza lubrifianților se prelevează probe de ulei (Fig. 1.13 și Fig.1.14).

17

Fig. 1.13 Prelevare probă de ulei pentru compresor

Fig. 1.14 Prelevare probă de ulei pentru compresor

18

Capitolul 2 Monitorizarea echipamentelor

2.1 Aspecte teoretice generale privind monitorizarea echipamentelor

Monitorizarea unor parametrii ai echipamentelor pentru asigurarea mentenanței acestora, permite stabilirea stării de funcționare a echipamentelor. Se stabilește daca un echipament poate să funcționeze corespunzător sau dacă se impune repararea echipamentului.

Măsurarea parametrilor monitorizați și compararea acestora cu datele pentru stabilirea stării de funcționare a unui echipament au ca obiectiv:

anticiparea momentului de defectare a echipamentului

reducerea timpului de staționare a echipamentului ca urmare a defectării acestora

reducerea cheltuielilor de întreținere a echipamentelor

Mentenanța are ca scop menținerea într-o stare corespunzătoare de funcționare a echipamentelor [2]. Una dintre cele mai utilizate metode de monitorizare a echipamentelor o reprezintă analiza de vibrații.

Monitorizarea vibrațiilor unui echipament realizează identificarea defectelor într-o faza inițială, înainte ca defectarea să provoace întreruperea funcționării echipamentului.

Obținerea datelor pentru analiza de vibrații se realizează utilizând traductori, numiți accelerometre, care preiau vibrațiile și le transmit către diferite plăci de achiziție sun formă de informații electrice.

Parametrii care caracterizează vibrațiile sunt:

deplasarea, având unitatea de măsură mm

viteza, având unitatea de măsură mm/s

accelerația, având unitatea de măsură mm/s2.

Analiza în domeniul de frecventă (FFT) realizează descompunerea vibrației globale într-o mulțime de frecvențe, fiecărei frecvență îi corespunde un nivel al vibrației.

19

În practică, pentru monitorizarea rulmenților se poate utiliza următoarele metode de monitorizare a vibrațiilor:

monitorizarea vibrațiilor conform standardelor ISO ( ISO 2631-1,2, 5 si ISO 5349) [3];

Monitorizarea diferitelor impulsuri de soc utilizând metoda True SPM. Această metodă prezintă informații despre stare rulmentului, înainte de defectarea acestuia. Această metodă determină propagarea undei datorită contactului dintre corpuri (Fig. 2.1), utilizând traductori piezoelectrici.

Fig. 2.1 Principiul metodei True SPM

Se recomandă ca traductorul să fie amplasat cât mai aproape de lagarul rulmentului, iar fixarea traductorului se poate face prin intermediul unui magnet sau printr-un șurub fixat în lagar.

După identificarea unui defect, se poate utiliza o analiză de trend pentru a se anticipa momementul în care valoarea vibrațiilor ar putea atinge o valoare critică.

20

2.2. Aparatul de monitorizare a vibrațiilor Leonova

Aparatul de monitorizare a vibrațiilor se prezintă în Fig. 2.2 [7].

Fig. 2.2 Aparatul Leonova [7]

21

Aparatul conține următoarele funcții [7]:

Fișiere – deschidere fișiere salvate de către operator și comunicare pentru transferul de date la calculator;

Turație – permite măsurarea turațiilor pentru elemente aflate în mișcare de rotație;

SPM – permite utilizarea metodelor de măsurare a impulsurilor de șoc;

Vibrații – permite măsurarea vibrațiilor elementelor utilizând accelerometre, permite analiza orbitei rulmenților și prezintă trendul monitorizării vibrațiilor într-un interval de timp.

Analog – permite monitorizarea diferiților parametrii industriali, cum ar fi: temperatura, presiunea etc.

Echilibrare – permite utilizarea metodelor de echilibrare a elementelor aflate în mișcare de rotație;

Aliniere – permite alinierea axelor elementelor;

Setări – permectrici.

Fig. 2.1 Principiul metodei True SPM

Se recomandă ca traductorul să fie amplasat cât mai aproape de lagarul rulmentului, iar fixarea traductorului se poate face prin intermediul unui magnet sau printr-un șurub fixat în lagar.

După identificarea unui defect, se poate utiliza o analiză de trend pentru a se anticipa momementul în care valoarea vibrațiilor ar putea atinge o valoare critică.

20

2.2. Aparatul de monitorizare a vibrațiilor Leonova

Aparatul de monitorizare a vibrațiilor se prezintă în Fig. 2.2 [7].

Fig. 2.2 Aparatul Leonova [7]

21

Aparatul conține următoarele funcții [7]:

Fișiere – deschidere fișiere salvate de către operator și comunicare pentru transferul de date la calculator;

Turație – permite măsurarea turațiilor pentru elemente aflate în mișcare de rotație;

SPM – permite utilizarea metodelor de măsurare a impulsurilor de șoc;

Vibrații – permite măsurarea vibrațiilor elementelor utilizând accelerometre, permite analiza orbitei rulmenților și prezintă trendul monitorizării vibrațiilor într-un interval de timp.

Analog – permite monitorizarea diferiților parametrii industriali, cum ar fi: temperatura, presiunea etc.

Echilibrare – permite utilizarea metodelor de echilibrare a elementelor aflate în mișcare de rotație;

Aliniere – permite alinierea axelor elementelor;

Setări – permite realizarea setărilor generale ale aparatului. Cele mai importante setări ale aparatului Leonova sunt:

– limba de afișare și de comunicare ale aparatului

– starea bateriei

– tipurile de accelerometre utilizate

– funcțiile și creditele pentru rundele de măsurare

– unitățile de măsură

– echilibrarea ( grade în sens opus față de sensul de rotație)

– comunicarea – USB sau port COM.

Tehnica dBm/dBc (impulsul puternic/impulsul slab) determină valoarea maximă dBm și valoarea dBc, iar unitatea de măsură este decibel dB. De asemenea, determină diametru arborelui în funcție de seria ISO a rulmentului.

Aparatul măsoară turația prin intermediul unui întrerupător de proximitate, iar măsurarea vibrațiilor se realizează în raport cu standardul ISO 2372, respectiv standardul ISO 10816. Masurarea vibrațiilor conform standardului ISO 2372 stabilește valoarea vitezei vibrației ( exprimată în mm/s), în domeniul de frecvență 10-1000 Hz.

Măsurarea vibrațiilor conform standardului ISO 10816 determină valoarea vibrației exprimată prin:

viteza vibrației ( având unitatea de măsură mm/s)

deplasarea vibrației ( având unitatea de măsură µm)

accelerația vibrației ( având unitatea de măsură mm/s2).

Domeniul de măsurare a frecvenței este 2-1000 Hz și se crează automat un spectru FFT.

Aparatul de măsurare a vibrațiilor Leonova permite și măsurarea vibrațiilor pe două canale. În acest caz, sunt conectate două traductoare și sunt afișate trei grafice:

spectru

22

spectru fază

semnal în funcție de timp.

Aparatul permite tipărirea rapoartelor de măsurare a vibrațiilor, precum și tipărirea rapoartelor de echilibrare și aliniere.

23

Capitolul 3 Asigurarea mentenanței predictive a ventilatoarelor utilizând monitorizarea vibrațiilor.

3.1.Studiu de caz:

Ventilatorul utilizat la cuptorul CR 4000 FLSMITH are rolul de a transporta gazele calde de ardere, din cuptor spre partea de măcinare a materiilor prime. O alta parte de gaze sunt transportate către turnul de umezire pentru a fi utilizate de catre diferite filtre.

Schema de funcționare a ventilatorului este prezentată în Fig. 3.1.

Fig. 3.1 Schema de principiu a ventilatorului

24

Pentru analiza spectrală a vibrațiilor a rulmenților s-a utilizat aparatul Leonova. Pentru rulmentul 3 s-au măsurat:

Turația rulmentului 3 al ventilatorului (Fig. 3.2)

Fig. 3.2 Turația rulmentului 3 al ventilatorului

Valorile dBm/dBc și spectrul FFT pentru rulmentul 3 al ventilatorului (Fig. 3.3).

Fig. 3.3 Valorile dBm/dBc și spectrul FFT pentru rulmentul 3 al ventilatorului

25

Valorile low rate/high rate și spectru FFT pentru rulmentul 3 al ventilatorului (Fig. 3.4).

Fig. 3.4 Valorile low rate/high rate și spectru FFT pentru rulmentul 3 al ventilatorului

Turația rulmentului 3 al ventilatorului aferente direcției axiale (Fig. 3.5)

Fig. 3.5 Turația rulmentului 3 al ventilatorului aferentă direcției axiale

26

Valorile vitezei vibrațiilor și spectrul FFT pentru rulmentul 3 al ventilatorului aferente direcției axiale (Fig. 3.6)

Fig. 3.6 Valorile vitezei vibrațiilor și spectrul FFT pentru rulmentul 3 al ventilatorului aferente direcției axiale

Turația rulmentului 3 al ventilatorului aferente direcției orizontale (Fig. 3.7)

Fig. 3.7 Turația rulmentului 3 al ventilatorului aferentă direcției orizontale

27

Valorile vitezei vibrațiilor și spectrul FFT pentru rulmentul 3 al ventilatorului aferente direcției orizontale (Fig. 3.8)

Fig. 3.8 Valorile vitezei vibrațiilor și spectrul FFT pentru rulmentul 3 al ventilatorului aferente direcției orizontale

Valorile acceleratiei vibrațiilor și spectrul FFT pentru rulmentul 3 al ventilatorului aferente direcției orizontale (Fig. 3.9)

Fig. 3.9 Valorile acceleratiei vibrațiilor și spectrul FFT pentru rulmentul 3 al ventilatorului aferente direcției orizontale

28

Turația rulmentului 3 al ventilatorului aferente direcției verticale (Fig. 3.10)

Fig. 3.10 Turația rulmentului 3 al ventilatorului aferentă direcției verticale

Valorile vitezei vibrațiilor și spectrul FFT pentru rulmentul 3 al ventilatorului aferente direcției verticale (Fig. 3.11)

Fig. 3.11 Valorile vitezei vibrațiilor și spectrul FFT pentru rulmentul 3 al ventilatorului aferente direcției verticale

29

Pentru rulmentul 4 s-au măsurat:

Turația rulmentului 4 al ventilatorului (Fig. 3.12)

Fig. 3.12 Turația rulmentului 4 al ventilatorului

Valorile dBm/dBc și spectrul FFT pentru rulmentul 4 al ventilatorului (Fig. 3.13).

Fig. 3.13 Valorile dBm/dBc și spectrul FFT pentru rulmentul 4 al ventilatorului

30

Valorile low rate/high rate și spectru FFT pentru rulmentul 4 al ventilatorului (Fig. 3.14).

Fig. 3.14 Valorile low rate/high rate și spectru FFT pentru rulmentul 4 al ventilatorului

Turația rulmentului 4 al ventilatorului aferente direcției axiale (Fig. 3.15)

Fig. 3.15 Turația rulmentului 4 al ventilatorului aferentă direcției axiale

31

Valorile vitezei vibrațiilor și spectrul FFT pentru rulmentul 4 al ventilatorului aferente direcției axiale (Fig. 3.16)

Fig. 3.16 Valorile vitezei vibrațiilor și spectrul FFT pentru rulmentul 4 al ventilatorului aferente direcției axiale

Turația rulmentului 4 al ventilatorului aferente direcției orizontale (Fig. 3.17)

Fig. 3.17 Turația rulmentului 4 al ventilatorului aferentă direcției orizontale

32

Valorile vitezei vibrațiilor și spectrul FFT pentru rulmentul 4 al ventilatorului aferente direcției orizontale (Fig. 3.18)

Fig. 3.18 Valorile vitezei vibrațiilor și spectrul FFT pentru rulmentul 4 al ventilatorului aferente direcției orizontale

Valorile acceleratiei vibrațiilor și spectrul FFT pentru rulmentul 4 al ventilatorului aferente direcției orizontale (Fig. 3.19)

Fig. 3.19 Valorile acceleratiei vibrațiilor și spectrul FFT pentru rulmentul 4 al ventilatorului aferente direcției orizontale

33

Turația rulmentului 4 al ventilatorului aferente direcției verticale (Fig. 3.20)

Fig. 3.20 Turația rulmentului 4 al ventilatorului aferentă direcției verticale

Valorile vitezei vibrațiilor și spectrul FFT pentru rulmentul 4 al ventilatorului aferente direcției verticale (Fig. 3.21)

Fig. 3.21 Valorile vitezei vibrațiilor și spectrul FFT pentru rulmentul 4 al ventilatorului aferente direcției verticale

34

Pentru perioada de monitorizare ventilatorului s-a constatat atingerea valorilor de alarmă a vitezei vibrațiilor aferente rulmenților 3 și 4 în data de 01.08.2013. Atingerea valorilor de alarmă s-au datorat depunerilor de particule pe paletele turbinei ventilatorului. S-au eliminate aceste particule, iar rulmenții 3 și 4 funcționează corect ( a se vedea data de 01.09.2013).

35

Concluzii

În lucrare se prezintă metoda bazată pe monitorizarea vibrațiilor pentru asigurarea mentemamței predictive.

Studiul de caz prezentat identifică un defect, care influentează funcționarea unui ventilator, prin măsurarea vibrațiilor.

36

Bibliografie

1. Baban,M – Fiabilitate, Editura Universității din Oradea,2004

2 .Keith Mobley- AN INTRODUCTION TO PREDICTIVE MAINTENANCE, Second Edition, Elsevier Science, 2002

3. http://www.femaris.ro/pdf_datasheet.php?products_id=125 (accesat la data de 17.04.2014)

4. http://www.ebs.ro/ro/produse/clarvision-erp/module-si-functionalitati. html/ mentenanta.html (accesat la data de 17.05.2014)

5. http://vibrotestdiagnostic.ro/at_1_maintenance.shtml (accesat la data de 17.04.2014)

6. http://www.dinamice.ro/mentenanta (accesat la data de 14.04.2014)

7. Manualul de utilizare a aparatului Leonova

37

Partea II

EFICIENȚA ECONOMICĂ A METODEI DE ANALIZĂ A LUBRIFIANTULUI LA UNGEREA REDUCTOARELOR

38

Capitolul 4 Aspecte teoretice privind monitorizarea echipamentelor prin analiza de ulei

4.1 Metoda analizei de ulei

Metoda analizei de ulei reprezintă o metodă de a asigura mentenanța echipamentelor tehnice prin monitorizarea și verificarea lubrifiantului utilizat pentru buna funcționare a echipamentului [3].

Metoda se bazează pe:

modificarea caracteristicilor lubrifianților (de exemplu vâscozitatea lubrifiantului);

existența unor particule de metal în lubrifianți, caracterizate prin concentrația și dimensiunile particulelor de metal. Particulele de metal oferă informații privind starea componentelor din interiorul echipamentelor. Uzura suprafetelor componentelor echipamentelor este mai mare dacă concentrația de particule este mai mare sau dacă dimensiunile particulelor de metal sunt mai mari.

contaminarea lubrifianților prin identificarea de particule de praf, apa etc în lubrifianți.

Utilizarea în practică a metodei de analiză a uleiului se realizează conform schemei din Fig. 4.1.

39

Fig.4.1 Schema metodei de analiză a uleiului

40

În practică, metoda analizei de ulei se aplică la diferite echipamente, cum ar fi:

lagăre de alunecare

lagăre de rostogolire

motoare termice

compresoare

pompe hidraulice

reductoare de viteză

cutii de viteze

motoare ale autovehiculelor

diferite sisteme hidraulice

centre de prelucrare prin așchiere

turbine

transformatoare electrice

ventilatoare

Prin monitorizarea performanțelor lubrifiantului monitorizat se stabililește starea lubrifiantului la un moment dat, iar prin analiza particulelor de metal din lubrifiant se stabilește stare de defectare sau starea de bună funcționare a echipamentului monitorizat [2].

Starea de funcționare a echipamentului utilizând analiza particulelor de metal constă în [4]:

analiza formelor particulelor de metal

mărimea particulelor de metal

compoziția particulelor de metal

cantitatea particulelor de metal.

Principalul avantaj al metodei de monitorizare a echipamentelor tehnice prin analiza de lubrifiant este posibilitatea de a identifica defectarea echipamentului înca din faza inițială de apariție a defectelor.

Identificarea defectelor echipamentelor prin diferite metode de monitorizare a unor parametri contribuie la [1]:

cresterea fiabilității echipamentelor

cresterea disponibilității echipamentelor

reducerea cheltuielilor de mentenanță a echipamentelor

îmbunătățirea calității produselor

reducerea timpilor de nefuncționare a echipamentelor datorită operațiilor de mentenanță

41

4.2 Aparatura utilizată pentru analiza de ulei

Pentru a determina starea unui lubrifiant se realizează următoarele măsurători:

vâscozitatea lubrifiantului

compozitia particolelor de material din lubrifiant

cantitatea de apă din lubrifiant

numărarea de particule din lubrifiant.

Vâzcozitatea reprezintă capacitatea unui ului de a asigura lubrifierea diferitelor organe de malini. Pentru măsurarea vâscozității unui lubrifiant se poate utiliza aparatul Visgage. Aparatulul este prezentat în Fig.4.2 [6].

Fig. 4.2 Aparatul Visgage [6]

42

Spectrometria (ferografia analitică) determină compoziția perticulelor din proba de lubrifiant și prezintă informații privind materialele din proba ( tipul materialului, mărimea, concentrația și distribuția teoretică).

Pentru a se aplica metoda se obține o probă de lubrifiant, din care se prelevă o cantitate de lubrifiant care se filtrează cu ajutorul unui filtru de tip Millipore [5].

Un pachet kit filtrare de tip Millipore se prezintă în figura 4.3.

Fig.4.3 Pachet kit filtrare de tip Millipore [5]

43

În continuare, o cantitate de lubrifiant filtrat este examinat utilizând un microscop optic digital. În Fig.4.4 se prezintă microscopul optic digital cu cameră Dino Life [7,9].

Fig.4.4 Microscop optic digital cu cameră Dino Life

Pe monitorul calculatorului se prezintă o probă care prezintă impurități de particule nemetalice având dimensiuni mici și mari, precum și particule metalice caracterizate de dimensiuni mici (Fig.4.5).

44

Fig.4.5 Imaginea probei obținută cu Microscop optic digital cu cameră Dino Lite

Cu ajutorul unui microscop optic se pot obține următoarele informații ale unei probe de lubrifiant:

– particule de culoare deschisă, care indică uzură recentă

– particule de culoare închisă, care indică particule oxidate

– diferiți oxizi

– polimeri

– particule de vopsea

– alte particule (plastic etc).

Pentru analiza și interpretarea rezultatelor se utilizează o riglă digitală unitatii Dino-Lite [7,9]. Rigla se prezintă în Fig 4.4.

45

Fig.4.6 Rigla digitala a unitatii Dino-Lite [7,9]

Pentru a monitoriza conținutul de apă dintr-un lubrifiant se poate utiliza kit-ul de tip Hydac. Acest kit este prezentant în Fig.4.7 [10].

Fig.4.7 Kit-ul Hydac [10].

46

Kit-ul este alcătuit din următoarele componente [10]:

1.Celulă de măsurare

2. Reagent A 500 ml în flacoan

3.Reagent B 50 ml în pungă

4.Siringă de 5 ml

5.Siringă de 1ml

4. Pensetă

7.Foarfecă

8. Pahar de măsurare 10 ml tip Berzelius.

Pentru numărarea de particule se poate utiliza aparatul FCU 1000 produs de firma Hydac [11]. Aparat este prezentat în Fig.4.8.

Fig.4.8 Aparat FCU 1000 produs de firma Hydac [11]

Aparatul determină contaminarea cu particule, precum și umiditatea și temperatura lubrifiantului. Toate valorile măsurate sunt memorate , iar aparatul este prevăzut cu o memorie mobilă USBpentru a transfera și vizualizat detele înregistrate cu ajutorul unui calculator.

Datele măsurate se compară cu valorile de referință precizate de către [8]:

47

ISO 4406

SAE AS 4059

NAS 1638

Pentru lubrifianți care prezintă vâscozitate ridicată se utilizează spectrometria, iar pentru lubrifianți care au vâscozitate mică și medie se utilizează numărătorul de particule.

Monitorizarea vibrațiilor prezintă informații despre uzura unui echipament după ce uzura s-a produs. Analiza de ulei prezintă avantajul că oferă informații despre uzura unui echipament încă din faza inițială de producere a uzurii echipamentului.

48

Capitolul 5 Asigurarea eficienței economice a metodei de analiză a lubrifiantului utilizat la reductoare

5.1 Studiu de caz

Metoda analizei de lubrifiant se aplică pentru reductorul de acționare a cuptorului rotativ din industria cimentului (Fig.5.1).

Reductorul RRR este un reductor având două trepte cilindrice, iar axele arborelui de intrare, respectiv de ieșire sunt în plan orizontal. Etanșarea arborilor se realizează prin intermediul unor capace de etansare prevăzute cu inele de etansare. Accesul în interiorul reductorului se realizează prin capace, iar pentru eliminarea uleiului sunt prevăzute orificii.

Principalele caracteristice ale reductorului sunt:

puterea nominală a motorului: 400kW

turația de intrare: 750 rot/min

turația de ieșire: 26,97 rot/min

raportul de transmitere: 27,81.

Ungerea angrenajelor și a lagărelor se realizează prin barbotaj, prin intermediul roților dințate care sunt de dimensiuni mari și sunt imersate în baia de ulei. Pentru ungere se prevăd și diferite elemente constructive, cum ar fi : placi racloare, canale de dirijare, pereți de despărțire etc. Temperatura uleiul în timpul funcționării reductorului de până la 80 ºC este normală, dar dacă se depăsește această temperatura se impune o răcire auxiliară.

49

Fig. 5.1 Reductorul pentru acționarea unui cuptorului rotativ din industria cimentului

50

Pentru ungerea reductorului se utilizează ulei Shell Omala HD 220. S-a prelevat la interval de timp probe pentru care s-au determinat:

vâscozitatea lubrifiantului

compozitia particulelor de material din lubrifiant

cantitatea de apă din lubrifiant

A) Vâscozitatea s-a determinat utilizând aparatul Visgage, iar valorile obținute nu depăsesc limita admisă pentru uleiul Shell Omala HD 220 [12]. În Fig.5.2 se prezintă un exemplu, în care valoarea măsurata pentru vâscozitatea cinematică este de 198 cSt.

Fig.5.2 Valoarea măsurată pentru proba de lubrifiant Shell Omala HD 220 utilizând aparatul Visgage

b) Spectrometria stabilește compoziția particulelor de material din lubrifiant, iar apoi se interpretează valorile experimentale. Se poate stabilii gradul de uzură a componentelor care alcătuiesc reductorul și sursa posibilă de uzură a reductorului. S-au filtrat cu kit-ul de filtrare Millipore, iar apoi s-au examinat probele utilizând microscopul optic digital cu cameră Dino Life. S-a utilizat spectrometria deoarece lubrifiantul Sheell Omala HD 220 are vâscozitatea cinematică ridicată.

51

Rezultatele sunt prezentate în tabelul 5.1

Tabelul 5.1 Analiza lubrifiant Sheell Omala HD 220

52

53

54

Se impune filtrarea lubrifiantul după 16700 ore de funcționare, respectiv 42700 ore de funcționare. În urma filtrării a fost necesar completarea cu lubrifiant Shell Omala HD 220, reductorul fiind în stare perfecta de funcționare.

C) Cantitatea de apă din lubrifiant s-a determinat pentru probele prelevate de lubrifiant Shell Omala HD 220. Cantitatea de apă din lubrifiant s-a determinat utilizând Kit-ul Hydac, iar valoare maximă a fost de 0,2 % (a se vedea Fig. 5.3), reprezentând o valoare nesemnificativă a conținutului de apă din lubrifiantul Shell Omala HD 220.

Fig.5.3 Valoarea conținutului de apă din lubrifiantul Shell Omala HD 220 pentru reductor

55

5.2 Calculul eficienței economice a metodei de analiză a lubrifiantului utilizat la reductoare

Este foarte important ca reductorul să funcționeze corespunzător, deoarece defectarea reductorului conduce la oprirea cuptorului rotativ din industria cimentului, rezultând pierderi însemnate pentru societate prin neproducerea de ciment.

Utilizând analiza de particule de uzură s-a prelungit durata de funcționare a reductorulului prin mentenanța predictivă bazată pe analiza de ulei. Dacă nu s-ar utiliza mentenanța predictivă, se impunea schimbarea lubrifiantului din reductor, operație care necesită oprirea cuptorului.

Utilizând analiza de ulei se stabilește momentul filtrării lubrifiantului, operație care se realizează fără oprirea cuptorului. Filtrarea s-a realizat la un interval de timp de aproximativ 2 ani, astfel incăt s-a efectuat de două ori pentru o perioada de analizată.

Utilizarea mentenanței predictive bazate pe analiza de lubrifiant conduce la următoarele costuri:

filtre: 2 bucăți×900 lei=1800 lei

efectuare operație filtrare: 2 operații×1350 lei= 2700 lei

cheltuieli pentru analiza de lubrifiant: 900 lei

completare cu lubrifiant de tip Shell Omala HD 220: 372 litri×18,75 lei=6603 lei

Prin urmare, cheltuielile cu manopera și cu materiale utilizând mentenanța predictivă bazată pe analiza de lubrifiant sunt:

Cheltuieli mentenanta predictivă= 12003 lei.

În situația în care nu s-ar fi utilizat mentenanța predictivă bazată pe analiza de lubrifiant, furnizorul lubrifiantului recomandă schimbarea lubrifiantului după doi ani de funcționare a reductorului. Prin urmare, pe perioada de cinci ani se vor efectua 2 schimburi de lubrifiant.

În cazul mentenanței preventive există următoarele costuri:

efectuarea mentenanței preventive (manoperă, materiale): 2 intervenții×4500 lei = 9000 lei

schimbul de lubrifiant tip Shell Omala HD 220 de 1200 litrii: 2 intervenții ×1200 litrii×18,75 lei=45000 lei

Prin urmare, cheltuielile cu manopera și cu materiale utilizând mentenanța preventive bazată pe analiza de lubrifiant sunt:

Cheltuieli mentenanta preventivă= 54000 lei.

Pentru perioada analizată, prin aplicarea mentenanței predictive bazată pe analiza de lubrifiant cheltuielile cu întreținerea reductorului scad cu 41997 lei.

56

În situația mentenanței preventive poate apărea situații critică în care lubrifiantul se oxidează și își pierde proprietățile de lubrifiere, inainte de durata schimbării lubrifiantului, recomandată de producător.

În această situație pierderile sunt foarte mari deoarece se oprește cuptorul pe o perioadă de 1-2 zile, iar capacitatea de producție a cuptorului din industria de ciment este de 4000 tone/zi.

57

Concluzii

În lucrare s-a prezentat metoda de monitorizare a unui reductor bazat pe analiza de ulei. Utilizând această metoda, în cazul unui reductor, s-au redus costurile de întreținere a reductorului cu suma de 41997 lei.

58

Bibliografie

1. Băban,M., Baban C.F., Radu, I.E – Modelarea fiabilității echipamentelor, Editura Universității din Oradea, 2003

2. R. Keith Mobley An introduction to predictive maintenance, Editura Butterworth-Heinemann, 2002

3. Scheffer C, Girdhar P – Practical Machinery Vibration Analysis and Predictive Maintenance, IDC Technologies,2004

4. Gonçalves A.C., Silva J.B.C – Predictive maintenance of a reducer with contaminated oil under an excentrical load through vibration and oil analysis, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, vol 33, no 1,2011

5 www.millipore.com- accesat în data de 18.04.2014

6 http://www.visgage.com – accesat în data de 18.04.2014

7. www.dino-lite.eu -accesat în data de 9.05.2014

8. *** Hydac – Particle Measurement Technology in Practice. From Theory to Application, 2008

9. *** Dino – Lite User Manual

10. *** Hydac International – WTK 300 WaterTest Kit Operating Manual

11. *** Hydac International – FCU seria 1000 Numarator de particule Instructiuni de utilizare si intretinere, traducere engleză

12.http://www.shell.com/global/products-services/solutions-for-businesses/marine-products/products/lubricants/omala.html -accesat la data de 22.04.2014

Bibliografie

1. Băban,M., Baban C.F., Radu, I.E – Modelarea fiabilității echipamentelor, Editura Universității din Oradea, 2003

2. R. Keith Mobley An introduction to predictive maintenance, Editura Butterworth-Heinemann, 2002

3. Scheffer C, Girdhar P – Practical Machinery Vibration Analysis and Predictive Maintenance, IDC Technologies,2004

4. Gonçalves A.C., Silva J.B.C – Predictive maintenance of a reducer with contaminated oil under an excentrical load through vibration and oil analysis, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, vol 33, no 1,2011

5 www.millipore.com- accesat în data de 18.04.2014

6 http://www.visgage.com – accesat în data de 18.04.2014

7. www.dino-lite.eu -accesat în data de 9.05.2014

8. *** Hydac – Particle Measurement Technology in Practice. From Theory to Application, 2008

9. *** Dino – Lite User Manual

10. *** Hydac International – WTK 300 WaterTest Kit Operating Manual

11. *** Hydac International – FCU seria 1000 Numarator de particule Instructiuni de utilizare si intretinere, traducere engleză

12.http://www.shell.com/global/products-services/solutions-for-businesses/marine-products/products/lubricants/omala.html -accesat la data de 22.04.2014