Aktuální vydání

celé číslo

12

2020

Systémy DCS pro kontinuální a dávkové výrobní procesy

Provozní analytická technika

celé číslo

Příběh o servomotoru, údržbě a opravách

Spolehlivý chod elektrických a elektronických zařízení je pro hladký provoz vždy naprosto zásadní. Proto mají profesionální opravy, údržba a prevence zcela nezastupitelnou roli ve všech oblastech (nejen) průmyslové automatizace.

Opravy a prevence

Spolehlivě fungující díly a součástky jsou pro průmyslový provoz naprosto nepostradatelné. A přece se čas od času stane, že vznikne závada, kterou ani oddělení údržby nedokáže odstranit. V takovém případě následuje jeden ze tří scénářů. Ten nejlepší je, má-li podnik na skladě totožný díl a může poškozený nahradit. Horší je nutnost zaslat díl do opravy a čekat na opravený. Z finančního hlediska je nejhorším případem nutnost koupit díl nový, přičemž jeho dodání často může trvat stejně dlouho jako oprava porouchaného. Proto je velmi důležité myslet včas na prevenci a např. u servomotorů provádět pravidelnou vibrodiagnostiku, která dokáže poruchy předvídat a tak výrazně prodloužit životnost zařízení.

Vibrodiagnostika

Vibrodiagnostika je jeden z nástrojů preventivní a prediktivní údržby. Zabývá se analýzou vibrací převážně ve strojích s rotačním nebo lineárním pohybem. Vibrace jsou odezvou na budicí síly generované strojem, tzn. budicí síly pohybujících se částí stroje (rotor, záběry ozubení), popř. náhodné síly (kavitace, turbulence apod.) a třecí síly. Analýza vibrací pomocí FFT (Fast Fourier Transformation neboli rychlé Fourierovy transformace, používané mj. při analýze signálů coby odezvy stroje na budicí síly) umožňuje určit zdroj těchto sil a tím lokalizovat a specifikovat poškozenou část stroje.

Na rozdíl od vibromonitoringu, který zaznamenává celkovou úroveň vibrací na základě měření amplitudy kmitů v určitém frekvenčním rozsahu, vibrodiagnostika se zabývá kompletním rozborem signálu (časový průběh signálu, analýza pomocí FFT, různé měřicí metody). Vibrodiagnostika využívá pro podrobný rozbor naměřeného časového záznamu matematické modely frekvenční analýzy. Z výsledku lze určit kritické frekvence, které mohou poukazovat na blížící se poruchu. Nejčastějšími příčinami rostoucích vibrací může být nesouosost spojek a převodů, nevyváženost rotorů, mechanické vůle, poškození valivých ložisek, opotřebení převodů, zadírání, hydraulické a aerodynamické problémy, elektrické závady motorů nebo excentricita rotující části.

Jak provádět vibrodiagnostiku správně?

Pro začátek je nutné znát základní parametry stroje, jako je rychlost otáčení diagnostikovaných rotujících částí, jejich dynamiku a technické parametry (ložiska, parametry ozubení převodovek, řemenových převodů a elektromotorů, počty lopatek ventilátorů apod.). Pro kompletní analýzu se využívá měření fáze specifikující nevývahy a nesouososti. Vhodné jsou také záznamy referenčních frekvenčních spekter pro možnost porovnání naměřených hodnot. Samozřejmostí je záznam celkových úrovní vibrací v čase neboli trend. Při samotném měření je nutné měřit na stejných místech a nastavit potřebné parametry měření: frekvenční rozsah (0 až fmax), počet spektrálních čar (dostatečný frekvenční krok) atd. Je vhodné měřit na nezatíženém stroji (např. mimo výrobní cyklus), aby byly eliminovány externí rušivé signály. Zároveň se doporučuje měřit při provozních otáčkách se zajištěním opakovatelnosti měření za stejných počátečních podmínek provozu.

Vibrodiagnostika je jednou z nejdůležitějších součástí Condition monitoringu (CM) neboli sledování stavu strojů a je součástí tzv. chytré údržby. Condition monitoring je proces sledování stavu stroje z hlediska jeho parametrů (vibrace, teplota, kvalita oleje atd.). Monitorují se významné změny měřených veličin, které jsou indikativní pro rozvíjející se poruchy.

Chytrá údržba vychází z prediktivní údržby a procesů CM. Kromě monitorování hodnot měřených veličin a vyhodnocování pravděpodobnosti blížící se poruchy umí vytvořit úkol pro konkrétní osobu. Funguje tak jako kolekce nástrojů pro údržbáře, který má potřebné informace neustále k dispozici.

Konsignační sklady

V případě nutnosti oprav jsou výhodnou alternativou konsignační sklady, kde jsou v zásobě nejpoužívanější typy dílů (např. servomotorů) a odkud je při poruše zákazníkovi obratem zaslán nový. Liberecká firma FOXON nabízí nejen zřízení konsignačních skladů, ale i výměny nefunkčních dílů za funkční. Jestliže se zákazníkovi rozbije díl, který je zrovna skladem, není třeba plýtvat penězi na koupi nového ani čekat dva až pět týdnů na opravu. Jednoduše je mu zaslán funkční díl a on obratem pošle svůj rozbitý zpět. Záruční doba je stejná jako v případě opravy, a zákazník tudíž šetří čas i peníze.

Foxon se specializuje na opravy starších dílů průmyslové automatizace společnosti Siemens, které již ve většině případů výrobce nepodporuje, nezajišťuje náhradní díly, servis apod. Opravuje, testuje a prodává starší díly Simatic S5/S7, Simodrive, Sinumerik,Teleperm a Iskamatic, tzn. zdroje, IO karty, CPU, komunikační karty, monitory, operátorské panely, klávesnice, měniče frekvence, programovací počítače PG a další. Skladem drží desetitisíce starších dílů Siemens, z nichž mnoho již výrobce neopravuje ani neprodává.

Důkladné testování

Při zasílání dílu do opravy by se zákazník měl ujistit, zda servisní firma opravené díly dobře testuje, ideálně v plné zátěži. Například u servomotorů je nezbytné testování inkrementálních, absolutních i sériových snímačů, ložisek, hřídele, konektorů a mnohého dalšího. Operátorské panely HMI (Human Machine Interface – uživatelské rozhraní) zase vyžadují testování monitoru, tlačítek nebo dotykového displeje, komunikačních rozhraní atd.

Závěr

A jaké jsou výhody profesionálních oprav? Značná úspora nákladů oproti nákupu nových dílů a záruka na opravené díly, která je často stejná jako u dílů nových. Opravit také v mnoha případech lze i díly, které výrobce již neprodává a ani nadále nenabízí jejich servis. Rychlost opravy je často srovnatelná s dodávkou nového dílu. Opravárenské společnosti navíc zajišťují servis pro značnou část výrobců, a není tak třeba zasílat díly každému výrobci zvlášť.

(FOXON s. r. o.)

Příběh jednoho servomotoru

Pokud existuje něco jako nebe pro servomotory, jsem asi na poloviční cestě k němu. Něco se zaseklo a mám pocit jako po ráně kladivem. Moment, to byla rána kladivem! Au! To mám za ty nekonečné motohodiny práce? Já přece nemůžu za to, že se ve mně něco zadřelo. A domácího lékaře si taky po večerech nečtu, abych se sám uměl spravit. Nade mnou se baví lidi. Neposlouchám cizí rozhovory, ale někdo zakřičel „měli jste dělat pravidelnou vibrodiagnostiku“ tak hlasitě, že to neuniklo ani mně. No, nevím, co to je, tak se mě to asi netýká. A jéje! Údržbáři a jejich kroucení hlavou. Že prý do opravy – to jako já?

Hurá, výlet! Ale že se budu mačkat v krabici v autě spolu s dalšími padesáti díly, to teda není Karibik. Á, krabice už se otevírá. Cože, horká lázeň? No, proč ne, jeden je z té věčné práce zaprášený a špinavý… A fén, to si dám líbit! Ale moment, rozebrat? A bez umrtvení? Hej, to je moje součástka! Připadám si jako kuře bez nádivky. Ale zdá se, že operace se zdařila, pacient přežil! A už dokonce i funguje! Ty jo, takhle rychle jsem nemakal ani nepamatuju, to je fitko!

No, dobře mi protáhli ložiska. Tomu říkám třítýdenní volno! A už se jede z ozdravné dovolené zase domů, jako nový. A může se makat. Akorát na mě něco přidělali. A už to slyším zase, vibrodiagnostika. A že se prý jen tak nerozbiju, no, škoda…

Obr. 1. Ukázky opravovaných dílů

Obr. 2. Elektromotor před repasí u firmy Foxon (vlevo) a po ní (vpravo)

Obr. 3. Elektrotechnické součástky v konsignačním skladu

Obr. 4. Testování modulů Siemens Simodrive 611

Obr. 5. Opravy dílů průmyslové automatizace

Obr. 6. Testování opravených dílů