Kunnonvalvonnan ja diagnostiikan mahdollisuudet · 2014-02-27 · suorituskyvyn parametreja ja toimitaan ... Esimerkki 1 Vuorausten eliniän optimointi – mitä teemme 8 27.2.2014

© Outotec - All rights reserved

Kunnonvalvonnan ja diagnostiikan mahdollisuudet

Juha Kautto

Manager, Preventive Maintenance

Outotec (Finland) Oy

Service Center Finland and Baltics

[email protected]

050 – 454 8802


27.2.2014 Outotec2

Kuntoon Perustuva Kunnossapito (CBM)

Kuntoon perustuva kunnossapito(standardin SFS-EN 13306 mukaan):

”Ehkäisevää kunnossapitoa, jossa seurataan kohteen suorituskykyä tai

suorituskyvyn parametreja ja toimitaan

havaintojen mukaisesti…

Seuranta voi olla aikataulutettua, jatkuvaa tai sitä tehdään tarvittaessa”…o määritelmä ei ota kantaa siihen, millaisilla

menetelmillä tai parametreilla kohdetta valvotaan

o koneen kuntoa tulee valvoa menetelmillä, joilla voidaan havaita luotettavasti todennäköiset viat, seurata niiden kehitystä ja ennustaa

o vikaantumismekanismit ja niiden etenemisnopeudet tulee tuntea

o Tulee tuntea, millaisia oireita eri vikaantumismekanismit on aiheuttavat


27.2.2014 Outotec3

Usein CBM ymmärretään vain kunnonvalvontana

Laajemmassa merkityksessä CBM sisältää kaikki ne toimenpiteet, joilla havainnoidaan ja määritellään laitteiden tuotantokunto ja –tehokkuus sekä toimitaan tehtyjen havaintojen mukaan

o CBM sisältää niin kunnossapidon, kuin käytönkin toimenpiteitä

o CBM on käytön ja kunnossapidon hallinnan ja ohjauksen työkalu

o Vikojen ja vikaantumisen hallinnan lisäksi huomioidaan, että tuotantolaitoksen tehokkuus muodostuu suuremmasta kokonaisuudesta

Tavoitteena vikaantumattomaan ja häiriöttömään toimintaan pyrkiminen



27.2.2014 Outotec4

Tavoitteet:o Tavoitteet määritellään liiketoiminnan asettamista tuotantotavoitteistao Tavoitteena saavuttaa tuotantotavoitteita vastaava käytettävyyso Laitoksen kokonaistehokkuuso Investointien tehokas hyödyntämineno Seisokkien välttäminen (= vikaantumisen estäminen)o Seisokkien lyhentämineno Seisokkien välin pidentäminen

Perusteet:o Pyrkimys käynninaikaisiin menetelmiino Toimintaolosuhteiden ylläpitäminen - tekniset tarkastukset ja puhdistukset osana päivittäistä

kunnossapitoao Kunnonvalvonta osana päivittäistä kunnossapitoao Koneiden kriittisyyden tuntemuso Todennäköisten vikojen tunnistaminen (miten tunnistetaan = kunnonvalvontamenetelmä)o Todennäköisten vikaantumismekanismien ja niiden etenemisnopeuksien tuntemus (= miten

usein tulee valvoa)o Soveltuvien menetelmien tuntemineno Jne.



27.2.2014 Outotec5

Toimenpiteet vikaantumattomaan ja häiriöttömään toimintaan pyrittäessä

o toimintaolosuhteiden ylläpitäminen

o vikaantumisen ennakointi ja estäminen puuttumalla sellaisiin olosuhteiden muutoksiin, joilla on vaikutusta koneiden vikaantumiseen ja luotettavuuden vähenemiseen

o laitteiden ja prosessien toimintakunnon ja tehokkuuden määrittäminen

o poikkeamien havaitseminen

o alkavien vikaantumisten havaitseminen mahdollisimman aikaisessa vaiheessa

o etenemisvaiheessa olevien vikojen seuranta

o huoltojen ja korjausten sekä niiden ajankohdan määrittäminen siten, että laitteet ja prosessit palautetaan alkuperäiseen tuotantokuntoon

o parantava kunnossapito laitteille, joissa jatkuvaa vikaantumista (ml. kunnossapidettävyys)



Tyypillistä kuntoon perustuvalle kunnossapidolle

o Koneiden kunnon kehitystä valvotaan käynninaikaisesti

• teknisillä tarkastuksilla

• periodisilla ja/tai Online mittauksilla

• prosessi- ja ajoparametrien perusteella

• toiminta suunniteltua ja jatkuvaa

o Kunnonvalvonta määrittää koneiden kunnon

• kuntotietoa käytetään hyväksi laitoksen käytön- ja kunnossapidonsuunnittelussa

o Mittaukset ja tarkastukset osana päivittäistä toimintaa

• tehdään aina ennalta suunnitellun ohjelman ja toimintatavan mukaan

• toimintatapoja muutetaan vain harkitusti

o Koneiden huolto- ja korjaustoimenpiteet sekä niiden aikataulutus määritetään kunnonvalvonnan tekemien havaintojen perusteella

o Kun koneiden kunnossa havaitaan poikkeamia

• nopea diagnoosi mahdollisesta viasta ja luotettava ennuste sen etenemisestä määrittää kunnossapidon seuraavan vaiheen

o Korjaus- ja huoltotoimenpiteet sekä muut rutiinit standardoitu

27.2.2014 Outotec6


Kuntoon perustuvan kunnossapidon tulevaisuus

Erilaisia ”raja-arvoja” koneiden kunnon määrittämiseksi

o Kunnossapidollinen raja (perinteinen kunnonvalvonta)

o Prosessitekninen raja

o Energian kulutus

o Elinkaarenvaihe

o Rasitus

o Olosuhteet

o Jne.

Kokonaisuuden kannalta pitäisi pystyä määrittämään kombinaatio (indeksi) em. asioista, jolla koko laitoksen elinkaaren ajalle

27.2.2014 Outotec7


Esimerkki 1 Vuorausten eliniän optimointi – mitä teemme

27.2.2014 Outotec8

Specialize in the analysis of grindingmills.

Provide an innovative 3D laser scanning service utilizing leading edge technologies to measure and model our customers processes and equipment.

Provide highly accurate information and understanding of the condition of mill internals necessary for optimizing operational performance and equipment availability.


27.2.2014 Outotec9



27.2.2014 Outotec10



27.2.2014 Outotec11



27.2.2014 Outotec12



27.2.2014 Outotec13



27.2.2014 Outotec14


Liner Condition Monitoring

• Standard MillMapper & CrusherMapper Offering

Maintenance Optimization Services

• Reline Planning Scenario Modelling

• Availability analysis

• Liners supply chain analysis (Inventory Management)

Process Optimization Services

• Metallurgical Package

• Liner Design based on performance & availability

• Reline time and liners lifecycle analysis

Performance Based Maintenance & Operation Services

• Performance Analytics

• Reline and liner design management based on process & business performance

• Liners Condition Analysis

• Failure Detection

• Reline/FailureForecast based on wear trends

• OSS/CSS Analysis

• Ball Size Distribution

• Open Area

• DEM Simulations

• Lifter Face Angle

• Trajectory Analysis

• Volumetric Analysis

• Ball/Ore Levels

• Liners Volume

• Mill Volume

• JKSimMetparameterization

• On-Line Charge Control

• Critical Speed Dynamic Control

• Reline Management and Scheduling Based on Process & Business Performance

• Liners Design and supply management based on Process, inventory management & Business Performance

• Reline/Failure Limits change Management & Risk Analysis

• Reline and Maintenance Plan Analysis and Optimization

• InventoryManagement Analysis Tools

• Reline and OSS/CSS Scenario modelling


Ball Charge Tracking


• Reduced ball charge variability Increased throughput and improved mill performance

• Old methods of determining ball charge are inaccurate compared to 3D laser scanning method

• Reduces Wastage

Maximizing Throughput

Accurate Ball Charge and Mill Volume Tracking


•0

•2000

•4000

•6000

•8000

•10000

•12000

•14000

•16000

•18000

•20000

•22-02-08 •12-04-08 •01-06-08 •21-07-08 •09-09-08 •29-10-08 •18-12-08

•Tiime[days]

•Mill Power •Tonnage

Maximizing Grinding Efficiency

Optimization through Liner Redesign


Face Angle

A:B Ratio

• Liner Volume/Weights

Media/Charge –

Volume & Weight

Ball Size Distribution

•

JKSIMMET

• Avg Belly Dia

• Belly Length

• Charge %

• Feed Cone Angle

• Discharge Cone Angle

Open Area

Optimizing Mill Performance

Metallurgical Parameter Monitoring


CrusherMapper 3D


Esimerkki 1 Suunnittelematon seisokki

Vikaantumattomaan toimintaan pyrkiminen voi säästää erittäin paljon rahaa

27.2.2014 Outotec20

Tällä hetkellä teollisuuskohteissa keskimäärin 80–90 % kaikista koneista on täysin ehjiä

10–20 % koneita on sellaisia, joissa on jotain poikkeamaa, mutta poikkeama ei johda vikaantumiseen

Vain n. 2-5 % koko konekannasta on sellaisia, että niissä havaitaan korjaus- / huoltotoimenpiteitä vaativa vikaantumista

70–80 % huolellisesti asennettujen ja kunnossapidettyjen koneiden vikaantumisista noudattaa koko elinkaaren ajan vikaantumiskäyrää, jossa ei esiinny merkittävää vikaantumista eliniän alussa ja eikä varsinaista loppuunkulumisaluetta, eli vikaantuminen on satunnaista.

Tulee siis lähteä olettamuksesta, että vikaantuminen on ennalta arvaamatonta ja voi tapahtua milloin tahansa, kuin olettaa että se tapahtuu vasta tietyn ajan tai käyttömäärän jälkeen

VALVONNAN TARVE ON JATKUVAA RIIPPUMATTA LAITOKSEN TAI KONEEN

ELINKAAREN VAIHEESTA


Esimerkki 1 Suunnittelematon seisokki

Esimerkkinä rikastamo, jossa 120 kpl kriittisiä koneita ja kuvassa esitetty tilastollinen todennäköisyys:

� 88 % (106 kpl) täysin ehjiä

� 9% (11 kpl) sellaisia, joissa poikkeamaa (esim. voiteluongelmaa, linjausvirhettä jne.)

� 3 % (4 kpl) sellaisia, että niissä havaitaan korjaus- / huoltotoimenpiteitä vaativa vikaantumista

� Nuo 3 % on sellaisia, jotka voivat aiheuttaa laitoksen seisokin (palautumisaika viasta 1 vrk) = 4 kpl x 1 vrk seisokki / vuosi

� Tuotannon menetys 30 000 € / tunti

� 4 vrk suunnittelemattoman seisokin aiheuttama tuotannonmenetys 2.9 milj.€

� Jos suunnitellusti, ei suunnittelematonta tuotannon menetystä

27.2.2014 Outotec21

Osasto 1

Osasto 2

Osasto 3

Osasto 4

Osasto 5


Esimerkki 2 Seisokkivälin pidentäminen

27.2.2014 Outotec22

Helpoimmin tuotantoa voidaan nostaa pidentämällä tuotantoaikaa:

o pyrkimällä vikaantumattomaan tuotantoon

o lyhentämällä seisokkeja

o pidentämällä seisokkivälejä

o …


Esimerkki 2 Seisokkivälin pidentäminen

Esimerkkinä pieni rikastamo, jossa kulumisesta johtuva 12 h

huoltoseisokki neljän viikon välein (1 x / kk = 12 kpl / vuosi)

� Tuotannon menetys 100 000 € / päivä

� Yhden seisokin takia menetetty tuotanto 50 000 € / seisokki

� Jos seisokkiväliä pidennetään kunnonvalvonnan keinoin esimerkiksi 8

viikkoon (6 seisokkia / vuosi) saadaan lisää tuotantoa (myyntiä) 300 000

€ / vuosi

27.2.2014 Outotec23


24

• 40 % koneiden vikaantumisista on seurausta epätasapainosta

• 30 % koneiden vikaantumisista on seurausta linjausvirheestä.

• Pyörivillä koneilla vikaantuminen yleisimmin ilmenee laakerivikoina

• Tilastoissa esitetään usein, että vierintälaakeroitujen pyörivien koneiden yleisin vikaantumisen syy on laakerivika.

• Tämä ei tarkoita sitä, että vikaantuminen aiheutuisi laakerista, vaan siitä, että laakeri vaurioituu kuormituksen tai jonkin muun vikaantumismekanismin seurauksena.

Esimerkki 4 Epätasapainon vaikutus laakerin kestoikään


25

Laakeriviat:• n. 60-80 % laakereista vaurioituu

laakereiden puutteellisen voitelun, voiteluaineen epäpuhtauksien tai muiden voiteluongelmien takia.

• Loput laakerivauriot johtuvat huonosta linjauksesta, jäännösepätasapainosta tai musta poikkeavasta kuormituksesta.

• Resonanssi ja rakenteelliset ominaisuudet – yleistyneet viimeaikoina keveiden rakenteiden takia



26


Koneen vierintälaakereiden kannalta tarkasteltuna mm. seuraavat asiat vaikuttavat niiden kestoikään:

• laakerikuormitukset (= laakeriin kohdistuvat voimat)

• minimikuorma

• puhtaus

• voitelu

• pyörimisnopeus

• välykset

• sovitteet ja toleranssit

• lämpötila


27


KONEIDEN VÄRÄHTELY JA RAKENTEISIIN KOHDISTUVAT VOIMAT

• Kaikki pyörivät koneet värähtelevät herätevoimien läsnä ollessa.

• Koneen värähtelyn herätteinä toimivat koneen käydessä syntyvät dynaamiset voimat ja mahdollisesta vikaantumisesta aiheutuvat herätteet.

• Ehjällä koneella herätteet syntyvät koneen normaalista toiminnasta.

• Mitattavan värähtelyn suuruuteen vaikuttaa herätevoiman suuruus (voimakkuus) ja rakenteen dynaamiset ominaisuudet.

• Normaalin käyntitilanteen herätteinä toimivat muiden mukana myös pyörivien osien jäännösepätasapaino ja kytkimiin jääneet linjausvirheet yms.


28


KONEIDEN VÄRÄHTELY JA RAKENTEISIIN KOHDISTUVAT VOIMAT

• värähtelyvaste voidaan olettaa lähes lineaariseksi herätevoimaan nähden, mikäli rakenteessa ei esiinny herätetaajuudella resonansseja, välyksiä tms.

• tämä tarkoittaa sitä, että jos värähtely pyörimistaajuudella ennen tasapainotusta oli 6 mm/s ja tasapainotuksen seurauksena se laskee tasolle 3 mm/s, myös värähtelyn aiheuttanut voima on laskenut puoleen alkuperäisestä.


29


Kun oletetaan, että kaikki muut olosuhteet pysyvät vakiona voidaan laakeriin vaikuttavien voimien vaikutusta kestoikään tarkastella perinteisellä kaavalla L10:

• L10 = (C/P)p, jossa• C = dynaaminen kantavuusluku

• P = laakeriin vaikuttava dynaaminen ekvivalenttikuorma

• p = laakerityypistä riippuva vakio (p = 3 kuulalaakereille, p = 10/3 = 3,3333… muille laakerityypeille)

• laakerin kuormituksen kasvu vaikuttaa kääntäen eksponentiaalisesti laakerin kestoikään

• riippuen laakerityypistä kuormituksen kasvu alentaa siis laakerin laskennallista elinikää vähintään kolmanteen potenssiin (kuulalaakeri)


30


Kuva 2. Jos värähtelytaso laskee 5 %, laakerin laskennallinen elinikä jatkuu 17 %. 20 % värähtelytason laskulla saavutetaan jo 95 % eliniän jatkuminen. Mikäli värähtelytaso saataisiin pudotettua puoleen, olisi vaikutus laakerin elinikään jo 700 %.


31


2005 2006 2007 2008 2009

Kaikkien koneiden värähtelyn kokonaistasojen trendi eräällä laitoksella

Kun oletetaan, että dynaamiset voimat, jotka aiheuttaa koneista mitattavan värähtelyvasteen, ovat samat kuin laakerien pääasiallinen kuormitus ja muut olosuhteet ovat pysyneet vakiona on laakerien laskennallinen kestoikä pidentynyt vuodesta 2005 vuoteen 2009 137 %

- 25 %

Documents

Kunnonvalvonnan ja diagnostiikan mahdollisuudet · 2014-02-27 · suorituskyvyn parametreja ja toimitaan ... Esimerkki 1 Vuorausten eliniän optimointi – mitä teemme 8 27.2.2014