Сталелитейный завод предотвращает катастрофические сбои с помощью мониторинга состояния

Jul 01, 2023

По мере того, как Индустрия 4.0 быстро переходит из области идей в реальность, были достигнуты большие успехи в использовании технологии промышленного Интернета вещей (IIoT) для более разумной и эффективной эксплуатации и обслуживания предприятий. Например, сталелитейный завод на юго-востоке США осознал ценность инвестиций в эту технологию после того, как столкнулся с неоднократными проблемами с четырьмя погружными насосами.

Несмотря на то, что эти погружные насосы являются небольшой частью системы, они играют жизненно важную роль в процессе производства стали. Однако, поскольку они имеют короткий средний период безотказной работы (MTBF) и склонны к неожиданным отказам, они представляют риск для производства.

Устав тратить деньги и время на аварийный ремонт, завод взял на себя инициативу установить беспроводную систему мониторинга состояния, которая давала четкое представление о состоянии оборудования. Эта система позволила им предсказать предстоящие сбои и заблаговременно свести к минимуму ущерб. Теперь, при предварительном уведомлении, они могут разработать тщательно продуманный план действий по восстановлению оборудования.

Рассматриваемые погружные насосы были установлены в яме сточных вод системы водоотведения; все четыре насоса были необходимы для работы, чтобы поддерживать в яме приемлемый уровень воды. С момента запуска установки возникли проблемы с надежностью: среднее время безотказной работы составило менее шести месяцев. Если какой-либо из насосов выйдет из строя, остальные насосы не смогут удовлетворительно опорожнить яму. Исторически характер отказа был настолько серьезным, что ремонт был невозможен и/или экономически нецелесообразен.

Сталелитейный завод нанял компанию по послепродажному обслуживанию, чтобы изучить конструкцию и проанализировать, почему в оборудовании возникают такие повторяющиеся сбои. Команда инженеров внимательно изучила конструкцию насоса и взаимодействие насосов и их системы, чтобы выявить слабые места конструкции.

В результате исследования был сделан вывод о том, что приямок, в котором установлен насос, был слишком мал для требуемых условий эксплуатации. К сожалению, изменить условия было невозможно, а перепроектирование ямы было бы дорогостоящим и трудоемким мероприятием. После тщательного рассмотрения завод решил, что менять конструкцию системы невозможно. Понимая, что коренную причину деградации насосов невозможно устранить, группа технического обслуживания сталелитейного завода разработала технологию, которая могла бы помочь смягчить неожиданный характер сбоев, чтобы управлять их стоимостью и общим воздействием. Однако, поскольку это были погружные насосы, возможность точной оценки состояния погружного оборудования представляла собой проблему. К счастью, заводу было предложено решение, которое позволило бы отслеживать состояние оборудования и оценивать риски, связанные с продолжением работы. Этим решением стала беспроводная система мониторинга состояния.

Погружные насосы часто упускаются из виду, когда речь идет о мониторинге состояния. Они погружены в воду, недоступны большинству инструментов и часто рассматриваются как ресурс, работающий до отказа. Индикаторы утечки через уплотнения и средства контроля перегрузки двигателя с годами улучшились, однако тенденции механического состояния остаются редкостью. Ситуация усугубляется тем фактом, что многие новые системы мониторинга IIoT, представленные на рынке, не разработали жизнеспособных средств автоматизированного сбора данных о погружённом оборудовании.

Учитывая эти проблемы, было разработано решение, в котором используются проводные акселерометры, подключенные к надземному беспроводному передатчику. Эти погружные акселерометры и устройства беспроводной связи были предоставлены сталелитейному заводу для лучшего контроля механических характеристик в погруженном состоянии. С помощью этой системы непрерывно собирались уровни вибрации насоса и двигателя в режиме реального времени. Собранные данные передавались по беспроводной сети в облако для удаленного доступа, хранения и анализа в автоматическом режиме, при этом измерения проводились с высокой частотой.

Предоставленный мониторинг вышел за рамки аппаратного и программного обеспечения и позволил использовать человеческий опыт инженерной команды компании послепродажного обслуживания. Эти инженеры и конечный пользователь работали вместе, чтобы отслеживать уровни механической вибрации, сопоставлять данные с уровнем погружения и другими гидравлическими параметрами и обнаруживать ранние признаки износа подшипников и других компонентов.