整體化方法提高性能

2011-04-24

由于零部件磨損或者轉(zhuǎn)軸未對(duì)齊及未配平而導(dǎo)致的振動(dòng)是水泵和廢水泵遇到的普遍問題。更為嚴(yán)重的是,這會(huì)導(dǎo)致能耗增加,致使零部件過(guò)度疲勞,進(jìn)而造成它們的使用壽命縮短,維護(hù)成本增高。在極端情況下,還會(huì)發(fā)生重大故障,導(dǎo)致生產(chǎn)力受到嚴(yán)重不良影響。

有2種方法能在一定程度上解決引起振動(dòng)的某些問題,一是執(zhí)行最優(yōu)操作規(guī)程,二是在系統(tǒng)建造期間使用合適的測(cè)試設(shè)備。這類例子包括對(duì)齊工具和自動(dòng)潤(rùn)滑器。但是,解決該問題的最有效途徑是對(duì)設(shè)備進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè),以便在工況發(fā)生變化時(shí)發(fā)出預(yù)警,例如對(duì)振動(dòng)和運(yùn)動(dòng)零件的升溫進(jìn)行快速診斷,使工作人員得以在任何重大損害情況發(fā)生之前采取糾正措施。

利潤(rùn)最大化

傳統(tǒng)上通常認(rèn)為設(shè)備的維護(hù)是一項(xiàng)必要的麻煩工作,它不僅需要熟練的檢修工人,還得使設(shè)備停機(jī)。但是,這種觀念最近發(fā)生了轉(zhuǎn)變,業(yè)界人士日益認(rèn)識(shí)到有效的維護(hù)策略有利于利潤(rùn)最大化。

 
圖1.工程師們現(xiàn)在能夠遠(yuǎn)程地密切監(jiān)測(cè)設(shè)備的性能。這兒正在檢測(cè)的是一臺(tái)壓縮機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī),但是其原理同樣適用于泵的檢測(cè)。
實(shí)際上,隨著預(yù)防性措施需求被更為廣泛地接受,工廠維護(hù)這一概念在最近這幾年里經(jīng)歷了一些變革。從前采用的大部分反應(yīng)式方法現(xiàn)在都被基于時(shí)間的預(yù)防性策略所取代,尤其在最近,這種變革更是受到了設(shè)備工況的推動(dòng)。

與此相對(duì)應(yīng)的是,用于檢測(cè)問題的工況監(jiān)測(cè)技術(shù)也經(jīng)過(guò)了穩(wěn)定的發(fā)展。隨著可用的診斷工具和軟件的種類越來(lái)越多,現(xiàn)在工程師們能夠遠(yuǎn)程地密切監(jiān)測(cè)設(shè)備的性能(圖1)。因此,現(xiàn)在他們能夠控制執(zhí)行維護(hù)的頻率和類型,以幫助水及廢水處理廠達(dá)到最佳工作性能。

此外,還設(shè)計(jì)出了一些最新的裝置,這些小巧的手持式儀器能提供極高的精度,它們可用在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行遠(yuǎn)程查詢和控制,并提供大量數(shù)據(jù),用于制定短期維護(hù)計(jì)劃和控制工廠長(zhǎng)期成本。

例如,用于振動(dòng)監(jiān)測(cè)的最新傳感器和加速計(jì)利用了壓電或壓電陶瓷技術(shù)。這為測(cè)量高、低頻率提供了一種堅(jiān)實(shí)、可靠的方法,并且它還具有低磁滯特性,在很大溫度范圍內(nèi)都保持極好的精度。另外,為了保護(hù)這些儀器免受濕氣、灰塵、油污以及水泵和廢水泵中往往存在著的其他污染物質(zhì)的侵害,可以將它們封裝在結(jié)實(shí)的不銹鋼傳感器外殼中。

加速計(jì)通常安裝在待監(jiān)測(cè)設(shè)備的一些關(guān)鍵位置上。輸出的數(shù)據(jù)要么供高級(jí)手持式數(shù)據(jù)采集儀定時(shí)讀取以便進(jìn)行即時(shí)分析,要么稍后下載至計(jì)算機(jī)內(nèi),要么經(jīng)由轉(zhuǎn)換箱傳送至一個(gè)集式或者更高層次的系統(tǒng)內(nèi)以便進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。

例如,最新的手持式儀器簡(jiǎn)化了設(shè)備維護(hù)。它們通常具有人體工學(xué)設(shè)計(jì)特點(diǎn),特別易于使用,例如SKF的Machine Condition Advisor (MCA - 圖 2)。該儀器測(cè)量機(jī)械設(shè)備發(fā)出的速率振動(dòng)信號(hào),自動(dòng)將這些信號(hào)與預(yù)先設(shè)定的ISO規(guī)則進(jìn)行比較,同時(shí)應(yīng)用業(yè)界認(rèn)可的SKF Enveloped Acceleration技術(shù)來(lái)比較讀數(shù)與確定的軸承振動(dòng)規(guī)則。如果測(cè)量結(jié)果超出了這些規(guī)則規(guī)定的范圍,則儀器顯示屏上顯示警告或者危險(xiǎn)告警信息,表示有潛在的軸承損傷。此外,MCA有一個(gè)溫度傳感器來(lái)檢查軸承的溫度以檢測(cè)異常熱負(fù)荷的情況,那表示潤(rùn)滑出了問題。

圖2.SKF 的Machine Condition Advisor 儀器測(cè)量機(jī)械設(shè)備發(fā)出的速率振動(dòng)信號(hào),并自動(dòng)將這些信號(hào)與預(yù)先設(shè)定的ISO規(guī)則進(jìn)行比較。
 
圖3.安裝在工作現(xiàn)場(chǎng)的最新的無(wú)線工況監(jiān)測(cè)測(cè)量?jī)x器,例如SKF的Multilog WMx,構(gòu)成了高級(jí)工況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分之一。

無(wú)線工況監(jiān)測(cè)

類似地,還研發(fā)出了一些最新的安裝在工作現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)線工況監(jiān)測(cè)測(cè)量裝置,例如SKF的Multilog WMx(圖3),它們構(gòu)成了高級(jí)工況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分之一,能夠采集加速度、速率、位移、溫度和軸承狀態(tài)數(shù)據(jù)。通常這些數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳到一套工況監(jiān)測(cè)軟件包中,以便進(jìn)行迅速、簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)分析。而且,它們非常適合于監(jiān)測(cè)危險(xiǎn)的、遠(yuǎn)程的或者難以接近的區(qū)域,例如用水泵灌溉的農(nóng)田,因?yàn)樗鼈儾灰蕾囉陔娋或者電纜。

引入一些強(qiáng)大的軟件工具同樣重要,這有利于提高數(shù)據(jù)采集和分析能力,它們既能運(yùn)行在手持式設(shè)備上,也可以運(yùn)行在集中式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)。例如,SKF的@ptitude平臺(tái)能夠簡(jiǎn)便、迅速地查看、分析與被監(jiān)測(cè)設(shè)備工況有關(guān)的詳細(xì)信息,并通過(guò)操作與它們通信。

另外,用戶能夠訪問大量的在線信息與定期的結(jié)果,并將它們與已記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。這有助于提高效率,因?yàn)閯趧?dòng)密集型的數(shù)據(jù)分析正被一種自動(dòng)化的分析過(guò)程所取代,后者能夠識(shí)別機(jī)械設(shè)備內(nèi)發(fā)生特定故障的可能性,然后給出相應(yīng)的措施建議。

整體式策略

盡管工況監(jiān)測(cè)技術(shù)的這些發(fā)展的確都能夠減少維護(hù)工作所需的成本和時(shí)間,但是在尋找滿足工廠和設(shè)備需求的最佳解決方法時(shí)往往容易產(chǎn)生混淆。最重要的考慮因素是需要一種涉及整個(gè)工廠范圍的結(jié)構(gòu)化框架。它保證維護(hù)工作在業(yè)務(wù)的整個(gè)區(qū)域內(nèi)按照最有效的方式執(zhí)行。雖然各部門孤立執(zhí)行的一系列單獨(dú)的維護(hù)策略可能會(huì)對(duì)公司的盈虧結(jié)算線產(chǎn)生顯著的影響,但是其結(jié)果受限,而維護(hù)成本依然相當(dāng)高。因此提出了一種更為有效的方案,即實(shí)施整體式策略,它使全公司的業(yè)務(wù)運(yùn)作得以同步。

采用這種考慮到整個(gè)公司需求的主動(dòng)式方法,有利于同時(shí)評(píng)估、分析及管理維護(hù)事宜。按照這種方式工作,經(jīng)理能夠使維護(hù)工作的功效發(fā)揮至最大,由此使成本減至最少,同時(shí)保證正常工作時(shí)間和生產(chǎn)效率一直維持在高水平。

諸如SKF等一流的工程公司提出了最新的整體式水及廢水處理廠策略框架,其設(shè)計(jì)旨在幫助公司更加高效地管理它們的資產(chǎn),確保工廠能夠盡可能地平穩(wěn)運(yùn)作,使停工期減至最小。這些解決方案能以更少的成本達(dá)到相同的產(chǎn)出,或者在相同的成本下獲得更多的產(chǎn)出,因而使公司效益顯著增加。

成功的整體式工廠策略必須包括方方面面的內(nèi)容,從頂層的業(yè)務(wù)計(jì)劃編制,到整個(gè)系統(tǒng)范圍內(nèi)的分析。尤為重要的是,它還必須實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變,從大量反應(yīng)式維修轉(zhuǎn)變到一種兼有計(jì)劃性與預(yù)報(bào)性維護(hù)的最優(yōu)化方案。這種變革需要長(zhǎng)期實(shí)施,才能產(chǎn)生最有效益的結(jié)果。雖然這些方法本身考慮的是整個(gè)工廠的的需求,但同時(shí)也對(duì)每臺(tái)獨(dú)立設(shè)備各自的特定維護(hù)需求進(jìn)行了單獨(dú)地分析,以確保它們保持最佳的性能和最大工作時(shí)間。
4. 資產(chǎn)效益優(yōu)化結(jié)合了4個(gè)關(guān)鍵因素:維護(hù)策略、工作辨識(shí)、工作控制與工作執(zhí)行。
有效地收集數(shù)據(jù)

為了幫助工廠的高級(jí)工程師們找到機(jī)械失效的的根本原因,并提前制定糾正計(jì)劃,升級(jí)設(shè)備和維護(hù)計(jì)劃,必須有效地收集和使用資產(chǎn)信息。

利用多種多樣的現(xiàn)有工具和分析軟件包(例如本文之前提及的那些)即可實(shí)現(xiàn)這些信息的收集。最為重要的是,這些信息不僅有利于工藝,而且簡(jiǎn)化了整個(gè)工廠范圍內(nèi)機(jī)械操作工與維修人員以及管理團(tuán)隊(duì)之間的溝通,還有利于在綜合各種信息的基礎(chǔ)之上做出決策。因此,資源可以得到最有效的利用。

收集并記錄關(guān)于公司資產(chǎn)的當(dāng)前和歷史數(shù)據(jù)是成功的資產(chǎn)管理計(jì)劃的重要組成部分之一。該信息幫助公司得以平衡最大性能與最小及時(shí)維護(hù)之間的關(guān)系,從而達(dá)到其成本和生產(chǎn)目標(biāo)。

通過(guò)將基于工況的維護(hù)計(jì)劃集成到一項(xiàng)單獨(dú)的整體策略中,能夠使平均故障間隔時(shí)間(MTBF)增大,因此能顯著降低業(yè)主的成本。采用最新的先進(jìn)工況監(jiān)測(cè)方法,能夠減少機(jī)械振動(dòng)與磨損程度,延長(zhǎng)工廠資產(chǎn)的使用壽命,并將計(jì)劃外的停工頻率控制在最小。

資產(chǎn)效益

資產(chǎn)效益優(yōu)化(AEO-圖4)就是代表這種方法的一個(gè)實(shí)例。該方法結(jié)合了4個(gè)關(guān)鍵因素:維護(hù)策略、工作辨識(shí)、工作控制與工作執(zhí)行。雖然最理想的情況是同時(shí)執(zhí)行全部4項(xiàng)要素,以獲得最好的效果,但是如果受到時(shí)間、金錢和資源的限制,則可以依次實(shí)現(xiàn)各個(gè)獨(dú)立的階段。

計(jì)劃中的第一步工作是維護(hù)策略,在該階段制定業(yè)務(wù)的目標(biāo)和目的,評(píng)估工廠的危險(xiǎn)和風(fēng)險(xiǎn)程度,確定最重要的問題和優(yōu)先事項(xiàng)是什么。這是創(chuàng)建合適、有效的維護(hù)計(jì)劃所必需的,它建立起一個(gè)得到認(rèn)可及審核的公司資產(chǎn)管理策略,該策略能夠在整個(gè)公司范圍內(nèi)順利傳達(dá)。

這些信息可用于第二階段,即工作辨識(shí),該階段收集并分析重要的工廠信息,據(jù)此做出決策,并執(zhí)行設(shè)備檢修操作。在該階段有一個(gè)工業(yè)決策支持系統(tǒng)(iDSS)能夠?yàn)楦呒?jí)維修工程師們提供寶貴的支持,它根據(jù)可用的聯(lián)機(jī)相關(guān)工況給出維護(hù)建議,允許工程師們利用與資產(chǎn)維護(hù)有關(guān)的專家知識(shí)。接下來(lái)將工作請(qǐng)求提交給計(jì)算機(jī)化的維護(hù)管理系統(tǒng)(CMMS),以便與其他預(yù)先確定的維護(hù)計(jì)劃和設(shè)備檢修措施結(jié)合在一起。

第三個(gè)階段是工作控制,它在很大程度上依賴于第一和第二階段期間確定的優(yōu)先事項(xiàng)和結(jié)構(gòu),該階段按照任務(wù)的優(yōu)先級(jí)別對(duì)維護(hù)工作進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)劃和安排,考慮的因素包括時(shí)間表、所需工時(shí)、數(shù)據(jù)反饋和能力要求。該階段的有效計(jì)劃與良好的備用件管理、明確的工作計(jì)劃以及訓(xùn)練有素的員工相結(jié)合,能使資源得到最有效、最具價(jià)值的利用。

在這三個(gè)階段全部完成之后,可以實(shí)施最后一個(gè)階段,即工作執(zhí)行,該階段將詳細(xì)的工作計(jì)劃付諸實(shí)踐,進(jìn)行維護(hù)工作。至關(guān)重要的一點(diǎn)是,需要通過(guò)維護(hù)后試驗(yàn)來(lái)收集反饋信息,以便實(shí)現(xiàn)持續(xù)改進(jìn),以及獲得投資的最大回報(bào)。

如果公司希望減少維護(hù)相關(guān)的成本,并使計(jì)劃外停工時(shí)間降至最少,那么必須實(shí)施整體式全納性方法來(lái)管理水及廢水處理廠的維護(hù)和資產(chǎn)優(yōu)化事宜。此外,該方法能夠極大地提高工廠和設(shè)備的工作效率,在整個(gè)業(yè)務(wù)范圍內(nèi)建立起高效的溝通機(jī)制。總之,這是一種適用于工廠維護(hù)的可持續(xù)發(fā)展方法,它能夠?qū)镜臉I(yè)績(jī)和效益產(chǎn)生相當(dāng)可觀的長(zhǎng)期影響。