Precyzyjne ustawienie okazuje się ukrytym czynnikiem oszczędności energii w zakładach przemysłowych

Dlaczego dokładność osiowania staje się strategią energetyczną obejmującą cały zakład

Zakłady przemysłowe nieustannie poszukują praktycznych sposobów na obniżenie kosztów operacyjnych bez uszczerbku dla wielkości produkcji. Podczas gdy wiele firm koncentruje się na modernizacji automatyki lub oprogramowaniu do optymalizacji procesów, jednym z najbardziej pomijanych źródeł strat energii pozostaje niewspółosiowość mechaniczna w urządzeniach wirujących.

Niewspółosiowe silniki, pompy, sprężarki i zespoły napędzane zużywają więcej energii, generują nadmiar ciepła i przyspieszają degradację urządzeń. Specjaliści ds. niezawodności szacują, że niewspółosiowość wałów przyczynia się do niemal połowy awarii urządzeń wirujących w zakładach przemysłowych.

W obliczu utrzymujących się wahań cen energii oraz pracy zespołów utrzymania ruchu w zmniejszonym składzie programy precyzyjnego osiowania ewoluują od rutynowych zadań konserwacyjnych do wymiernych inicjatyw redukcji kosztów.

Ukryte straty energii zaczynają się na sprzęgle

W prawidłowo ustawionych maszynach siła obrotowa jest skutecznie przenoszona z silnika na napędzane urządzenie. Gdy wały pracują poza dopuszczalnymi tolerancjami, w łożyskach, uszczelnieniach i sprzęgłach powstają dodatkowe tarcie oraz obciążenia promieniowe.

Silnik kompensuje ten opór, pobierając większy prąd elektryczny. Zamiast przekształcać energię w użyteczny moment obrotowy przekazywany do urządzeń produkcyjnych, jej część zamienia się w ciepło i drgania. Straty te często pozostają niezauważone, dopóki temperatura łożysk nie wzrośnie lub poziom drgań nie uruchomi alarmów.

Wpływ na działanie zakładu wykracza poza koszty energii. Nadmierne drgania skracają żywotność łożysk, uszkadzają uszczelnienia, powodują luzowanie elementów złącznych i zwiększają zmęczenie zespołów wirujących. Zespoły utrzymania ruchu stają wtedy w obliczu cyklu powtarzających się napraw i nieplanowanych interwencji.

Zakłady korzystające z zaawansowanych systemów monitorowania maszyn oraz technologii analizy drgań coraz częściej wykrywają nieefektywności związane z niewspółosiowością, zanim dojdzie do awarii.

Małe silniki mogą powodować ogromne straty energii

Wielu operatorów przemysłowych koncentruje działania związane z osiowaniem na dużych sprężarkach, turbinach lub urządzeniach kluczowych dla produkcji. Ochrona tych aktywów pozostaje niezbędna, jednak straty energii często kumulują się wśród mniejszych urządzeń wirujących rozmieszczonych w całym zakładzie.

Zakłady petrochemiczne, uzdatniania wody, energetyczne i produkcyjne często nieprzerwanie eksploatują setki pomp oraz silników pomocniczych. Nawet niewielki wzrost obciążenia elektrycznego w dziesiątkach maszyn może znacząco podnieść roczne koszty energii.

Pojedynczy niewspółosiowy silnik pracujący przez całą dobę może powodować roczne straty sięgające setek dolarów z powodu nadmiernego zużycia energii. Po przemnożeniu przez cały zakład wpływ finansowy staje się trudny do zignorowania.

Dlatego coraz więcej firm ocenia programy osiowania w połączeniu z szerszymi inicjatywami na rzecz niezawodności, obejmującymi platformy ochrony maszyn, systemy konserwacji predykcyjnej oraz strategie monitorowania stanu urządzeń w całym zakładzie.

Programy osiowania zmierzają w stronę hybrydowych modeli utrzymania ruchu

Zakłady przemysłowe podchodzą do osiowania w różny sposób, zależnie od liczebności personelu, wewnętrznych kompetencji i krytyczności urządzeń. Niektóre firmy zlecają wszystkie działania związane z osiowaniem wyspecjalizowanym wykonawcom zewnętrznym, szczególnie w przypadku turbin lub szybkoobrotowych układów sprężarkowych wymagających zaawansowanych tolerancji.

Inne utrzymują w pełni wewnętrzne kompetencje w zakresie osiowania, wspierane przez wyspecjalizowane zespoły ds. niezawodności. Jednak wiele zakładów preferuje obecnie strategię hybrydową, łączącą zewnętrzne wsparcie dla aktywów krytycznych z wewnętrznym osiowaniem standardowych urządzeń wirujących.

Ten hybrydowy model pomaga zakładom poprawiać niezawodność w całym obiekcie, zamiast ograniczać precyzyjne utrzymanie ruchu do zaledwie kilku dużych maszyn.

Narzędzia do osiowania laserowego zmieniają ekonomię niezawodności

Nowoczesne systemy osiowania laserowego znacznie ograniczyły złożoność tradycyjnie związaną z procedurami osiowania wałów. Wcześniejsze metody wymagały rozbudowanych obliczeń ręcznych, czujników zegarowych i dużego doświadczenia specjalistycznego.

Dzisiejsze systemy jedno- i dwulaserowe upraszczają konfigurację dzięki prowadzonym procedurom, automatycznym pomiarom i cyfrowym obliczeniom korekt. Technicy utrzymania ruchu mogą szybciej przeprowadzać osiowanie, osiągając jednocześnie mniejsze tolerancje.

Dostępność tych narzędzi zmienia ekonomię utrzymania ruchu. Zakłady mogą obecnie uzasadnić osiowanie mniejszych aktywów, którym wcześniej poświęcano niewiele uwagi z powodu ograniczeń kadrowych lub presji związanej z harmonogramem.

Raportowanie cyfrowe usprawnia również długoterminowe zarządzanie aktywami. Historia osiowania, trendy drgań i rejestry konserwacji można teraz integrować z nowoczesnymi platformami obliczeniowymi i monitorowania dla przemysłu w celu szerszej analizy operacyjnej.

Precyzyjne osiowanie nie jest już opcjonalne

Sektor przemysłowy coraz częściej ocenia działania utrzymania ruchu na podstawie wskaźników efektywności operacyjnej, a nie jedynie liczby zakończonych napraw. Precyzyjne osiowanie bezpośrednio wpływa na zużycie energii, niezawodność maszyn, wykorzystanie części zamiennych i ciągłość produkcji.

To, co niegdyś wydawało się wyłącznie mechanicznym zadaniem konserwacyjnym, odgrywa dziś większą rolę strategiczną w rentowności zakładu. Obiekty, które traktują osiowanie jako stały element dyscypliny niezawodności, a nie sporadyczną czynność naprawczą, konsekwentnie uzyskują wymierne korzyści operacyjne.

Szerszy wniosek jest jasny. Firmy nie zawsze potrzebują zakrojonych na szeroką skalę projektów modernizacyjnych, aby obniżyć koszty. W wielu przypadkach znacząca poprawa efektywności zaczyna się od podstaw, takich jak kontrola drgań, ograniczenie przegrzewania i dokładne osiowanie wałów.

Autor: Marcus Ellison | Starszy analityk systemów niezawodności
Marcus Ellison ma ponad 16 lat doświadczenia w diagnostyce urządzeń wirujących, konserwacji predykcyjnej i inżynierii niezawodności przemysłowej. Jego doświadczenie obejmuje projekty terenowe związane z systemami monitorowania Bently Nevada, Emerson CSI, Siemens i SKF w zakładach petrochemicznych, energetycznych oraz zakładach przemysłu ciężkiego.