Precyzyjne ustawienie okazuje się ukrytym czynnikiem oszczędności energii w zakładach przemysłowych

Dlaczego dokładność osiowania staje się strategią energetyczną dla całego zakładu

Zakłady przemysłowe nieustannie poszukują praktycznych sposobów na obniżenie kosztów operacyjnych bez ograniczania produkcji. Choć 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, wytwarzają 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 zmiennych cen energii i pracy zespołów utrzymania ruchu w ograniczonym składzie programy precyzyjnego osiowania ewoluują od rutynowych zadań konserwacyjnych do mierzalnych inicjatyw redukcji kosztów.

Ukryte straty energii zaczynają się na sprzęgle

W prawidłowo ustawionych maszynach siła obrotowa jest efektywnie przekazywana z silnika do napędzanego urządzenia. Gdy wały pracują poza dopuszczalnymi tolerancjami, w łożyskach, uszczelnieniach i sprzęgłach powstają dodatkowe tarcie oraz obciążenia promieniowe.

Silnik kompensuje ten opór, pobierając więcej prądu. Zamiast dostarczać użyteczny moment obrotowy do urządzeń produkcyjnych, część energii przekształca się w ciepło i wibracje. 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 muszą wtedy mierzyć się z cyklem powtarzających się napraw i nieplanowanych interwencji.

Zakłady korzystające z zaawansowanych systemów monitorowania maszyn i technologii analizy drgań coraz częściej wykrywają nieefektywność związaną 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 o kluczowym znaczeniu dla produkcji. Ochrona tych urządzeń pozostaje niezbędna, jednak straty energii często kumulują się w mniejszych urządzeniach 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 kilkudziesięciu maszynach może znacząco zwiększyć roczne wydatki na energię.

Jeden niewspółosiowy silnik pracujący przez całą dobę może powodować roczne straty rzędu setek dolarów w wyniku nadmiernego zużycia energii. Pomnożony przez wszystkie urządzenia w zakładzie, wpływ finansowy staje się trudny do zignorowania.

Dlatego coraz więcej firm ocenia programy osiowania jako element szerszych inicjatyw związanych z niezawodnością, obejmujących platformy ochrony maszyn, systemy konserwacji predykcyjnej i strategie monitorowania stanu urządzeń w całym zakładzie.

Programy osiowania zmierzają w kierunku hybrydowych modeli utrzymania ruchu

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

Inne utrzymują pełne kompetencje w zakresie osiowania wewnątrz organizacji, wspierane przez wyspecjalizowane zespoły ds. niezawodności. Jednak wiele zakładów wybiera obecnie strategię hybrydową, łącząc zewnętrzne wsparcie dla urządzeń 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.

Przyrządy do osiowania laserowego zmieniają ekonomię niezawodności

Nowoczesne systemy osiowania laserowego znacznie ograniczyły złożoność tradycyjnie kojarzoną z procedurami osiowania wałów. Wcześniejsze metody wymagały obszernych 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 wykonywać osiowanie, osiągając jednocześnie mniejsze tolerancje.

Dostępność tych narzędzi zmienia ekonomię utrzymania ruchu. Zakłady mogą obecnie uzasadnić osiowanie mniejszych urządzeń, które wcześniej otrzymywały niewiele uwagi z powodu ograniczeń kadrowych lub presji harmonogramu.

Raportowanie cyfrowe poprawia również długoterminowe zarządzanie majątkiem. Historia osiowania, trendy drgań i rejestry konserwacji można teraz integrować z nowoczesnymi platformami obliczeniowymi i monitorowania dla przemysłu w celu prowadzenia szerszych analiz operacyjnych.

Precyzyjne osiowanie nie jest już opcjonalne

Sektor przemysłowy coraz częściej ocenia działania utrzymania ruchu za pomocą wskaźników efektywności operacyjnej, a nie prostych statystyk dotyczących realizacji napraw. Precyzyjne osiowanie bezpośrednio wpływa na zużycie energii, niezawodność maszyn, wykorzystanie części zamiennych i ciągłość produkcji.

To, co dawniej wydawało się wyłącznie mechanicznym zadaniem konserwacyjnym, odgrywa obecnie większą rolę strategiczną w rentowności zakładu. Obiekty, które traktują osiowanie jako ciągłą dyscyplinę niezawodności, a nie sporadyczną czynność naprawczą, konsekwentnie osiągają mierzalne korzyści operacyjne.

Wniosek jest jasny. Firmy nie zawsze potrzebują zakrojonych na dużą skalę projektów modernizacyjnych, aby obniżyć koszty. W wielu przypadkach znaczna poprawa efektywności zaczyna się od podstaw, takich jak kontrola drgań, ograniczenie temperatury 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 wykorzystujące systemy monitorowania Bently Nevada, Emerson CSI, Siemens i SKF w zakładach petrochemicznych, energetycznych oraz obiektach przemysłu ciężkiego.