nové metody monitorování provozu ventilátor ů/ new methods for … · 2011. 12. 6. · nové...

Nové metody monitorování provozu ventilátorů/ New methods for

monitoring of the fans

Motto : Větrací systém se stal důležitou součástíkoncepce bezpečnosti tunelu a zasluhuje proto odpovídající prostředky pro provozní kontrolu a

zvyšování spolehlivosti

Petr Bašík – AURA a.s. Milevsko

AURA a.s. Milevsko www.auranet.cz

2 Traffic Technology Days SICK Prague 2011

Obsah prezentace / Summary

� AURA a.s. Historie a současnost� Ventilátory v silničních tunelech� Charakteristiky ventilátorů� Labil a pumpáž� Zařízení pro indikaci labilu� Opotřebení valivých ploch ložisek� Monitorování opotřebení ložisek – metody� Aplikace monitoringu ložisek


AURA a.s.

� Historické milníky / Milestones� 1987 První monitorovací systém provozu ventilátorů� 1992 Řízení průmyslových technologií� 1995 Založena akciová společnost � 1996 Dodávky pro větrání podzemních prostor� 1998 Diagnostika leteckých motorů� 2001 Průmyslová komunikace a Internet� 2008 Diagnostika a řízení větrné elektrány

�Vývoj a inovace / Research @ Development � Snímače vibrací, indikace labilního stavu, modulární systém monitoringu strojů, diagnostika větrných elektráren, informačnísystémy diagnostiky, opotřebení ložisek, spolehlivost leteckých pohonů, monitoring strojů v energetice, metodika predikce oprav


AURA a.s. certifikace / AURA certification and competences

ISO 9001 GOST ATEX Czech Army


Větrání silni čních tunel ů / Tunnel Ventilation� Výměna vzduchu nebo bezpečnostní prvek ?• Tauern, Mont Blanc 1999, Gotthard 2001• PIARC C5 -2000 Report : větrání tunelů není určeno jen pro zajištění čistoty vzduchu, ale je důležitým prostředkem bezpečnosti a boje s požárem


Ventilátory - požadavky a rizika provozu / Fans - demands and risks

� Rychlá změn provozních podmínek � Regulace výkonu a reverzace� Spolehlivost provozu

� Složité provozní podmínky � Regulační nejistota � Opotřebení

• Monitorování provozu a predikce poruch


Charakteristika ventilátoru / Fan characteristicst

atic

pre

ssur

e

air flow

MS – mez stability1- rotující odtržení/

rotating stallk – pumpáž / surgeh - pumpáž se zpětným

průtokem

By : ČSM 3/2009


Časový pr ůběh průtoku / Time variation of flow

By TCF ED 600

fs = 0,3 - 0,6 fot

fs = 0,1 – 9 Hz

Nestacionárníproudění

Stacionární


Důsledky nestacionárních jev ů / Consequences of instabilities

Prudký nárůst vibrací� Únavové poruchy částí ventilátoru� Buzení vlastních kmitů

lopatek a částí stroje � Mechanické poškození

vzduchových kanálů� Nestabilita funkce

větracího systému � Zvýšení opotřebení a

snížení spolehlivosti


Typické p říčiny labilu / Unstable Typical Causes

• Paralelní chod ventilátorů• Změna aerodynamického odporu – regulace, klapky, přepínání tras• Provoz při minimálním výkonu


Indikace labilního stavu ILS / Unstable state indicator ILS

� Vyhodnocení tlakových pulsací 0,1Hz – f ot� Dynamický tlakový snímač ST 609� Zpracování signálu DSP procesorem� Provedení do těžkých podmínek a Ex� Kontrola funkce lopatkovou frekvencí

POWERSUPPLY

(238)

(262)

SK132/P/Ex

Rmin. =25(ø 10)

(6)

ST609Ex

(73)

(ø 24)

(M20x1)

SIGNALIZATION

(138

)

ILS Ex NAP

SK132/P/Ex o délce do 20 m.Připojit jen k ST609Ex kabelem

Napájení:230 V / 50 Hz, 30 VA

FTZÚ 02 ATEX 0260 XFTZÚ 02 ATEX Q018

ILS Ex NAPAURA a. s., 5. května 118, Milevsko

1026 III IIC

I(1)G[Exia](M1)[Exia]

AURA a. s.INDIKÁTOR LABILNÍHOSTAVU VENTILÁTORŮ

(163

)


Typické vlastnosti ILS/ ILS Features

� Pro zjištění vzniku labilu je využita indikace primárníveličiny - rotujícího odtržení

� Frekvenční vlastnosti dynamického snímače tlaku a zpracování DSP procesorem umožňují indikaci frekvencí rotujícího odtržení i pumpáže

� Lopatková frekvence je využita pro trvalétestování funkce ILS – autodiagnostika

� Řešení dynamického snímače tlaku je určeno pro teploty do 280°C a agresivní prost ředí včetně Ex� Metoda je více než 15 let úspěšně provozně užívána


Detekce opot řebení valivých ploch ložisek / Rolling elements bearing fault detection

Trvanlivost ložiska je určena především :• Kvalitou výroby• Provozní zátěží• Způsobem montáže• Mazáním a mazivem• Přídavným dynamickým

zatížením

Bearing Failure Causes

Lubrication43%

Fatique Limit9%

Mounting27%

Other21%


Problémy prost ředí tunelu / Tunnel environmental factors � Teplotní, chemické vlivy na maziva� Mechanické opotřebení ucpávek ložiska, vliv nesouososti� Abrazivní částice v mazivu� Vniknutí vody do maziva � Dynamická zátěž ložiska

axiální posun, labilní stavy

By : J. TranterBy : B.T.Kuhnell


Vznik defektu valivého elementu ložiska / Rolling element fault formation

� V prvním stadiu nejde o trvalou poruchu – je porušen olejový film nebo jde o nerovnost povrchu

� Signály jsou na vysokých kmitočtech proti fot

� Energie poruchy je velmi nízká

� Poruchu nelze zjistit v běžném vibračním spektru 10Hz-1kHz


Metody sledování poruch ložisek / Methods of bearing surface checking

� „Ucho a šroubovák“� Vibrační spektrum, vysoké kmitočty� Obálka spektra vyšších kmitočtů� Akustická emise - AE� Speciální metody – Peek Vue,

Spike Energy, SEE, Kurtozis …


Vývoj poruchy v obálkovém spektru / Envelope spectrum

Ložisko bez vady

Počátek poruchy

Trvalá porucha

Poškození ložiska

Ložisko před havárií

18

A B C D

10

20

30

40

50

60

0 DOBA PROVOZU

SIG

NÁ

L dB

1

2

Traffic Technology Days SICK Prague 2011

Metoda AURA / AURA Method

� Kombinuje sledování efektivní a špičkovéhodnoty signálu vyšších frekvencíA - nepoškozené ložisko. B- začíná nejprve růst špičková hodnota signálu,poměr efektivní a špičkovéhodnoty až 30 dB. C - začíná růst efektivní hodnota signálu, poměr efektivní a špičkové hodnoty signálu začíná klesat. D- trvalé poškození ložiska (rozdíl 10 dB) s podstatně vyšší efektivní hodnotou signálu.


Výhody metody AURA / AURA method benefits

� Jsou odfiltrovány vibrace běžných otáčkových frekvencí a tím zdůrazněny jevy související s opotřebením ložiska –pitting, mazání, abrazivní částice, poškození plochy vnějšího kroužku apod.�Špičková a efektivní hodnota jsou každá charakteristická pro jiný typ poruch ložiska, metoda je vhodně kombinuje� Výsledný geometrický průměr obou hodnot má lineárně rostoucí směrnici vhodnou pro automatickévyhodnocení stavu a predikci havárie ložiska �Metodu lze snadno aplikovat v trvale nasazených bezobslužných diagnostických systémech


Využití metody v diagnostickém systému MMPS/ Application in Modular Monitoring System

� Využívá se kmitočtových vlastností piezoelektrického snímače vibrací v oblasti vlastní rezonance� Stejný snímač umístěný vhodně na ložisku slouží pro vibrace i sledování stavu ložiska - úspora při instalaci � Systém archivuje hodnoty a určuje směrnici změny stavu – důležitépro predikci poruch� Využívá se přednastavených limitních hodnot pro indikaci náhlého zhoršení stavu


Při řešení praktických aplikací se t ěšíme na shledanou

Ing. Petr Bašík a kolektiv AURA a.s.


Kontakty

AURA a.s., 5.kv ětna 118, 399 01 MilevskoTel. /fax : 382 524224

AURA a.s., VVC Praha, Lisabonská 2394/4, 190 00 Praha – 9 Libe ň

Tel . : 277 775 981

[email protected]

nové metody monitorování provozu ventilátor ů/ new methods for … · 2011. 12. 6. · nové...

Documents