预测性维护使机器健康最大化

顾名思义,预测性维护预测设备停机,而不是对它们做出反应。好处包括更长的设备使用寿命和更低的备份库存。它超越了预防性维护,至少努力将工厂停机时间转移到非关键时期。预测监测系统的初始成本往往很高,但远低于强制反应。

通过Frank J. Bartos,控制工程公司 一九九九年七月一日
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顾名思义,预测性维护预测设备停机,而不是对它们做出反应。好处包括更长的设备使用寿命和更低的备份库存。它超越了预防性维护,至少努力将工厂停机时间转移到非关键时期。预测监测系统的初始成本往往很高,但远低于由于生产线一次严重停机而强制进行的反应性维护。在一个竞争激烈的时代,资产使用和工厂运营效率必须最大化,预测性维护得到了更密切的关注。

各种非破坏性技术,如振动分析、油质(或磨损碎片)分析、红外热成像和几种电机分析/监测方法,都可以用于预防性维护。结合新的传感、监测和信息管理系统,它们有助于提高预测能力。

设备经营风险

随着预测性维护方法的成本效益越来越高,其应用将扩展到更小、更多样化的设备。然而,机器的大小并不是主要的标准。Bently Nevada公司控制与自动化系统战略市场经理Brad Law说:“机器的临界性很重要。“连续在线方法侧重于设备的业务风险。”保护对企业至关重要的流程首先受到关注。

与此同时,可用的产品在种类和数量上继续增长。这就需要集成工具来帮助用户管理维护任务。本特利内华达的答案是系统1,一个完整的机械资产管理系统,统一了维护管理的不同数据源。根据Law先生的说法,模块化平台集成了45个应用程序,包括Bently的各种在线/离线数据收集硬件系统和软件应用程序;系统1还可以连接到第三方数据源。例如,它集成了Bently的机器状态管理器2000 (MCM2000),与Data Manager 2000软件一起工作,使用关于工厂维护程序的嵌入式知识,识别问题并查明问题的位置、时间、严重性和根本原因。MCM2000可以针对不同的故障级别,如何纠正问题,以及由哪些人员来做。

系统1 (3Q99可用)通过使用行业标准(包括ODBC、OLE、OPC、Internet和MIMOSA)承诺了开放性(参见侧栏)。浏览网上特刊www.globalelove.com了解更多相关产品。

国家仪器公司(NI, Austin, Tex.)注意到预测性维护方法的广泛使用,得益于个人电脑的电源和连接性。“从历史上看,自动化预测性维护系统需要大量的集成成本和专有接口,”NI自动化软件营销经理Ryan McDonald解释说。“高昂的成本使许多用户只能进行固定的设备维护,而无法了解机器的实际健康状况。”如今的PC硬件和软件正在改变这一局面。

各种PC的外形因素增加了可用的解决方案。例如,具有数据采集硬件和软件的便携式设备可以结合多种服务仪器的测量功能,同时提供存储、定制接口以及与其他工厂系统的简单连接。麦克唐纳认为,采用行业标准CompactPCI/PXI技术的基于底盘的个人电脑,能够提供关键高性能应用所需的坚固性。“微软Windows CE承诺为基于pc的测量工具带来更大的紧凑性,”他补充道。

Spincraft Automation(圣地亚哥,加利福尼亚州)-国家仪器联盟计划成员-使用NI公司基于pc的数据采集产品和BridgeView软件进行预测维护应用,以减少机床不可接受的停机时间。在波音公司(Boeing Corp.)位于加州亨廷顿海滩(Huntington Beach)的工厂,在复杂铝型材的成型过程中,磨皮机操作员通过闪烁的灯光、声音信号和屏幕警告来接收异常状态。远程操作人员可以在内部网页上查看振动信息。

Gensym公司(Cambridge, Mass.)是一家著名的基于知识的系统开发商,提供其主要的G2图形化、面向对象软件作为智能实时应用程序的开发和部署平台。在合作产品关系中,G2构成了内华达本特利MCM2000系统的核心。使用G2,用户的工厂特定机械知识可以嵌入到状态管理系统中,以定制预防性维护过程。

Liberty Technologies (Conshohocken, Pa.)是Crane Nuclear Inc.的一个部门,该公司将先进的诊断技术与软件分析相结合,以防止计划外的设备停机,提高资产利用率,并提高工厂安全性。其专有产品解释从阀门、涡轮机、发动机、压缩机、电机和其他电机驱动设备收集的运行数据,以监测它们的状态和性能。参见在线特刊www.globalelove.com更多马达管理产品。

作为“传感器”的电机

电动机为成千上万的关键制造过程提供动力,本身就代表着巨大的工业投资。这刺激了各种状态监测技术和产品的发展。最终,电机智能将作为电机所连接的机器或系统的预测性维护“传感器”。

MotorStatus来自计算系统公司(CSI),现在是艾默生电气(圣路易斯,密苏里州)的一部分,是一个自带传感器的独立单元。它收集和存储有关电机运行和累积效应的信息(温度、振动、电气参数、负载、启动等),以跟踪定速交流电机的状态。MotorStatus安装到任何大小的电机。用于分析的数据收集通过红外连接到MS-Windows CE功能的笔记本电脑和掌上电脑或CSI的机械分析仪接口进行。

Framatome Technologies Inc. (FTI, Lynchburg, Va.)称其电机测试产品为EMPATH(用于电机性能分析和趋势硬件)系统。EMPATH基于电机电流特征分析(MCSA)确定即将发生的机械问题,FTI认为这是电机和电机驱动机械的“健康或恶化的可靠指标”。EMPATH可以定期使用,也可以永久安装用于持续的数据收集。系统由便携式PC机、分析软件和探针组成。

也许交流电机监测最复杂的例子是具有PreAlert技术的IQ智能电机,可用于罗克韦尔自动化/信实电气(Greenville, S.C.)的2至500马力(1.5-375千瓦)的交流感应电机。嵌入式传感器、逻辑和机载微处理器“电子检查”电机绕组、轴承和转子的状况,以早期预警可能的故障。电机运行时,软件实时在线进行诊断分析。智能电机通过RS-232、DeviceNet或无线方式进行通信。

但这不仅仅涉及运动健康。罗克韦尔自动化公司雅典汽车厂(Athens, Ga.)客户服务经理Richard Schaefer说:“振动和电流信号可以通过评估来检查输入电源状况,并对驱动设备进行评估。”智能马达(CE1997年11月,第7页;98年3月,第96页)还没有席卷市场。“这种智能产品的潜力还没有发挥出来。很少有用户知道它能做的所有事情。”

未来的状态监测系统将变得更加“智能”。利用运行和历史数据的质量和数量来估计剩余的机器寿命,他们将预测维护能力提高到一个新的水平。

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分散、不一致的信息有时比缺乏信息更糟糕。机械信息管理开放系统联盟(San Diego, california)是解决这一重大问题的一个组织。MIMOSA是一家成长中的非营利性公司,在全球范围内拥有超过50家公司和200名个人,是仪器仪表和维护信息管理技术的供应商和用户。其中包括16家状态监测产品和系统的顶级供应商中的12家,约占全球产品销售总额的50%。在MIMOSA的赞助商中(有表决权的顶级会员)有罗克韦尔自动化和西门子。

MIMOSA倡导在状态评估、过程控制和维护信息系统之间公开交换有关设备状态的信息——在过程、生产和制造领域。处理的信息类型包括机械和操作条件;预计一生;问题的存在、识别和严重性;操作和维护建议;设计规范;和历史。

MIMOSA参与者已经开发了一个全面的信息模型,形成了在更高级别系统之间交换设备状态相关信息的基础。该模型由设备状态信息的五个主要来源和消费者组成:

企业资源管理器;

条件的测量;

决策支持;

维修管理系统;而且

分布式控制系统。

MIMOSA的另一个主要关注点是开发一种独立于供应商的文件交换格式,称为公共关系信息模式(Common Relational Information Schema, CRIS),它允许集成多个机器信息源。

有关CRIS、信息模型和MIMOSA的更多信息,请参见在线额外