為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)提供預(yù)測性維護(hù)優(yōu)化數(shù)據(jù)源

隨著組織實(shí)施工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIOT) 系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)控制，預(yù)測性維護(hù) (PdM) 正在成為趨勢。然而，實(shí)施具有成本效益和運(yùn)營效率的 PdM 計(jì)劃需要考慮提供投資回報(bào)。此外，不應(yīng)將 PdM 視為一種新的維護(hù)策略。

當(dāng)針對關(guān)鍵設(shè)備時(shí)，PdM 有助于分層維護(hù)技術(shù)，提供工具來補(bǔ)充運(yùn)行至故障、基于狀態(tài)和預(yù)防性策略?？紤]到將 PdM 添加到您的維護(hù)庫的成本，使用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)源是實(shí)現(xiàn)預(yù)期成本節(jié)約和生產(chǎn)力的關(guān)鍵。

主要 PdM 數(shù)據(jù)源

最有效的 PdM 程序由有限的傳感器輸入和在役運(yùn)行數(shù)據(jù)組成。最常用的傳感器用于振動(dòng)，但任何傳感器的有效使用都需要了解其優(yōu)勢和局限性。其他監(jiān)測和診斷技術(shù)可以提供細(xì)致入微的理解以幫助預(yù)測。了解要使用的數(shù)據(jù)源對于優(yōu)化的 PdM 程序至關(guān)重要。

振動(dòng)

振動(dòng)傳感器有兩個(gè)限制。首先是使用基于微處理器的單通道穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)采集器；第二個(gè)是使用傳感器的有限應(yīng)用。

盡管許多傳感器結(jié)合了第二個(gè)用于從轉(zhuǎn)速計(jì)輸入的通道，但大多數(shù)基于微處理器的儀器仍捕獲單通道數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)采集采用恒定的振動(dòng)曲線，因此這一限制阻止了它們在變速設(shè)備或更復(fù)雜的應(yīng)用中的使用。

單一狀態(tài)數(shù)據(jù)收集導(dǎo)致無法捕獲重要信息，例如負(fù)載或速度修改。此外，過濾器會(huì)移除瞬態(tài)信號(hào)或影響數(shù)據(jù)，盡管此類信號(hào)為異常和潛在故障提供了有用的線索。

除了這些限制之外，振動(dòng)傳感器通常僅用于旋轉(zhuǎn)設(shè)備，即使它們的應(yīng)用擴(kuò)展到更復(fù)雜的機(jī)器。在“預(yù)測性維護(hù)簡介”中，R. Mobley 舉例說明了使用振動(dòng)傳感器通過傳感器時(shí)域功能跟蹤液壓油缸上的瞬態(tài)。然后分析可以識(shí)別泄漏的密封件或刻痕的氣缸壁。

超聲波

超聲波和振動(dòng)分析都分析噪聲，但由于在不同的頻率下工作，它們是互補(bǔ)的。振動(dòng)分析發(fā)生在 1 赫茲 (Hz) 到 30,000 Hz 之間，而超聲波分析發(fā)生在 30,000 Hz 到 1 MHz 以上的噪聲頻率。

發(fā)現(xiàn)使用超聲波監(jiān)測軸承的公司并不少見，其中振動(dòng)監(jiān)測是常態(tài)。這一決定可能是由于超聲波傳感器的成本較低。然而，超聲波不太適合這項(xiàng)任務(wù)，軸承或機(jī)器噪音要么低于監(jiān)測的頻率，要么受到來自其他來源的類似頻率的影響。預(yù)測分析不會(huì)出現(xiàn)有意義的輸入，一些專家不建議將其用于軸承。

超聲波非常適合高頻噪聲，例如壓力或真空泄漏、高環(huán)境噪聲水平或通過孔口的介質(zhì)的膨脹或收縮。

熱成像

熱成像系統(tǒng)監(jiān)測物體發(fā)射的紅外能量并捕獲發(fā)射、反射和傳輸?shù)哪芰?。反射和傳輸?shù)哪芰勘仨殢脑紨?shù)據(jù)中過濾出來才能對 PdM 有用。

有幾種熱成像選項(xiàng)，但對 PdM 有用的兩個(gè)是點(diǎn)輻射計(jì)和紅外成像。點(diǎn)輻射計(jì)監(jiān)測機(jī)器上的單個(gè)點(diǎn)，例如齒輪箱軸承。當(dāng)與其他監(jiān)測技術(shù)（如振動(dòng)或摩擦學(xué)）一起使用時(shí)，它可以關(guān)聯(lián)趨勢。

紅外成像用于更復(fù)雜的設(shè)備以掃描整個(gè)機(jī)器。該技術(shù)依賴于歷史圖像的存儲(chǔ)和調(diào)用，以供訓(xùn)練有素且稱職的分析師進(jìn)行解釋。需要更多的定性技能而不是定量技能，訓(xùn)練有素的分析師必須補(bǔ)償每次掃描時(shí)改變圖像的變量。

正確應(yīng)用，熱成像可以提醒電子、電氣和機(jī)械設(shè)備問題，包括傳遞或保留熱量的過程趨勢。

摩擦學(xué)

摩擦學(xué)是摩擦、潤滑和磨損的研究和應(yīng)用。復(fù)雜而全面的科學(xué)、磨損顆粒分析和潤滑油分析對于 PdM 程序很有用。

這兩種技術(shù)都從在役設(shè)備的潤滑油樣本開始，通過磨損顆粒分析提供有關(guān)機(jī)器當(dāng)前磨損狀態(tài)的信息。磨損顆粒使用光譜分析和鐵譜分析進(jìn)行分析，并隨著時(shí)間的推移進(jìn)行跟蹤，以了解磨損率并隔離可能的故障模式。

相比之下，潤滑油分析確定油是否適合繼續(xù)使用，預(yù)測合適的更換間隔。在全廠范圍內(nèi)測量時(shí)，過早換油的成本是相當(dāng)可觀的。相反，當(dāng)潤滑油的潤滑性能下降時(shí)保持潤滑油不變會(huì)加速設(shè)備磨損并浪費(fèi)能源。該分析還可以確定更適合該應(yīng)用的潤滑劑。

至于局限性，摩擦學(xué)需要使用第三方實(shí)驗(yàn)室，這會(huì)增加對每個(gè)油樣進(jìn)行分析的持續(xù)成本。此外，抽樣制度可能會(huì)威脅到測試提供的價(jià)值。過濾后或從油藏中取樣可能無法表明油的真實(shí)狀況，顆粒被過濾或沉淀出來，而取樣衛(wèi)生不佳可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)受到污染。

管理限制和摩擦學(xué)是一種出色的狀態(tài)監(jiān)測和預(yù)防性維護(hù)技術(shù)。來自此類分析的數(shù)據(jù)有助于運(yùn)營決策，并且當(dāng)與其他 PdM 監(jiān)控疊加時(shí)，可以全面了解機(jī)器健康狀況和可能的故障模式的趨勢。

要避免的數(shù)據(jù)源

選擇 PdM 傳感器和數(shù)據(jù)源的挑戰(zhàn)在于可用選擇的數(shù)量，使數(shù)據(jù)相關(guān)性成為您的首要考慮因素。我們已經(jīng)談到不使用超聲波進(jìn)行軸承監(jiān)測，因?yàn)樗惶峁┛刹僮鞯臄?shù)據(jù)。這不相關(guān)。同樣，用于溫度監(jiān)測的熱成像線掃描儀對 PdM 的用處不如點(diǎn)或成像系統(tǒng)。

然而，相關(guān)性也適用于數(shù)據(jù)源及其結(jié)構(gòu)。如果您在生產(chǎn)連續(xù)性之后監(jiān)控旋轉(zhuǎn)機(jī)械，則維護(hù)成本會(huì)膨脹，而沒有切實(shí)的投資回報(bào)。在工廠級(jí)別使用故障模式影響和關(guān)鍵性分析 ( FMECA )，然后針對每個(gè)已識(shí)別的關(guān)鍵設(shè)備，識(shí)別和排列對安全或生產(chǎn)至關(guān)重要的系統(tǒng)和子系統(tǒng)。通過確定對監(jiān)控至關(guān)重要的區(qū)域，您可以快速縮小相關(guān)數(shù)據(jù)源和適當(dāng)傳感器的選擇范圍。

結(jié)論

在基本設(shè)備上實(shí)施 PdM 有望提高可靠性并降低維護(hù)成本。但是，它并不能取代傳統(tǒng)的基于時(shí)間或基于狀態(tài)的維護(hù)任務(wù)；它只是增加了額外的分析和預(yù)測層。了解您的關(guān)鍵設(shè)備故障模式以及最合適的傳感器和數(shù)據(jù)源對于實(shí)現(xiàn)預(yù)期回報(bào)至關(guān)重要。