Nové metody monitorování provozu ventilátorů/ New methods for monitoring of the fans Motto : Větrací systém se stal důležitou součástí koncepce 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
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 2 Traffic Technology Days SICK Prague 2011
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, informační systémy diagnostiky, opotřebení ložisek, spolehlivost leteckých pohonů, monitoring strojů v energetice, metodika predikce oprav 3 Traffic Technology Days SICK Prague 2011
AURA a.s. certifikace / AURA certification and competences ISO 9001 GOST ATEX Czech Army 4 Traffic Technology Days SICK Prague 2011
Větrání silničních tunelů / Tunnel Ventilation Výměna vzduchu nebo bezpečnostní prvek? Tauern, Mont Blanc 1999, Gotthard 2001 PIARC C5-2000 Report : větrání tunelů není určeno jen pro zajištěníčistoty vzduchu, ale je důležitým prostředkem bezpečnosti a boje s požárem 5 Traffic Technology Days SICK Prague 2011
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 6 Traffic Technology Days SICK Prague 2011
Charakteristika ventilátoru / Fan characteristic static pressure MS mez stability 1- rotující odtržení/ rotating stall k pumpáž / surge h - pumpáž se zpětným průtokem By : ČSM 3/2009 air flow 7 Traffic Technology Days SICK Prague 2011
Časový průběh průtoku / Time variation of flow Nestacionární Stacionární proudění f s = 0,3-0,6 f ot f s = 0,1 9 Hz By TCF ED 600 8 Traffic Technology Days SICK Prague 2011
Důsledky nestacionárních jevů / 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 9 Traffic Technology Days SICK Prague 2011
Typické příčiny labilu / Unstable Typical Causes Paralelní chod ventilátorů Změna aerodynamického odporu regulace, klapky, přepínání tras Provoz při minimálním výkonu 10 Traffic Technology Days SICK Prague 2011
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 ILS Ex NAP (138) AURA a. s. INDIKÁTOR LABILNÍHO STAVU VENTILÁTORŮ Připojit jen k ST609Ex kabelem SK132/P/Ex o délce do 20 m. (262) (238) AURA a. s., 5. května 118, Milevsko ILS Ex NAP Napájení:230 V / 50 Hz, 30 VA I(M1)[Exia] I 1026 II(1)G[Exia] IIC FTZÚ 02 ATEX 0260 X FTZÚ 02 ATEX Q018 (163) SK132/P/Ex ST609Ex Rmin. =25 (ø 10) (73) SIGNALIZATION POWER SUPPLY (6) (ø 24) (M20x1) 11 Traffic Technology Days SICK Prague 2011
Typické vlastnosti ILS/ ILS Features Pro zjištění vzniku labilu je využita indikace primární veličiny - rotujícího odtržení Frekvenční vlastnosti dynamického snímače tlaku a zpracování DSP procesorem umožňují indikaci frekvencí rotujícího odtržení i pumpáže Lopatková frekvence je využita pro trvalé testování 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 12 Traffic Technology Days SICK Prague 2011
Detekce opotřebení 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 Other 21% Bearing Failure Causes Lubrication 43% Mounting 27% Fatique Limit 9% 13 Traffic Technology Days SICK Prague 2011
Problémy prostředí 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 : B.T.Kuhnell By : J. Tranter 14 Traffic Technology Days SICK Prague 2011
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 f ot Energie poruchy je velmi nízká Poruchu nelze zjistit v běžném vibračním spektru 10Hz-1kHz 15 Traffic Technology Days SICK Prague 2011
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 16 Traffic Technology Days SICK Prague 2011
Vývoj poruchy v obálkovém spektru / Envelope spectrum Trvalá porucha Ložisko bez vady Poškození ložiska Počátek poruchy Ložisko před havárií 17 Traffic Technology Days SICK Prague 2011
Metoda AURA / AURA Method Kombinuje sledování efektivní a špičkové hodnoty signálu vyšších frekvencí A - nepoškozené ložisko. B- začíná nejprve růst špičková hodnota signálu,poměr efektivní a špičkové hodnoty 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. SIGNÁL db 60 50 40 30 20 10 0 A B C D 2 1 DOBA PROVOZU 18 Traffic Technology Days SICK Prague 2011
Výhody metody AURA / AURA method benefits Jsou odfiltrovány vibrace běžných otáčkových frekvencí a tím zdůrazněny jevy související s opotřebením ložiska pitting, mazání, abrazivníčástice, 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 automatické vyhodnocení stavu a predikci havárie ložiska Metodu lze snadno aplikovat v trvale nasazených bezobslužných diagnostických systémech 19 Traffic Technology Days SICK Prague 2011
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 důležité pro predikci poruch Využívá se přednastavených limitních hodnot pro indikaci náhlého zhoršení stavu 20 Traffic Technology Days SICK Prague 2011
Při řešení praktických aplikací se těšíme na shledanou Ing. Petr Bašík a kolektiv AURA a.s. 21 Traffic Technology Days SICK Prague 2011
Kontakty AURA a.s., 5.května 118, 399 01 Milevsko Tel. /fax : 382 524224 AURA a.s., VVC Praha, Lisabonská 2394/4, 190 00 Praha 9 Libeň Tel. : 277 775 981 sales@auranet.cz www.auranet.cz 22 Traffic Technology Days SICK Prague 2011