В современном мире существует огромное число разных типов и масштабов
производств. Кроме тех, что обычно ассоциируются со словом «промышленность» (машиностроение, энергетика, металлургия), существуют и менее масштабные производства, в которых тоже есть процессы и аппараты, оборудование и системы управления. Пищевая промышленность характеризуется
особыми требованиями к работе оборудования, ведь это в буквальном смысле касается каждого из нас, так как надежность этого оборудования обеспечивает в том числе и безопасность выпускаемой продукции.
Проблема, о которой можно часто услышать в разговоре с представителями компаний — производителей продуктов питания и напитков, это «мы должны сфокусироваться на овладении основами до того, как начнем обсуждать продвинутые методы технического обслуживания!». И мы видим, что многие успешные программы начинаются не с внедрения средств диагностики, а с обеспечения основ построения программы управления техническим обслуживанием на основе лучших практик.
Одна из самых крупных областей для снижения затрат, повышения безотказности и готовности производства связана с насосами. И, конечно, неудивительно, что многие руководители технического обслуживания в пищевой отрасли считают, что они должны «правильно овладеть основами», когда дело касается спецификации и технического обслуживания насоса; как правило, специалистам по ТОиР не хватает времени даже на то, чтобы решать повседневные проблемы производства, не говоря уже о принятии новых стратегий технического обслуживания.
Был проведен анализ базы данных, содержащей разнообразные сведения за 15 лет: по продажам 5000 новых насосов и 13000 ремонтов и капитальных ремонтов насосов из 1400 компаний разных отраслей промышленности, не только пищевой.
Основные пять причин отказов были определены на основе анализа примерно 4200 записей, где точные и надежные данные были сопоставлены с данными контроля состояния (см. рис. 1).
![](https://prostoev.net/wp-content/uploads/2020/06/1-10-2017-1.png)
Аналогичным образом для получения пяти основных причин отказов были проанализированы более чем три млн показателей контроля состояния (см. рис. 2).
![](https://prostoev.net/wp-content/uploads/2020/06/1-10-2017-2-1.png)
состояния
Эти данные подтверждают требование сфокусироваться на основных положениях, даже когда существуют эффективные программы контроля состояния, использующие такие методы, как анализ вибрации, термография, анализ масла и ультразвуковые исследования.
1. Спецификация
В то время как стандартизация и модернизация насосов очень важны на производстве, к сожалению, для большинства эксплуатантов оборудования в отрасли производства продуктов питания и напитков не существует решения «один размер подходит всем». Подбор правильного насоса является критическим, так как причина «неверная спецификация для применения» оказалась в первой пятерке причин неисправностей или отказов.
Существует множество способов подбора насоса для замены, включая бесплатные онлайн-инструменты, рекомендации производителей оригинального оборудования, поставщиков насосов и компаний, осуществляющих сервисное обслуживания. Самое важное — убедиться, что полученные вами рекомендации объективны и что проанализированы виды отказов в прошлом для гарантированной эксплуатации насоса в пределах его проектной точки оптимального КПД (см. рис. 3).
![](https://prostoev.net/wp-content/uploads/2020/06/1-10-2017-3.png)
В индустрии производства пищевых продуктов и напитков обычно используются не уникальные насосы, а значит подбор подходящего насоса не так уж сложен.
Да, в первую очередь вы будете рассматривать такие параметры, как цена, ремонтопригодность, безотказность и техническая поддержка. Но, как можно видеть, просто выбор равноценного (аналогичного) или более дешевого похожего насоса является довольно рискованным шагом. Придерживайтесь качественных брендов и не поддавайтесь соблазну дешевого импорта. При разработке вариантов замены насоса сосредоточьтесь на эксплуатационных требованиях, а не на схожести: система производства может делать сейчас совсем не то, для чего она была спроектирована. Это может быть подходящим моментом для проверки других моделей и типов насосов, особенно когда процессы изменились и могут неблагоприятно влиять на техническое обслуживание и счета за электроэнергию, а также на производство. Технологии в области производства насосов также могли продвинуться вперед, так что будьте готовы к этому до начала поиска подходящей замены.
В таблице 1 приведены данные, которые вам необходимо предоставить поставщику для получения правильных рекомендаций:
поставщик, конечно же, поможет, однако лучше управлять возможными вариантами с самого начала. Насос, эффективно эксплуатируемый в постоянном режиме, может проработать больше, чем тот, что работает периодически, просто изза значительного воздействия, которое могут иметь пуски-остановы. Когда насос останавливается, сам продукт меняет свойства; с падением температуры растет вязкость, продукт может кристаллизоваться, твердые частицы оседать и т.д., каждый из этих факторов может способствовать повреждению уплотнений и насоса. Конечно же, существуют решения, включая обогрев с помощью рубашки или подогрев трубопроводов для воспроизведения условий 24-часовой работающей в горячем состоянии системы. Это только один пример, когда замена похожим не является лучшим подходом.
Количество требуемых насосов | 1 |
Количество требуемых насосов | |
Ориентация насоса вертикальный / с односторонним всасыванием | С односторонним всасыванием |
Производительность (м3 /ч, л/с, галлонов в минуту) | 51 м3/ч |
Высота напора (м, футы) | 40 м |
Жидкость | Соляной раствор (24% в весовом отношении CaCl) |
Твердые компоненты | Отсутствуют |
Температура жидкости (C) | Мин. – 150C. Макс. 700C (Расчет 1300C. Статистический расчет темп. 2000C) |
Удельный вес (действующий) | 1250 кг/м3 |
Вязкость (сантиПуаз стП, сантиСтокс — сСт) | 2 стП |
Давление паров | 0,05 бар |
Доступный кавитационный запас давления на входе (м, футы) | 21,7 м |
Категория двигателя (температура поверхности – T1, T2, T3, T4) | T3 |
Напряжение и количество фаз | 415V 3-фазный 2900 об/мин |
Данные о предыдущем оборудовании могут помочь понять причины наших последних отказов, чтобы предотвратить повторение ошибок. | |
Марка насоса (если это замена) | |
Серийный номер (если известен) |
Таблица 1. Набор данных
2. Монтаж
На протяжении многих лет основное внимание уделялось снижению закупочной цены насосов, а также обслуживанию и ремонту замещающих насосов эксплуатантами. Но данные утверждают, что неверный монтаж является причиной 15—20% преждевременных отказов или неисправностей и что эта область должна привлекать не меньшее, если не большее внимание.
Дальнейший анализ показывает, что напряжение трубной обвязки, конструкция трубопроводов, перекос основания опор, расцентровка, дисбаланс, неверная калибровка и отсутствие защиты подшипников являются очень часто встречающимися факторами в области проблем безотказности, связанных с монтажом оборудования. Например, обвязка зачастую не рассматривается касательно эффективности или влияния на насос; 90-градусный изгиб, смонтированный непосредственно на всасывающий патрубок насоса, может вызвать нарушение баланса крыльчатки насоса и прогиб вала, что в свою очередь приведет к существенному сокращению средней наработки до отказа. При установке сужений трубопроводов не забывайте использовать эксцентрические переходы, установленные как «flat-top» (плоская поверхность наверху), что нередко игнорируется.
При монтаже насоса важно не забывать манометры на стороне всасывания и на стороне нагнетания; для минимальной начальной стоимости экономия при мониторинге или решении проблем может быть существенной.
Известный производитель кондитерских изделий с хорошим управлением техническим обслуживанием и квалифицированным персоналом увеличил среднюю наработку до отказа более чем на 15% в результате внедрения подхода точной технологии монтажа. Также было сокращено количество обращений в производственный отдел и отдел технического обслуживания.
Здесь может оказать существенную помощь выбранный производитель оригинального оборудования или поставщик услуг / системный интегратор.
Производители оригинального оборудования предоставляют бесплатное обучение, но только его недостаточно для этой важной области. Проанализируйте стандарты отдела монтажа (штатного или привлеченного со стороны), программы оценки/развития компетенций, стандарты монтажа и процессы проверки качества, чтобы быть уверенным в том, что:
- смонтированное оборудование всегда центрируется с помощью лазерного прибора;
- персонал является компетентным (обучение, квалификация и опыт работы соответствуют задаче);
- стандартные процедуры задокументированы и соблюдаются;
- контрольно-измерительные устройства, предохранительные кольца подшипников и другое вспомогательное оборудование рассматриваются в привязке к концепции выбора на основе требований FMECA (анализа видов, последствий и критичности отказов).
Эффективный контроль уплотнений и загрязнения
Зная, что можно сделать, чтобы повысить безотказность и избежать загрязнений, можно повлиять на статистику отказов. В упомянутом выше исследовании подчеркивается важность контроля герметичности и загрязнений. Так, компания Dairy Crest Severnside имела периодические проблемы, связанные с проникновением воды в градирнях, в результате чего наработка до отказа двигателей насосов была очень низкой (менее года). Анализ показал, что преждевременный отказ двигателей происходит по причине проникновения воды в корпуса подшипников. Это проникновение негативно влияет на смазку и вызывает отказ сначала подшипников, а в конечном счете и двигателя (см. рис. 4).
![](https://prostoev.net/wp-content/uploads/2020/06/1-10-2017-4-1.png)
Дальнейшие исследования показали, что обычные масляные уплотнения (сальники) не могут справиться с жесткими условиями в градирнях; и даже не помогло то, что они были установлены вертикально. По этой причине сразу после нарушения целостности уплотнения привода в подшипники двигателя проникают вода и химические вещества, и последующий отказ насоса становится неизбежным.
Для защиты подшипников от дальнейших отказов, связанных с загрязнением, было рекомендовано применение предохранительных уплотнений лабиринтного типа (см. рис. 5). В результате прекратились отказы, связанные с загрязнением; ожидается, что теперь наработка на отказ составит около 5 лет. Производители оригинального оборудования и системные интеграторы не обязательно уделяют внимание контролю загрязнений, поэтому убедитесь, что этот фактор является частью спецификаций для новых насосов и для ремонтов там, где эта проблема известна. Первоначальная стоимость будет незначительной, но преимущества в плане готовности, безотказности и сокращения затрат будут существенными, так что целесообразно потратить на это немного времени.
![](https://prostoev.net/wp-content/uploads/2020/06/1-10-2017-5.png)
лабиринтного типа
Техническое обслуживание
Такие проблемы, как расцентровка, перекос основания опор, напряжение трубной обвязки и т.д. могут попасть и в эту категорию, и категорию монтажа. Могут рассматриваться различные стратегии технического обслуживания: реактивная, плановая, диагностическая и проактивная (упреждающая) методологии (см. рис. 6).
![](https://prostoev.net/wp-content/uploads/2020/06/1-10-2017-6-4.png)
Возможно, вы уже на пути к проактивному подходу к техническому обслуживанию оборудования, однако данные исследования многих компаний свидетельствуют о том, что именно отсутствие основ может привести вас в тупик. Даже если компании используют стратегии диагностического технического обслуживания, проблемы в области смазки, монтажа и расцентровки все еще являются причинами для беспокойства.
По статистике, смазка особенно важна для тех видов отказов, которые должны быть охвачены в рамках программы повышения безотказности насосов. Недостаточная смазка характерна не только для пищевой промышленности, но вот требования к пищевой безопасности уникальны. Таким образом, для многих компаний это может быть наиболее важной областью, на которой необходимо сосредоточиться в плане повышении безотказности и безопасности.
Процессы управления смазкой, компетенции и элементы управления должны анализироваться для выявления возможностей при хранении и обработке, контроле загрязнений, создании графиков, плана действий при разливе химических веществ, в компетенциях и обучении, управлении отходами и в конечном итоге — для управления производительностью. Внешние эксперты могут помочь в проведении анализа стандартов смазки, а в интернете можно найти очень много информации о стандартах лучших практик.
Например, можно провести работу по оценке уровня организации смазки по стандартам ICML (Международный совет по смазке оборудования). За последние пять лет безотказность оборудования значительно выросла; отказы подшипников, раньше бывшие обычным делом, сейчас очень редки; общая эффективность использования оборудования (OEE) выросла на 6,5% — как прямое следствие совершенствования технического обслуживания, в котором смазка улучшилась в большей степени.
Мониторинг
Принимая во внимание факт, что отказы насосов возникают в основном в результате старения оборудования, коррозии и плохой смазки, а производство требует изменений, контроль состояния и производительности является важным инструментом, позволяющим избегать внеплановых остановов и дорогостоящих ремонтов. При условии, что пункты 1—4 выше были рассмотрены надлежащим образом и внимание руководства может быть перемещено на диагностическое техническое обслуживание, необходимо рассмотреть такие методы, как анализ вибраций, анализ масла, термографию и ультразвуковые исследования. Но прежде чем вкладывать деньги в виброанализаторы, тепловизоры и тому подобное, очень важно понять вероятные виды отказов; проведение анализа видов, последствий и критичности отказов (FMECA) поможет вам согласовать стратегии технического обслуживания и контроля с наиболее вероятными видами отказов и их частотой. Далее это можно использовать в качестве основы для реализации управляемой программы контроля внутри организации или в качестве руководства для предоставления внешних услуг.
Выводы и заключения
Зачастую эксплуатанты оборудования считают, что им достаточно увеличить скорость насоса, для того чтобы получить от него больше. Мы же можем доказать, что уход от точки оптимального КПД — когда насос вынужден работать быстрее для увеличения высоты напора — может серьезно деформировать вал, прогиб которого может привести к преждевременному отказу подшипника и в чрезвычайных обстоятельствах даже к катастрофическому отказу насоса (см. рис. 7).
Хотя данная статья ориентирована на производителей продуктов питания, но приведенные рекомендации могут быть применены во всех отраслях промышленности. Подход, который объединяет в себе практики различных производителей, наилучшим образом влияет на готовность и безотказность оборудования при обеспечении программ управления техническим обслуживанием, ориентированных на безотказность, но ключевым является именно эффективное управление насосами, их выбор и монтаж!
![](https://prostoev.net/wp-content/uploads/2020/06/1-10-2017-7-1.png)
Журнал Prostoev.NET № 1(10) 2017