TIAP-metoden för statusbestäming Höjer lönsamheten på din anläggning Anna Pernestål, anna.pernestal@tiap.se,
Life Cycle Profit och TIAP-metoden TIAP-metoden bygger på helhetssyn av drift och underhåll för optimering av vinsten under processens livslängd. Genom att göra korrekt och väl planerat förebyggande underhåll kan du undvika oplanerade stopp och öka tillgängligheten i din anläggning, och på så sätt göra den mer lönsam. Anläggningens vinst under dess livscykel (Life Cycle Profit, LCP) är dess intäkter minus kostnader förknippade med den. I Figur 1 är LCP illustrerat med det gröna området i mitten. I figuren är 100% den teoretiskt maximal intäkten som kan erhållas i anläggningen, men på grund av t ex produktionsbortfall och driftstopp når man sällan upp dit. För att öka LCP, d v s göra det gröna fältet så stort som möjligt, behöver man dels bevaka driftskostnaderna (blått i Figur 1), och dels se till att frigöra de uteblivna intäkterna (rött i Figur 1). I Figur 1 betyder det att göra det gröna LCP-fältet så stort som möjligt. I praktiken innebär det att säkerställa att det förebyggande underhållet är effektivt så att tillgängligheten hos anläggningen blir hög. Det är här TIAP-metoden är ett mycket kraftfullt verktyg. Figur 1. LCP, Life Cycle Profit, är anläggningens intäkter minus kostnader förknippade med dess drift, och definierar anläggningens lönsamhet. LCP kan ökas genom att kostnaderna minskas och att de uteblivna intäkterna tas tillvara. Uteblivna intäkter är t ex produktionsbortfall och driftstopp. Underhåll som ger maximal LCP bygger på att planerade åtgärder görs så att oplanerade driftstopp undviks. De planerade åtgärderna ska dessutom göras på ett sådant sätt att de inte stör driften. För att klara detta krävs god och aktuell kunskap om statusen hos anläggningen och dess delsystem och komponenter. TIAP har utvecklat en mycket effektiv, robust och noggrann metod som ger helt nya möjligheter för statusbestämning av hos tekniska system. TIAP-metoden är enkel att installera och ger en detaljerad analys och bild av statusen hos systemet och de eventuella problem som finns i det helt utan att störa systemet eller ta det ur drift. TIAP AB Org. nr. 556858-9658 Sida 2 av 6
TIAP-metoden TIAP-metoden bygger på fundamentala fysikaliska lagar. Genom en enda mätning kan ofta ett helt system övervakas. Metoden består av tre delsteg som illustreras i Figur 2. Första steget är Mätning av effekten till den motor som driver komponenterna i systemet. I nästa steg Analyseras mätningen med hjälp av en eller flera fysikaliska modeller av systemet. Resultatet blir en mycket detaljerad bild av systemets status, som är grunden till bland annat underhållsplanering och driftklarhetsverifiering som ger maximal tillgång till systemet. Figur 2.TIAP-metodens tre steg. En mätning kan användas för att analysera flera olika komponenter eller delsystem. Resultaten från analysen sammanställs och ger en komplett bild av hela systemets status. Mätning TIAP-metoden bygger på mätning av effekten som tillförs till systemet som ska övervakas mäts. Det kan till exempel göras genom att man mäter i) ström och spänning till elektriska motorer, ii) moment och rotationshastighet på axlar eller iii) kraft och hastighet på translativa rörelser. Mätningen görs med TIAP:s instrument och givare som är mycket robusta och som antingen installeras permanent eller ansluts för tillfälliga mätningar. Instrumenten är galvaniskt isolerade från systemet, och kan med fördel placeras t ex vid en elcentral. Mätningar kan göras med olika syften. Några exempel är - Vid särskilda tillfällen som felsökning, diagnostisering och driftklarhetsverifikationer, t ex vid stängning av en ventil eller en tågväxel. - Med regelbundna intervall, för att analysera systemets status med jämna intervall. Ett exempel är övervakning av kvarnar, där fel uppstår och förvärras långsamt. Detta är även intressant i system som inte arbetar kontinuerligt, men där kraven är stora att de fungerar felfritt när de väl aktiveras. TIAP AB Org. nr. 556858-9658 Sida 3 av 6
- Kontinuerligt, för att övervaka om tröskelvärden överskrids. Detta är intressant i tidskritiska system, där fel uppstår och förvärras snabbt. Data från mätningen skickas via kabel, eller via GSM till den dator där analysen sker. Analysdatorn kan alltså finnas i anslutning till det analyserade systemet, i ett kontor eller kontrollrum, eller hos TIAP. Analys Analysen av mätvärden görs med hjälp av fysikaliska modeller av det övervakade systemet, och resultatet är en beskrivning av systemets status. För att skapa modellerna används t ex ritningsunderlag och typbeteckningar på ingående komponenter. Eftersom en modell över hela systemet skapas och används ger en enda mätning information om många komponenters status. Mätningar från flera tidpunkter kan användas för att beräkna trender och estimera återstående livslängd hos komponenter. Resultat Hur resultaten lämpligast presenteras skräddarsys för varje kund och dennes specifika behov. Här handlar det om att, givet anläggningens specifika förutsättningar, öka tillgängligheten och minska de oplanerade stoppen. Några exempel på möjligheterna TIAP erbjuder är - Statusbestämning Rapport med analys av systemets status, eventuellt med förslag på underhållsåtgärder. Rapporten kan även inkludera trender och analyser av komponentens återstående livslängd. - Övervakning av tröskelgränser Systemet övervakas kontinuerligt eller vid bestämda tidpunkter eller händelser. Om förbestämda bestämda trösklar passeras skickas larm till driftpersonalen. - Kontinuerlig övervakning Systemet övervakas kontinuerligt eller vid bestämda tidpunkter eller händelser, och resultaten presenteras i realtid t ex på en datorskärm. Detta kan antingen vara en fristående TIAP-lösning eller integreras med befintliga system för övervakning - Underhållsplan Information från statusbestämning och övervakning används som underlag för att skapa en underhållsplan. Planen utformas i ett samarbete mellan TIAP och systemägaren/driftsansvarig. TIAP AB Org. nr. 556858-9658 Sida 4 av 6
- Driftklarhetsverifiering TIAP-metoden är utmärkt för att säkerställa att ett system är klart att tas i drift efter t ex ett underhållsavbrott eller ett driftstopp. Mätningar görs vid en provdrift, och resultatet av testet visar om det är klart för drift eller inte. TIAP-metoden kan även användas för intrimning. Applikationer TIAP-metoden är applicerbar på de flesta mekaniska system som drivs av en elmotor, exempelvis växlar, ventiler, skruvar och transportband. Den fungerar både på roterande system, som växellådor, och system med translationsrörelse, som styrstavar och ventiler. TIAP-metoden är särskilt lämplig på system som rör sig relativt långsamt, t ex styrstavar, ventiler, växellådor, tågväxlar, transportband, och kvarnar. Eftersom metoden bygger på mätningar av den tillförda effekten, kan instrumenten placeras utanför det övervakade systemet. Det gör TIAP-metoden särskilt lämplig för att övervaka system med begränsad tillgänglighet, t ex vid havsbotten eller innanför reaktorinneslutningen i ett kärnkraftverk. TIAP-metoden har använts framgångsrikt på bland annat ventiler och styrstavar i kärnkraftverk och i en kvarn anläggning för malning av bränsle i ett kraftverk. Några exempel syns i Figur 3. Resultaten från TIAP-metoden har verifierats genom visuell inspektion. 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 400 500 600 700 800 900 400 450 500 550 600 650 500 550 600 650 700 750 Figur 3. Till vänster en ventil och till höger exempel på fel som hittats i denna typ av ventiler. De två övre högra bilderna visar slitage på en lagerbana i ett lager till en spindelmutter. De två undre bilderna visar materialslitage i spindeln som orsakat förhöjd friktion och onormal rörelse i ventilen. TIAP AB Org. nr. 556858-9658 Sida 5 av 6
Fördelar I tabellerna nedan beskrivs resultaten av analyserna av data från de fem mätningarna. Amplitud-angivelserna nedan ska tolkas som ett mått på hur kraftig störningen är. Det är framför allt förändringar i amplitud som är intressanta, eftersom de tyder på att en skada blivit allvarligare mellan mätningarna. TIAP-metoden har många fördelar. Den är robust och noggrann, och övervakar systemet utan att störa eller interferera med det. Metoden ger säker och precis information. Med TIAP-metoden kan man analysera och övervaka system som andra övervakningsmetoder, till exempel vibrationsmätningar, inte klarar av. TIAP-metoden är särskilt lämpad för system som har en eller flera av nedanstående egenskaper - Rör sig långsamt, t ex kvarnar och ventiler - Innehåller en translationell rörelse, t ex tågväxlar, transportband, styrstavar, styrning av stabilisatorer i flygplan. - Har en arbetsrörelse som innehåller olika faser, t ex styrstavar och ventiler TIAP-metoden är ett mycket kraftfullt verktyg för att skapa ett effektivt och korrekt underhåll något som ökar anläggningens tillgänglighet och lönsamhet! Kontakta TIAP för ytterligare information om metoden, och hur den skulle kunna användas på just din anläggning eller applikation. TIAP AB Org. nr. 556858-9658 Sida 6 av 6