Интеллектуальные решения в области подшипников для высокотехнологичного оборудования

2015 Февраль 04, 08:30 CEST

По словам Филиппо Цингарелло, директора отдела глобального стратегического развития SKF, революционная технология сенсорных подшипников способствует созданию высокотехнологичного оборудования. 

Непросто определить, что такое интеллектуальная машина. В начале компьютерной эры это был компьютер, чьи ответы на вопросы не отличались от ответов человека. В этом смысле, слово «машина» означало «компьютер». Поиск выражения «интеллектуальная машина» в Google до сих пор показывает большое количество футуристических работ такого рода.

Словарь научно-технических терминов МакГроу-Хилла содержит такое определение: «Машина, в которой сенсоры служат для мониторинга среды и корректировки своих действий для выполнения определённых задач в условиях неопределённости и изменчивости». Приводятся примеры промышленных роботов, оснащённых датчиками, и машины с функцией самонаведения, опирающиеся на техническое зрение, а не нарисованные линии.

С инженерно-технической точки зрения, интеллектуальное оборудование представляет собой механическую систему, самостоятельно регулирующую свои функции: оборудование с возможностью самодиагностики, способное быстро передавать данные о своём состоянии оператору, чтобы по возможности быстро решить проблему. Это может быть высокотехнологичный автомобиль или сложное оборудование в цехе. Подтекст «неопределённости и изменчивости» следующий: помимо реакции на изменения в окружающей среде, интеллектуальное оборудование должно обладать функцией самоконтроля для обеспечения максимальной эффективности.

Это не означает, что интеллектуальное оборудование не требует техобслуживания. Оно использует встроенную интеллектуальную систему для определения возможных проблем и оптимизации интервалов и процедур техобслуживания. Конечно, любые механические детали выходят из строя. Задача заключается в определении такой тенденции заранее, в рамках плановых процедур мониторинга состояния оборудования, и заблаговременно принять меры, а не ждать, когда оборудование выйдет из строя, а затем тратить время и деньги на ремонт.

Функционирование интеллектуального оборудования зависит от нескольких важных факторов. В значительной степени самый важный из них — информация. Без данных невозможно выполнение интеллектуальных функций и диагностики. Эти данные необходимо собрать, передать для анализа и обработать, для чего в свою очередь требуются датчики, передача данных и вычислительные мощности. SKF обладает обширным опытом во всех этих областях, и мы готовы выйти на новый уровень.

SKF Insight. Введение 

Первое, что можно сразу предположить, — усовершенствованный мониторинг состояния оборудования с использованием ряда дополнительных датчиков для считывания важнейших характеристик с последующей передачей их по сети WiFi в центральный узел. Но теперь существует намного более эффективное решение — SKF Insight: система собирает и передаёт данные о технологических процессах из самого центра оборудования с помощью одного из основных технических компонентов — подшипника.

SKF Insight превращает простой подшипник в станцию диагностики благодаря встроенному миниатюрному беспроводному датчику с автономным питанием, который передаёт оперативную информацию о технологических процессах. Это решение открывает ранее недостижимые горизонты в области мониторинга состояния оборудования. Данная технология появилась в Ганновере в 2013 г. На её доработку потребовалось три года интенсивных исследований, включая уменьшение размера датчиков, решение проблем с электропитанием, а также разработку уникальной упаковки для датчиков и электронной системы.

Обычная система мониторинга состояния оборудования обнаруживает ранние признаки неисправности посредством измерения вибраций, вызванных изменениями на поверхности подшипника. То есть, повреждение уже существует. Вместо поиска такого износа SKF Insight определяет условия, которые приводят к неисправности подшипника, до того, как возникнут последствия, и незамедлительно передаёт эти данные операторам.

Миниатюрные электронные схемы с питанием от движения самого подшипника передают эти технологические данные по беспроводной связи. Внешний источник питания не требуется. Это делает технологию полностью бесконтактной, поскольку отсутствуют входящие провода питания и выходящие провода передачи сигнала. Благодаря чему решение может применяться в труднодоступных местах. Например, получение данных из вращающегося редуктора, где все провода могут запутаться. Благодаря SKF Insight сигналы можно получать отовсюду. В нашей компании уже разрабатываются решения для сложных условий работы в ветряных турбинах и при производстве стали.

Мы разработали SKF Insight, поскольку подшипники редко выходят из строя в обычных рабочих условиях по причине таких факторов, как подповерхностная усталость. Обычно причиной неисправности является неправильное или небрежное обращение: например, недостаточное смазывание или работа подшипника в условиях, для которых он не предназначен. Встроенный датчик Insight определяет важные параметры, которые могут привести к неисправностям подшипников, такие как загрязнение смазочных материалов или температура, позволяя операторам принимать необходимые меры без останова оборудования. Прямым результатом становится предотвращение дорогостоящих критических отказов, что снижает общие эксплуатационные расходы и увеличивает срок службы. Инженерам это облегчает задачу по сбору и оценке причин, влияющих на вычисление срока службы подшипника.

Благодаря установке датчиков непосредственно в подшипнике, SKF Insight определяет риск неисправности до того, как возникнет даже микроскопическое повреждение.

Алгоритмы и диагностические средства SKF отслеживают превышение рабочих параметров, загрязнение смазочных материалов и проблемы смазывания, позволяя изменять рабочие условия и предотвращать повреждения до их возникновения.

Если SKF Insight интегрирована с услугами диагностики производственных активов и состояния подшипников, то информация о фактических рабочих условиях может отправляться на облачные серверы для дистанционной диагностики, что поможет лучше оценивать риски повреждений и неисправностей.

Новый подход к техобслуживанию

SKF Insight предоставляет специалистам по техобслуживанию мощный новый инструмент поддержания оборудования в отличном состоянии, открывая возможности далеко за пределами обычного мониторинга состояния. Это позволяет выполнять техобслуживание точно когда это нужно (можно назвать это «адаптивным техобслуживанием»), а не руководствоваться жёстким графиком без учёта фактического состояния оборудования или его компонентов.

Использование интеллектуальной беспроводной технологии в подшипниках позволяет их конфигурировать в небольшие сети, передача данных в которых осуществляется через беспроводные шлюзы. Это может быть локальный шлюз на оборудовании или на заводе.

Системная информация предоставляется клиенту для анализа посредством SKF @ptitude Analyst или отправляется через облачный сервер SKF в центр дистанционной диагностики. Отсюда отчёты отправляются на заводы, производителям оборудования, в SKF и любым другим авторизованным лицам с доступом в Интернет. Включение SKF в список «получателей» имеет важное значение, поскольку обширные знания SKF в области подшипников и оборудования помогут правильно собрать и интерпретировать данные.

Поскольку подшипники автономные, их можно устанавливать непосредственно в центре оборудования, где ранее было невозможно встроить датчики. Это огромный шаг вперёд для оперативного техобслуживания по фактическому состоянию, что значительно улучшает понимание рабочей среды. Такое глубокое понимание помогает модернизировать оборудование, увеличить срок его службы или мощность по сравнению с первоначальными характеристиками.

Датчики обмениваются данными как с беспроводным шлюзом, так и между собой, формируя сеть с ячеистой топологией, и предоставляют данные в масштабах оборудования и всего завода.

SKF Insight расширяет область применения мониторинга состояния оборудования, особенно там, где ранее это считалось невозможным. По этой причине решение проходит тестирование в таких отраслях, как ветроэнергетика, железнодорожный транспорт и производство стали.

Сложные условия

SKF Insight также предлагает огромные потенциальные преимущества для таких отраслей как ветроэнергетика, где расходы на техобслуживание очень высоки. На некоторых морских ветряных установках замена главного подшипника ветряной турбины настолько дорогостоящая, что прежде всего ставит под вопрос экономическую целесообразность установки этой турбины. В таком оборудовании интеллектуальные подшипники могут выполнять мониторинг нагрузок и условий смазывания во время эксплуатации, оставляя достаточно времени для предотвращения развития опасных процессов.

В сотрудничестве с нашими клиентами мы уже разрабатываем решение SKF Insight для мониторинга ветряных турбин. Динамические данные подшипника измеряются в фактическом рабочем состоянии, а затем передаются по беспроводной сети в центры дистанционного мониторинга или специалистам по техобслуживанию на местах. Данное решение осуществляет мониторинг оборотов, вибрации, температуры и смазывания подшипника. Особенно важно, что решение может устанавливаться на уже работающее оборудование, таким образом увеличивая эксплуатационный потенциал как новых турбин, так и многих тысяч, уже работающих по всему миру.

Аналогичное решение разрабатывается для ступичных подшипников в железнодорожной отрасли. Эти важные компоненты обычно заменяются через установленные интервалы, независимо от их состояния. SKF Insight предлагает экономичный способ сбора данных мониторинга состояния оборудования, благодаря которому срок службы подшипника и интервалы замены определяются на основе фактических, а не прогнозных рабочих условий.

Мониторинг и передача данных об условиях эксплуатации произведёт переворот в отрасли подшипников, и повлияет на планирование техобслуживания, общие эксплуатационные расходы и повышение эффективности оборудования. Подшипники долгое время считались центральной частью механизмов вращения. Теперь, благодаря интеллектуальным функциям SKF Insight, они становятся «мозговым» центром. Это решение выходит далеко за пределы обычного мониторинга состояния, создавая предпосылки для «надёжности будущего», — определить возможные проблемы до их возникновения и незамедлительно принять необходимые меры.

SKF Insight уже используется в высокотехнологичных установках, таких как ветряные турбины. Но есть и машины, с которыми мы проводим большую часть нашего времени: автомобиль. Скольких проблем можно было бы избежать с помощью такого передового интеллектуального решения. Это возможно благодаря действительно революционной технологии SKF Insight, объединяющей подшипники с системой мониторинга состояния.

SKF logo