Наша компания уже длительное время поставляет эластичные муфты на российский рынок и накопила определенный опыт в контроле за работоспособностью муфты в частности и технологии в целом. Мы хотели бы поделится определенными аспектами, о чем, собственно, и пойдет речь в данной заметке.
Незапланированные остановки из-за механических неисправностей могут стоить энергетическим и/или нефтегазовым компаниям миллионы рублей плюс потерянное производственное времени. Хотя трудно количественно оценить стоимость незапланированного простоя, простой одного дня может легко превышать ~ несколько миллионов рублей для среднего, например, нефтеперерабатывающего предприятия. Переход от реактивного обслуживания к стратегиям упреждающего обслуживания на основе данных может не только сократить потери доходов от незапланированных простоев, но и снизить общие затраты, связанные с эксплуатацией и обслуживанием оборудования предприятия, в ряде случаев до 60 %.
Например, дисковые муфты не являются «изнашиваемым элементом», как уплотнения в турбине или компрессоре, которые могут привести к снижению производительности оборудования и обычно заменяются по расписанию. Большинство муфт с высокими эксплуатационными характеристиками не требуют технического обслуживания, и, если они работают в пределах своих номинальных мощностей, они могут прослужить дольше оборудования, к которому они подключены. Чтобы максимизировать производительность, каждый актив, критический или нет, должен иметь соответствующую стратегию обслуживания, которой стоит придерживаться, проверять на эффективность и при необходимости корректировать для обеспечения надежности.
Критичность — это количественный процесс ранжирования, основанный на: эксплуатационных расходах, затратах на техническое обслуживание, потерях пропускной способности, качестве, безопасности и воздействии на окружающую среду. На приведенном ниже графике показано распределение критичности оборудования для среднестатистического предприятия (рис. 1). Только 10% оборудования на этом заводе считается критическим из-за затрат, связанных с его выводом из эксплуатации. 25 процентов можно определить, как существенные. 30 процентов важны. Остальные 35% не обязательны. Каждый критический уровень может сочетаться с эффективной стратегией обслуживания, чтобы сбалансировать стоимость внедрения с требуемыми уровнями надежности.
рис. 1
После анализа критичности проводится анализ видов и последствий отказов (FMEA), чтобы определить все потенциальные типы отказов, каковы последствия отказа и что можно использовать для смягчения или устранения режима отказа. Основная беда для данной процедуры, что на Российский предприятиях этот полезный во всех отношениях инструмент носит исключительно формальный характер. Затем FMEA используется в качестве основы в процессе принятия решений для определения правильной стратегии технического обслуживания нового оборудования. Наиболее распространенные стратегии обслуживания перечислены ниже.
Например, часто дисковые муфты рассчитаны на неограниченный срок службы при эксплуатации в рамках расчетных ограничений; однако изменение условий эксплуатации может сократить срок службы как муфты таки и связанного оборудования. В следующих разделах описаны примеры отказов, которые можно смягчить или устранить.
Руководящие принципы, сочетающие мониторинг состояния с пониманием и предотвращением прошлых проблем, обеспечивают эффективную стратегию упреждающего обслуживания для критически важного вращающегося оборудования. В следующих разделах представлены основные сведения о факторах, которые могут привести к сокращению срока службы муфт.
Несоосность
Хотя смещение обычно не измеряется во время работы оборудования, полезно знать о нескольких неприятных переменных, которые могут сократить срок службы муфты. Один из наиболее частых вопросов, относится к центровке муфты, касается температурных смещений во время работы. Если оборудование и муфта подвергаются большим перепадам температур, точность значений теплового расширения чрезвычайно важна. Была ли проведена горячая проверка центровки оборудования, чтобы уменьшить неопределенное перемещение между валами и подтвердить предоставленные значения? Другие трудности при определении соосности во время эксплуатации могут быть связаны, например, с подвижным фундаментом. Мониторинг вибрации или анализ первопричин неисправной муфты могут значительно помочь в выявлении и решении этих проблем.
Влияние рабочей среды
Другим фактором, который следует учитывать, является рабочая среда для муфты. Так, например, для многих морских применений соленая вода создает высоко коррозионную среду, которая может ускорить окисление черных металлов. В некоторых случаях муфты работают при температурах, значительно превышающих расчетные, из-за конструкции защитного кожуха и непредвиденных проблем в полевых условиях. Эта более высокая температура может повлиять на срок службы муфты. Если эти или другие факторы окружающей среды соответствуют действительности, следует соответствующим образом скорректировать частоту осмотра оборудования.
Оборудование и условия эксплуатации
Моделирование отклика на крутильные колебания трансмиссии является важным методом анализа, поскольку позволяет оценить передаваемые крутящие моменты на этапе проектирования оборудования. Поскольку в результатах модели присутствует некоторая степень неопределенности, стандарты в таких случаях требуют 10-процентного запаса по разносу от любой частоты возбуждения. В то время как более совершенные данные и методы моделирования повысили точность торсионных систем, проблемы могут сохраняться, приводя к возникновению незатухающих крутильных колебаний, которые могут повредить оборудование.
Кроме того, если оборудование работает в нерегулярном режиме, муфта может испытывать переходный крутящий момент большой величины при каждом запуске. Неправильная настройка двигателей с частотно-регулируемым приводом может привести к повреждению муфты крутильными колебаниями, которые не были учтены на этапе проектирования, что сократит срок службы муфты и, возможно, оборудования.
Условия процесса
Срок службы муфты также может быть уменьшен из-за изменений условий самого процесса. Компрессор подвергался известным событиям помпажа? Возможно, цепь оборудования работает не так гладко, как ожидалось, из-за пульсаций технологического потока или неожиданного возбуждения собственной частоты системы. Эти события обычно идентифицируются с помощью методов мониторинга состояния, обычно невозможно определить, как они могут повлиять свыше расчетных нагрузок.
Подытожим
Муфты спроектированы так, чтобы быть самым слабым звеном и самым дешевым компонентом вращающегося оборудования. Из-за этого их часто упускают из виду, но они часто дают представление об условиях работы оборудования. Трещины на внешних дисках дисковой муфты могут сказать вам, работает ли оборудование в условиях чрезмерной несоосности, а возбуждение резонансной частоты кручения может вызвать истирание в центре пакета дисков. Если эти проблемы остаются неизвестными и не решаются, существует повышенный риск отказа оборудования, а также связанных с этим незапланированных простоев и потерь продукции.
Команда СКБ-4