Tecnologias Metso orientadas à Manutenção Preditiva

Transcrição

1 Tecnologias Metso orientadas à Manutenção Preditiva Luiz Prestes Metso Automation Sales & Product Coordinator South America 1

2 Progressão Geral de Falha em Máquinas Superfície totalmente danificada Vibrações anormais começam Dano Maior na superfície Vibração Normal Superfície danificada Falha da Máquina Parada da Planta Falha Começo da Falha Danos Secundários (Aumento da corrente no motor?) Tempo

3 Análise Geral do Monitoramento Parada da Planta Envelope de Aceleração(gE) Falha da Máquina Falha Falha Começa Aceleração (g) Velocidade (mm/s) Danos secundários (Aumento da corrente no motor?) Detecção por Ouvir? Sentir? (ruído / temperatura?) Tempo

4 Flexibilidade em diversas aplicações Máquinas de Baixa rotação Longos períodos no domínio do tempo, espectros de alta resolução e processamento especial do sinal Máquinas de Média Rotação Acelerômetros Máquina de Alta rotação Movimento de eixos / eddy probes Acelerômetros

5 INTERNAL 5 Date Author Title

6 INTERNAL 6 Date Author Title

7 Plataforma & Conceitos

8 Uma plataforma para todas as necessidades Controle de processos Controle de máquinas Controle de motores Monitoramento e análise de vibração PLC de segurança Gerenciamento de ativos

9 CONCEITO 1 Interface com DCS ou PLC

10 Montagem dos Sensores de vibração e Conversores de 4-20 ma Estação Monitoramento Caixa de Conversores Cabo do sensor de vibração DCS ou PLC Cabo de sinal 4-20 ma

11 CONCEITO 2 Sistema OFF LINE Metso Maintenance Pad

12 Metso Maintenance Pad Funcionalidades Ferramenta off line para medir vibração - Coletor de dados por vibração - Medições em rota e fora de rota - Ferramentas de análise - Armazenamento de histórico Medição de vibração Sem fio - Interface padrão Wi-Fi Sistema Operacional Windows 7 - Metso Maintenance Pad não está limitado somente a coleta de dados de vibração, outras aplicações do Windows podem ser utilizadas - Funciona como sistema on-line no campo para Metso DNA Machine Monitoring Todos os benefícios de um tablet no Estado da Arte - Padrão Wi-Fi para medições baseado no sistema operacional Windows, que permitem a uso de modernos tablets de mercado.

13 Metso Maintenance Pad Panasonic Toughbook CF-H2 Field Design robusto para campo industrial - Vibração e resistência a choque (MIL-STD 810G) - Água e resistência a pó (IP65, MIL-STD 810G) - Visível a luz solar 10.1 LCD - Equipamento leve kg - Tempo de oparação aprox. 7 hours, duas baterias para troca a quente. Tablet com tecnologia Estado da Arte - Windows 7 Professional ou Windows 8 Pro - Porcessador Intel Core i5-4gb DDR3L SDRAM (max 8 GB) - 128GB SSD Acessórios para uso desktop - Docking station com carregador duplo de bateria - Monitor externo, teclado e mouse

14 Metso Maintenance Pad Sensor sem fio (Wireless) WVS-100 Sensor de Vibração - Construído com elementos sensores Acelerômetro Piezo Elétrico Acelerômetro Triaxial Sensor de Temperatura - Operador por bateria recarregável - Grau de Proteção IP 66 - Comunicação WLAN Em adição a coleta normal de dados, o sensor pode ser usado como registrador de dados - O sensor pode ser deixado no campo para armazenar dados na memória interna - Medições podem ser ativadas de acordo com o tempo e intervalo configurados ou se ultrapassar o nível de alarme registrado. Dois modelos de Sensores WMM-100: Módulo de medição sem fio para sensores IEPE WMT-100: Módulo de medição sem fio para sensores Trigger para medição de velocidade

15 Metso Maintenance Pad Metso Machine Analyzer, Principais funções do software Planejamento de rotas Medições em Rota e Fora de rota Análise do sinal Ferramentas de configuração Ferramentas especiais para usuários - Registro de Dados - Range - Análises configuráveis pelo usuário Sincronização de dados - Com outra base de dados Metso Machine Analyzer - Com sistema on line DNA Machine Monitoring

16 MEDIÇÕES DE VIBRAÇÃO 03 direções 1HV 03 Parâmetros PARÂMETRO (V, A, E) DIREÇÃO (H, V, X) MANCAL (1, 2, 3,...)

17 1VV 2VV 2XV 3VV 4VV 1HV 1HE 1HA 3XV 2HV 2HE 2HA 18 medições 3HV 3HE 3HA 4HV 4HE 4HA

18 CONCEITO 3 Sistema ON LINE DNA Machine Monitoring

19 INTEGRAÇÃO DE ÁREAS: Manutenção Operação DNA Machine Monitoring Produção Processo

20 Módulos MIO I/O Fonte de alimentação IPS IO Bus Controller IBC I/O modules MB I/O Bus terminator 20

21 Sensores Transdutores de vibração projetados para processos exigentes: IP66/68 Transdutores de pressão de pulsação disponível para aplicações de alta pressão (hidráulica, por exemplo) Sensores magnéticos, indutivo e óticos para elementos rotativos : turbinas, motores, rolamentos, ventiladores Parâmetros de Processo através de I/O( 4-20mA) ou OPC client 21

22 Caixas de Junção e Cabos Especiais 22

23 Sensores e cabos do sistema de Monitoramento de Vibração Ethernet ou Fibra Óptica Estação de Manutenção Caixa de Junção até 48 canais Cabo do sensor de vibração Painel de I/O s do DNA Machine Monitoring Cabo Multipar

24 Monitoramento da Condição Área 1 Centro de Diagnóstico Remoto Serviços ao sistema Análise das máquinas Redutores Área 2 Rede Firewall(s) Servidor Ventiladores Bombas Área 3 Local ou centralizada Conexões Estações remotas Turbinas

25 DNA Machine Monitoring Telas do Operador

26 Tela principal de processo indica o status de alarme por cores e símbolos Status de alarme indicado por cores (verde, amarelo e vermelho) Link para ponto de medição apresentando a tela com mais infomrações. 26

27 Tela do ponto de medição mostra as cracterística de vibração e históricos das tendências Gráficos de barras para característica vibracional individuais Alarmes indicados por cor Limites de alarme são indicados por símbolos acima de cada gráficos de barras Histórico das tendências para cada característica 27

28 Alarmes de monitoramento da condição e notificação são coletadas na lista de alarmes

29 Ferramenta de análise mostra o sinal de vibração. Espectro, curvas do envelope e curvas STA juntos no mesmo histórico de tendências 2 9

30 Exemplo de análise: a análise por envelope indica que o rolamento do suporte do forno está problemas 30 Date Author Title

31 Gráficos em cascata: velocidade e STA espectro 31 Date Author Title

32 DNA Machine Monitoring Interface com Automação

33 Interface do usuário combina vibração dos equipamentos com informações do processo - Janela abre para mostras as medições de vibração - Alarmes mudam as cores do ícone

34 Interface do usuário combina vibração dos equipamentos com informações do processo Sinal de Vibração com amostragem de 20 khz Espectro de Aceleração Espectro de velocidade Parâmetros ajustáveis Gráficos em barras para características das vibrações 34

35 Ferrramenta de análise para cálculo frequencia de falha em rolamentos Frequencia de falhas dos rolamentos são calculadas através frequencia de rotação e dados na biblioteca de rolamentos cadastrados Pressione aqui para marcar no espectro a Frequencia de falha da pista externa do rolamento 2 x BPFO 3 x BPFO 4 x BPFO 35

36 Monitoramento e Proteção de Turbinas

37 Visão Geral da Solução Operação Manutenção Relatório Controle Proteção para sobrevelocidade Proteção da máquinas Monitoramento da condição 37

38 Medições típicas para monitoramento Turbo Gerador (Gás, Vapor ou Hydro) Vibração relativa do eixo (x-y) Posição x/y (GAP ) Vibração absoluta de rolamento (x-y-z) Posição Axial (z) Expansão diferencial Expansão Absoluta Excentricidade de eixo Tacômetros Parâmetros de processo Processo Especifícos e equipamentos auxilixares Bombas de alimentação para Caldeiras Exaustores de ar Ventiladores Ventiladores primários Ventiladores secundários Aquecimento de bombas Bombas de alimentação

39 Proteção de Turbinas Proteção de Overspeed de acordo com nível SIL3 - Modular ou sistema compacto - Votação 2oo3 - Exemplo: pressão/temperatura (óleo lubrificante, compressão, exaustão (condensador) Módulo alternativos de I/O & Soluções em software - I/O AI, DI, DO - Votação 2oo3 - Exemplo: pressão/temperatura (óleo lubrificante, compressão, exaustão (condensador) Solução para proteção de Turbo Geradores com medições de: - Posição real dos eddy probes (sensores de proximidade) - Movimento do eixo com eddy probes - Expansão da carcaça com eddy probes or LVDT s Padrão API670 39

40 Monitoramento e Proteção Vibração e Expansão Todas as situações sao mostradas para o operador Link identificando a mudança de estado workdesk 40

41 Medições típicas de monitoramento Gerador Baixa Pressão - LP Alta Pressão - HP X-Y V Tr X-Y V X-Y X-Y Zo X-Y X-Y V V Zo V V Zd Zo Zd Za Za E V = aceleração / vibração sensor de velocidade ( X, Y e Z) x-y = Par de eddy current para movimento do eixo Zo = localização do rolamento de pressão Zd = expansão diferencial (eixo versus carcaça) Za = expansão absoluta (carcaça versus base) E = ecentricidade (shaft bow) Tr = trigger (fase) 41

42 Pontos de medição Posição axial do rolamento Vibração Absoluta no rolamento (acelerômetros) Vibração no eixo(eddy current probes): Expansão da carcaça Fase 42

43 Pontos de medição Posição axial do rolamentoeixo Expansão relativa do eixo Deslocamento no eixo (eddy current probes): Vibração Absoluta no rolamento (acelerômetros) Fase Expansão da carcaça

44 Tela de operação de monitoramento da turbina 44

45 Ferramenta de diagnósticos da turbina 45

46 Ferramenta de diagnósticos da turbina 46

47 Ferramenta de diagnósticos da turbina 47

48 Ferramenta de diagnósticos da turbina 48

49 Ferramenta de diagnósticos da turbina 49

50 BENEFÍCIOS

51 Porque investir em um sistema de Monitoramento ON LINE? Monitoramento da Condição Reduzir paradas não planejadas e aumentar a disponilidade e produção Maximizar MTBF e minimizar MTTR Proteger contra acidentes pessoais (ser humano) Gestão de ativos Proteger o investimento Confiabilidade e monitoramento da qualidade Obter informações sobre os componentes e desempenho da máquina Detectar problemas de operação em uma fase precoce Monitorar instabilidades nas máquinas Monitoramento On-line durante a produção - respostas imediatas das mudanças

52 Diferenciais do sistema DNA Machine Monitoring Facilidade para expansão e integração no sistema Metso DNA Redução no estoque de sobressalentes por compartilharem hardware em comum Custos reduzidos para implementação de novos pontos de monitoramento Uma única interface e manuseio de alarmes Sem links externos entre sistemas (processo e monitoramento de vibração) Mesma base de dados para histórico e tendências Ferramentas comuns de engenharia Treinamentos compartilhados Compartilhamento das informações na mesma rede (automação e manutenção) 52

53 Sistemas Vendidos

54 Sistemas entregues e Instalados Mais de 300 sistemas entregues no mundo até fim de 2011 Total de pontos de monitoramento de vibração e pontos de medição de lubrificação Aproximandamente 30 % são sistemas entre 300 a 1000 pontos de medição de vibração

55 Obrigado!!! Luiz Prestes Mobile: