Максимизация производительности активов: экспертное руководство по вводу в эксплуатацию оборудования

Хорошо бы, если бы каждое новое оборудование или система работало безупречно с момента установки и пуска до первой поломки через много лет. Для большинства промышленного оборудования это исключение.

При вводе оборудования мы можем обнаружить: компоненты повреждены при отгрузке, полевой инженер малоопытен, или мы делаем бета-тестинг нового дизайна (согласовали ли мы это или нет). То же применимо к рехабилитированному оборудованию, устанавливаемому в исходное приложение и позицию.

Почему автомобили с конвейера редко сталкиваются с серьезными гарантийными проблемами? Потому что автопроизводители исчерпывающе тестируют, улучшают и инспектируют и дизайн, и производственные процессы на тысячах авто. Промышленное оборудование типично производится малыми партиями; поэтому не все баги выявляются.

Именно поэтому ввод в эксплуатацию промышленного оборудования — искусство, и необходимое. Я называю это искусством, потому что, по определению, настройка нового оборудования требует креативности, ремесленных навыков и дедуктивного рассуждения. Эти атрибуты применимы к искусству в любом смысле слова.

Мой объект, Upper Occoquan Service Authority (UOSA), зрел свой подход к ТОиР и asset management до точки, где фокус на вводе в эксплуатацию — следующий логический шаг. Это мышление пришло как часть нашего общего преследования лучших практик надежности и управления активами.

Несоблюдение процесса ввода в эксплуатацию равносильно установке вашей следующей поломки. Правильный ввод может удлинить полезную жизнь, что важная цель asset management. Поэтому ввод в эксплуатацию — обязательный компонент хорошей программы управления активами.

После нескольких лет проектирования и внедрения процессов поддержки ТО мы верифицируем улучшенную надежность отслеживанием MTBF, MTTR и доступности оборудования.

Философия ввода в эксплуатацию

Базовые вызовы настройки нового или рехабилитированного оборудования довольно универсальны. Они сводятся к предвидению проблем, восприятию проблем и коррекции проблем. Возьмём эти слова (предвидение, восприятие, коррекция) и изучим, как они применяются к процессу ввода.

Может быть трудно представить, как предвидеть проблемы, но хорошая стартовая точка — поиск историй ремонтов. Истории ремонтов могут сказать, что ломалось, когда, почему, как, где и кто был вовлечён. Это предполагает, что у предприятия есть точные истории ремонтов в CMMS. Если истории недостаточного качества — улучшите их. Интервью с вашими операторами и другими, владеющими и эксплуатирующими то же оборудование — бесценны.

Как часть плана ввода эта ценная информация должна быть записана в извлекаемом формате. Это ядро плана — фреймворк для записи информации. Думайте об этом как о правилах игры. Фреймворк должен быть доступен участникам. Возможность менять записи должна быть мониторина и контролируема для консистентности и точности.

Если вводимое в эксплуатацию оборудование состоит из субассемблей знакомых компонентов, тогда предвидимые режимы отказа могут быть определены по отдельным компонентам. Например, центробежный дуйник должен иметь кривую производительности, допустимый лимит вибрации и другие спецификации. Когда дуйник работает вне этих значений — расследование и соответствующая корректирующая мера.

Некоторые проблемы ползут так медленно, что не детектируются до нанесения ущерба. Это неудача восприятия. Здесь необходимо определение жизненно важных тестовых точек и установка допустимых значений. Иногда мы не знаем, что допустимо; здесь консультация с производителем или другими с похожим оборудованием даёт гайданс.

Когда источник проблемы решающе установлен, следующий шаг — коррекция. Решение должно лечить корневую проблему. Например, если детектирован дисбаланс на частоте вращения — балансируйте ротор. Если структура машины имеет гармонический резонанс, так что малейшее возбуждение вызывает деструктивную вибрацию — адресуйте жесткость структуры.

Когда корректирующие меры завершены, верифицируйте, что предвиденные улучшения воспринимаемы. Используйте измерительные инструменты для подтверждения, что коррекция сделала то, что должна. Здесь сияют PdM инструменты — вибрационный анализ, ультразвук, сигнатуры тока двигателя, анализ масла, термография.

Ни одно из упомянутых усилий не даст желаемых результатов, если действия не предприняты. Делайте что-то и документируйте, что сделано. Это повышает ценность проекта ввода.

Подготовка к вводу в эксплуатацию

Критично стать полностью знакомым с оборудованием, вводимым в эксплуатацию. Это значит: читать мануалы заранее (если возможно), читать даташиты компонентов, изучать операционный мануал, заставлять производителя отвечать на ваши вопросы, контактировать с другими, имеющими то же оборудование, чтобы узнать, как им удавалось.

Полезно посетить объекты, где похожее оборудование работает успешно и неуспешно. Поговорите с операторами и ТО-персоналом — у них интимная связь с оборудованием.

Я разговаривал с другом-электриком о самых интересных и сложных работах за годы. Обсуждали, как уложить провода в перенаселённую коробку соединений. Друг сказал: «Тебе нужен план». Это застряло во мне, потому что показывает: даже самая мунданая задача, вроде укладки проводов в тесном пространстве, требует плана.

Ввод в эксплуатацию также требует план. План — не более чем well-thought-out набор гайдлайнов, который может включать правила, чертежи, чек-листы, процедуры. План ввода — что-то вроде кулинарного рецепта; ты следуешь ему, но корректируешь по ходу дела на основе опыта.

План

• Выбрать лидера проекта — у которого будет время и темперамент для эффективного управления ресурсами
• Определить абсолютные требования к приемлемой операции — какую работу должно выполнять оборудование?
• Идентифицировать и адресовать предвидимые режимы отказа для всей системы и всех подсистем
• Верифицировать, что операционные условия (по спецификации продавца) будут соблюдены — т.е. окружение (температура, влажность, давления, напряжение и т.д.)
• Определить необходимые тестовые шаги и их порядок в процессе ввода. Шаги извлекаются из опыта, знаний, ресерча
• Определить необходимые наборы навыков — механика, электрика, автоматика, инженерия
• Распланировать ресурсы и персонал для выполнения определённых шагов
• Записывать наблюдения и значения тестовых точек, измеренных (воспринятых) на каждом шаге
• Ревью результатов (конвертация данных в информацию)
• Принимать корректирующие действия по необходимости
• Верифицировать, что корректирующие действия производят желаемые результаты
• Обучить операторов, чтобы они знали, как правильно эксплуатировать оборудование во всех обстоятельствах
• Внедрить программу ППР, адресующую лучшие практики
• Повторять эти шаги до выполнения всех абсолютных операционных требований
• Записать процесс ввода, описывая, что принесло успех, а что нет — для будущего референса
• Создать базу знаний для ввода в эксплуатацию и обновлять её при появлении новой информации как части процессов ввода

Лидер ввода в эксплуатацию

Проект ввода также требует лидера для управления шагами и исполнения плана. Этот лидер выступает центральным хабом коммуникации для персонала, назначенного на проект ввода. Похоже на RCA расследования, мудро не выбирать доминантную личность лидером.

Люди доминантных убеждений могут корромпировать процесс своими предрассудками. Оптимальный лидер — тот, кто следует плану и верифицирует, что все шаги выполнены и задокументированы. Этот лидер должен также иметь хорошие организационные и коммуникативные навыки в дополнение к ассертивности.

Выберите компетентного лидера, у которого будет достаточно времени для посвящения проекту без отвлечения на другой. Это просто имеет смысл и так успешные предприятия продвигаются.

Неудача сделать правильно (и знание правильного от неправильного)

Факт нашего времени: от нас ждут драматически повысить эффективность и точность с пиром компьютерных инструментов, предъявленных перед нами. Ввод в эксплуатацию — процесс, который нельзя спешить. Он должен проводиться вдумчиво с адекватными ресурсами. «Чем быстрее идём, тем больше отстаём» — изречение, воплощающее опыт и народную мудрость.

Бывают случаи, когда команды ввода копают слишком глубоко в поисках проблем и упускают те, что бросаются в глаза. Важно ревьюить всю доступную информацию и предпринимать все разумные шаги при вводе. Не бойтесь иметь независимого внешнего наблюдателя смотреть на ваши процессы. Ожидайте некоторые RCA-открытия во время ввода.

Многие проблемы могут быть предвидены до первого пуска нового оборудования. Включение критичных задач в программу ППР — такая же часть ввода, как и любые другие шаги. Любые необходимые задачи ТО, которые утомительны, затратны по времени или грязны, склонны откладываться. Предвидьте проблемы с забиванием фильтров и нагрузкой лопаток вентиляторов грязью и дисбалансом.

Уроки, извлечённые в UOSA

За последние несколько лет мы извлекли несколько ценных уроков. Мы раскрыли проблемы отсутствия правильного процесса ввода и выгоды наличия правильных процедур. Уроки подсвечивают полезное использование предиктивных технологий ТО (PdM) — ультразвук, вибрация, анализ масла, термография, анализ сигнатуры тока двигателя, но человеческие чувства также часть оценочного процесса.

Электродвигатели в критических приложениях

Будь мотор новым от производителя или рекондиционированным, критично проверить его состояние инструментом анализа сигнатуры тока сразу при приходе на сайт. Если тестирование не выполнено немедленно, оно склонно забываться или делаться в спешке перед установкой. Кто хочет узнать, что у мотора проблема прямо перед установкой, или хуже — сразу после включения?

Наш опыт: установка — плохое время для обнаружения проблем оборудования, потому что персонал и риггинг мобилизованы, и могут быть операционные констрейнты, если мотор не установлен по расписанию.

Полный набор процедур должен быть установлен для входного контроля качества моторов, новых или восстановленных, при получении. Вендоры тестового оборудования для моторов — хороший ресурс для разработки этих процедур. Набор гайдлайнов также нужен для ремонта мотора для верификации того, что было сделано во время ремонта. Много онлайн-ресурсов о том, как мотор должен ремонтироваться.

Сравните рекомендации разных моторемонтных мастерских для широкого обзора. Моторы — прайм муверы индастрии и должны получать критическое внимание или процессовый фейл неизбежен.

Базовые оффлайн тесты должны быть выполнены до подключения мотора к силовой цепи. Тест поляризационного индекса и импульсный тест — обязательны. Когда мотор впервые подключается к питанию, измерение тока во всех трёх фазах — жизненно. Если онлайн тестирование возможно — должно быть выполнено. Если есть ультразвуковой прибор — сигнатуры звука подшипников записываются для бейзлайн децибел и временных графиков для будущих сравнений.

Если мотор может быть пробежан до связки с ведённым компонентом, желательно измерить и записать вибрационные характеристики. Если любые тесты раскрывают проблемы — необходимо остановить установку и принять корректирующие меры.

Вертикальные турбинные насосы (VTP)

Водная индустрия часто использует VTP. У этих насосов рабочее колесо смонтировано в спиральном корпусе до 30 футов ниже уровня. Рабочее колесо приводится длинным валом, стабилизируемым рядом «паучих» подшипников внутри колонны насоса, через которую течёт вода. Двигатель смонтирован над землёй на пьедестале в вертикальной оси.

По предложению PdM-техника от соседнего водного объекта, мы установили два герметичных вибрационных сенсора на спиральном корпусе нового VTP до опускания в мокрый колодец. Сенсоры установлены в горизонтальной плоскости, позиционированы на 90 градусов радиально друг от друга. Когда сенсоры детектировали высокую вибрацию при начальном пуске, монтажный подрядчик был удивлён. Они никогда не видели, чтобы кто-то тестировал вибрацию на спирали. Двигатель не вибрировал значительно, поэтому они предположили, что установка удовлетворительна.

Обнаружение этой вибрации привело к открытию: группа монтажных болтов в подошве была слишком длинной и упиралась в глухие нарезные отверстия. Расщеплённые шайбы на этих болтах не были полностью сжаты, и это позволяло резонансам, проявлявшимся как вибрация на спирали. Теперь мы устанавливаем эти вибрационные сенсоры на все вертикальные турбинные насосы при извлечении для ТО.

Мы также узнали, что есть ряд специальных соображений при настройке таких насосов. Подошва должна быть уровнена и колонна насоса перпендикулярна. Подошва также должна быть прочно загрубена для предотвращения вибраций. Секции вала насоса должны быть в пределах номинальных 0.005 дюймов общего указанного биения.

Стандарты вибрации Hydraulics Institute (HI) версии 2000 давали значение допустимой вибрации, измеренной на верхушке мотора для этого типа насоса. Позже стандарты HI не включали это значение. Владелец должен определить допустимое значение. Наш опыт: производители насосов редко специфицируют значение. В целом, <0.2 дюйма в секунду приемлемо по нашему опыту.

Центробежные дуйники

Центробежный дуйник (для induced draft приложения) поставлялся с системой регенеративного термического оксидатора. Колесо дуйника было смонтировано напрямую на вал мотора 7.5 HP, и манометр, калиброванный в дюймах водяного столба, установлен на выходной трубопровод дуйника. Вибрация дуйника значительно увеличилась через 3 года эксплуатации, мотор отказал, критический процесс остановлен.

После замены мотора вибрация оставалась высокой. Подозревался surge-резонанс, вызывающий делиминацию колеса дуйника, результатом — динамический дисбаланс и высокая вибрация. До дальнейших корректирующих действий колесо зажалось в корпусе дуйника в результате делиминации. Отказ колеса вызвал повторную остановку критического процесса.

Во время ввода подрядчик не специфицировал лимит вибрации для этого дуйника. При запросе у производителя дуйника после отказа мы узнали, что лимит вибрации <0.2 дюйма в секунду. Дuyer работал на 0.7 дюйма в секунду до отказа — сильно за пределами спецификации. Никто не взял начальное базовое чтение вибрации, поэтому не было хороших данных для сравнения.

Показания манометра на выходной трубе никогда не записывались во время ввода. Никто не знал, каким должно быть показание при нормальной операции. Стрелка манометра вильнно осциллировала во время surge-условий, пока не заклинила на 19 дюймов водяного столба. Новый манометр установлен, давление при нормальной операции зафиксировано как 39 дюймов WC.

Уроки ввода: записывать вибрацию и выходное давление, сравнивать с допусками производителя, инструктировать операторов о условиях, вызывающих ущерб. Трендирование вибрации добавлено как задача ППР.

Отказ подшипника миксера сушилки осадка

При установке новой системы сушки осадка каждый шаг ввода тщательно выполнялся подрядчиком. Однако крупные шаровые подшипники вала миксера всё равно отказали спектруально. Они полностью лишены смазки с завода и пережевали себя в деформированные шары металлолома. Простое измерение структурнорожденным ультразвуковым прибором бы обнаружило отсутствие смазочной смазки, пока подшипники ещё были спасаемы. Ультразвуковой инспекция теперь добавлена в процессы ввода где применимо.

Погружаемые насос/моторные блоки

Погружаемые насосы стали очень популярны в wastewater приложениях. Их можно опустить в процессные колодцы, где они встают в фланец стыковки с относительной лёгкостью и затем подключаются к электроэнергии. Они максимально близки к «plug-and-play» для промышленного оборудования.

Мы нашли разумным тестировать силовую проводку инструментами анализа сигнатуры тока мотора до подключения насоса к цепи. Это позволяет техникам доказать, что силовая цепь не имеет проблем с сопротивлением к заземлению, которые могут генерировать ошибки частотного преобразователя. Мотор насоса должен пройти и оффлайн, и онлайн тестирование.

Некоторые из этих погружаемых насосов имеют масляный резервуар для сальников вала. Как часть ППР, это масло должно быть откачано и проверено на количество процессной воды, входящей через сальник спирали. ППР требование для этой проверки обычно ~365-дневный цикл. Однако когда новый насос устанавливается, мы нашли разумным проверять воду в масле через первые 90 дней. Это раскрывало избыточную воду иногда.

Очистители сточных вод — шестеренные приводы

Когда подрядчик установил новый большой (более 7 футов диаметром) шестеренный привод, они заполнили его специфицированным производителем маслом. Один из наших тестов до пуска — взять образец масла. Когда наш техник семплировал масло, оно оказалось критически низкой вязкости по сравнению со спецификацией.

После расследования выяснилось: производитель отгружает эти шестеренные приводы наполовину заполненными дизельным топливом. Не зная этого, подрядчик долил масло до линии заполнения, что привело к низкой вязкости при тесте. Жёсткое тестирование масла добавлено в чек-лист ввода всех приводов очистителей.

Ротационные винтовые компрессоры

Эти типы компрессоров предлагают выгоды энергосбережения, но приходят с важными ответственностями ТО. Особенно, состояние масла должно быть тщательно мониторено. Выполнение гарантийных требований часто опирается на способность доказать, что превентивное ТО выполнялось.

Многие производители ротационных винтовых компрессоров требуют от владельцев отправлять образцы масла в их обозначенные лабы тестирования масла. Несоблюдение может аннулировать гарантию. Ввод таких компрессоров включает обеспечение бдительной программы ППР с особым вниманием к анализу масла.

После ввода в эксплуатацию

После ввода периодические проверки должны быть сделаны для верификации, что операции эксплуатируют оборудование способом, предотвращающим отказы. Лучший процесс ввода провалится, если операторы попытаются использовать оборудование способами, для которых оно не предназначено.

Верифицируйте, что процедуры ППР выполняются правильно или не выполняются вовсе. Отказы, результатом которых являются эти кварталы, могут несправедливо атрибутироваться к ошибкам в процессе ввода. Вы должны ревьюить метрики, KPI и PdM тренды регулярно для верификации, что оборудование работает в пределах спецификаций.

Заключительные мысли

В какой степени ввод в эксплуатацию оборудования — это образованное угадывание при первой попытке. Угадывание становится лучше с каждым опытом и по мере добавления информации в базу знаний. Будет немало RCA-открытий. В реальности, что делается — это здравый смысл. С каждым проектом база знаний растёт, становясь лучшим референсом для будущих проектов ввода. Ввод в эксплуатацию оборудования истинно — ценное искусство.