ES2538403A1 - System and procedure for the maintenance management of industrial equipment (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
Sistema y procedimiento para la gestión del mantenimiento de equipos industriales System and procedure for maintenance management of industrial equipment
La invención pertenece al campo de los métodos de procesamiento de datos 5 especialmente adaptados para la gestión del mantenimiento de equipos industriales. The invention belongs to the field of data processing methods 5 specially adapted for the maintenance management of industrial equipment.
Un primer objeto de la invención es un sistema para la protección, supervisión e identificación de los modos de fallo de cualquier equipo industrial a partir de técnicas de fiabilidad en línea, análisis predictivo avanzado y control del riesgo económico del ciclo de vida de los equipos monitorizados. 10 A first object of the invention is a system for the protection, supervision and identification of failure modes of any industrial equipment based on online reliability techniques, advanced predictive analysis and economic risk control of the life cycle of the monitored equipment. . 10
Un segundo objeto de la invención es el procedimiento llevado a cabo por el sistema descrito anteriormente. A second object of the invention is the process carried out by the system described above.
La gestión del mantenimiento de equipos industriales es un área que está recibiendo cada vez más atención en las plantas industriales y de generación de energía, ya que 15 en muchas ocasiones los costes de mantenimiento exceden hasta en un 30% los costes de operación. The management of industrial equipment maintenance is an area that is receiving more and more attention in industrial and power generation plants, since in many cases maintenance costs exceed up to 30% of operating costs.
En este documento, el término "equipo industrial" se refiere a cualquier tipo de maquinaria empleada en un proceso productivo o en una cadena de producción en cualquier campo de la tecnología, por ejemplo en el campo de la fabricación de 20 componentes, infraestructuras, energía, etc. In this document, the term "industrial equipment" refers to any type of machinery used in a production process or in a production chain in any field of technology, for example in the field of manufacturing 20 components, infrastructure, energy , etc.
El primer mantenimiento llevado a cabo por las empresas fue el llamado “mantenimiento correctivo”, que consiste simplemente en solucionar los problemas de los equipos solamente cuando éstos fallan, reparando o sustituyendo las piezas o equipos estropeados. Estas técnicas quedaron obsoletas hace tiempo, ya que 25 implicaban altos costes por descenso de la productividad y mermas en la calidad. The first maintenance carried out by the companies was the so-called “corrective maintenance”, which consists simply in solving the equipment problems only when they fail, repairing or replacing the damaged parts or equipment. These techniques were obsolete some time ago, since 25 implied high costs due to lower productivity and reduced quality.
Posteriormente surgió el “mantenimiento preventivo”, según el cual se revisan de forma periódica los equipos y se reemplazan ciertos ítems mantenibles en función de estimaciones estadísticas de fallos, muchas veces proporcionadas por el fabricante. Con esta técnica se consigue reducir el coste del mantenimiento no planeado y los 30 fallos imprevistos, incrementándose así la confiabilidad en los equipos. Sin embargo, genera gastos excesivos e innecesarios. Subsequently, the “preventive maintenance” arose, according to which the equipment is periodically reviewed and certain maintainable items are replaced based on statistical estimates of failures, often provided by the manufacturer. With this technique it is possible to reduce the cost of unplanned maintenance and the 30 unexpected failures, thus increasing the reliability of the equipment. However, it generates excessive and unnecessary expenses.
En la década de los noventa se observa una nueva tendencia en la industria, el llamado, “mantenimiento predictivo” o mantenimiento basado en la condición de los equipos. Se basa en realizar mediciones periódicas de algunas variables físicas relevantes de cada equipo mediante los sensores adecuados y, con los datos obtenidos, evaluar el estado de salud del equipo. Su objetivo es ofrecer información 5 suficiente, precisa y oportuna para la toma de decisiones. Con el conocimiento de la condición de cada equipo se puede hacer el mantenimiento adecuado en el momento adecuado con anticipación a los problemas. In the nineties there is a new trend in the industry, the so-called "predictive maintenance" or maintenance based on the condition of the equipment. It is based on making periodic measurements of some relevant physical variables of each device using the appropriate sensors and, with the data obtained, assessing the health status of the equipment. Its objective is to provide sufficient, accurate and timely information for decision making. With the knowledge of the condition of each equipment, proper maintenance can be done at the right time in advance of the problems.
En los últimos años, el mantenimiento predictivo se ha convertido en una de las herramientas más utilizadas por las organizaciones productivas porque permite 10 pronosticar puntos futuros de fallas de un ítem mantenible de una máquina, de tal forma que dicho ítem mantenible pueda reemplazarse, con base en un plan, justo antes de que falle. Se trata de realizar ensayos no destructivos, como pueden ser análisis de aceite, análisis de desgaste de partículas, medida de vibraciones, medición con ultrasonidos y medición de temperaturas, entre otros. De ese modo, el tiempo 15 muerto del equipo se minimiza y el tiempo de vida del ítem mantenible se maximiza. La productividad de una industria aumentará en la medida que las fallas en los equipos disminuyan de una forma sostenible en el tiempo. In recent years, predictive maintenance has become one of the tools most used by productive organizations because it allows 10 predicting future failure points of a maintainable item of a machine, so that said maintainable item can be replaced, based in a plan, just before it fails. It involves conducting non-destructive tests, such as oil analysis, particle wear analysis, vibration measurement, ultrasonic measurement and temperature measurement, among others. In this way, the dead time of the equipment is minimized and the life time of the maintainable item is maximized. The productivity of an industry will increase as equipment failures decrease in a sustainable way over time.
El mantenimiento predictivo consiste fundamentalmente en realizar la operación de mantenimiento adecuada cuando lo requiera la condición del equipo en base a ciertas 20 medidas e interpretaciones del mismo. Predictive maintenance consists primarily of performing the proper maintenance operation when required by the condition of the equipment based on certain 20 measurements and interpretations thereof.
Sin embargo, a pesar de que los sistemas de mantenimiento predictivo son cada vez más usados, las técnicas para la toma de decisiones y la optimización de sistemas multi-componentes son todavía áreas por explorar. Para ello, la gestión del conocimiento resulta crucial. 25 However, although predictive maintenance systems are increasingly used, decision-making techniques and optimization of multi-component systems are still areas to explore. For this, knowledge management is crucial. 25
En la actualidad, el conocimiento procedente de fallos pasados no está correctamente almacenado ni estructurado y por tanto no puede ser correctamente aprovechado. Existen aplicaciones con sistemas expertos, pero éstos pueden dar lugar a fenómenos de explosión combinatoria cuando el número de reglas crece exponencialmente al incrementarse el número de variables a tener en cuenta. Todo ello justifica la 30 búsqueda de nuevas soluciones para monitorizar la salud de los equipos y el desarrollo de nuevos métodos para la optimización de su ciclo de vida. At present, knowledge from past failures is not properly stored or structured and therefore cannot be properly exploited. There are applications with expert systems, but these can lead to combinatorial explosion phenomena when the number of rules grows exponentially as the number of variables to be taken into account increases. All this justifies the search for new solutions to monitor the health of the equipment and the development of new methods for optimizing their life cycle.
La invención permite realizar un análisis predictivo avanzado, buscando la sintomatología de fallos de un ítem mantenible para predecir el motivo del fallo. Para ello, se describe un sistema y procedimiento que combina el uso de técnicas de adquisición y tratamiento de señal (eléctrica, vibración, ultrasonidos, termografía, etc.) con un procedimiento algorítmico multivariable que predice la salud y evalúa el coste 5 económico del ciclo de vida de los equipos, de tal modo que relaciona ambos aspectos, salud y estado, con el riesgo económico (coste preventivo vs "run to fail"). De esta forma se tiene información, integrada, y actualizada para el proceso de toma de decisiones. La integración de resultados técnicos, de riesgo y económicos en tiempo real, permite la revisión y la actualización dinámica de los planes de 10 mantenimiento. The invention allows for an advanced predictive analysis, looking for the fault symptomatology of a maintainable item to predict the reason for the failure. For this, a system and procedure is described that combines the use of signal acquisition and treatment techniques (electrical, vibration, ultrasound, thermography, etc.) with a multivariable algorithmic procedure that predicts health and evaluates the economic cost of the cycle. of equipment life, in such a way that it relates both aspects, health and condition, to economic risk (preventive cost vs "run to fail"). In this way you have information, integrated, and updated for the decision-making process. The integration of technical, risk and economic results in real time, allows the revision and dynamic updating of maintenance plans.
Un primer aspecto de la invención está dirigido a un sistema para la gestión de mantenimiento de equipos industriales de una o varias plantas industriales que comprende fundamentalmente los siguientes elementos: A first aspect of the invention is directed to a system for the management of maintenance of industrial equipment of one or more industrial plants that basically comprises the following elements:
a) Al menos un nodo ubicado en cada planta industrial que comprende: 15 a) At least one node located in each industrial plant comprising: 15
- Una red de transductores ubicados en al menos un equipo industrial que se desea monitorizar que obtienen información acerca de determinadas variables físicas de dicho al menos un equipo. - A network of transducers located in at least one industrial equipment that you want to monitor that obtain information about certain physical variables of said at least one equipment.
- Una red de recolectores de datos en comunicación con los transductores que reciben los datos adquiridos por dichos 20 transductores y realizan una conversión analógico-digital de los mismos. - A network of data collectors in communication with the transducers that receive the data acquired by said 20 transducers and perform an analog-digital conversion of them.
- Un servidor local de planta en comunicación con los recolectores de datos que recibe la información obtenida por dichos recolectores de datos y lleva a cabo un análisis de la salud de los equipos 25 industriales. Cuando sólo existe un nodo, el propio servidor local de planta lleva a cabo técnicas de análisis de fiabilidad para determinar la probabilidad de que se produzca un fallo en dicho equipo y técnicas de análisis avanzado de modos de fallo. - A local plant server in communication with the data collectors that receives the information obtained by said data collectors and carries out a health analysis of the industrial equipment. When there is only one node, the local plant server itself performs reliability analysis techniques to determine the likelihood of such equipment failure and advanced failure mode analysis techniques.
b) Opcionalmente, en caso de que el sistema de gestión controle más de una 30 planta industrial, un servidor central remoto en comunicación con los servidores locales de planta recibe y jerarquiza la información recibida de dichos servidores locales, llevando a cabo los servidores locales y el servidor central remoto técnicas de análisis de fiabilidad para determinar la probabilidad de que se produzca un fallo en dicho equipo y técnicas de análisis avanzado de modos de fallo b) Optionally, in the event that the management system controls more than one industrial plant, a remote central server in communication with the local plant servers receives and prioritizes the information received from said local servers, carrying out the local servers and the remote central server reliability analysis techniques to determine the probability of failure in said equipment and advanced failure mode analysis techniques
c) Una estación de trabajo en comunicación con el servidor central remoto y dotada de una aplicación web y/o una aplicación de BackOffice para controlar el funcionamiento del sistema. En caso de que sólo se controle una única 5 planta industrial y no haya servidor central remoto, esta estación de trabajo se comunicaría directamente con el servidor local de planta. c) A workstation in communication with the remote central server and equipped with a web application and / or a BackOffice application to control the operation of the system. If only a single industrial plant is controlled and there is no remote central server, this workstation would communicate directly with the local plant server.
Un segundo aspecto de la invención está dirigido a un procedimiento para la gestión del mantenimiento de equipos industriales que comprende fundamentalmente: adquirir datos de al menos un equipo industrial a través de una 10 red de transductores; acondicionar dichos datos para su análisis; aplicar técnicas de análisis de fiabilidad para determinar la probabilidad de que se produzca un fallo en dicho equipo y técnicas de análisis avanzado de modos de fallo; y realizar una comparación entre el coste de sustitución de la pieza defectuosa con el coste generado por una parada imprevista debido al fallo del equipo mediante un 15 Algoritmo de Evaluación de Costes y Decisión (CEDA). A second aspect of the invention is directed to a process for the management of maintenance of industrial equipment which essentially comprises: acquiring data from at least one industrial equipment through a network of transducers; condition said data for analysis; apply reliability analysis techniques to determine the probability of failure of such equipment and advanced failure mode analysis techniques; and make a comparison between the cost of replacing the defective part with the cost generated by an unexpected stop due to equipment failure by means of a Cost Evaluation and Decision Algorithm (CEDA).
A continuación, se describe el sistema de la invención con mayor detalle. Next, the system of the invention is described in more detail.
1. Nivel de datos 1. Data level
Este nivel es el encargado de la adquisición, procesamiento y transmisión de los datos relacionados directamente con los modos de fallo de el(los) equipo(s) monitorizado(s). 20 El nivel de datos comprende tres pasos fundamentales: This level is responsible for the acquisition, processing and transmission of data directly related to the failure modes of the monitored equipment (s). 20 The data level comprises three fundamental steps:
a. Adquisición de datos to. Data acquisition
Los datos son adquiridos por una red de transductores instalados en determinadas posiciones del equipo que se está monitorizando con el objeto de adquirir las variables físicas necesarias para determinar la condición del equipo 25 en cuestión. Estos transductores convierten dichas variables físicas en señales eléctricas adecuadas para su tratamiento posterior, como por ejemplo corrientes de 4-20 mA y/o voltajes de ±5V o ±10V. The data is acquired by a network of transducers installed in certain positions of the equipment being monitored in order to acquire the physical variables necessary to determine the condition of the equipment 25 in question. These transducers convert said physical variables into electrical signals suitable for subsequent treatment, such as 4-20 mA currents and / or voltages of ± 5V or ± 10V.
Preferentemente, los transductores comprenden uno o varios de los siguientes: sensor de vibraciones, sensor de ultrasonidos, sensor de corriente eléctrica, 30 sensor de voltaje, sensor de temperatura, sensor de gases, etc. Preferably, the transducers comprise one or more of the following: vibration sensor, ultrasonic sensor, electric current sensor, voltage sensor, temperature sensor, gas sensor, etc.
b. Recolección de datos b. Data collection
Los transductores envían las señales obtenidas a unos recolectores de datos donde dichas señales son digitalizadas mediante un convertidor analógico-digital. La comunicación entre los transductores y los recolectores de datos se puede llevar a cabo de diversos modos, aunque de acuerdo con realizaciones preferentes de la invención se utiliza cableado físico o inalámbrico, como por 5 ejemplo Zigbee. The transducers send the signals obtained to data collectors where these signals are digitized by means of an analog-digital converter. Communication between transducers and data collectors can be carried out in various ways, although in accordance with preferred embodiments of the invention physical or wireless wiring is used, such as for example Zigbee.
Además, también existe la posibilidad de adquirir directamente señales digitales del proceso productivo que puedan aportar información adicional acerca de la condición del equipo monitorizado. In addition, there is also the possibility of directly acquiring digital signals from the production process that can provide additional information about the condition of the monitored equipment.
Los recolectores de datos preferentemente comprenden un doble núcleo 10 formado por un procesador digital de señales, DSP de sus siglas en inglés, y por un dispositivo embebido con arquitectura ARM. El microprocesador asume la adquisición de señal y la carga computacional asociada al procesamiento de datos, mientras que el ARM asume el rol de pasarela de comunicaciones con el exterior y de gestor del tratamiento de los datos enviados por el DSP. 15 The data collectors preferably comprise a double core 10 formed by a digital signal processor, DSP of its acronym in English, and by an embedded device with ARM architecture. The microprocessor assumes the signal acquisition and the computational load associated with the data processing, while the ARM assumes the role of an external communications gateway and the data processing manager sent by the DSP. fifteen
De ese modo, gracias al DSP es posible realizar una etapa de adquisición abierta que permita recibir información de cualquier transductor que utilicemos como herramienta predictiva, mientras que el dispositivo ARM aporta la posibilidad de utilizar tecnologías de la información para hacer de pasarela de comunicaciones y para gobernar los periféricos destinados a ser interfaces 20 hombre-máquina. Thus, thanks to the DSP it is possible to perform an open acquisition stage that allows receiving information from any transducer we use as a predictive tool, while the ARM device provides the possibility of using information technologies to act as a communications gateway and to govern peripherals intended to be man-machine interfaces 20.
Además, los diferentes recolectores de datos preferentemente están interconectados unos con otros formando una red de recolección, por ejemplo mediante los buses de campo como CANbus o protocolos de comunicación como Modbus RTU o TCP/IP. 25 In addition, the different data collectors are preferably interconnected with each other forming a collection network, for example through field buses such as CANbus or communication protocols such as Modbus RTU or TCP / IP. 25
c. Acceso al exterior C. Outdoor access
Los recolectores de datos envían a continuación la información recogida y digitalizada a los servidores locales. Según se ha descrito, el sistema puede tener varios "nodos", es decir, puede controlar varias plantas industriales situadas en lugares diferentes. Cada nodo tiene un servidor local de planta que 30 centraliza la información obtenida por los diferentes transductores y tratada por los recolectores de datos. Data collectors then send the collected and digitized information to local servers. As described, the system can have several "nodes", that is, it can control several industrial plants located in different places. Each node has a local plant server that centralizes the information obtained by the different transducers and processed by the data collectors.
La comunicación entre los servidores locales y los recolectores de datos puede llevarse cabo de diferentes medios físicos de transmisión, como Ethernet, CANbus, WiFi/WiMax, así como distintos de protocolos de comunicación para el correspondiente modelado de los datos, como Modbus RTU, Modbus TCP/IP, CANopen, etc… , Communication between local servers and data collectors can be carried out by different physical means of transmission, such as Ethernet, CANbus, WiFi / WiMax, as well as different communication protocols for the corresponding data modeling, such as Modbus RTU, Modbus TCP / IP, CANopen, etc ...,
A continuación, los datos son enviados a un servidor central remoto que está en comunicación con los diversos nodos del sistema de monitorización. La 5 comunicación con el servidor central remoto puede llevarse a cabo desde los servidores locales de planta o bien desde los recolectores de datos a través de cloud computing. The data is then sent to a remote central server that is in communication with the various nodes of the monitoring system. Communication with the remote central server can be carried out from local plant servers or from data collectors through cloud computing.
Por último, una aplicación de Backoffice, alojada en una estación de trabajo remota, está en comunicación con el servidor central remoto y con los 10 servidores locales. La comunicación con el servidor central remoto y con los servidores locales de planta se lleva a cabo preferentemente mediante cloud computing o mediante ethernet. Finally, a Backoffice application, hosted on a remote workstation, is in communication with the remote central server and with the 10 local servers. Communication with the remote central server and with the local plant servers is preferably carried out by means of cloud computing or via ethernet.
2. Nivel de operación 2. Operation level
Este nivel realiza un seguimiento de la salud de los equipos monitorizados, 15 encargándose de la gestión de alarmas a través de un sistema central de almacenamiento, gestión y control, basado en un entorno software de monitorización y control. This level keeps track of the health of the monitored equipment, 15 taking care of the alarm management through a central storage, management and control system, based on a monitoring and control software environment.
Este nivel interpreta el rol de interfaz hombre-máquina, siendo la ventana visual hacia el usuario final de la plataforma. Esta interfaz es multidisciplinar, de manera, que 20 integra los datos recogidos por la capa de adquisición de señal, interactuando con el usuario mediante la matriz de salud de equipos, organizando y jerarquizando los equipos monitorizados, y albergando las aplicaciones para el diagnóstico básico de señal. This level plays the role of man-machine interface, being the visual window towards the end user of the platform. This interface is multidisciplinary, so that 20 integrates the data collected by the signal acquisition layer, interacting with the user through the equipment health matrix, organizing and ranking the monitored equipment, and hosting the applications for the basic diagnosis of signal.
Este nivel se dividirá en los siguientes elementos funcionales: 25 This level will be divided into the following functional elements: 25
- Gestión organizativa de la estructura jerárquica de equipos industriales - Organizational management of the hierarchical structure of industrial equipment
- Interfaz Hombre-Máquina - Human Machine Interface
-Monitorización online de las matriz de salud de equipos -Online monitoring of the equipment health matrix
-Monitorización de la condición de los equipos gestión de alarmas -Monitoring the condition of the alarm management equipment
- Aplicación para el diagnóstico básico de señal 30 - Application for basic signal diagnosis 30
- Aplicación para el análisis de fiabilidad y la toma de decisiones - Application for reliability analysis and decision making
- Bases de datos para repositorio de datos - Databases for data repository
El nivel de operación integra una plataforma para la jerarquización de equipos dentro de distintas plantas industriales que permite organizar la localización de esos equipos y a la vez servir de primera interfaz de supervisión con el usuario final de la plataforma, ya que evalúa el estado general de salud de las distintas localizaciones gestionadas. The level of operation integrates a platform for the hierarchy of equipment within different industrial plants that allows organizing the location of these equipment and at the same time serve as the first supervisory interface with the end user of the platform, since it evaluates the general state of health of the different managed locations.
La herramienta de jerarquización de equipos industriales se encuentra localizada en los servidores locales de planta y en el servidor central remoto. La diferencia en la herramienta software entre el servidor local y el control remoto es que el primero solo 5 incorpora la jerarquía de su planta, mientras que el segundo incorpora todos los equipos de todas las plantas que estén siendo monitorizadas en la plataforma software. The industrial equipment hierarchy tool is located on the local plant servers and the remote central server. The difference in the software tool between the local server and the remote control is that the first only incorporates the hierarchy of its plant, while the second incorporates all the equipment of all the plants that are being monitored on the software platform.
La interfaz hombre-máquina de la plataforma de gestión del mantenimiento predictivo es la ventana de información en la que se reflejan todos los datos que recopila el nivel 10 de adquisición, se muestra la matriz de salud de equipos de los equipos monitorizados e integra las aplicaciones de diagnóstico básico predictivo. The man-machine interface of the predictive maintenance management platform is the information window in which all the data collected by the acquisition level 10 is reflected, the equipment health matrix of the monitored equipment is displayed and the applications are integrated Basic predictive diagnosis.
Esta interfaz se divide en dos partes funcionales fundamentales: This interface is divided into two fundamental functional parts:
- Monitorización online de la salud de equipos (Condition Monitoring) - Online monitoring of equipment health (Condition Monitoring)
- Herramienta de análisis predictivo básico de señal 15 - Basic signal predictive analysis tool 15
La tecnología software utilizada para el desarrollo de esta herramienta software de supervisión se basará en el concepto de "Condition Monitoring". Esta metodología consiste en la monitorización de parámetros que aportan información sobre la condición de un equipo y son indicativos de la posible aparición de un fallo. El uso de esta técnica servirá de herramienta preventiva de fallos severos. 20 The software technology used for the development of this monitoring software tool will be based on the concept of "Condition Monitoring". This methodology consists of monitoring parameters that provide information about the condition of a device and are indicative of the possible occurrence of a fault. The use of this technique will serve as a preventive tool for severe failures. twenty
La integración de medidas off-line ofrece la posibilidad de insertar en el sistema entradas para las que no es posible o no es necesaria una adquisición online, ya sea por las condiciones adversas en las que se encuentre la instalación a medir, por la dificultad técnica de realizar una medida online, por el coste de instalación de un sistema on-line de medida. 25 The integration of off-line measures offers the possibility of inserting into the system entries for which an online acquisition is not possible or is not necessary, either due to the adverse conditions in which the installation to be measured is found, due to the technical difficulty to perform an online measurement, for the cost of installing an online measurement system. 25
Localización de la inteligencia Intelligence Location
Tomando como referencia el escenario general de la plataforma, la herramienta software de monitorización y supervisión se ubica en los siguientes elementos funcionales: Taking as a reference the general scenario of the platform, the monitoring and supervision software tool is located in the following functional elements:
- Recolector de datos: 30 - Data collector: 30
El recolector de datos dispone de una aplicación web embebida, en la que se proporciona una matriz de salud de equipos a nivel físico, es decir, no se asocian modos de fallo, sino que se muestran los cálculos realizados por el DSP de toda la sensorización que tenga conectada el recolector de datos. The data collector has an embedded web application, in which a physical equipment health matrix is provided, that is, no failure modes are associated, but the calculations made by the DSP of the entire sensorization are shown. that the data collector is connected.
- Servidor local de planta y central remoto: - Local plant server and remote central:
Como se ha comentado para la jerarquización de equipos, la diferencia entre la matriz de salud de equipos integrada en los servidores local y central, es 5 que en el servidor local solo se monitorizan los equipos de una planta industrial mientras que en el servidor global se monitorizan todos los equipos de todas las plantas inmersas en la plataforma, siempre teniendo en cuenta la jerarquización establecida, es decir, en el servidor global se monitorizan por separado cada una de las plantas. 10 As mentioned for the hierarchy of equipment, the difference between the equipment health matrix integrated in the local and central servers is 5 that only the equipment of an industrial plant is monitored in the local server while in the global server monitor all the equipment of all the plants immersed in the platform, always taking into account the established hierarchy, that is to say, in the global server each of the plants is monitored separately. 10
A partir de esta matriz de salud de equipos multi-tecnología, se podrá acceder a una aplicación especializada en el análisis básico de señal, diagnóstico de fallos y causas de los mismos. From this matrix of multi-technology equipment health, you can access an application specialized in basic signal analysis, fault diagnosis and their causes.
En esta herramienta software se puede analizar, por tecnologías, las señales tanto dinámicas como globales de todas las técnicas predictivas del mercado. 15 Esta aplicación integra una interfaz gráfica, por tecnología, donde se analizan los parámetros más característicos de cada una de las técnicas. In this software tool, the dynamic and global signals of all the predictive techniques of the market can be analyzed by technologies. 15 This application integrates a graphical interface, by technology, where the most characteristic parameters of each of the techniques are analyzed.
En esta aplicación de diagnóstico básico se puede acceder a la información de las señales físicas registradas, tanto en tiempo como en frecuencia, y a los cálculos básicos de señal, que ayuden a determinar el fallo (y su causa) de un 20 equipo. In this basic diagnostic application you can access the information of the registered physical signals, both in time and frequency, and in the basic signal calculations, which help determine the fault (and its cause) of a device.
Bases de datos predictiva Predictive databases
Para coordinar el volumen de datos adquiridos se integra una base de datos relacional dinámica que permite, por un lado el acceso ordenado a los datos predictivos, así como la interrelación con la capa de análisis. En esta base de datos integraremos toda 25 la información recogida por la plataforma, es decir, información física de señal, información lógica de modos de fallo, históricos de señales (tanto en tiempo como en frecuencia). To coordinate the volume of data acquired, a dynamic relational database is integrated that allows, on the one hand, the orderly access to predictive data, as well as the interrelation with the analysis layer. In this database we will integrate all the information collected by the platform, that is, physical signal information, logical information of failure modes, signal history (both in time and frequency).
El carácter innovador de esta base de datos relacional es la capacidad de integrar datos de otros sistemas de adquisición aplicados al mantenimiento predictivo, tanto si 30 son online como offline. Este repositorio de datos externos complementa a los algoritmos de inteligencia de fiabilidad e incrementa la capacidad de decisión de nuestra plataforma de gestión del mantenimiento de la funcionalidad de equipos. The innovative nature of this relational database is the ability to integrate data from other acquisition systems applied to predictive maintenance, whether 30 are online or offline. This external data repository complements the reliability intelligence algorithms and increases the decision-making capacity of our equipment functionality maintenance management platform.
Esta base de datos puede estar presente, según el escenario elegido para la plataforma, en los servidores locales de planta y central remoto. This database may be present, depending on the scenario chosen for the platform, on the local plant and remote central servers.
Conocimiento de la probabilidad instantánea de fallo de un equipo y el riesgo económico asociado. Knowledge of the instantaneous probability of equipment failure and the associated economic risk.
Base de datos relacional. La información procesada de la matriz de medidas de 5 parámetros de fallos se incorpora, relaciona y vincula con la localización de los equipos y la estructura física de la empresa, y con la aplicación de la lógica RCM (Mantenimienbo Basado en la Fiabilidad) y metodología de análisis modal de fallos. Relational database. The information processed from the matrix of measures of 5 fault parameters is incorporated, related and linked with the location of the equipment and the physical structure of the company, and with the application of the RCM logic (Reliability Based Maintenance) and methodology of modal failure analysis.
3. Nivel de análisis 3. Level of analysis
Las herramientas software implementadas en este nivel se dividen en dos grandes 10 grupos: The software tools implemented at this level are divided into two large 10 groups:
- Aplicación software centrada en el análisis la fiabilidad de los modos de fallo de los equipos - Software application focused on the analysis of the reliability of equipment failure modes
- Aplicación software orientadas al diagnóstico avanzado de modos de fallo - Software application oriented to advanced diagnosis of failure modes
Estos dos grupos de aplicaciones obtienen sus datos de los dos niveles anteriores, de 15 manera que las herramientas de análisis de fiabilidad se retroalimentarán en tiempo real mientras que las herramientas de diagnostico avanzado de modos de fallo accederán a la base de datos predictivos para recopilar información para sus diagnósticos. These two groups of applications obtain their data from the two previous levels, so that reliability analysis tools will be fed back in real time while advanced fault mode diagnostic tools will access the predictive database to gather information. For your diagnoses.
Preferentemente, las técnicas de análisis predictivo se eligen de entre las siguientes: 20 técnicas de análisis mediante vibraciones (aceleración y velocidad), técnicas de análisis mediante ultrasonidos, técnicas de análisis de calidad de red eléctrica de máquinas, técnicas predictivas mediante análisis de agua, técnicas predictivas mediante análisis de gases, técnicas predictivas mediante termografía, técnicas predictivas mediante tribología, técnicas predictivas mediante boroscopía. 25 Preferably, the predictive analysis techniques are chosen from among the following: 20 vibration analysis techniques (acceleration and speed), ultrasonic analysis techniques, machine electrical network quality analysis techniques, water analysis predictive techniques, predictive techniques through gas analysis, predictive techniques through thermography, predictive techniques through tribology, predictive techniques through boroscopy. 25
Aplicaciones software centradas en el análisis de los modos de fallos de los equipos Software applications focused on the analysis of equipment failure modes
Con el objetivo de integrar algoritmos inteligentes de análisis de modos de fallos, sus causas-efectos y poder realizar una toma de decisiones adecuada y acertada, se ha habilitado una herramienta software de análisis de la fiabilidad que está compuesta por 30 las siguientes aplicaciones software: With the aim of integrating intelligent algorithms for the analysis of failure modes, their cause-effects and to be able to make an adequate and correct decision-making process, a reliability analysis software tool has been enabled, which is composed of the following software applications:
Análisis RCM para análisis de fiabilidad. FMEA RCM analysis for reliability analysis. FMEA
Herramientas de control predictivos multivariable Multivariable predictive control tools
Herramienta de análisis correlacional de parámetros de fallos de los sistemas monitorizados Tool for correlational analysis of fault parameters of monitored systems
Toda la información generada por estas aplicaciones sirve de realimentación al sistema tanto para los algoritmos inteligentes de control como para la operatividad y toma de decisiones de los operarios de mantenimiento, usuarios de la plataforma. 5 All the information generated by these applications serves as feedback to the system both for intelligent control algorithms and for the operability and decision-making of maintenance operators, platform users. 5
Las aplicaciones de análisis y control de la fiabilidad se alojan en los servidores, locales y central, por lo que son herramientas con un intrínseco carácter online. Los usuarios pueden acceder, dependiendo del escenario de comunicaciones elegido para la plataforma, a estas aplicaciones en tiempo real y pueden ir modificando los parámetros necesarios para definir, seguir y evaluar los modos de fallo del sistema, 10 sus causas-efectos, la correlación entre los distintos parámetros de fallos y realizar un análisis de coste-fallo a tiempo real. Reliability analysis and control applications are hosted on servers, local and central, so they are tools with an intrinsic online character. Users can access, depending on the communications scenario chosen for the platform, these applications in real time and can modify the necessary parameters to define, follow and evaluate the system failure modes, 10 their cause-effects, the correlation between the different fault parameters and perform a cost-failure analysis in real time.
Las características, entre otras, que ofrece estas herramientas son: The characteristics, among others, offered by these tools are:
• Desarrollar un plan de mantenimiento programado para un equipo físico que proporcionará información fiable del riesgo de la perdida de funcionalidad de 15 un equipo de una manera eficiente y rentable. • Develop a scheduled maintenance plan for a physical device that will provide reliable information on the risk of loss of functionality of a computer in an efficient and cost-effective manner.
• Interfaz flexible e intuitiva para la definición de la configuración del sistema y el registro del análisis de fallas funcionales • Flexible and intuitive interface for defining the system configuration and recording the functional fault analysis
• Cálculos basados en simulación que se pueden utilizar para comparar los costos de posibles estrategias de mantenimiento y el intervalo de 20 mantenimiento óptimo para reparaciones / reemplazos preventivos. • Simulation-based calculations that can be used to compare the costs of possible maintenance strategies and the optimal maintenance interval for preventive repairs / replacements.
• Registrar y administrar los datos de modo de falla y que analiza los efectos (FMEA). • Record and manage data in failure mode and analyzing the effects (FMEA).
• Evaluar el riesgo a través de análisis de Criticidad • Evaluate the risk through Criticality analysis
• Presentar los datos de fiabilidad a través de informes, consultas y tablas 25 • Present reliability data through reports, queries and tables 25
Las ventajas ofrecidas por estas herramientas son, entre otras: The advantages offered by these tools are, among others:
• Desarrollar un plan de mantenimiento programado para un equipo físico que proporcionará información fiable del riesgo de la perdida de funcionalidad de un equipo de una manera eficiente y rentable. • Develop a scheduled maintenance plan for a physical device that will provide reliable information on the risk of loss of functionality of a computer in an efficient and cost-effective manner.
• Integración de los análisis realizados con otras técnicas de análisis como 30 diagramas de flujo de procesos, planes de control y planes de prueba. • Integration of the analyzes performed with other analysis techniques such as 30 process flow diagrams, control plans and test plans.
• Localización proactiva de fallos, evaluando sus riesgos para poder desarrollar mejoras preventivas • Proactive location of failures, assessing their risks in order to develop preventive improvements
• Creación de una base de conocimientos relacionada con la confiabilidad de los equipos para contribuir al desarrollo de planes de prueba, planes de control afectando a diseños futuros de mantenimiento 5 • Creation of a knowledge base related to the reliability of the equipment to contribute to the development of test plans, control plans affecting future maintenance designs 5
• Utilizar gráficos, informes, correos electrónicos automatizados y otras características para usar la información de análisis de manera apoye efectivamente a la toma de decisiones y asegurar que las acciones correctivas sean implantadas. • Use graphs, reports, automated emails and other features to use the analysis information effectively support decision making and ensure that corrective actions are implemented.
Aplicaciones software orientadas al diagnóstico avanzado de modos de fallo 10 Software applications aimed at advanced diagnosis of failure modes 10
Todas las herramientas descritas en apartados anteriores son aplicaciones online. La plataforma de gestión multitecnologia de equipos industriales incorpora una herramienta offline de diagnóstico avanzado de señal. En el nivel de supervisión la plataforma ofrece un interfaz online de diagnóstico básico de señal, a la que el usuario puede acceder para visualizar la señal en cuestión, tanto en frecuencia como en 15 tiempo, controlando parámetros y cálculos básicos utilizados en la predicción de fallos. All the tools described in previous sections are online applications. The multitechnology management platform for industrial equipment incorporates an offline tool for advanced signal diagnosis. At the supervision level, the platform offers an online interface for basic signal diagnosis, which the user can access to visualize the signal in question, both in frequency and in 15 time, controlling basic parameters and calculations used in the prediction of faults .
Gracias a las bases de datos integradas en los servidores locales y central remoto, podemos acceder bien mediante conexión directa en red local o bien bajo conexión remota, al histórico de datos predictivos recogidos por nuestro sistema de adquisición de datos. 20 Thanks to the databases integrated in the local servers and remote central, we can access either by direct connection in local network or by remote connection, to the history of predictive data collected by our data acquisition system. twenty
Tras descargar este paquete de datos, la aplicación de BackOffice aplica toda la potencialidad que una herramienta software de escritorio puede ofrecer, sin las limitaciones de cálculo que los soportes web ofrecen. After downloading this data package, the BackOffice application applies all the potential that a desktop software tool can offer, without the calculation limitations offered by web media.
La aplicación de escritorio, o BackOffice, integra interfaces para cada una de las tecnologías de medición de parámetros de análisis predictivo. Cada una de estas 25 interfaces proporciona todas las herramientas de cálculo y visualización necesarias para el diagnóstico avanzado de modos de fallos. The desktop application, or BackOffice, integrates interfaces for each of the predictive analysis parameter measurement technologies. Each of these 25 interfaces provides all the calculation and visualization tools necessary for advanced fault mode diagnosis.
Gracias a esta característica se pueden crear matrices de salud de equipos offline con información muchísimo más precisa que con la que podría contar en la herramienta online. 30 Thanks to this feature, you can create health matrices of offline teams with much more accurate information than what you could have in the online tool. 30
La plataforma alberga en la misma aplicación software el soporte para cada uno de los análisis de fiabilidad necesarios para una completa revisión del estado de salud del equipo. De acuerdo con una realización preferida de la invención, en este nivel se integran análisis de: The platform houses in the same software application the support for each of the reliability analyzes necessary for a complete review of the health status of the equipment. In accordance with a preferred embodiment of the invention, analyzes of:
• RCM (Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad, o Reliability Centered Maintenance) • RCM (Reliability Centered Maintenance, or Reliability Centered Maintenance)
• Proceso para asegurar que los equipos sigan haciendo lo que sus usuarios 5 necesitan en su actual contexto operacional. • Process to ensure that teams continue to do what their users 5 need in their current operational context.
• RA (Análisis de Confiabilidad, o Reliability Analisis) • RA (Reliability Analysis, or Reliability Analysis)
• Proceso para evaluar la probabilidad de pérdida de funcionalidad para la que el equipo fue diseñado • Process to assess the probability of loss of functionality for which the equipment was designed
• CBM (Mantenimiento Basado en la Condición, o Condition Based 10 Maintenance) • CBM (Condition Based Maintenance, or Condition Based 10 Maintenance)
• Técnica que permite prolongar al máximo la vida útil de los equipos y sus ítems mantenibles, anticipándose a los fallos de los mismos • Technique that maximizes the life of the equipment and its maintainable items, anticipating their failures
• FMECA (Análisis de Modos de Fallo, Efectos y Criticalidad, o Fauilure Modes, Effects and Criticality Analysis) 15 • FMECA (Analysis of Failure Modes, Effects and Criticality, or Fauilure Modes, Effects and Criticality Analysis) 15
• Identificar los modos de falla y clasificarlos de forma organizada según el potencial de severidad de las consecuencias de cada evento que puede ocurrir. • Identify failure modes and classify them in an organized manner according to the potential severity of the consequences of each event that may occur.
• CEDA (Algoritmo de Evaluación de Costes y Decisión, o Cost Evaluation and Decision Algorithm) 20 • CEDA (Cost Evaluation and Decision Algorithm, or Cost Evaluation and Decision Algorithm) 20
• Algoritmo para la interrelación entre parámetros económicos y de fiabilidad, obteniendo como resultado una toma de decisiones optimas para el mantenimiento operativo. • Algorithm for the interrelationship between economic and reliability parameters, resulting in optimal decision making for operational maintenance.
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o 25 pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que restrinjan la presente invención. Además, la presente invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquí 30 indicadas. Throughout the description and the claims the word "comprises" and its variants are not intended to exclude other technical characteristics, additives, components or steps. For those skilled in the art, other objects, advantages and features of the invention will be derived partly from the description and partly from the practice of the invention. The following examples and drawings are provided by way of illustration, and are not intended to restrict the present invention. Furthermore, the present invention covers all possible combinations of particular and preferred embodiments indicated herein.
BREVE DESRIPCIÓN DE LAS FIGURAS BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
La Fig. 1 muestra un esquema de los pasos que lleva a cabo el sistema de la invención. Fig. 1 shows a diagram of the steps carried out by the system of the invention.
La Fig. 2 muestra un esquema de los elementos funcionales que componen el nivel de adquisición de datos. 5 Fig. 2 shows a schematic of the functional elements that make up the level of data acquisition. 5
La Fig. 3 muestra un esquema de los elementos funcionales que componen el nivel de operación. Fig. 3 shows a diagram of the functional elements that make up the level of operation.
La Fig. 4 muestra un esquema de los elementos funcionales que componen el nivel de análisis de fiabilidad. Fig. 4 shows a schematic of the functional elements that make up the level of reliability analysis.
La Fig. 5 muestra la topología de la red de comunicaciones del sistema de la 10 invención. Fig. 5 shows the topology of the communication network of the system of the invention.
La Fig. 6 muestra la comunicación inalámbrica entre transductores de señal, recolectores de datos y servidores locales. Fig. 6 shows the wireless communication between signal transducers, data collectors and local servers.
La Fig. 7 muestra el concepto de Monitorización de Condición utilizado en el nivel de operación para realizar la supervisión y el diagnostico del estado de salud de un 15 equipo industrial. Fig. 7 shows the concept of Condition Monitoring used at the operation level to perform the monitoring and diagnosis of the health status of an industrial equipment.
La Fig. 8 muestra una matriz de datos predictivos asociados parámetros físicos de señal donde se muestran los resultados del pre-procesamiento realizado en el nivel de adquisición y mostrado en el nivel de operación. Fig. 8 shows an array of predictive data associated physical signal parameters showing the results of pre-processing performed at the acquisition level and shown at the operation level.
La Fig. 9 muestra los puntos de medición en los que se han conectado los sensores de 20 cada una de las técnicas utilizadas. Fig. 9 shows the measurement points at which the sensors of 20 each of the techniques used have been connected.
A continuación, se describe un ejemplo de la invención donde se monitoriza una motobomba de una planta refinadora de biodiesel con el fin de detectar modos de fallo de la misma, evaluar su fiabilidad y realizar el correspondiente mantenimiento 25 predictivo. Next, an example of the invention is described where a motor pump of a biodiesel refining plant is monitored in order to detect failure modes thereof, evaluate its reliability and perform the corresponding predictive maintenance.
Los elementos integrantes de este ejemplo de sistema para la gestión del mantenimiento equipos industriales son: The integral elements of this example of system for maintenance management of industrial equipment are:
• Equipo de Adquisición y procesamiento de datos: • Acquisition and data processing team:
• Sensores y adaptación electrónica: 30
4x señales de vibración (aceleración y velocidad)
1x señal de ultrasonido
3x señales de tensión eléctrica
3x señales de corriente eléctrica
1x medida de temperatura (termopar y transmisor)
1x señal de tacómetro
2x señal de desplazamiento radial (transductor y transmisor) 5
1x señal de desplazamiento axial (transductor y transmisor)
1x cámara Termográfica
• Sensors and electronic adaptation: 30 4x vibration signals (acceleration and speed)
1x ultrasound signal
3x electrical voltage signals
3x electrical current signals
1x temperature measurement (thermocouple and transmitter)
1x tachometer signal
2x radial displacement signal (transducer and transmitter) 5
1x axial displacement signal (transducer and transmitter)
1x Thermographic camera
• Comunicaciones
o 1x Router Ethernet/3G
o PC industrial 10
• Communicationso 1x Ethernet / 3G Router
o Industrial PC 10
• Interfaz hombre-máquina
o PC de escritorio
• Human machine interfaceor desktop PC
• Instalación
o 2x Armarios intemperie IP65
• Installationor 2x IP65 outdoor cabinets
La Fig. 9 muestra los fallos sistemáticos de la motobomba que se tendrán en cuenta 15 para la monitorización. Fig. 9 shows the systematic failures of the motor pump that will be taken into account for monitoring.
En la tabla siguiente se muestra la frecuencia a la que se muestrean los procesos físicos adaptados por sensores y transductores. The following table shows the frequency at which physical processes adapted by sensors and transducers are sampled.
- Sensor Sensor
- Naturaleza de señal Frecuencia de muestreo Signal nature Sample rate
- Aceleración Acceleration
- Mecánica 8 kHz 8 kHz mechanics
- Vibración Vibration
- Mecánica 8 kHz 8 kHz mechanics
- Desplazamiento axial y radial Axial and radial displacement
- Mecánica 4 kHz 4 kHz mechanics
- Tacómetro Tachometer
- Mecánica 4 kHz 4 kHz mechanics
- Ultrasonido Ultrasound
- Mecánica 250 kHz 250 kHz mechanics
- Temperatura Temperature
- Proceso 3 kHz 3 kHz process
- Tensión Tension
- Eléctrica 5 kHz 5 kHz electric
- Corriente Stream
- Eléctrica 5 kHz 5 kHz electric
20 twenty
En el nivel de adquisición, en primer lugar se realiza un prefiltrado analógico adaptativo para librar a la señal de las frecuencias espúreas que no aportan información al sistema. A continuación, se realiza una adquisición analógica de señal y una conversión analógico-digital de la misma. At the acquisition level, an adaptive analog prefiltrate is first performed to rid the signal of spurious frequencies that do not provide information to the system. Next, an analog signal acquisition and an analog-digital conversion of the same is performed.
Después se pasa al nivel de operación, cuyo objetivo es supervisar en tiempo real los modos de fallo definidos para la motobomba eléctrica. En este contexto, de define "‘modo de fallo" como la causa primaria de un fallo, o como las circunstancias que acompañan a un fallo en concreto. Cada fallo puede presentar múltiples modos de fallo. Cada modo de fallo puede tener a su vez múltiples causas, y estas a su vez otras 5 causas, hasta llegar a lo que se denomina ‘causas raíces’. Then it goes to the operation level, whose objective is to monitor in real time the failure modes defined for the electric motor pump. In this context, it defines "‘ failure mode "as the primary cause of a failure, or as the circumstances that accompany a specific failure. Each fault can have multiple failure modes. Each mode of failure can in turn have multiple causes, and these in turn another 5 causes, until reaching what is called ‘root causes’.
Los modos de fallos elegidos para este caso práctico son los siguientes: The failure modes chosen for this case study are the following:
a) Fallo A: El motor no gira a) Failure A: Motor does not turn
Modos de fallo: Failure Modes:
- Bobinado roto o quemado 10 - Broken or burnt winding 10
- Terminal de conexión del cable eléctrico de alimentación defectuoso - Defective power supply cable connection terminal
- Fallo de alimentación del motor (no recibe corriente eléctrica) - Motor power failure (no electric current)
- Eje bloqueado por rodamientos dañados - Shaft blocked by damaged bearings
b) Fallo B: Altas vibraciones b) Failure B: High vibrations
Modos de fallo: 15 Failure Modes: 15
- Eje doblado - Bent shaft
- Rodamientos en mal estado - Bearings in poor condition
- Desalineación con el elemento que mueve - Misalignment with the element that moves
- Desequilibrio en rotor de la bomba o del motor - Imbalance in the pump or motor rotor
- Acoplamiento dañado 20 - Damaged coupling 20
- Cavitaciones - Cavitations
- Resonancias magnéticas debidas a excentricidades - Magnetic resonances due to eccentricities
- Uno de los apoyos del motor no asienta correctamente - One of the engine supports does not seat properly
c) Fallo C: Se activa la protección por exceso de consumo eléctrico c) Failure C: Protection due to excess electrical consumption is activated
Modos de fallo: 25 Failure Modes: 25
- Magnetotérmico mal calibrado - Magnetothermal poorly calibrated
- Bobinado roto o quemado - Broken or burned winding
- Rodamientos en mal estado - Bearings in poor condition
- Desequilibrios entre las fases - Imbalances between phases
- El motor se calienta porque la refrigeración está defectuosa 30 - The engine warms up because the cooling is defective 30
d) Fallo D: Ruido excesivo d) Failure D: Excessive noise
Modos de fallo: Failure Modes:
- Eje doblado - Bent shaft
- Rodamientos en mal estado - Bearings in poor condition
- Rozamientos entre rotor y estator - Friction between rotor and stator
- Rozamientos en el ventilador - Friction on the fan
- Mala lubricación de rodamientos (rodamientos “secos”) 5 - Bad bearing lubrication (“dry” bearings) 5
e) Fallo E: Alta temperatura de la carcasa externa e) Fault E: High temperature of the external housing
Modos de fallo: Failure Modes:
- Rodamientos en mal estado - Bearings in poor condition
- Suciedad excesiva en la carcasa - Excessive dirt in the housing
- Ventilador roto 10 - Broken fan 10
- Lubricación defectuosa en rodamientos - Defective bearing lubrication
Para evaluar con precisión y certeza los modos de fallos definidos para este equipo, se supervisan en tiempo real los parámetros de fallo relacionados con cada uno de los modos que fueron recopilados por el nivel de adquisición. To accurately and accurately assess the failure modes defined for this equipment, the fault parameters related to each of the modes that were collected by the acquisition level are monitored in real time.
A continuación, se realiza un tratamiento a alto nivel de los datos obtenidos que 15 permite obtener un diagnostico preciso del fallo producido y cuáles son sus posibles causas y efectos. Next, a high-level treatment of the data obtained is carried out that allows an accurate diagnosis of the failure produced and what its possible causes and effects are.
Los tratamientos más importantes que se realizan en este nivel son: The most important treatments performed at this level are:
- FFT-DFT de 3200 puntos - 3200 point FFT-DFT
- Cálculos de medias de energía en bandas de frecuencia 20 - Calculations of energy averages in frequency bands 20
- Búsqueda y localización de armónicos - Search and location of harmonics
- Búsqueda y cálculo de picos de frecuencia. Peak Extraction - Search and calculation of frequency peaks. Peak Extraction
- Kurtosis - Kurtosis
- Envelope - Envelope
- Cepstrum 25 - Cepstrum 25
- Bearing defect - Bearing defect
- Análisis de orden - Order analysis
- Análisis de fase mediante tacómetro - Phase analysis by tachometer
- Representación de orbitales - Orbital representation
Además, utilizando técnicas software y tecnologías de la información, el nivel de 30 operación proporciona una interfaz hombre-máquina que permite: In addition, using software techniques and information technologies, the level of operation provides a man-machine interface that allows:
- Realizar configuración de adquisición, alarmas y umbrales - Perform acquisition configuration, alarms and thresholds
- Visualizar los parámetros de fallos físicos, proporcionados por el nivel de adquisición - Display the physical fault parameters, provided by the acquisition level
- Visualizar las formas de onda, tanto en el tiempo como en frecuencia - Visualize waveforms, both in time and frequency
- Visualizar los datos para el diagnostico predictivo de fallos, causas y efectos - Visualize the data for the predictive diagnosis of failures, causes and effects
Esta herramienta sigue las directrices marcadas por el análisis RCM (Mantenimiento 5 Centrado en la Confiabilidad). La implementación exitosa del RCM dará lugar a una mayor eficacia de costos, el tiempo de funcionamiento de la máquina, y una mayor comprensión del nivel de riesgo que la organización está actualmente administrando. This tool follows the guidelines set by the RCM analysis (Maintenance 5 Reliability Centered). The successful implementation of the RCM will result in greater cost efficiency, machine uptime, and a greater understanding of the level of risk that the organization is currently managing.
Estas son las cuestiones que pretende contestar un RCM: These are the questions that an RCM intends to answer:
- ¿Cuáles son las funciones deseadas para el equipo que se está analizando? 10 - What are the desired functions for the equipment being analyzed? 10
- ¿Cuáles son los estados de falla (fallas funcionales) asociados con estas funciones? - What are the fault states (functional failures) associated with these functions?
- ¿Cuáles son las posibles causas de cada uno de estos estados de falla? - What are the possible causes of each of these failure states?
- ¿Cuáles son los efectos de cada una de estas fallas? - What are the effects of each of these failures?
- ¿Cuál es la consecuencia de cada falla? 15 - What is the consequence of each failure? fifteen
- ¿Qué puede hacerse para predecir o prevenir la falla? - What can be done to predict or prevent failure?
- ¿Qué hacer si no puede encontrarse una tarea predictiva o preventiva? - What to do if a predictive or preventive task cannot be found?
En nivel de análisis, se realiza un análisis de fiabilidad que mediante algoritmos multivariable determina la relación entre parámetros de fallo-modos de fallos, la criticidad de los equipos, su posibilidad de ocurrencia y los costes producidos por 20 perdida de funcionalidad. At the analysis level, a reliability analysis is carried out that, through multivariable algorithms, determines the relationship between fault parameters-failure modes, the criticality of the equipment, its possibility of occurrence and the costs produced by loss of functionality.
A continuación se muestran dos ejemplos de modos de fallo de acuerdo con el sistema descrito. Below are two examples of failure modes according to the system described.
Ítem mantenible: Rodamientos SKF 6306 25 Maintainable item: SKF 6306 25 bearings
Modo de fallo: Rodamientos en mal estado Failure mode: Bearings in poor condition
Parámetros físicos: Physical parameters:
- Valor RMS de la velocidad en mm/s del sensor de vibración colocado en los rodamientos - RMS value of the speed in mm / s of the vibration sensor placed in the bearings
- Media de la banda de frecuencia (38kHz y 41 kHz) para la medida de energía, 30 en dBu, captada por el sensor de ultrasonidos - Average frequency band (38kHz and 41kHz) for energy measurement, 30 in dBu, captured by the ultrasonic sensor
- Parámetros de diagnosis: - Diagnostic parameters:
- Bearing defect - Bearing defect
- Lógica combinacional: - Combinational logic:
- Aritmética y combinacional - Arithmetic and combinational
Los parámetros físicos, RMS de la velocidad de vibración y banda de energía de ultrasonidos, son proporcionados por el nivel de adquisición y se encuentran almacenados en su correspondiente base de datos. 5 The physical parameters, RMS of the vibration speed and ultrasound energy band, are provided by the acquisition level and are stored in their corresponding database. 5
El Bearing Defect es calculado en el nivel de operación mediante las siguientes formulas matemáticas: The Bearing Defect is calculated at the operation level using the following mathematical formulas:
Se calculan los parámetros de frecuencias significativas: The parameters of significant frequencies are calculated:
El parámetro a localizar en el Bearing defect es el tercer armónico de la frecuencia Fbpfo. Si el tercer armónico de Fbpfo es superior a 0.03g hay un fallo en el anillo exterior del cojinete. 20 The parameter to be located in the Bearing defect is the third harmonic of the Fbpfo frequency. If the third harmonic of Fbpfo is greater than 0.03g there is a failure in the outer ring of the bearing. twenty
Si la relación entre el parámetro anterior y el valor RMS de la velocidad del sensor de vibración colocado en el cojinete multiplicado por 100 es superior a 2 y además el valor medio de la energía en la banda 38-41 kHz supera en 10 dBu al valor indicado por la firma de ultrasonidos (en funcionamiento correcto de rodamientos), entonces se puede asegurar que el rodamiento está en mal estado y que sus condiciones de 25 funcionamiento no son óptimas. If the relationship between the previous parameter and the RMS value of the vibration sensor speed placed in the bearing multiplied by 100 is greater than 2 and also the average value of the energy in the band 38-41 kHz exceeds the value by 10 dBu indicated by the ultrasonic firm (in correct operation of bearings), then it can be ensured that the bearing is in poor condition and that its operating conditions are not optimal.
Una vez se ha determinado que existe un fallo en el rodamiento, se accede a la base de datos y se muestra el coste de sustitución de los rodamientos y el coste que generaría una parada imprevista de la motobomba debido al fallo en los rodamientos. Once it has been determined that there is a bearing failure, the database is accessed and the cost of replacing the bearings and the cost that would result in an unexpected stop of the motor pump due to the failure of the bearings is shown.
Estos datos servirán al gestor de mantenimiento en la planificación de las tareas 30 preventivas. This data will serve the maintenance manager in the planning of preventive tasks.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2538403 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20160413 |
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| RD2A | Seizure of patent freed |
Effective date: 20160802 |
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| FA2A | Application withdrawn |
Effective date: 20160916 |