Webinar Condition monitoring dei cuscinetti mediante monitoraggio ed ispezioni ad ultrasuoni

Fabrizio La Vita04/20 Riproduzione Riservata

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Youtube UE Systems Webinar - Manutenzione predittiva
4.0 ed Ultrasuoni

Fabrizio LaVita
Regional Manager Italia
Supporto tecnico &Training
UE Systems
fabrizio@uesystems.com
+39 3490771553
PRESENTAZIONE

PRESENTAZIONE
FONDATA NEL 1973 AD ELMSFORD NEW YORK, USA
50 ANNI NEL CAMPO DELLA MANUTENZIONE AD ULTRASUONI
SIAMO PRESENTI IN TUTTO IL MONDO:
UE Systems Europe con sede in Olanda ed uffici in: REGNO UNITO,
GERMANIA, FRANCIA, SPAGNA, POLONIA ED ITALIA
Corsi di CERTIFICAZIONE per CATEGORIE I, II ISO 18436-8
Corsi On-site di STRUMENTAZIONE & SOFTWARE
Corsi On-site di IMPLEMENTAZIONE DELLA TECNOLOGIA

• Introduzione
• Condition Monitoring cuscinetti
• Casi pratici
• Monitoraggio a distanza
• Conclusioni
COSA VEDREMO OGGI

UP 9000
UP 100
UP 3000
UP 2000
Grease Caddy
UP 10000
UP 15000
UP 201 UP 401
STRUMENTAZIONE ULTRAPROBE

L’ispezione dei cuscinetti utilizzando la
tecnologia ad Ultrasuoni rappresenta un
approccio non invasivo per l’analisi in tempo
reale delle condizioni degli asset meccanici.
Utilizzando gli ultrasuoni e le tecniche di
raccolta dati, l’ispettore può identificare le
condizioni del macchinario ed applicare una
corretta lubrificazione.
INTRODUZIONE

Onde sonore ad alta Frequenza
• Onde sonore corte e deboli
• Incapaci di penetrare i solidi
• Conversione di modo singola
• DIREZIONALI E LOCALIZZABILI
INTRODUZIONE

Nelle applicazioni meccaniche che coinvolgono corpi
in rotazione, l’attrito presente produce un’onda
sonora ad alta frequenza l’Ultrasuono.
Quindi l’Ultrasuono possiamo definirlo come il
risultato di DIFETTO di lubrificazione all’interno del
cuscinetto, ciò porta a contatto le sfere con la pista.
L’ultrasuono è un’energia rilevabile molto più in
anticipo del calore e quindi degli aumenti di
temperatura.
Maggiore è l’attrito generato più forte è l’onda
sonora prodotta misurata in dB. 56
dB
40 dB
INTRODUZIONE
ATTRITO

Vibrazioni
Misurano accelerazione, velocità e forza
associata al movimento ALL’INTERNO DEL
CUSCINETTO.
Si affida al rilevamento anche minimo del
movimento dei componenti all’interno della
macchina
In genere, l’analisi vibrazionale rileva un difetto
che è gia presente.
Ultrasuoni
Misurano l’intensità del suono associato alle
onde sinusoidali.
Si affida all’attrito anche minimo generato da
un difetto di lubrificazione o dalla presenza di
un danno anche microscopico.
L’ultrasuono è un indicatore precoce di guasto
rilevando la minima variazione di attrito.
INTRODUZIONE

Cosa controlliamo da strumento?
Frequenza 30 – 25 khz
Sensibilità 20 – 40 %
Quali informazioni otteniamo da strumento?
dB
Temperatura
Spettrogramma
INTRODUZIONE

o Il guasto, o sarebbe meglio dire il
principio di guasto, è rilevabile
ancor prima di un’analisi
vibrazionale o danni più gravi
rilevabili con la termografia.
Intervallo di lubrificazione basata sulle
condizioni. Monitoraggio e tranding,
Grease Caddy
Primo segnale di guasto del
cuscinetto
o Il nostro obiettivo è ritardare la
comparsa del guasto estendendo
l’intervallo di manutenzione
proattiva.
INTRODUZIONE

ANALISI DELLE FREQUENZE DEI GUASTI
Tramite SW Spectralyser per analizzare e identificare guasti
L’analisi delle frequenze di guasto e della serie storica possono essere utilizzate per
determinare la tipologia di danno una volta rilevata l’anomalia.
METODO COMPARATIVO
Ascolto, annotare dB e confrontare con apparecchi simili
Comparazione dei dati con un banchmark conosciuto di livelli di allarmi permette
di prendere decisioni che impattano sulla qualità delle attività di manutenzione.
TREND STORICO
Utilizzo del software DMS per creare un trend dei valori di dB
La possibilità offerta dal trend storico è quella di riuscire a prevenire i danni rilevando
uno stato di lubrificazione inefficiente ancor prima che questa porti ad un danno
inevitabile se trascurata.
MONITORAGGIO CUSCINETTI

Mancanza di
lubrificazione
Danno
Microscopico
Danno
Visibile
Danno
Grave
Baseline
+ 8 dB
+ 12 dB
+ 16 dB
+ 35 dB FERMO
MACCHINA
Prima lettura dB

Raccolta dati e tranding
Baseline e Allarmi
Reportistica e documentazione
Conoscenza degli assets e condizioni
Supporto nella RCA
APPROCCIO STORICO

IMPIANTO
APPLICAZIONE
GRUPPO
MACCHINA/POSIZIONE
PUNTO DI TEST/ RECORD
RECORD STORICI
Baseline
Records dB
Allarme Lubrificazione
Allarme Danno

CUSCINETTO IN BUONE CONDIZIONI CUSCINETTO DANNEGGIATO
Pattern costante –
Rumore bianco
Zona
rumore
bianco
Zona
Impatto
Zona
Impatto
15 s
MONITORAGGIO CUSCINETTI – QUALITÀ ACUSTICA

Applicazione Ultrasuoni su:
oCuscinetti su gruppo pompa centrifuga
oRiduttore su motore VFD per conveyor
oCuscinetto a bassissima velocità monitorato 24/7
oLubrificazione assistita e sulle condizioni

CASO PRATICO
Affidabilità di un gruppo pompa centrifuga a circa
2800 giri / min:
Ispezione dei cuscinetti del motore.
RPM misurati: 2780
Numero di elementi volventi (sfere): 8
Frequenza settata sullo strumento: 30kHz
Vedremo diversi modi di affrontare l'analisi in
base al dispositivo e alla criticità.
Immagine dimostrativa
AFFIDABILITÀ CUSCINETTI SU
MOTORIZZAZIONI

Immagine orientativa
Suono disturbato,
alta intensità
Gruppo pompa centrifuga a circa 2800 giri /
min:
Qual è la possibile strategia?
Confronto la qualità audio del suono registrato dal
cuscinetto con un suono bianco di riferimento.
Analizzare lo spettro delle frequenze e la forma
d’onda
E confrontarla con quella del suono bianco
Suono bianco
CASO PRATICO
AFFIDABILITÀ CUSCINETTI
SU MOTORIZZAZIONI

Immagine orientativa
Suono pulito a 32 dB
Gruppo pompa centrifuga a circa 2800 giri /
min:
CASO PRATICO
Utilizzando l’UP9000, possiamo farci guidare
dalla qualità del suono e, soprattutto, dal
valore dB.
Suono disturbato a 51
dB
Posso anche confrontare il suono dei
cuscinetti su entrambi i lati (accoppiamento e
ventola).
Se non ho a disposizione una o una baseline o
trend storico, posso confrontare il record con
quello misurato da una macchina simile.
AFFIDABILITÀ CUSCINETTI
SU MOTORIZZAZIONI

Gruppo pompa centrifuga a circa 2800 giri / min:
Analisi
CASO PRATICO
Suono pulito ed uniforme
Cuscinetto lato ventola: 32dB
Forma d’onda
Utilizzando l’UP15000, possiamo essere
guidati dall'immagine sonora e dal valore
dB.
Quando l’asset è parte di un ronda di
ispezione, il dB rilevato fa scattare
l’allarme con conseguente analisi del
suono.
MOTORIZZAZIONI

Analisi
CASO PRATICO
Utilizzando l’UP15000, possiamo essere
guidati dall'immagine sonora e dal valore
dB.
Quando l’asset è parte di un ronda di
ispezione, il dB rilevato fa scattare
l’allarme con conseguente analisi del
suono.
Suono gracchiante, numerosi picchi di
ampiezza al di sopra della banda centrale
Cuscinetto lato accoppiamento: 51dB
Forma d’onda
MOTORIZZAZIONI
Picchi multipli di danno al di sopra della banda di
rotazione

Dati del cuscinetto
Marcatori
armonici dei
guasti
Picchi di frequenza
Frequenza armonica del
guasto
Analisi
CASO PRATICO
Freqeunza
bianca:
Lato ventola
Frequenza rossa:
Lato
Accoppiamento
Corrispondenza
con il difetto sulle
sfere
ANALISI IN FFT
MOTORIZZAZIONI

CASO PRATICO
Affidabilità Riduttori :
Ispezione riduttori
Installati in accoppiamento motori a variatore di
frequenza per conveyor
Frequenza sull’UltraProbe: 30 – 25 khz
Solo Trouble shooting, no trending.
Nessun db associabile ad un danno dell’ingranaggio.
Riduttore n°1
Affidabilità riduttore
per conveyors:

CASO PRATICO
Ingresso – Presenza
di picchi al di sopra
del rumore di fondo
Uscita – Presenza di
picchi
Riduttore n°1Affidabilità Riduttori :
Confronto con altro riduttore della stessa tipologia e
rpm.
per conveyors:

CASO PRATICO
Ingresso – Suono
pulito
Uscita – Suono pulito
sporadici picchi.
Riduttore n°2Affidabilità Riduttori :
Confronto con altro riduttore della stessa tipologia e
rpm.
per conveyors:

Riduttore n°1 - OUT
CASO PRATICO
Riduttore n°2 - IN
Riduttore n°1 - IN
Riduttore n°2 - OUT
Picchi di ampiezza dovuti a
possibili danneggiamenti
dell’ingranaggio.
L’analisi aiuta a
decidere la prossima
azione.
Suono bianco, pattern
pulito. Situazione
ottimale
Affidabilità riduttore per
conveyors:

Essiccatore a tamburo di 3 m di diametro e 12 metri di
lunghezza che gira ad una veloità di 5rpm
Cuscinetti radiali a doppia corona da 22 rulli
Monitoraggio online su entrambi i cuscinetti mediante sensori RAS
conessi alla centralina 4CAST e trasmissione dati per l’analisi e
l’elaborazione al nostro software DMS6
Erano state provate la termografia e l’analisi vibrazionale senza
successo. Incluso un altro dispositivo ad ultrasuoni senza regolazione
di frequenza.
Affidabilità di una macchina con cuscinetti molto lenti
CASO PRATICO
Immagine dimostrativa
Affidabilità cuscinetti bassissima
velocità + monitoraggio 24/7

Raccolta ed analisi dei dati - dB
Lettura Baseline
Lettura al superamento
allarme di lubrificazione
Lettura al superamento
allarme di guasto
0dB
3dB
7dB
CASO PRATICO
Affidabilità di una macchina con cuscinetti molto lenti

Intervallo di lubrificazione
basata sulle condizioni.
Monitoraggio e tranding,
Grease Caddy
Primo segnale di guasto
del cuscinetto
Conclusioni
- Possibili origini del problema:
- Non è il cuscinetto adatto a questo tipo
- di applicazione.
- Possibile problema di allineamento durante
l’installazione.
- Danno estremo  incertezza.
- Durata operativa stimata 20 anni VS durata di
- un anno  richiesta RCA quando si interviene.
- E’ plausibile che il danno possa essere rilevato
con la termografia

o 70% dei guasti alle motorizzazioni dovuta a contaminazione del
lubrificante
o 75% dei guasti ai sistemi idraulici dovuto a contaminazione del
lubrificante
o Più del 50% dei cuscinetti si danneggia per lubrificazione
inappropriata
o Soltanto il 9% dei cuscinetti volventi riesce a durare abbastanza a
lungo da raggiungere la durata operativa per cui è stato progettato.
La prima causa di gusto dei cuscinetti è la
lubrificazione errata!

Intervallo di lubrificazione basata
sulle condizioni. Monitoraggio e
tranding, Grease Caddy
Primo segnale di guasto
del cuscinetto
o Ridurre i costi di manutenzione
o Estendere la vita del proprio asset
Intervalli troppo lunghi di lubrificazione equivalgono a
carenze di lubrificante e aumenti potenziali dei guasti.
Intervalli troppo brevi invece, portano ad un eccesso di
lubrificante, portando allo stesso modo ad un aumento
della possibilità di guasto.
o Evitare una condizione di scarsa lubrificazione
o Evitare eccesso di lubrificazione
Perché fare lubrificazione FATTA BENE?
Intervallo di lubrificazione basata
sulle condizioni. Monitoraggio e
tranding, Grease Caddy

Motore rotativo da 150kW 1500rpm:
Per ottimizzare la lubrificazione ci sono due strategie differenti
percorribili con gli ultrasuoni:
• Lubrificazione assistita basata su qualità sonora mentre si
lubrifica e osservazione dei dB. Nessuna percorso/ronda nel
software.
• Lubrificazione su condizione si interviene portando il valore di dB
a quello della baseline quando scattano gli allarmi. Il cuscinetto è
parte di un percorso/ronda su software
Lubrificazione ad ultrasuoni CASO PRATICO

Il grasso viene
pompato nel
cuscinetto
Riempimento del
cuscinetto
Un altro colpo
senza variazione SITUAZIONE
OTTIMALE
1) Il grasso aumenta di temperatura
perdendo di viscosità, ciò induce un
aumento in ampiezza.
2)Viene erroneamente
interpretato come
insufficienza di grasso
Ogni colpo in più
genera attrito
Ancora
uno
SITUAZIONE
PEGGIORATA!
L’ECCESSO DI GRASSO
GENERA CALORE
PRODOTTO DA UN
MAGGIORE ATTRITO!
Lubrificazione ad ultrasuoni CASO PRATICO
Nota Ogni linea dorata è un colpo
di grassoEccesso di grasso

1. Man mano che si ingrassa il cuscinetto, bisogna aggiungere una quantità di lubrificante sufficiente per
ridurre il livello del rumore fino al ripristino del valore della baseline.
2. Una volta raggiunta la baseline bisogna interrompere l’ingrassaggio e attendere alcuni minuti per dare
modo al cuscinetto di stabilizzare le proprie condizioni. Alcuni lubrificanti richiedono tempo per
ricoprire uniformemente la superficie del cuscinetto. È importante quindi lubrificare per piccole
quantità per volta.
3. L’eccesso di grasso porta ad un aumento progressivo del rumore prodotto. Ciò è dovuto ad un aumento
dell’attrito con conseguente aumento di temperatura. L’aumento del rumore prodotto e di
conseguenza dei dB letti da strumento è il segnale che indica lo stop alle operazioni di lubrificazione.
Lubrificazione ad ultrasuoni

CASO PRATICO
Registra il valore dopo
l‘ingrassaggio
Lubrificazione ad ultrasuoni
• Lubrificazione su condizione si interviene portando il
valore di dB a quello della baseline quando scattano gli
allarmi. Il cuscinetto è parte di un percorso/ronda su
software
Zona di deterioramento del cuscinetto
Il software ci avvisa che è stato superato
l’allarme di lubrificazione

Monitoraggio a distanza – U750
Sensore U750 per PLC
• 4mA – 20 mA
• Si connette a sistemi pre
esistenti
• Max distanza del cavo 100 m
• Resistente a polvere, acqua.
IP64

1. Monitoraggio continuo 24/7/365
2. Invio immediato di notifiche di allarme via email
3. Memorizza le letture in memoria interna ad
intervalli prestabiliti:
 Livelli di dB
 File Audio
4. Invia i dati al software DMS per la creazione di
report e trend storici
Monitoraggio a distanza – 4CAST

Conclusioni
• La giusta CULTURA per migliorare e cambiare
• Il giusto STRUMENTO per lavorare
• Il giusto TRAINING per lavorare efficentemente
• SUPPORTO continuo di uno specialista
Un programma di manutenzione ad Ultrasuoni di successo:

Conclusioni
• Curva di apprendimento molto breve
• Permettono di rilevare principi di guasto prima che questi evolvano in danni più
difficili da gestire
• Costo di implementazione inferiore rispetto ad altre tecnologie
Cosa ci danno in più gli ultrasuoni?

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Fabrizio La Vita
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Notas do Editor