L’integrazione dell’analisi delle vibrazioni e dell’olio negli impianti industriali svolge un ruolo significativo nel prevedere e prevenire i guasti delle apparecchiature. Mentre l’analisi delle vibrazioni è comunemente usata, questo articolo evidenzia il sottoutilizzo dell’analisi dell’olio malgrado la sua capacità di individuare i guasti potenziali molto prima.    

Mostreremo l’importanza di utilizzare entrambe le tecniche insieme, in quanto forniscono informazioni complementari e migliorano l’approccio alla manutenzione predittiva. L’implementazione delle analisi delle vibrazioni e dell’olio può offrire una comprensione completa della salute delle apparecchiature e consentire interventi tempestivi, evitando costosi guasti e migliorando le strategie di manutenzione negli impianti industriali.  

Perché abbiamo bisogno di analisi dell’olio e delle vibrazioni?

Usare sia l’analisi delle vibrazioni che dell’olio fornisce una migliore soluzione di manutenzione predittiva (PdM) rispetto ad affidarsi solo ad un singolo tipo di analisi. Questo perché i problemi meccanici, come il piede zoppo o bulloni di montaggio allentati, possono essere rilevati attraverso l’analisi delle vibrazioni molto prima che le particelle di usura si presentino nell’analisi dell’olio.

D’altra parte, mentre l’analisi delle vibrazioni è efficace nell’identificare alcuni marcatori relativi alla salute delle apparecchiature, non può identificare problemi di lubrificazione che possono portare a guasti. Integrando l’analisi dell’olio con l’analisi delle vibrazioni, i problemi di lubrificazione possono essere rilevati e affrontati molto prima – anche anni prima – che si trasformino in problemi più gravi rilevabili dalle vibrazioni.

I segnali c’erano

Nel maggio 2020, in una centrale elettrica a carbone nel Midwest, l’olio è stato cambiato agli ingranaggi di un nastro trasportatore da 150.000 dollari che avrebbe dovuto essere riempito con un olio per ingranaggi ISO 320. Tuttavia, nel luglio 2020, è stato prelevato un campione di olio che ha mostrato una viscosità di 183 centistokes (cSt), 148 parti per milione (ppm) di ferro e un indice di quantificazione delle particelle (PQI) di 234.

Questo è un chiaro indicatore che è stato usato il lubrificante sbagliato nel macchinario e si stavano verificando danni. Nell’ottobre 2020, la viscosità è stata testata a 175 cSt, con 57 ppm di ferro e un PQI di 170. Nel luglio 2021, la viscosità è leggermente aumentata a 178, con 74 ppm di ferro e un PQI di 171.

Il campione di olio del febbraio 2022 ha mostrato una maggiore viscosità di 212, in parte a causa dell’ossidazione, 84 ppm di ferro e un PQI di 78. Nel novembre del 2022, è stato rilevato un rumore e un altro campione di olio è stato prelevato. Il campione ha mostrato una viscosità di 209, un contenuto di ferro di 39, un PQI di 10 e un contenuto di rame di 9 ppm, indicando che probabilmente si stava verificando un danno alla gabbia del cuscinetto.

Sono stati installati sensori di vibrazione e un guasto imminente è stato previsto.

Questi risultati del campione d’olio evidenziano il progressivo degrado dell’apparecchiatura nel tempo, con indicatori di potenziale guasto che appaiono nell’analisi dell’olio due anni prima delle corrispondenti anomalie vibrazionali. Se i sensori di vibrazione fossero stati installati prima, probabilmente avrebbero rilevato il problema in anticipo, ma non prima che il danno diventasse irreversibile.

Ignorando i dati dell’analisi dell’olio, il cambio ha vissuto solo il 43% della sua prospetta durata decennale, con una conseguente perdita di 85.000 dollari di utilità. Questa cifra non considera neanche il valore di produzione perso.

Calcolare il Costo

Se possiamo determinare il tasso di usura di un particolare componente, possiamo calcolare i costi del nostro attuale stato di lubrificazione. ISO 281:2007 può dare qualche idea sulla vita relativa dei cuscinetti.

Ciò può richiedere uno sforzo considerevole per determinare i tassi di usura correlati. Tuttavia, un’altra fonte può essere la Life Extension Table (LET) che è stata pubblicata da Noria Corporation più di venti anni fa ed è ancora una risorsa chiave per la maggior parte dei programmi di manutenzione.

Una volta stabilito il tasso di usura, possiamo fare alcuni calcoli finanziari. Ecco tre esempi:

1. Un cambio ha un valore di $30.000. È stato progettato per durare 10 anni se manteniamo l’olio al livello di pulizia di 19/16/13 e il contenuto di acqua a 100 ppm, come prescritto dal produttore. Se siamo riusciti a mantenere l’acqua e le particelle ai livelli prescritti, allora non avremo guadagnato o perso alcun valore. Facendolo per un anno, dimostreremo che ci sono nove anni di vita rimasti nelle attrezzature e si prevede che raggiungerà la durata di vita pianificata.
2. Abbiamo lo stesso cambio di cui sopra, ma l’abbiamo mantenuto più pulito rispetto alle specifiche del produttore e abbiamo raggiunto un 19/15/12. Questo ci darà un tasso di usura di circa il 10% più lento di quanto previsto nel design originale. Per il nostro valore, divideremo il costo del componente per il numero di giorni per cui dovrebbe essere in servizio, ovvero $8,22 al giorno. Ottenendo questo risultato per un anno, dimostreremo di poterci aspettare 36,5 giorni di servizio extra e di guadagnare un valore di $300. I calcoli sono: 365 x 10% = 36,5 e 36,5 x $ 8,22 = $300,03. Questo dimostra un’aspettativa di vita residua di 9 anni e 36,5 giorni. Se continuiamo a mantenere questo livello, potremo ottenere un anno di vita in più e un valore di $3.000.
3. In questo scenario, non abbiamo raggiunto il livello di pulizia desiderato e il tasso di usura è del 10% più veloce del normale. Dopo un anno avremo perso 36,5 giorni e un valore di $300. Se non correggiamo la situazione, prevediamo un anno di servizio in meno rispetto al previsto, e finiremo per perdere un valore di $3.000.

Si prega di notare che è possibile ridurre l’usura nel terzo scenario e che il valore perso può essere riguadagnato se vengono intraprese le giuste azioni correttive. Questo è il motivo per cui è importante avere una corretta frequenza di campionamento in modo che la situazione possa essere corretta in modo tempestivo prima che sia stata persa troppa vita utile.

Echi di difetti: come l’analisi delle vibrazioni spezza il silenzio

Quando si osservano livelli elevati di impatto e picchi non sincroni nello spettro delle vibrazioni, si hanno preoccupazioni circa le condizioni dell’apparecchiatura. In questo caso, l’analista ha notato livelli di impatto superiori a 10g all’albero di ingresso del cambio, vicino all’estremità dell’unità. Per indagare ulteriormente, l’analista ha richiesto un campione di olio per analisi e un controllo del sollevamento dell’albero di ingresso.

Per ridurre al minimo i tempi di inattività, il primo passo è stato prelevare il campione di olio. L’intenzione era quella di raccogliere informazioni sulla salute del cambio senza mettere offline l’asset. Tuttavia, il rapporto dell’analisi dell’olio non ha rivelato alcun aumento di metalli da usura o nel conteggio delle particelle, indicando che le condizioni del cambio non si stavano deteriorando.

Nonostante i risultati dell’analisi dell’olio, l’analista ha proceduto con un controllo del sollevamento dell’albero di ingresso, che ha richiesto che l’asset fosse messo offline. Questo controllo ha comportato la misurazione del gioco del cuscinetto. Il controllo di sollevamento ha rivelato una distanza di 0,015 pollici – ben al di sopra del limite specificato per l’unità. Di conseguenza, il cliente ha deciso di procurarsi un nuovo cambio, riconoscendo la presenza di un guasto.

Questi risultati dimostrano chiaramente l’importanza di comprendere i dati delle analisi delle vibrazioni e dell’olio e riconoscere che a volte possono fornire risultati contrastanti. Sottolinea la necessità di un approccio completo alla diagnosi dei guasti, in cui non è consigliabile fare affidamento su una singola tecnica diagnostica. In definitiva, la diagnosi dovrebbe essere guidata dal guasto specifico dell’asset e non dovrebbe fare affidamento esclusivamente su una sola tecnica diagnostica.

Interazione armoniosa: analisi delle vibrazioni e dell’olio nella diagnosi dei problemi

Un analista delle vibrazioni ha notato delle armoniche a rete su una recente forma d’onda e ha chiesto all’impianto se era disponibile un recente campione di olio da condividere con il team di lubrificazione. Il resoconto del campione di olio ha mostrato che il lubrificante corrente era ISO 220 e in buona salute, a parte essere un po’ sporco.

L’analista dell’olio ha notato che il sensore di temperatura sulla sonda di vibrazione era a 130 gradi Fahrenheit (circa 55° Celsius), probabilmente più freddo della temperatura effettiva dell’olio. Una rapida ispezione del tag dell’apparecchiatura ha mostrato che un ISO 320 è richiesto quando le temperature sono sopra 125 gradi F (51°C).

Se fosse stato utilizzato un solo metodo di monitoraggio delle condizioni, non avremmo potuto isolare il problema così rapidamente.

La Bottom Line

L’utilizzo in parallelo di analisi delle vibrazioni e dell’olio fornisce informazioni complementari per migliorare l’approccio generale alla manutenzione, prevenendo guasti costosi e migliorando le prestazioni delle apparecchiature a lungo termine. Il risparmio sia economico che di tempo può essere calcolato con maggiore precisione, consentendo giustificazioni dei costi per un programma di lubrificazione migliorato. L’interazione armoniosa tra l’analisi delle vibrazioni e dell’olio nella diagnosi dei problemi illustra come la combinazione di entrambi i metodi consente un’identificazione più rapida e accurata dei problemi e offre la necessaria e più ampia copertura di protezione rispetto all’utilizzo di uno solo dei due metodi.

Estratto dal 2023 Reliable Plant & Machinery Lubrication Conference & Exhibition – Roy Giorgio, AssetWatch; Jaidev Krishnan, AssetWatch

Leggi l’articolo originale su machinerylubrication.com