Systém SKF Insight představuje nové přístupy v oblasti bezdemontážní diagnostiky: sleduje parametry, které zjišťují škodlivé provozní podmínky, a nikoli vznikající poškození ložiska. Klíčová řešení, jež umožnila vznik tohoto systému, představují bezdrátové snímače. Jsou zabudovány do ložiska a monitorují kritické parametry, podle nichž může zákazník plánovat zásahy. Systém tedy spíše předchází selhání ložiska, než aby ho předpovídal na základě již vznikajícího poškození. Nové technické řešení představuje výsledek více než 100letých znalostí získaných v oblasti použití ložisek a 30letých zkušeností s bezdemontážní diagnostikou. SKF využívá postup Řízení životního cyklu v rámci svých technických platforem a znalostí průmyslových odvětví. Jejich spojení jí usnadňuje pochopit potřeby a požadavky zákazníků, s nimiž spolupracuje. Právě tento přístup stál na počátku zájmu skupiny SKF o vývoj integrovaných samonapájecích snímačů, které by vysílaly údaje o provozním prostředí, v němž ložisko pracuje. Výsledkem náročných výzkumných a vývojových prací zaměřených na miniaturizaci, řešení napájení a vývoj jedinečného spojení snímačů a elektroniky se stalo řešení SKF Insight. Oficiálně se představilo na Hannoverském veletrhu v Německu v roce 2013. Nové technické řešení umožní dosáhnout naprosté nezávislosti bezdemontážní diagnostiky: má vlastní napájení a komunikuje prostřednictvím internetu. Lze je instalovat v aplikacích, v nichž to nebylo dříve možné. Projekt byl založen na skutečnosti, že za provozu selže jen velmi malý počet ložisek v důsledku normálních provozních podmínek. Selhání ložisek v provozu je ve většině případů způsobeno nesprávným používáním, nedbalostí, problémy s mazáním nebo provozními podmínkami, nepředvídanými v době vývoje konstrukčního řešení nebo specifikace ložisek. Technici SKF si položili otázku, co by se stalo, kdyby ložiska dokázala zjistit, v jakých provozních podmínkách pracují – např. skutečná zatížení, která ložisko přenáší, kvalitu mazání, teplotu atd., a kdyby tyto informace předávala prostřednictvím internetu provozovateli závodu a/nebo výrobci stroje. Pokud by bylo možné monitorovat provozní podmínky, daly by se zjistit škodlivé provozní podmínky a přijmout odpovídající opatření. Tímto způsobem by se předešlo selháním s následným nákladným přerušením výroby. Současně by bylo možné snížit celkové náklady na vlastnictví a prodloužit životnost výrobního zařízení. Tradiční postupy bezdemontážní diagnostiky hledají počáteční příznaky selhání na základě měření úrovní vibrací. Ložisko začne vysílat signály vibrací, jakmile se první drobné částice oceli oddělí z povrchu oběžných drah ložiskových kroužků nebo valivých těles. V okamžiku, kdy lze takové poškození zjistit, se však pravděpodobně už ložisko blíží ke konci životnosti – je již poškozené, a tedy je příliš pozdě. Na rozdíl od tohoto přístupu sleduje systém SKF Insight prostřednictvím zabudovaných snímačů kritické parametry, které mohou vyvolat předčasné selhání – např. znečištění maziva anebo nadměrné zatížení či teploty (obr. 1 a 2). Včasným odstraněním takových nestandardních podmínek lze předejít selhání ložiska. Stejné technické řešení je možné využít také dalším způsobem – na základě ověření správnosti montážního postupu a lepšího pochopení provozních podmínek lze stroj modernizovat a tak prodloužit jeho životnost nebo dosáhnout vyššího jmenovitého výkonu, než je návrhový. Spojení technick ých řešení Ložiska jsou již dlouhou dobu považována za srdce rotačních strojů. Nyní se díky SKF proměnila i v jejich mozek. SKF Insight spojuje v podstatě řešení, která dokážou sledovat skutečné provozní podmínky ložisek. Integrované snímače měří zatížení, podmínky mazání, otáčky, vibrace a teplotu a využívají k tomu energii získanou přímo ze samotné aplikace (obr. 4). Algoritmy a diagnostika SKF analyzují tato data z hlediska náročnosti provozních podmínek nebo na základě rozdílu mezi provozními a návrhovými podmínkami. Je rovněž možné zjistit nadměrná zatížení, odchylky od požadované funkce, znečištění maziva a problémy s mazivem. Na základě toho lze upravit provozní podmínky, a tak zabránit vzniku poškození dříve, než k němu skutečně dojde. Systém tvořený snímači a algoritmy byl nazván SKF Insight (insight = proniknutí do problému), protože přesně tak činí – umožňuje proniknout do provozních podmínek a porozumět, jakým způsobem pravděpodobně ovlivňují spolehlivost zařízení. Inteligentní bezdrátové komunikační řešení zabudované do ložiska zajišťuje spojení v prostředí, v němž běžné WiFi nefunguje. Ložiska vybavená řešením SKF Insight vytvářejí inteligentní sítě, komunikují spolu a posílají prostřednictvím bezdrátové brány důležité informace o svém stavu k analýze. Takovou bránou může být místní brána stroje či závodu. Informace o systému jsou buď poskytovány zákazníkovi, který provede analýzu pomocí SKF @ptitude, nebo jsou odesílány prostřednictvím cloudu SKF do vzdálených diagnostických center SKF (obr. 3). Centra předají informace a protokoly provozovateli závodu, výrobci stroje, SKF či jakékoli autorizované osobě s přístupem k internetu. Data bezdemontážní diagnostiky v reálném čase jsou přístupná každému zainteresovanému subjektu. SKF Insight umožní zákazníkům lépe než dosud plánovat údržbu strojů a optimalizovat jejich provoz. Informace o aktuálních provozních podmínkách, které jsou získány spojením integrovaných technických řešení SKF Insight se související diagnostikou výrobních prostředků a službami zaměřenými na sledování stavu ložiska, jsou odesílány do cloudových serverů. Data jsou zpracována prostředky vzdálené diagnostiky a umožňují pochopit riziko budoucího poškození a selhání. Před příchodem systému SKF Insight dokázaly postupy bezdemontážní diagnostiky pouze monitorovat poškození, jakmile vzniklo. Nyní snímače umístěné přímo v ložisku umožňují skupině SKF identifikovat riziko selhání dříve, než vznikne první mikroskopické poškození. Na základě těchto informací jsou zákazníci schopni podniknout nápravná opatření, jimiž odstraní příčiny možného poškození ložiska. Mohou doplnit mazivo, snížit přechodná nadměrná zatížení atd. SKF Insight měří skutečné zatížení působící na ložisko a nikoli zatížení, pro něž bylo ložisko navrženo. Tyto cenné informace se vracejí zpět ke konstruktérům a umožňují zlepšit konstrukci systému i ložiska. Zlepšov ání přístupu Jedním z cílů technického řešení SKF Insight je umožnit širší využití bezdemontážní diagnostiky a zpřístupnit ji. Platí to především pro aplikace, v nichž bylo dosud využití bezdemontážní diagnostiky považováno za nemožné anebo nepraktické. To je také jeden z důvodů, proč je toto řešení nyní testováno v náročných průmyslových odvětvích, jako např. ve větrných elektrárnách, na železnici a v ocelárnách. Větrné farmy se často nacházejí ve vzdálených a obtížně přístupných místech. Z toho důvodu skupina SKF spolupracuje se zákazníky na využití řešení SKF Insight a vývoji inteligentního ložiska pro monitorování větrné turbíny. Řešení přenáší bezdrátově dynamické informace o ložisku a poskytuje údaje o provozním zatížení a mazání ve skutečných podmínkách. Náklady na výměnu hlavního ložiska větrné turbíny v elektrárně umístěné v pobřežních vodách mohou být tak vysoké, že zcela zabrání uskutečnění podnikatelského záměru – instalaci větrné turbíny. Z ekonomického hlediska je vhodné zaznamenávat zatížení a stav mazání za provozu a přijmout opatření k zamezení vzniku podmínek, které by způsobily poškození ložiska. Systém rovněž umožňuje, aby turbína pracovala mimo návrhové parametry v případě, že zatížení a mazání jsou příznivá. Velmi často se stává, že většina událostí, které přispívají ke zkrácení provozní trvanlivosti, není zahrnuta v původním předběžném návrhu. Železničnímu průmyslu nabízí SKF řešení s integrovanými inteligentními díly a poskytuje nástroj pro monitorování nápravových ložisek. Tato řešení jsou poháněna otáčením ložiska a přenášejí bezdrátově údaje o jeho stavu. Pro takový způsob použití nabízí SKF Insight neobyčejně hospodárný způsob shromažďování dat bezdemontážní diagnostiky. Umožňuje stanovit riziko selhání každého ložiska v průběhu celé jeho provozní trvanlivosti a rovněž optimalizovat plánování a rozvrhování údržby. Podobně náročné a nepřátelské prostředí představují ocelárny. Skupina SKF vyvinula pro ložiska inteligentní řešení, které umožňuje monitorovat a bezdrátově přenášet hlavní parametry důležité pro kontrolu a optimalizaci postupu výroby oceli. Toto řešení s úspěchem sleduje stav a provozní podmínky ložisek ve stroji pro kontinuální lití. Ložiska jsou vybavena integrovanými samonapájecími bezdrátovými snímači, protože v takovém prostředí kabely a externí snímače jednoduše dlouho nevydrží. Závěr Technický vývoj v rámci SKF je v současnosti zaměřen na snižování dopadu výrobního zařízení na životní prostředí v průběhu celého jeho životního cyklu, a to jak z hlediska vlastního provozu, tak z hlediska provozu zákazníka. Technické řešení SKF Insight umožní širší využití bezdemontážní diagnostiky především v aplikacích, v nichž to zatím nebylo možné nebo praktické. Údržba může být rozvržena dříve, než konvenční postupy bezdemontážní diagnostiky zjistí první příznaky rozvíjejícího se poškození ložiska. Ložisko SKF s integrovaným řešením SKF Insight výrazně snižuje celkové náklady na vlastnictví. To platí především pro aplikace, v nichž je třeba monitorovat velký počet míst rozprostřených na velké ploše. Ložisko SKF Insight rovněž nabízí typické výhody srovnatelných neintegrovaných řešení bezdemontážní diagnostiky, jako např. lepší plánování údržby, nižší náklady na údržbu, optimalizované využití lidských zdrojů, zvýšení provozní efektivity, vyloučení neplánovaných odstávek a selhání klíčových zařízení. Shrnutí S řešením SKF Insight vstoupí bezdemontážní diagnostika do nové éry. Možnost kombinovat snímače a napájecí, diagnostické a komunikační díly v ložisku podporuje využití bezdemontážní diagnostiky v aplikacích, v nichž to dříve nebylo možné. Celkové náklady na vlastnictví ložiska lze výrazně snížit díky znalosti provozních podmínek, které mohou způsobit selhání ložisek. Je tedy možné přijmout potřebná opatření dříve, než poškození vznikne. SKF Insight je výsledkem přístupu ke konstrukci ložiska, který myslí na celý životní cyklus. Ing. Jan Vlasák, SKF CZ, a. s. www.skf.cz
