Stáhněte si č. 36 v PDF - Česká společnost pro údržbu
Transkript
Stáhněte si č. 36 v PDF - Česká společnost pro údržbu
ISSN 1803-4535 Speciální příloha: Časopis Technická diagnostika – Elektrodiagnostika v české praxi www.udrzbapodniku.cz O p ra vu je m e a p ro d á vá m e · řídicí systémy PLC · analogové/digitální karty · frekvenční měniče · operátorské panely · servopohony · napájecí zdroje · průmyslové počítače · roboty S p e c ia liza c e o p ra v a t e s t ován í dí l ů SI E M E N S a I N DR A M AT · SIMATIC S5 · SIMATIC S7 · SIMODRIVE 611 · SINUMERIK · SIMOREG · SIMOTION & SINAMICS · Servopohony SIEMENS · ISKAMATIC, TELEPERM · SIEMENS HMI panely · DDS, DKC, RAC, TDM · TVD, TVM, TBM, KDS · KDV, KDA, HDS, NAM O p ra vy se r vo m o t o r ů · ABB, Baldor, Baumuller, Bosch, Control Techniques, Indramat, Mitsubishi, SIEMENS a další... · opravy do 2 týdnů (negarantováno), záruka 6 měsíců C e n a a t e r m ín o p ra vy · pevné ceny oprav předem · opravy do 3-5 týdnů · opravy výměnou do týdne · cena opravy cca 40 % ceníkové ceny dílu V ým ě n a za c e n u o p ra vy Máme-li Váš díl skladem v Liberci nebo v Holandsku, nabídneme Vám opravu výměnou za cenu opravy. Díl si vyměníte a obratem nám pošlete Váš nefunkční díl. Úspora nákladů, zprovoznění v rekordním čase. Te st ová n í o p ra ve nýc h d í l ů Kromě nefunkčních součástek vyměníme preventivně i ty součástky, které považujeme z hlediska spolehlivého provozu za klíčové. Z tohoto důvodu jsme si jisti 100% funkčností a poskytneme Vám na opravené díly záruku 1 rok. S voz d ílů d o o p ra vy Máte nefunkční díl SIEMENS a chcete ho nechat u nás opravit? Zdarma si ho u Vás vyzvedneme, kontaktujte nás. O p ra va d ílů v H o la n d sk u v s e r v i s n í m s t ře di s k u UNI SGRO UP Veškeré opravy jsou prováděny v servisním středisku UNISGROUP, Holandsko. Video prohlídku opravárenského centra UNISGROUP najdete na našich stránkách. Jako jediní zastupujeme společnost UNISGROUP v České a Slovenské republice. Více než 25 let zkušeností oprav průmyslové elektroniky. P ro d e j d ílů S IEM EN S · nabízíme primárně starší díly, které již výrobce nenabízí · otestované, 100% funkční · záruka 1 rok · díly skladem v Liberci a Holandsku · ceny a dostupnost obratem · prodej nových dílů SIEMENS EDITORIAL Vážení čtenáři, vítám Vás u posledního letošního čísla časopisu Řízení a údržba průmyslového podniku. S šestým ročníkem časopisu i s kalendářním rokem se na stránkách tohoto vydání rozloučíme stylově: dvojčíslem listopad/prosinec – původně podzimním, vzhledem k povětrnostním podmínkám za okny nejedné budovy však silně uvažuji o přejmenování na dvojčíslo arktické. Vydání, které držíte v rukou, je od počátku až do konce nabité zajímavostmi z nejrůznějších oblastí: speciální pozornost věnujeme vždy aktuálnímu tématu bezpečnosti v průmyslových podnicích, zmapovali jsme také pneumatické manipulátory a v sekci Automatizační technika shrnujeme poznatky, v neposlední řadě nahlédneme pod pokličku snímacích systémů strojového vidění. Součástí tohoto vydání, jež je chladnější obdobou letního dvojčísla, je znovu samostatný časopis Technická diagnostika, který vznikl na základě další spolupráce s Asociací pro technickou diagnostiku. Tentokrát své poznatky do speciálu shrnul oddíl elektrodiagnostiky a doufáme, že i tato sekce přinese Vám, našim čtenářům aktuální podněty pro Vaši praxi, jak tomu bylo v případě tribodiagnostiky. K uplynulému měsíci listopadu se vázaly dvě velmi úspěšné akce našeho vydavatelství – seminář věnovaný robotice a další seminář, tentokrát zaměřený na explozivní prostředí s příznačným názvem Jak na EX prostředí? Ten byl pro náš časopis velmi významný, z ohlasů účastníků se nám potvrdilo, že se jedná o vysoce aktuální téma, které, ač velmi úzce spjato s bezpečností v průmyslu, je na českém průmyslovém trhu stále tak trochu popelkou. Postřehy a dojmy z akce hledejte v sekci Fórum, případně v sesterském časopise Control Engineering Česko, fotogalerii z obou akcí zase publikujeme na facebookovém profilu časopisů a v neposlední řadě můžete na webových stránkách www.konference-tmi.cz nalézt nabídku konferenčního plánu na příští rok… Konec roku máme v redakci spjatý s mimořádně očekávanou záležitostí. Ne, nejedná se o testování nejrůznějších vzorků cukroví a sdílení nejlepších předvánočních, vánočních a povánočních receptů, ač by tomu naše lehce kypřejší postavy mohly napovídat. Příjemnosti a radost vzbuzuje tradiční každoroční anketa Produkt roku, kterou jsme pro rok 2013 provázali s nově vzniklým interaktivním Almanachem produktů a zbrusu novými internetovými stránkami celé akce. Velmi se těšíme na všechny převratné oborové novinky, které v letošním roce vstoupily na český či slovenský trh a ukázaly, jak obstojí v silné konkurenci. Více informací o anketě hledejte na webové adrese www.udrzbapodniku.cz/produkt-roku. ečné ě jedin světov těsné o h c vzdu ky ní trys uzavře atizace m o t u A o slovéh průmy ení znač Závěrem mi dovolte popřát Vám klidné a bezstarostné prožití závěru roku a co nejpohodovější vykročení do toho následujícího, který, jak doufám, bude stejně úspěšný jako ten letošní. mický ekono ser CO 2 la č K 000,za 190 Barbora Karchová Šéfredaktorka ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU RU-11-12_2013.indd 1 listopad/prosinec 2013 • 1 www.LT.cz 2.12.2013 17:45:08 4 FORUM Nejen veteráni si připomněli výbuchy 6 Někdy se pohybuji po tenkém ledě, listopad/prosinec 2013 ale občas se podaří se mnou vstřelit ČÍSLO 8 (36) ROČNÍK VI nějaký gól 8 Džin, který splní všechna vaše přání, se přemístil do národního distribučního centra 9 Společnost Unitronics vám představuje UniStream™, chytrou modulární řídicí platformu typu all-in-one s možností rozšíření 10 TÉMA Z OBÁLKY Bezpečnost práce a ochrana zdraví aneb Kde končí veškerá hra i legrace 11 Několik důvodů, proč je bezpečnost práce a ochrana zdraví dobrým byznysem 13 Dosažení efektivní nouzové komunikace vlastními silami 16 AUTOMATIZAČNÍ TECHNIKA Důvody pro aplikaci pneumatických 10 manipulátorů typu pick-and-place 20 Flexibilní balení čokoládových výrobků pod taktovkou Schneider Electric 23 ELEKTROTECHNIKA Mylné představy o tom, jak vysušit motory poškozené nadměrnou vlhkostí 24 Bezpečnost práce a ochrana zdraví ÚDRŽBA & SPRÁVA Systémy strojového vidění zvyšují bezpečnost a produktivitu v rámci odvětví výroby potravin 28 Loctite upevňuje svoje vedoucí aneb Kde končí veškerá hra i legrace postavení v oblasti bezpečnosti a ochrany zdraví při práci 30 Jaký detektor Ultraprobe ® zvolit? 33 TOP PRODUKTY 34 ZAOSTŘENO Odborným výcvikem získáte maximum z vašeho talentu Přeložené texty jsou v tomto časopise umístěny se souhlasem redakce časopisu „Plant Engineering Magazine USA” vydavatelství CFE Media. Všechna práva vyhrazena. Žádná část tohoto časopisu nemůže být žádným způsobem a v žádné formě rozmnožována a dále šířena bez písemného souhlasu CFE Media. Plant Engineering je registrovanou ochrannou známkou, jejímž majitelem je vydavatelství CFE Media. RU-11-12_2013.indd 2 Pokud jde o ochranu zaměstnanců, tím jediným přijatelným výsledkem je pouze nulový počet nehod. Populární strategická stolní hra „Risk“ je soutěž, která je určena pro více hráčů a jež je postavena na principu vzájemných střetů a konfrontací. Ve výrobě je výraz „řízení rizik“ používán k posouzení nákladů a přínosů spojených s jakoukoli činností. Zaostřeno Odborným výcvikem získáte maximum z vašeho talentu 34 2.12.2013 17:45:09 16 Automatizační technika Důvody pro aplikaci pneumatických manipulátorů typu pick-and-place Abychom se mohli správně rozhodnout, je zapotřebí zvážit provozní náklady a komplexnost celého projektu. 24 Údržba & správa Systémy strojového vidění zvyšují bezpečnost a produktivitu v rámci odvětví výroby potravin Snímací systémy umožňují sledovat konkrétní produkt v průběhu celého výrobního procesu. 2 / ROČNÍK XXII / 2013 ASOCIACE TECHNICKÝCH DIAGNOSTIKŮ ČESKÉ REPUBLIKY, o. s. Technická dagnostika Elektrodiagnostika v české praxi ISSN 1210-311X MK ČR: 5 979 TECHNICKÁ Úvod do elektrodiagnostiky TD2 Problémy provozu a údržby elektromotorů TD3 Zvýšení spolehlivosti vysokonapěťových vedení TD10 Souborné vyhodnocení diagnostiky olejového transformátoru TD15 Údržba pohonů TD22 DIAGNOSTIKA 2 ROýNÍK XXII 2013 ASOCIACE TECHNICKÝCH DIAGNOSTIKģ ýESKÉ REPUBLIKY, o. s. ELEKTRODIAGNOSTIKA V ýESKÉ PRAXI Úvod do elektrodiagnostiky TD2 Problémy provozu a údržby elektromotorĤ TD3 Zvýšení spolehlivosti vysokonapČĢových vedení TD10 Souborné vyhodnocení diagnostiky olejového transformátoru TD15 Údržba pohonĤ TD22 www.atdcr.cz 2013 záním ce ma Průvod ISSN 1803-4535 20 Únik o vzduchu stlačenéh únava ovrchová 338 Podp svařování atizované 26 Autom Speciální příloha: Časopis Technická diagnostika – Elektrodiagnostika v české praxi ISSN 1803-4535 42 ISSN 1803- 4535 18 iv a akt Správ REDAKCE REKLAMA Šéfredaktorka Barbora Karchová Account Manager Barbora Smužová mob.: +420 777 793 392 e-mail: [email protected] Redaktoři Lukáš Smelík, Jana Poncarová Odborná spolupráce Petr Moczek, Martina Bojdová, Monika Galbová, Zdeněk Mrózek, Petr Klus, Jiří Fízek, Pavla Rožníčková Předseda redakční rady Zdeněk Votava ww w. ud rz ba po dn ik u. cz zba www.udr pod niku .cz 17.10.2013 10:51:44 www.udrzbapodniku.cz B.indd RU1013_O Redakční rada Václav Legát, Tomáš Hladík, Ondrej Valent, Libor Keller, František Helebrant, Vladislav Marek, Lubomír Sláma, Juraj Vitkaj, Věra Pelantová, Juraj Grenčík, Hana Pačaiová, Miroslav Rakyta Grafické zpracování Eva Nagajdová TISK Printo, spol. s r. o. REDAKCE USA Bob Vavra Kevin Campbell Amara Rozgusová VYDAVATEL Trade Media International, s. r. o. Milan Katrušák Mánesova 536/27 737 01 Český Těšín Tel.: +420 558 711 016 www.trademedia.us/cs www.udrzbapodniku.cz ISSN 1803-4535 MK ČR E 18395 REDAKCE POLSKO Tomasz Kurzacz Redakce si vyhrazuje právo na krácení textů nebo na změny jejich nadpisů. Nevyžádané texty nevracíme. Redakce neodpovídá za obsah reklamních materiálů. ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU listopad/prosinec 2013 Časopis je vydáván v licenci CFE Media. RU-11-12_2013.indd 3 • 3 2.12.2013 17:45:10 FORUM Nejen veteráni si připomněli výbuchy S vědomím, že seminář s názvem Jak na EX prostředí neřešil problematickou situaci v sále plném bývalých partnerů a že mou klopu zdobí květ vlčího máku, mi snad odpustíte nadpis připomínající dvě akce konané dne 11. listopadu 2013. Zatímco Den válečných veteránů v globálním měřítku myslel na lidi, kteří možná byli svědky nešťastných událostí plynoucích z nepříliš lichotivé lidské přirozenosti, náš seminář se v Brně oprostil od všech svárů a soustředil se na výbuchy hrozící v průmyslovém prostředí. látkami vznikajícími nebo používanými ve strojním zařízení,“ uvedla Šimoníková jeden z příkladů nutnosti dodržování platných směrnic. Hlavními zdroji vznícení se v části své prezentace zabýval zástupce společnosti PHOENIX CONTACT, s. r. o., a vyjmenoval zde mimo jiné horké povrchy, ionizující záření, ultrazvuky, adiabatické komprese a rázy, chemické reakce, jiskry, obloukové výboje, elektrické instalace, statickou elektřinu, elektrické tranzienty, výboje blesku, elektromagnetickou radiaci či vysokofrekvenční signály. „Jak je vidno, více než polovina iniciačních zdrojů výbuchu pochází z elektrické energie,“ zdůvodňoval Edmund Pantůček název své prezentace, který zněl Právní a technické požadavky na elektrické instalace v EX prostředí. Sám přednášející se v programu vrátil ještě v závěru, a to se svou druhou přednáškou, jež aplikovala tyto zásady v praxi napříč nabídkou zastupované společnosti jakožto producenta pro řízení procesních systémů. Ještě před touto přednáškou však zaznělařada jiných příspěvků, mezi nimiž se objevily i některé více komerčně orientované, které nám daly nahlédnout do nabídky přístrojů a řešení pro prostředí s nebezpečím výbuchu. Velice bohatý katalog v tomto směru má jistě i zlatý sponzor tohoto semináře. „Společnost Schneider Electric nabízí osvědčené přístroje určené do prostředí s nebezpečím výbuchu prachu podle směrnice ATEX D. Jedná se o speciálně upravené přístroje z řad pro ovládání a signalizaci, detekci a bezpečnost. Ať už jde tedy o řady Harmony, OsiSense I přes trochu nezvyklý pondělní termín a různé dopravní komplikace hlášené z hlavních tahů se sál brněnského hotelu Avanti stihl téměř zcela zaplnit již před první přednáškou, která zazněla z úst Ilony Šimoníkové z VVUÚ, a. s., a pojednávala o legislativních požadavcích na výrobce strojních zařízení ve vztahu k nebezpečí výbuchu. „Strojní zařízení musí být dle článku 1.5.7. přílohy 1 NV 176/2008 Sb. navrženo a konstruováno tak, aby se zabránilo jakémukoli nebezpečí výbuchu způsobenému samotným strojním zařízením nebo plyny, kapalinami, prachem, párami nebo jinými 4 • listopad/prosinec 2013 RU-11-12_2013.indd 4 ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU 2.12.2013 17:45:13 či Preventa, naše přístroje označené příponou EX nevybouchnou,“ vypočítával možnosti pro své zákazníky, které nachází zejména v dolech, vápenkách, mlýnech nebo skladech sypkých hmot, Antonín Zajíček. Poslední dva body dopoledního bloku se nesly v demonstrativním duchu a odborný vstup doplnily i videoukázky některých řešení. „Nezbytnost současného výskytu výbušné atmosféry a účinného zdroje iniciace vede okamžitě ke třem základním zásadám zamezení a ochrany proti výbuchu, na jejichž základě rozdělujeme protiexplozní ochranu na aktivní a pasivní,“ vysvětloval Miloš Pešák za RSBP spol. s r. o. A zatímco k preventivním opatřením (tedy aktivním) se řadí postupy, které vyloučí vznik výbušné atmosféry nebo jakéhokoli možného zdroje iniciace, pasivními opatřeními se znovu zabýval příspěvek Jiřího Synáčka z firmy VST Engineering, který řešil problém, co dělat, když nelze vyloučit iniciační zdroj výbuchu. Po krátké pauze, které využili účastníci nejen k občerstvení, ale také k individuálním konzultacím či zhlédnutí přidružených výstavek, pokračoval seminář příspěvkem Jana Kornase z COUP OSTRAVA, s. r. o., který opět přiblížil posluchačům nabídku neelektrických zařízení do prostředí s nebezpečím výbuchu. O tom, který z provozů je k explozím více než náchylný a že nejde o místo, kde jsou řešení úplně jednoduchá, posluchače přesvědčoval Jiří Fiedor z Českého báňského úřadu ve své přednášce pojmenované Použití nevýbušných zařízení při hornické činnosti a činnosti prováděné hornickým způsobem. Nejen čtenáři našeho časopisu znají pravdu o tom, že u většiny dnešních procesů roste zájem o získávání dat na základě měření a diagnostiky. „V jedné studii jsem se dočetl, že až 40 % průmyslových procesů probíhá v prostředí s nebezpečím výbuchu, není tak s podivem, že ruku v ruce s rostoucím zájmem o diagnostiku roste nabídka firem dodávajících tyto přístroje také pro oblast EX prostředí,“ uvedl na úvod své přednášky Libor Keller z TSI System s. r. o. a představil mimo jiné vůbec první termokameru pro EX prostředí na světě, která pochází od firmy CorDEX Instruments a nese označení TC 7000. Závěr konference pak patřil již zmíněné druhé prezentaci Edmunda Pantůčka a problematice sofistikovaného výběru armatur dle návodu Michala Wolfa ze společnosti DAG-TS s. r. o. Zlatým hřebem se však měla stát diskuse účastníků, která sice nenabyla extrémních rozměrů, ale zato ukázala, že problematika práce ve výbušném prostředí je téma, kterému bychom se měli společně více věnovat. Valná většina účastníků se dokonce shodla, že se tomuto tématu nevěnuje v provozech dostatečná pozornost, což vzhledem k závažnosti situace opravdu představuje problém. My v redakci doufáme, že tento seminář byl dalším krokem ke zvyšování bezpečnosti vašich provozů, a příští rok bychom se rádi tímto tématem zabývali nejen na stránkách našich časopisů, ale také na plánované konferenci s názvem Bezpečnost v průmyslu. Více o této i plánovaných konferencích naleznete na webové adrese www.konference-tmi.cz. Můžete také kontaktovat přímo naši redakci na [email protected]. ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU RU-11-12_2013.indd 5 listopad/prosinec 2013 • 5 2.12.2013 17:45:16 FORUM Někdy se pohybuji po tenkém ledě, ale občas se podaří se mnou vstřelit nějaký gól čkoli je hokejová sezóna v plném proudu, nelekejte se, nebudeme následující strany věnovat hokejovým rozborům s elektronickou tužkou. Jedním z řečníků, kteří strhli a nadchli publikum středečního programu konference Údržba 2013 v Liblicích, byl i Jiří Suchý – kouč v oboru koučování manažerů, navíc s dvacetiletou praxí. Působil například v jablonecké Preciose, ve firmách AERO Vodochody, Grammer Dolní Kralovice, v současnosti je koučem také ve společnosti Škoda Auto a začíná koučovat mistry ve firmě Johnson Controls Strakonice. Své zkušenosti z koučování manažerů, životního koučování a práce s emocemi zúročil spolu s kolegou Pavlem Náhlovským ve třech odborných publikacích, které vyšly v nakladatelství Grada. Povídali jsme si o koučování (nejen) průmyslových manažerů, co obnáší a jak to všechno souvisí s tzv. emoční inteligencí… A Na úvod mi dovolte obecnější otázku. Co si vlastně můžeme představit pod pojmy kouč, koučování neboli koučink? Definic, které vysvětlují pojem kouč a koučování, je na světě celá řada. Vtipnou definicí kouče je například tato: „Kouč je jako horský vůdce, který vám pomůže vylézt na Mont Blanc v časovém limitu a s přijatelným rizikem. V naléhavém případě vám může hodit lano, nikdy však neleze za vás. Bez kouče vám hrozí nebezpečí, že ztratíte motivaci, trpělivost, nakonec i sebedůvěru a vzdáte to. Proč právě na Mont Blanc? Protože vy sami – ne kouč – jste se rozhodli pro tento kopec a dali mu přednost třeba před Kozákovým nebo Sněžkou.“ Jiná definice zní takto: „Koučování je specifická a dlouhodobá péče o člověka, o jeho úspěšnost a růst v profesním i osobním životě.“ Tato definice se 6 • listopad/prosinec 2013 RU-11-12_2013.indd 6 hodně blíží tomu, jak h koučování praktikuji já. Při k koučování se skutečně řeší k nejen pracovní záležitosti n a chybějící dovednosti, ale i mimopracovní problémy, pprotože ty se buď stávají ppřekážkou v pracovním nnasazení (dokud nejsou vvyřešeny), nebo naopak zzvyšují schopnost člověka pplně se soustředit na práci (pokud jsou úspěšně vyřešeny a v mimopracovních záležitostech zavládne klid). Můžete prozradit, v čem vlastně koučování spočívá? Jaké oblasti u svých klientů rozvíjíte a v čem jste jim nápomocný? Koučování se primárně soustřeďuje na postoje, přesněji řečeno na změnu postojů pozitivním směrem. Postoj je – jednoduše vyjádřeno – vnitřní vztah člověka k něčemu nebo někomu. Jde tedy o pozitivní postoj člověka k sobě (to je v podstatě sebedůvěra), k druhým lidem, k firmě (vnitřní loajalita), k životu (to je optimismus) a ke světu. Pozitivní postoje mají být ukotveny v dobrém charakteru člověka. Z postojů se pak odvíjí myšlení a cítění a nakonec i vnější chování a jednání. Při koučování prosazuji zásadu zvanou „3D“. Za tím je dobrovolnost (nechat se koučovat není povinné), důvěra v koučování (klienti musejí vědět o smyslu a metodách koučování) a důvěra v kouče (kouč postupně od první schůzky získává důvěru koučovaných klientů). Z podstaty koučování vyplývá určitá samostatnost v rozhodování a aktivitě klientů. Nástrojem podpory této samostatnosti je v mém stylu koučování akční plán. Ten sestavuje každý z koučovaných na závěr schůzky s koučem, samostatně si v něm volí, na jaké sebezlepšení se v příštích 30 dnech soustředí a čeho tím chce dosáhnout. Na následující schůzce s koučem je prvním bodem programu sebehodnocení každého z koučovaných, jak svůj akční plán splnil, co se mu podařilo a co ne a jaké poučení pro svou další práci si z toho odvodil. Od znalostí se nedostanete přímo k jejich uskutečňování v praxi. Správná cesta vede jen a jen přes postoje. To znamená přes soustředění energie, nadšení a motivace na určitý realizační záměr, cíl. Bez toho, že si každý s plnou vážností řekne „Já chci! A dokážu to!“, to opravdu nefunguje. Pochopila jsem z vaší přednášky v Liblicích správně, že je firemní koučování velice úzce spojeno s oblastí mezilidských vztahů a s běžnou denní realitou, kterou každý zažíváme? Koučování je vlastně o změně – o změně k lepšímu (ne k horšímu). Kdyby nešlo o změnu, nikdo by kouče nepotřeboval. Udržovat setrvalý stav, nebo dokonce stagnovat dokáže každý i bez kouče. Ale změna – to už bývá problém. A kouč je od toho, aby svým klientům pomáhal problémy řešit. Od změny postojů vede přímá cesta k vnějšímu chování a jednání. Aby bylo koučování účinné, musí nějak ovlivnit každodenní realitu, to znamená vlastní prožívání každého dne a mezilidské vztahy v mezích své působnosti. Budu konkrétní. Hodně se snažím získávat manažery pro emoční inteligenci. Pokud se to podaří, stává se manažer postupně lidsky citlivější, více naslouchá, projevuje empatii, snaží se povzbuzovat a pomáhat lidem. To všechno jsou změny, kterými se rychle mění atmosféra na pracovišti a tím i mezilidské vztahy. A sám manažer získává přirozenou cestou neformální autoritu. Jak vypadá váš typický pracovní den, ve kterém koučujete manažery? Odlišuje se nějak výrazněji od koučování „nemanažerských“ osob? U mist r ů, nižších vedoucích a odborných zaměstnanců se většinou používá kombinace skupinového a individuálního koučování. Je to pro firmu nákladově výhodná kombinace. ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU 2.12.2013 17:45:20 Obvykle jde nejprve o čtyřhodinovou schůzku celé skupiny 6–10 koučovaných s koučem. Na to navazují dvě hodiny individuálního koučování na pracovišti klientů (může jít o stínování klienta při práci, o řešení jeho osobních problémů a také o životní koučování). Ke konci dne nastává jednání s garantem koučovacího projektu. Koučování manažerů je většinou individuální, trvá tři až čtyři hodiny. Každé koučování vyžaduje určitou přípravu kouče. Při koučování se například používají učební příručky, ty je třeba včas připravit. Příručky reagují na potřeby koučovaných a na cíle koučování. V jejich přípravě mi hodně pomáhá můj odborný asistent. Někdy se při koučování používá ztvárnění rolí, což je snímáno videokamerou, a po odehrání určité scénky se provádí rozbor předvedené situace. To všechno musím mít připravené předem. Den, kdy koučuji, pro mne bývá hodně náročný. Následující den se proto musím věnovat aktivnímu odpočinku, být s rodinou a také se připravovat na další koučování. Vaší přednášce dominovalo téma emoce a emoční inteligence. Můžete stručně vysvětlit i těm čtenářům, kteří nebyli přítomni, o co se jedná, a uvést, jak tento typ inteligence souvisí s prací manažerů? Emoce jsou psychologické procesy, jež zahrnují subjektivní zážitky libosti a nelibosti a jsou provázeny fyziologickými změnami (změna srdečního tepu, změna rychlosti dýchání) i motorickými projevy (mimika, gestikulace). Hodnotí skutečnosti, události, situace a výsledky činností podle subjektivních měřítek. Emoce se poměrně snadno přenášejí na ostatní (panika, pláč na pohřbech, smích apod.). Silné emoce mohou poškodit zdraví, ba dokonce přivodit smrt. O co jde v emoční inteligenci? Na to lze odpovědět stručně takto: Dostat své emoce pod kontrolu vědomí a začít efektivně působit (především svým osobním příkladem) na emoce druhých lidí. Každý manažer potřebuje ke své práci rozumovou inteligenci (IQ) a emoční inteligenci (EQ). Výzkum v oblasti emoční inteligence přinesl zajímavý poznatek: lidé jsou do manažerských pozic povyšováni zpravidla podle svého IQ, o jejich úspěšnosti v dané pozici však rozhoduje především emoční inteligence. To si bohužel manažeři zatím jen málo uvědomují, v emoční inteligenci mají často velký potenciál zlepšení. V jednotlivých manažerských pozicích je ovšem velmi různý vzájemný poměr IQ a EQ. Kdybyste měl v heslech prezentovat, jak si vy osobně představujete „ideálního manažera“, jaké přívlastky by padly? V odborné literatuře existuje množství pokusů, jak definovat žádoucí znaky či vlastnosti ideálního manažera. Za tím je naivní představa, že kdo se ke všem těmto znakům přiblíží, stane se veskrze úspěšným. Takto to ale v praxi nefunguje. Úspěšní manažeři jsou zpravidla různí, mají různý styl práce, jsou to různé osobnosti. Je třeba ovšem dodat, že manažerský úspěch je zpravidla dán nejen vlastnostmi a jednáním manažera, ale řadou dalších okolností. K úspěchu také patří – jak známo – mít štěstí. A jaký by měl být ideální manažer, pokud jde o vedení lidí? To jsem už vlastně naznačil. Měl by být emočně inteligentní, měl by ovládat své emoce a vyvolávat pozitivní emoce u svých spolupracovníků a partnerů během jednání. To předpokládá mít veskrze pozitivní postoje. A pozitivní postoje předpokládají etik u charakter u manažera. To je skutečně prazáklad všeho. Charakter z člověka vyzařuje a podvědomě působí na lidi. Pokud se v přítomnosti někoho vždy dobře cítíte, je dost pravděpodobné, že tento člověk má dobrý charakter. Ještě bych rád dodal, že manažer by měl mít svou osobní vizi, měl by se rozhlížet nejen po minulosti a přítomnosti, ale také hledět do budoucnosti a tam hledat podněty pro své sebezlepšování a pro svůj osobní růst. Jak moc je u českých manažerů v průmyslových podnicích aktuální syndrom vyhoření? Jedná se skutečně o moderní strašák workoholické doby, nebo je tento fenomén stále nejčastěji spojován s pomáhajícími profesemi? Koučoval jsem jednoho generálního ředitele, kterého vyhoření postihlo. A podařilo se, dostal se z toho. Podle mých zkušeností je syndrom vyhoření stav, kdy člověk ztratí vědomí smyslu své práce a možná i svého života, má pocity vyčerpanosti, chybí mu energie. To jsou důsledky jak silných osobních ambicí, tak i vnějších tlaků a okolností, které člověka často srážejí k zemi. Nyní, po zkušenostech s využitím emocí a emoční inteligence, bych řekl, že emoční inteligence je prevencí syndromu vyhoření. Máte poměrně bohaté zkušenosti s koučováním manažerů v různých oblastech – z automobilového či energetického průmyslu, ale např. také ze zdravotnictví. Lze mezi sebou tyto jednotlivé oblasti srovnávat? Odlišují se manažeři ve zdravotnictví od těch průmyslových, nebo jde o kategorii manažer napříč nejrůznějším spektrem povolání a na oboru příliš nezáleží? Podle mých zkušeností z průmyslu jsou průmysloví manažeři o krok napřed v manažerském vzdělávání. Někdy jsou až přesyceni znalostmi. Jednají typicky manažersky. Naproti tomu ve zdravotnictví je manažer stále víc doktor než manažer. Zde ještě nejsou moderní manažerské dovednosti a metody vedení lidí tolik známé a zažité. Závěrem trocha odlehčení… Můžete vzpomenout nějakou „veselou historku“ z vaší praxe, která se pojí s koučováním manažerů, třeba i v průmyslu, a která vám vždy zaručeně zvedne náladu? Mého asistenta před časem napadlo udělat takový malý průzkum, jestli lidé vůbec vědí, co je to kouč a koučování. Oslovil s touto otázkou řadu lidí. Jedna odpověď zněla takto: „Kouč? To vím, co je. To je to černý kulatý, jak to lítá při ledním hokeji po ledě a střílejí se s tím branky.“ Dotyčná si mile popletla pojmy kouč a touš. Ale i tato definice má něco do sebe. Když koučuji ve velké firmě, často také „lítám“ od jednoho oddělení a manažera k druhému, někdy se pohybuji po tenkém ledě, ale občas se podaří se mnou vstřelit nějaký gól – výrazné sebezlepšení či pracovní úspěch. Plné znění rozhovoru naleznete na www.udrzbapodniku.cz. ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU RU-11-12_2013.indd 7 listopad/prosinec 2013 • 7 2.12.2013 17:45:20 FORUM Džin, který splní všechna vaše přání, se přemístil do národního distribučního centra S polečnost Brammer Czech a. s., součást skupiny Brammer Group, celoevropského distributora průmyslových výrobků a služeb potřebných pro údržbu, opravy a generální údržbu, sezvala na 6. listopadu 2013 novináře průmyslových periodik, aby jim ukázala své nové centralizované „Národní distribuční centrum“ pro Českou republiku se sídlem v Praze. Jako by už samo logo vyobrazené na novém sídle společnosti dávalo tušit, že si tento džin klade za úkol splnit jakákoliv přání 8 • listopad/prosinec 2013 RU-11-12_2013.indd 8 zákazníků. A to nejen v tradičním pohádkovém pojetí třikrát a dost… Tiskové setkání přineslo účastníkům přehled o aktivitách společnosti Brammer v České republice a na Slovensku a zároveň přiblížilo směřování evropské skupiny Brammer Group, která si udržuje pozici lídra na evropském trhu se zaměřením na organický růst, rozvoj klíčových zákazníků, rozvoj vlastní služby I NSITE™, rozšiřování por tfolia a geografickou expanzi. Hlavní novinkou představenou v rámci tiskového setkání bylo ale nové „Národní distribuční centrum“ (NDC) v Praze, které znamenalo investici 540 tisíc eur. Ladislav Burian, generální ředitel Brammer Czech pro ČR/SR u této příležitosti řekl: „Aktivity Brammer Czech se v posledních dvou letech rapidně rozrostly a stávající situace, především nevyhov ující stav tří distribučních center, komplikované plánování struktury zásob a problematická logistika, vyžadovala změnu, která mohla vést k optimalizaci skladových zásob. Přesun všech našich administrativních týmů pod jednu střechu nám také umožňuje vybudovat mnohem silnější tým a zřetelné úspory a významné skladové prostory nám umožní poskytovat služby našim zákazníkům mnohem rychleji." Budova NDC o ploše 1800 m 2 nabídne 1 000 paletových a 17 400 policových pozic s možností rozšíření. Součástí NDC bude i výstavní plocha „Centre of Excellence” o velikosti 90 m 2, která bude preferovaným distributorům společnosti Brammer k dispozici pro prezentaci výrobků zaměstnancům i zákazníkům společnosti Brammer. Kromě nových prostor představila společnost Brammer novou produktovou řadu „Nářadí, nástroje a ochranné pracovní pomůcky“, kterou představuje i v novém katalogu TGM 2014. Ten, stejně jako letošní katalog, vyjde v nákladu 60 000 ks, ale nabídka produktů bude téměř dvojnásobná. Brammer dodává bezkonkurenční sortiment více než 3,5 milionu produktů od předních světových výrobců strojírenských komponent prostřednictvím 300 poboček v Evropě více než 100 tisícům zákazníků. Díky specializovaným INSITE™ službám může Brammer poskytovat také související prostředky na straně zákazníka pro správu zásob a poskytovat technické poradenství a podporu při standardizaci a racionalizaci používání produktů potřebných pro údržbu, opravy a generální údržbu. Další informace o nabídce produktů a služeb firmy Brammer lze nalézt na stránkách www.brammer.biz. ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU 2.12.2013 17:45:20 Společnost Unitronics vám představuje UniStream™, chytrou modulární řídicí platformu typu all-in-one s možností rozšíření S polečnost Unitronics hrdě oznamuje, že na trh uvedla novou generaci ř ídicích produ k t ů: platfor mu UniStream™. Tato řada je výsledkem dvacetiletého vývoje PLC zařízení ve spojení s nejv ýz nam nějšími trendy v automatizaci. Kombinace výkonných duálních CPU (kratší čas skenu, až 2 048 I/0 na 2 MB operační paměti), kvalitních dotykových HMI panelů a snadné instalace místních a vzdálených I/O činí z platformy UniStream™ špičku ve své třídě. Modulární systém typu all-in-one přináší OEM výrobcům a systémovým integrátorům možnost snížit náklady, ušetřit prostor a zkrátit dobu programování, což se odrazí v jejich konkurenceschopnosti a současně jim poskytne jedinečný uživatelský komfort. Platformu UniStream™ lze sestavit na míru jakékoli aplikaci, od jednoduché až po velkou a složitou. Kontrolér typu all-in-one sestavíte pouhým výběrem vhodného HMI panelu, nacvaknutím CPU a poté i požadovaných I/O. Můžete proto získat přesně takový systém, který bude odpovídat konkrétním požadavkům vaší aplikace. Studio UniLogic™, nové intuitivní programovací prostředí pro hardwarovou konfiguraci, řízení a HMI, zkracuje dobu programování o 50 %. Jeho základem je předvídání dalších kroků programátora a opětovné použití již vytvořeného kódu. Společnost Unitronics si velmi cení skvělého uživatelského komfortu, který studio programátorům i zákazníkům poskytuje. V tomto ohledu je UniLogic™ v současnosti špičkou ve své třídě. UniLogic™ umožňuje tvorbu uživatelem definovaných funkčních bloků a HMI obrazovek, které lze naimportovat do nového projektu, a dokonce je sdílet s dalšími uživateli. Pr ůvodci softwarem v ýz nam ně šet ř í čas nutný pro definování I/O bodů, PID regulátorů atd. Funkce přetahování (drag and drop), automatické tvoření čar a možnosti op ět ov ného p ou ž it í vytvořeného kódu zjednodušují a zrychlují programování. Rozsáhlá grafická knihovna studia UniLogic™ a HMI widgety umožňují programátorům vytvářet profesionální HMI obrazovky. Další v ýhodou platfor my UniStream™ je vedle snižování nákladů na systém a zkrácení doby programování i zjednodušení datové komunikace na snadnou konfigurační úlohu, která nevyžaduje žádné programování. UniStream™ podporuje porty RS485, CAN-Open, UniCan a sériový i ethernetový ModBus. Platformu lze také přizpůsobit protokolům třetích stran: rozšiřující USB a sériové porty podporují externí zařízení, jako jsou modemy, tiskárny, čtečky čárových kódů a další. Nahrávat programy lze snadno přes USB v zařízení. Společnost Unitronics dále přináší zásadní novinku ve formě aplikací UniApps™. UniApps™ jsou neustále rozšiřovanou knihovnou aplikací s přidanou hodnotou integrovaných v PLC. Umožňují přístup k datům, jejich úpravy a sledování, řešení a odstraňování potíží i další akce. V neposlední řadě podporuje platforma UniStream™ v souladu s dnešními trendy vzdálený přístup přes VNC prostřednictvím počítače, tabletu nebo chytrého telefonu. Technická podpora a software (včetně všech funkcí a aktualizací) je stejně jako u ostatních produktů Unitronics zdarma. TM V š e ch ny v ýho d y pl at for my UniStream™ tvoří základ jedinečného produktu se skvělým výkonem a flexibilitou, které zákazníkům otevírají nové trhy a příležitosti. Technické údaje a další informace o platformě UniStream™ naleznete na stránkách www.schmachtl.cz/ programovatelne-automaty-plc. Přihlaste se na YouTube channel k pravidelnému odběru nových videoprezentací Unitronics na adrese www. youtube.com/user/UnitronicsWebinars/. Stránky výrobce: w w w.u n i t r o n i c s . c o m / p l c - h m i / unistream. ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU RU-11-12_2013.indd 9 listopad/prosinec 2013 • 9 2.12.2013 17:45:23 TÉMA Z OBÁLKY Bezpečnost práce a ochrana zdraví aneb Kde končí veškerá hra i legrace Pokud jde o ochranu zaměstnanců, tím jediným přijatelným výsledkem je pouze nulový počet nehod. Bob Vavra, Plant Engineering Populární strategická stolní nákladů v rámci nebezpečných pracovišť, což hhra „Risk“ je soutěž, která je se děje nejen proto, že mají zisky z prodeje, ale uurčena pro více hráčů a jež je také proto, že tyto zisky nejsou spotřebovávány ppostavena na principu vzá- na náklady k vyřízení nehod na jejich vlastních jjemných střetů a konfrontací. pracovištích. Nicméně výrobci, kteří každý den usilují V Ve výrobě je výraz „řízení rizik“ posouz nákladů a přínosů spojených o bezpečnost práce a ochranu zdraví, tak nečiní používán k posouzení kvůli snižování nákladů nebo řízení rizik, nýbrž s jakoukoli činností. Avšak pokud jde o bezpečnost pracovníků, zde s ohledem na své pracovníky. Jedná se o humánní nehovoříme o řízení rizik, protože jde-li o ochranu aspekt bezpečnosti práce a ochrany zdraví, který je pracovníků, neexistuje žádná přijatelná úroveň v této problematice tím nejdůležitějším principem. Když pracovníci pochopí, že jsou oceňováni rizika. Pokud by se jednalo o hru, bude výsledné skóre vždy 0:0, pro pracovníky by to znamenalo především jako lidé, budou dotyční zaměstnanci žádná zranění nebo ztrátový čas, pro management produktivnější, zameškají méně pracovních dnů a budou si své práce více vážit. Jak naši přispěžádné náhrady nákladů na zaměstnance. Ale v oblasti bezpečnosti práce a ochrany zdraví vatelé tento měsíc opakovaně poukazují, zisk je zaměstnanců si nemůžeme na nic hrát. Historie vedlejším produktem bezpečnosti. V časopise pohlížíme na bezpečnost práce nám totiž ukazuje, že nikdy nejsme schopni úplně vyhrát. Co však můžeme dělat a na co zároveň a ochranu zdraví jako na základní princip výroby, průmysloví experti z celých Spojených států pou- tj. jako na absolutní a neochvějné právo našich kazují, je to, že se musíme snažit pochopit, proč pracovníků. Představuje rovněž základ, na němž dochází k nehodám na pracovištích. výrobci mohou vybudovat silnou organizaci V tomto aktuálním vydání jsou prezentovány a vyrobit kvalitní produkty, bez ohledu na odvětví ty nejbezpečnější společnosti v rámci celých průmyslu, v němž podnikají. Bezpečnost práce a ochrana zdraví není žádná Spojených států. Jsou to dodavatelé produktů hra. To ovšem neznamená, a strategií v oblasti bezpečže se nemůžete cítit jako vítěnosti práce a ochrany zdraví Na www.udrzbapodniku.cz hledejte pro průmyslové podniky zové, pokud se vám podaří další články k tématu: a zároveň výrobci, kteří vést vaši organizaci směrem * Pět základních principů úspěšného maximálně dbají na bezk vyšší úrovni bezpečnosti. plánu bezpečnosti práce pečnost a ochranu zdraví * Jak vyhovět předpisům prostřednicsvých pracovníků. Moc tvím síťové bezpečnosti dobře rozumějí problematice * Společnost vyčleňuje jeden den v roce, během kterého se zaměřuje na bezpečnost práce a ochranu zdraví Risk 2013 Hasbro, Inc. Použito se svolením. 10 • listopad/prosinec 2013 RU-11-12_2013.indd 10 ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU 2.12.2013 17:45:23 Několik důvodů, proč je bezpečnost práce a ochrana zdraví dobrým byznysem Simon Herriott, DuPont Ú spěch v podnikání je obvykle kvantifikován z hlediska tržeb, zisku, hodnoty zásob a růstu produktivity, zatímco mnohem menší pozornost je věnována vlivu organizační kultury na výkon, růst a udržitelnost podnikání. Stále více společností znovu přezkoumává význam firemní kultury a její dopad na odvedený výkon. Ve skutečnosti firemní kultura prostupuje vším, co daná společnost dělá, a také vším, co produkuje. Úloha bezpečnosti práce a ochrany zdraví Ve společnosti DuPont máme silnou, vším prostupující kulturu bezpečnosti, která zapustila kořeny během dlouhé historie naší společnosti. Ovlivňuje veškeré aktivity a každé rozhodnutí a má významný vliv na dlouhodobé působení na trhu a podnikatelský úspěch společnosti. Jádrem firemní kultury bezpečnosti je závazné etické pravidlo, jež vyžaduje, abychom dělali maximum pro bezpečnost našich zaměstnanců a partnerů. Ve výrobě, která ze své podstaty přináší nadprůměrné riziko výskytu nehod, nedokáže ani marže, ani konkurenční výhoda převážit hodnotu bezpečnosti a pohody dotyčných pracovníků. Tento názor je stále více přijímán ve všech průmyslových odvětvích po celém světě, ale to, co je často přehlíženo, je skutečnost, jaký má vliv na danou organizaci nad rámec bezpečnosti práce. Vysoká úroveň bezpečnosti práce a ochrany zdraví totiž podporuje podnikání mnoha způsoby a má pozitivní dopad na hospodářský výsledek. Diskuse týkající se podnikatelských výhod bezpečnosti práce a ochrany zdraví se zaměřují výhradně na eliminaci nákladů. Z důvodu nehody na pracovišti vzniknou přímé náklady, např. na lékařské ošetření, a nepřímé náklady, jako je poškození zařízení a ztrátový čas. Pokud se organizace rozhodne zaměřit na výkony v oblasti bezpečnosti práce, výsledkem je zpravidla to, že kromě dokonalosti v této oblasti dosahuje obecně většího podnikatelského úspěchu, a to díky vytvoření pevných zásad a struktur, které jsou následně aplikovány i na ostatní oblasti dané organizace. Konečný cíl Při řízení našich vlastních výkonů v oblasti bezpečnosti a v rámci výpomoci jiným společnostem při transformaci výkonů v oblasti bezpečnosti jsme zjistili, že nejednoznačné stanovisko ohledně konečného cíle poslouží pouze k tomu, že vedení společnosti, stejně jako její zaměstnanci zaujímají k této problematice vlažný postoj. Cílem každé společnosti by měl být primárně nulový počet nehod, úrazů či onemocnění. I když se nám dosažení cíle může zdát velmi obtížné, ne-li nemožné, byli jsme spolu s ostatními společnostmi svědky transformace, ke které dochází, když se zvýší výkon dané organizace v oblasti bl i bezpečnosti. Vzhledem k tomu, že se intervaly mezi událostmi v oblasti bezpečnosti prodlužují, oslavy související s dosažením nulového počtu nehod na pracovišti jsou stále častější, propůjčují celé problematice důvěryhodnost a zároveň jí udělují hybnou sílu. Cíl, kterým je dosažení nulového počtu nehod, je postaven na hybné síle, která cílům, jež povolují určitou úroveň úrazů, chybí, a to hlavně proto, že u méně důležitých cílů se nám nedaří získat tu správnou odezvu u zaměstnanců, Kultura a výkony v oblasti bezpečnosti práce a ochrany zdraví Vztah mezi výkonem a kulturou – společenské normy, přesvědčení a hodnoty, které převládají – jsou nezbytnými činiteli pro dosažení nulového počtu nehod v oblasti bezpečnosti práce a ochrany zdraví. Organizace s nejlepšími výkony v oblasti bezpečnosti mají zralejší a výkonnější kulturu bezpečnosti. Vyzrálá kultura bezpečnosti je charakterizována proaktivním, preventivním přístupem reprezentovaným vnitřní motivací spíše než zevně motivovaným přístupem k problematice bezpečnosti. V prvním scénáři je bezpečnost práce a ochrana zdraví osobní hodnotou daného člověka a způsob zajištění bezpečného pracoviště je zdrojem hrdosti dané organizace. Aby bylo možné pochopit dynamiku mezi kulturou a výkonem, je důležité, abychom se pokusili kvantifikovat a ověřit vzájemný vztah. V průběhu několika let prováděla společnost DuPont průzkum mezi stovkami klientů a statisíci zaměstnanci ve snaze posoudit stav firemní kultury v rámci organizace daného klienta. Průzkumy byly provedeny v různých regionech a odvětvích průmyslu a na všech úrovních zaměstnanců, od vedení společnosti až po pracovníky na dílně. Z všech údajů vytvořila společnost DuPont tzv. index relativní síly kultury, který odhaduje ŘÍZENÍÍ & Ú ŘÍ ÚDRŽBA Ž PRŮMYSLOVÉHO Ů S O É O PODNIKU O RU-11-12_2013.indd 11 lilistopad/prosinec t d/ i 2013 • 11 2.12.2013 17:45:24 TÉMA Z OBÁLKY míru kultury v oblasti bezpečnosti dané organizace. Použitím údajů o výkonu získaných z průzkumů jsme byli schopni prokázat silnou korelaci mezi kulturou bezpečnosti a výkony v oblasti bezpečnosti, což podporuje domněnku, že silná kultura bezpečnosti je předpokladem pro trvale udržitelný vysoký pracovní výkon. Angažovanost vedení společnosti v oblasti bezpečnosti Největší výzvou pro vytváření kultury bezpečnosti je jasný a nekompromisní postoj vedení, kdy představitelé společnosti, včetně nejvyššího managementu, demonstrují svou nepopiratelnou oddanost problematice bezpečnosti práce a ochrany zdraví. Neohánějí se žádnými výmluvami a nevzdávají se náročných cílů, bez ohledu na aktuální obchodní poměry, a v případě, že je zapotřebí rozhodnout se mezi bezpečností a produktivitou, jsou jasně čitelní a neváhají zvolit bezpečnost práce a ochranu zdraví. Mezi hlavní aspekty takového postoje patří viditelná angažovanost a obousměrný dialog. K dosažení tohoto cíle musejí vedoucí společnosti pravidelně provádět pozorování v oblasti bezpečnosti práce, hovořit o této problematice se svými zaměstnanci, vést schůzky věnované tomuto tématu a zaujmout aktivní roli v rámci dalších aktivit v oblasti bezpečnosti práce a ochrany zdraví. Ve společnosti DuPont zastává generální ředitel funkci hlavního bezpečnostního technika a neustále dbá na to, aby bezpečnost práce a ochrana zdraví patřily mezi základní hodnoty společnosti a cílem byl vždy nulový počet nehod. Záměrem je podpořit úroveň vnitřní motivace a provozní kázně, v rámci které se zaměstnanci rozhodnou dodržovat pravidla a vedení společnosti spravedlivě a důsledně vyžaduje dodržování těchto pravidel. Zajištění efektivní struktury bezpečnosti práce Silná firemní kultura v oblasti bezpečnosti práce a ochrany zdraví je něčím, do čeho jsou zaangažováni všichni zaměstnanci. Mnoho společností tradičně zaměstnávalo bezpečnostní techniky. Jelikož jsou bezpečnostní technici nuceni působit jako „bezpečnostní policie“ spíše než jako angažovaní účastníci, často dochází k tomu, že se tito technici dostávají zcela mimo realitu a nevědí, jak pracovat bezpečně, a proto se jejich práce stává neúspěšnou. Na rozdíl od toho jedna z prvních zásad stanovených zakladateli společnosti DuPont byla, že linioví manažeři musejí být zodpovědní za bezpečnost oddělení, které vedou. Bezpečnostní technici mají stále svou roli, ale spíše se jedná o vedlejší roli, která je staví do role odborníka, rádce a průvodce pro liniové manažery. Organizace, jež má zavedenu efektivní politiku bezpečnosti práce, rovněž produkuje dostatečné množství kvantitativních i kvalitativních údajů, pomocí nichž měří svůj dosavadní výkon, jakož i vedoucí ukazatele budoucích výkonů. Aby toho mohli dosáhnout, potřebují manažeři a bezpečnostní technici vytvořit integrované řídicí struktury, aby bylo zajištěno, že údaje jsou interpretovány a použity k řízení změn. Následně musejí 12 • listopad/prosinec 2013 RU-11-12_2013.indd 12 být stanoveny, přiděleny a dokončeny jednotlivé úkoly. Nejúčinnější organizace vytvářejí výbory nebo týmy, které se skládají z jednotlivců z různých oddělení, z nichž se pak stávají dynamické a produktivní skupiny efektivně pracující na zvýšení výkonu celé organizace. Aktivní jednání vede k vyšší efektivitě Dokonce i se silným vedením a podpůrnou organizační strukturou jsou podniky nuceny jednat tak, aby byly maximálně efektivní. Organizace se silnou kulturou bezpečnosti sdílejí určité postupy, které mj. zahrnují: rozvojové programy, jež rozšiřují znalosti a dovednosti zaměstnanců, aby byli schopni rozpoznat nebezpečné situace, provést jejich nápravu a pokračovat v bezpečné práci; podrobné auditorské programy směřující k aktivní identifikaci nedostatků v procesech řízení a k zajištění toho, že kultura bezpečnosti zůstává silná a celá organizace ji akceptuje; efektivní komunikační programy, jež udržují silné povědomí o problematice bezpečnosti v rámci celé organizace. Kromě výše uvedeného mají organizace, které jsou z hlediska bezpečnosti na nejvyšší úrovni, zavedeny reaktivní a aktivní procesy z důvodu analýzy nehod v případě, že k nim dojde. Například vyšetřování nehody pomáhá organizacím ponaučit se z toho, co se stalo, včetně zkoumání a zjištění, která mohou pomoci zabránit možným nehodám. Měření návratnosti investic do kultury bezpečnosti Návratnost investic, která vyplývá z rozvoje silné firemní kultury bezpečnosti, zahrnuje kromě předcházení ztrátám na životech a zraněním zaměstnanců rovněž výnosy, které jsou relativně kvantifikovatelné (přímé náklady), i ty, které nelze snadno kvantifikovat (nepřímé náklady). Velikost přímých nákladů závisí částečně na regulačním rámci, v němž organizace působí, ale nepřímé náklady platí pro všechny a všude. Samotné přímé náklady často samy o sobě dostatečně ospravedlňují investice zvyšující úroveň bezpečnosti. Nicméně postoj, kdy se soustředíme výhradně na přínosy v rámci prevence nehod, poškozuje danou organizaci i v případě dobře zavedené politiky bezpečnosti práce. Angažovanost vedení společnosti, schopnost diagnostikovat problémy a působit preventivně, jednat příkladně při jejich nápravě, podpůrná a spolupracující povaha organizace bezpečnosti práce – to vyústí v efektivní řízení. Je zapotřebí si uvědomit, že bezpečnost práce je o ochraně lidí, jejich životů a způsobu jejich obživy, ale je docela povzbudivé vědět, že čím dále v oblasti bezpečnosti pokročíme, tím větší odměnu můžeme očekávat. Simon Herriott je v rámci společnosti DuPont vedoucí oddělení, které se věnuje poradenské činnosti v oblasti zajištění udržitelných řešení. ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU 2.12.2013 17:45:25 Dosažení efektivní nouzové komunikace vlastními silami Ray White, Federal Signal Safety & Security Division N který může mít vliv na reakci zaměstnanců na nouzové ení tomu tak dávno, co se systémy nouzové situace, bývá dorozumívací jazyk, ale existují i jiné kulkomunikace pro velké průmyslové, komerční turní záležitosti, jakož i zvláštní potřeby osob s tělesným a institucionální komplexy, k nimž patří unipostižením. verzity a nemocnice, spoléhaly především na zařízení, jako jsou optické a zvukové signály, místní Realizace plánů rozhlas a podnikové dorozumívací systémy. Technologický Připravenost na mimořádné události by se měla zaměřit pokrok má vliv na dramatický nárůst počtu komunikačních médií použitelných pro včasné varování a upozornění na jeden ze čtyř primárních akčních plánů: evakuace, na mimořádné události – od mobilních telefonů, posíokamžitý odchod do předem stanovených úkrytů, úkryt lání textových zpráv přes obousměrné vysílačky, LED v daném místě a úplné uzamčení budovy (lockdown). nápisy a informační tabule až po celé spektrum technoV rámci úspěšného evakuačního plánu musejí být jasně logií na bázi IP, včetně zasílání e-mailů, služby instant stanoveny únikové cesty a zajištěno, aby žádné dveře messaging, chytrých telefonů a nejnovějších sociálních nebyly zablokovány nebo uzamčeny. Během evakuace, sítí. V důsledku toho se facility manažeři a projektanti která je vyvolána všeobecným poplachem, je rovněž stávají ostražitějšími, co se týče posouzení komunikačních zapotřebí vzít v úvahu místo, kde se lidé obvykle sdružují, možností, které rozšiřují jak dosah, tak i možnost řízení a z tohoto důvodu se určí tzv. shromaždiště, kde může a zároveň zvyšují celkovou flexibilitu. probíhat aktuální sčítání zaměstnanců v průběhu trvání Technologický pokrok podporuje tzv. „co když“ analýzu mimořádné události. řešení krizových situací, která podněcuje manažery, aby Primárně se v případě přírodních katastrof, jako jsou neustále zkoumali potenciální scénáře mimořádných např. tornáda, soustředíme na vytipování krytých bezsituací, které by mohly mít dopad na konkrétní výrobní pečných zón v podniku. Zaměstnanci musejí být dopředu podnik či zařízení. Některým oblastem určité země hrozí informováni o možných bezpečných zónách v rámci zvláštní nebezpečí výskytu přírodních katastrof, jako jsou objektu, jakož i o nejbezpečnějších a nejrychlejších způsotornáda, zatímco jiné lokality jsou ohroženy záplavami bech, jak se k nim dostat. Další prioritou je vývoj a údržba nebo požáry. Jelikož vždy systémů, které jsou schopny existuje možnost vzniku poskytovat spolehlivou vzájemnou komunikaci v rámci požáru nebo násilí na pracelého objektu či zařízení. covišti, některá zařízení, Plány, k teré počítají například chemické závody s úkrytem poblíž místa, a rafinerie, čelí zvýšenému kde se daný člověk akturiziku jakožto potenciální ál ně nachá zí, na ř iz ují teroristické cíle. Je samozaměst nancům, aby se zřejmé, že komplexní připrapřed nebezpečím ukryli venost na mimořádné situace do nevyhrazených bezpečsi žádá náležité udržování ných zón, obvykle to bývají zdrojů, postupů a systémů menší místnosti. Správné pro všechny možné události. předání informací o tom, Souběž né zavádění že je třeba vyhledat úkryt, pokročilých komunikačních který je v dané chvíli aktutechnologií představuje zvýálně k dispozici, je zvláště šený důraz na ty jedinečné důležité v případě úniku lidské faktory, které souchem ick ých tox ick ých visejí přímo se způsobem, Komunikace v případě mimořádné události by v dnešní látek, nebezpečného plynu jakým budou zaměstnanci době měla být kombinací komunikace na bázi IP, což reagovat na nouzové situace. zahrnuje zasílání e-mailů, využití služby instant messaging, nebo násilného incidentu na pracovišti. V některých Nejzřetelnějším faktorem, rostoucí popularity chytrých telefonů a sociálních médií. ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU RU-11-12_2013.indd 13 listopad/prosinec 2013 • 13 2.12.2013 17:45:25 TÉMA Z OBÁLKY místních a rozlehlých sítí WAN. případech musejí projektanti rovKomunikace v případě mimoněž zvážit možnost zajištění čersCo znamená „úmyslné řádné události by v dnešní době tvého vzduchu nebo dostupnosti porušení“? měla být kombinací komunikace bezpečných zón, jež jsou utěsněny na bázi IP, což zahrnuje zasílání proti pronikání znečištěného nebo „O úmyslné porušení podle zákona o BOZP e-mailů, využití služby instant jedovatého vzduchu. se jedná v případě, že zaměstnavatel promessaging, rostoucí popularity Případy úplného uzamčení kázal úmyslné přehlížení požadavků zákona chytrých telefonů a sociálních budovy jsou obvykle spojeny o BOZP nebo obyčejný nezájem o bezpečmédií. Mnoho velkých organizací s násilím na pracovišti. V těchto nost a ochranu zdraví zaměstnanců. Sankce má svou nouzovou komunikaci situacích je zapotřebí, aby zaměstza úmyslné porušení požadavků zákona se svázánu přímo s místními rozhlananci byli seznámeni nejen se pohybují ve výši 5 000 až 70 000 USD.“ sovými a televizními vysílacími správnými postupy úplného Zdroj: OSHA stanicemi, aby se tak urychlila uzamčení budovy, ale rovněž výstraha/upozornění pro místní komunitu. Další nedávné s možnými variantami úkrytu. Definování postupů, jak inovace zahrnují elektronické informační tabule umístěné bude fungovat komunikace mezi zaměstnanci, vedením, venku a webové stránky věnované problematice řešení pracovníky první pomoci a dalšími úředníky, se může mimořádných událostí. ukázat jako zcela zásadní pro zajištění bezpečnosti zaměstnanců, a dokonce přispět k rychlému zažehnání vzniklé krize. Záložní plán Přebytek dostupných prostředků je klíčovým aspektem Zvažte všechny lidské faktory v rámci jakékoli strategie havarijní připravenosti, což Komplexní krizové plány vyžadují důkladné přezkouobzvlášť platí, pokud jde o sdělování zásadních upozornění – signalizace nebezpečných situací nebo nebezpečných mání mnoha lidských faktorů, které odrážejí potřeby podmínek. Koordinátoři si musejí položit otázky typu: každého, kdo pracuje v daném objektu. Je nezbytné zajistit, Co když dojde k totálnímu výpadku dodávky proudu aby pracovníci se zdravotním postižením pohybující se do objektu? Co se bude dít v případě, že telefonní linky pomocí invalidního vozíku byli schopni dostat se včas přestanou fungovat? Co když se mobilní vysílací věže do určených bezpečných zón, např. suterénů, které jsou nebudou schopny vypořádat s náhlým nárůstem poptávky? běžně využívány jako nouzové úkryty. Vezmeme-li Kromě toho musí být připraven plán pro mimořádné v potaz, že přibližně 35 milionů Američanů trpí určiudálosti typu exploze, ke které došlo např. letos na jaře tým druhem sluchového postižení, je důležité, abychom v závodě na výrobu hnojiv ve městě West v Texasu, anebo se lidem s tímto handicapem přizpůsobili, stejně jako výbuchu ropné rafinerie v Texas City v roce 2005, jehož zaměstnancům pracujícím v hlučném prostředí, a to tím, následky byly tragické. V obou těchto případech jednoduše že zajistíme alternativní metody poplachové signalizace nebyl čas na složité rozhodování. Havarijní plány musely (např. optická výstražná světla a elektronické informační v danou chvíli automaticky vstoupit v platnost. tabule). Kromě zdůraznění významu hostitelské dohody ohledně V řadě podniků a výrobních zařízení představuje další umístění záložních systémů mimo daný objekt ilustruje problém pro projektanty jazyková bariéra. Varování katastrofická událost typu exploze důležitost koordinace v případě vzniku mimořádné události vysílané místním havarijních plánů mezi IT oddělením a bezpečnostním rozhlasem musí být samozřejmě srozumitelné všem lidem, managementem tak, aby byl vždy k dispozici záložní kteří se v daném objektu nacházejí. V současné době si komunikační systém. většina velkých organizací uvědomuje nezbytnost vydávat Efektivní strategie nouzové komunikace, která zajišvarování v různých jazycích. ťuje spolehlivé zálohování celého systému, je založena Po celá léta byla inventarizace nouzové komunikace na poznání, že v době krize je dosti nepravděpodobné, daného objektu primárně spojena s přezkoumáním tradičních prostředků poplachové signalizace, jako jsou že každá textová zpráva, každý e-mail či hlasový hovor zvony a sirény pro vyvolání všeobecného poplachu, budou úspěšně doručeny či uskutečněny. Nakonec systém, požární hlásiče, pevné telefonní linky, obousměrné vysíkterý nabízí nadbytečnou spolehlivost a jenž je podporován lačky a výstražná světla. V dnešní době by však přístup průběžným vzděláváním zaměstnanců ohledně postupů odborníků na problematiku krizového managementu byl v případě mimořádných událostí a způsobů komunikace, hodnocen jako velmi nezodpovědný a laxní v případě, že má podstatně větší šanci na to, aby každý zaměstnanec by nebyli schopni vyhodnotit obrovské možnosti, které buď slyšel, anebo viděl naléhavé varování, které podnítí nabízejí dnešní technologie pro rozšíření komunikace okamžitou reakci vedoucí k zajištění vlastní bezpečnosti. během výskytu mimořádných událostí. Zatímco použití mobilních telefonů a zasílání textových Ray White je ředitel integrovaného záchranného systému zpráv nás napadne jako první, je skutečně velmi důležité ve společnosti Federal Signal. zkoumat rozsáhlé výhody dostupné prostřednictvím 14 • listopad/prosinec 2013 RU-11-12_2013.indd 14 ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU 2.12.2013 17:45:26 A/D převodníky signálů 0–10 V a 4–20 mA s výstupem na RS232/485, USB a Ethernet ěřicí převodníky AD4RS, A D4USB a A D4ETH (Obr. 1) převádějí analogové signály 4 až 20 mA či napětí 0 až 10 V do digitální podoby. Jsou určeny především pro zpracování výstupních signálů z různých snímačů a čidel. Naměřené hodnoty jsou dále předávány v digitální podobě do nadřízeného systému. Převodníky AD4 jsou dodávány ve třech variantách – modul AD4RS přenáší naměřené hodnoty linkou RS485 nebo RS232, verze AD4USB se připojuje k počítači přes rozhraní USB a verze AD4ETH je určena pro přenos dat přes Ethernet. M Měření i přepočet hodnot Vlastnosti všech variant AD4 jsou až na detaily stejné. Měřicí převodníky řady AD4 mají 4 vstupy určené podle typu pro měření proudu či napětí. Tyto vstupy jsou galvanicky oddělené od ostatních částí. Maximální rychlost měření je 1x za sekundu, hodí se tedy především pro měření fyzikálních veličin. Společným znakem modulů AD4 Obr. 1. Měřicí modul AD4ETH RU-11-12_2013.indd 15 je robustní provedení, široký rozsah napájení 8–30 V a možnost uchycení na lištu DIN. Převodník AD4USB vystačí jen s napájením z portu USB. Vstupní rozsah je vždy rozdělen na 10 000 dílků, ale pro každý vstup je možné zadat lineární přepočet. Převodník pak tedy zasílá či zobrazuje hodnoty přímo v jednotkách měřené veličiny. Pro komunikaci je používán buď protokol Spinel (firemní standard Papouch s.r.o), nebo široce rozšířený MODBUS RTU či TCP. Komunikační protokoly jsou dobře popsány, takže začlenění převodníků AD4 do měřicího systému je jednoduché. Přímé připojení na Ethernet Zajímavý je AD4ETH, tedy měřicí modul s rozhraním Ethernet. Umožňuje číst měřené hodnoty stejně jako ostatní varianty, navíc má však řadu dalších funkcí, které přináší ethernetová konektivita (Obr. 2). Modul AD4ETH obsahuje vnitřní webovou stránku s naměřenými hodnotami po přepočtu a s měřenou jednotkou. Tím se může stát zcela samostatným měřicím systémem. Pro každý kanál je možné nastavit hlídanou hodnotu, při níž bude odeslán e-mail na zadanou adresu. Další možností je čtení naměřených hodnot v XML formátu, který umí zpracovávat stále více programů. Kromě zmíněných protokolů Spinel a MODBUS TCP umí AD4ETH Obr. 2. Uspořádání měření s využitím Internetu i protokol SNMP včetně odeslání TRAPu při vybočení hlídané veličiny ze zadaných hodnot. V některých situacích je také výhodné odeslání naměřených hodnot HTTP metodou GET. Zobrazení programem Wix Naměřené hodnoty z modulů AD4 budou pravděpodobně použity jako vstupní data pro nadřízené systémy. Je ale také možné využít program Wix (wix.papouch.com), který umožňuje každý vstup pojmenovat a zobrazovat i ukládat měřené hodnoty v zadaném intervalu. Uložený soubor lze otevřít v programu MS Excel a výsledky dále zpracovávat – tuto možnost ocení všichni, kteří z naměřených hodnot sestavují zprávy či tiskové dokumenty. Měřicí moduly řady AD4 je možné zapůjčit k vyzkoušení a technici společnosti Papouch (viz inzerát dole) jsou připraveni poradit s jejich aplikací. 2.12.2013 17:45:26 AUTOMATIZAČNÍ TECHNIKA KLÍČOVÉBODY • V jednoduchosti je síla a je známo, že pneumatický systém je jednodušší ve srovnání s elektromechanickým systémem, pokud jde o konstrukční řešení, programování, instalaci a následnou údržbu • Vhodným konstrukčním řešením všech součástí daného systému dokážeme snížit spotřebu vzduchu. Použitím pouze minimálního množství požadovaného tlaku můžeme snížit spotřebu vzduchu až o 25 %. • Diskuze na Facebooku: Jaký systém/jednotku typu pick-and-place využíváte v rámci vašich výrobních provozů? S jakými záležitostmi a problémy se potýkáte v oblasti automatizace manipulace s materiálem? Důvody pro aplikaci pneumatických manipulátorů typu pick-and-place Abychom se mohli správně rozhodnout, je zapotřebí zvážit provozní náklady a komplexnost celého projektu. Pat Phillips AutomationDirect Obrázek 1 (viz výše): Volba pneumatického systému typu pick-and-place pro manipulaci s materiálem a kompletaci výrobků by měla být založena na čtyřech faktorech: ceně, složitosti, výkonu a údržbě. Všechny obrázky poskytla společnost AutomationDirect. 16 • listopad/prosinec 2013 RU-11-12_2013.indd 16 ěhem manipulace s materiálem a při montáži výrobků existuje mnoho způsobů, jak přemísťovat předmět z jednoho místa na druhé. Dopravníky dokážou posouvat předměty pouze po stanovené dráze, což omezuje jejich použití v mnoha výrobních aplikacích. Je-li zapotřebí dosahovat vyšší přesnosti, než jsou dopravníky schopny poskytnout, např. když je třeba změnit orientaci součástek nebo je zarovnat do řady, bývá často využíván systém označovaný jako pick-and-place (uchop a umísti). Technologie pick-and-place je rovněž obvykle využívána v oblasti balicí techniky, v rámci které jsou předměty umísťovány do kontejnerů nebo stohovány na sebe. B Nejběžnější systémy typu pick-and-place využívají buď pneumatické, nebo elektromechanické systémy a v některých aplikacích jsou k dispozici i hybridní elektropneumatické systémy. Nabízí se otázka, jaký systém je nejlepší pro danou aplikaci, a proto je zapotřebí vzít v úvahu více faktorů, včetně ceny, složitosti úkonů, výkonu systému a jeho údržby. Množství pohybů (pohybu), které musejí být provedeny, požadovaná přesnost umístění, hmotnost předmětů, jež mají být nadzvednuty, tvar dílů, vzdálenost, po jaké se musejí pohybovat, a další podobné faktory určují výběr nejvhodnějšího systému pro danou aplikaci. Obecně platí, že úlohy s komplikovanými pohyby, které vyžadují vysokou úroveň přesnosti, potřebují nákladnější elektromechanické jednotky typu pick-and-place. Pokud je u dané aplikace stanovena fixní dráha, jež nevyžaduje přepolohování, jsou nejlepší volbou pneumatické jednotky typu pick-and-place. Hybridní systémy používají v přední části elektrické komponenty a na konci pneumatická chapadla, pomocí nichž manipulují s danou součástí nebo objektem. Tyto systémy jsou cenově nákladnější než pneumatická řešení, ale méně nákladné než elektromechanické systémy a pro některé aplikace mohou být nejlepší volbou, protože kombinují hospodárnost pneumatického řešení s rychlostí a přesností elektromechanických systémů. Tento článek se zabývá základními konstrukčními aspekty a nejlepšími technikami pro uvádění jednoduchých pneumatických zařízení typu pick-and-place do provozu. ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU 2.12.2013 17:45:27 Situace, kdy pneumatické ovládání představuje výhodnější řešení Ačkoli počáteční pořizovací náklady jsou často hnací silou pro volbu pneumatických jednotek typu pick-and-place namísto elektromechanických řešení, nejsou však jediným důvodem (viz tabulka na straně 19). Pneumatická zařízení mají větší silové účinky než řada elektromechanických manipulátorů, díky čemuž mohou být podstatně menší a lehčí a mít nižší požadavky na prostor a náklady na energii. Mohou být rovněž instalována, aniž by vyžadovala složité programování softwaru regulátorů, jelikož jejich provozování je snazší vzhledem k jednoduché trase pohybu. U aplikací, v rámci kterých se vyskytují různé kontaminační látky a kde může docházet k jejich nežádoucím rozstřikům, představují elektromechanické systémy větší nebezpečí a existuje velká pravděpodobnost, že dojde k jejich poruše. Kromě toho elektromechanické systémy typu pick-and-place obvykle vyžadují pro tyto druhy aplikací speciální typ certifikátu a to je rovněž jeden z důvodů, proč na trhu působí jen relativně malá skupina dodavatelů, což zvyšuje náklady na jejich pořízení. Pneumatické systémy jsou bezpečnější pro použití nejen ve vlhkém nebo korozivním prostředí, ale jsou rovněž schopny odolávat častému čištění. Pneumatická zařízení lze montovat v těsné blízkosti daného procesu, zatímco doprovodná elektronika je umístěna v rozváděči, a to v dostatečné vzdálenosti před možným poškozením, což zjednodušuje instalaci a údržbu. Navíc vzhledem k tomu, že ovládací prvky pro pneumatické soustavy jsou obvykle menší než servopohony, požadavky na objem vnitřního prostoru rozváděče jsou nižší. Pokud jde o konstrukční návrh, programování, instalaci a nároky na údržbu, je pneumatický systém jednodušší ve srovnání Obrázek 2: I když jsou kompaktní válce dražší, lze je snáz začlenit do systému než kruhové válce a navíc nevyžadují obrobené vodicí plochy. s elektromechanickým systémem a dobrá technická praxe nám velí využívat ta nejjednodušší řešení, která splňují všechny tyto kladené požadavky. Sestavit si svůj vlastní systém, nebo zakoupit už hotový? Pokud je rozhodnuto o zavedení pneumatického systému, další volbu představuje buď nákup běžně dostupného systému v obchodě, anebo vlastní sestavení prostřednictvím válců, ventilů a chapadel. Předem nastavený systém bude uveden do provozu rychleji, všechny jeho komponenty přicházejí již smontované a odzkoušené. Návrh a sestavení vlastního systému bude sice trvat delší dobu, avšak bude stát méně, co se týče nakupovaných dílů, a bude optimálně vhodný pro danou aplikaci. Pneumatický systém typu pick-and-place pro konkrétního uživatele může být postaven v různých konfiguracích s použitím standardních komponent, které jsou sestaveny tak, aby umožňovaly různé lineární a rotační pohyby. Základní systém může být sestaven za velmi rozumnou cenu pomocí běžně dostupných komponent. Nicméně navrhování systémů Předem nastavený systém bude uveden do provozu rychleji, jelikož všechny jeho komponenty přicházejí již smontované a odzkoušené. Obrázek 3: Snímače polohy jsou užitečným doplňkem pro zvýšení spolehlivosti a omezení počtu pracovních cyklů. ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU RU-11-12_2013.indd 17 listopad/prosinec 2013 • 17 2.12.2013 17:45:27 AUTOMATIZAČNÍ TECHNIKA typu pick-and-place vyžaduje, aby systémy byly závislé na válcích, které získávají energii stlačeného vzduchu pro tvorbu mechanického pohybu, a to buď lineárního, nebo rotačního. Kruhové válce představují nejlevnější variantu, ale vyžadují mechanické vedení, jež obvykle musí být obrobeno na zakázku pro konkrétní aplikaci. Kruhové válce mohou být nejlepší volbou především pro společnosti, které mají možnost provádět obráběcí práce v rámci podnikání. Pro společnosti, které nedisponují možností obrábět ve svých podnicích, představují kompaktní válce dobrou volbu, ačkoli mohou být až pětkrát dražší než kruhové válce. Kterýkoli z typů válců může být kombinován s dalšími komponentami pro zajištění několikanásobných kroků. Otočné pohony jsou používány s válci za účelem zajištění nelineárních otočných pohybů; umožňují rychlé překlopení, naklonění nebo otočení součásti či předmětu (obr. 2). Například jeden válec je používán pro svislou osu s otočným pohonem na jednom konci svislé osy, zatímco na druhém konci jsou umístěna chapadla. To umožňuje pohonu přesouvat předměty obloukovým pohybem místo toho, aby pohyboval předmětem nahoru a napříč prostřednictvím samostatných pohybů. Tyto otočné pohony obvykle neumožňují otočení o více než 270 stupňů. Zatímco běžně dostupné pneumatické válce jsou obecně omezeny tím, že umožňují dosažení přítlačné síly přibližně 2 500 lbs, dobrý technik je schopen zkombinovat více válců včetně nosné konstrukce a sestavit tak velmi silnou jednotku typu pick-and-place. Válce a ostatní součásti pneumatického systému typu pick-and-place lze pořídit v rámci široké škály materiálů, např. v provedení z poniklované mosazi, hliníku, oceli či nerezové oceli. Uživatelé si mohou zvolit vhodný materiál v závislosti na zatížení, na podmínkách daného prostředí a vzhledem k cenovým omezením. Délka zdvihu Délka zdvihu určuje, do jaké vzdálenosti se pneumatické zařízení může pohybovat. Jednočinné válce využívají tlak stlačeného vzduchu k vytvoření 18 • listopad/prosinec 2013 RU-11-12_2013.indd 18 Obrázek 4: Chapadla a vakuové přísavky rozmanitých velikostí lze úspěšně přizpůsobit celé řadě požadavků, včetně manipulace s choulostivými předměty. hnací síly v jednom směru, a to za podmínky, že do výchozí polohy se válec vrací pomocí pružiny. Válce mají omezené prodloužení, jelikož musejí mít potřebný prostor pro stlačenou pružinu. Další záležitostí, kterou je zapotřebí vzít v úvahu při používání jednočinných válců, je, že určitá část síly vyprodukované válcem je ztracena, když tlačí proti pružině. Jednočinné válce jsou nejvhodnější pro aplikace, které vyžadují délku zdvihu cca 6 palců (150 mm) i méně. Dvojčinné pracovní válce používají sílu stlačeného vzduchu jak pro výsun, tak pro zatažení zpět. Mají dva otvory, jimiž je přiváděn stlačený vzduch – jeden pro zdvih směrem nahoru, druhý pro zdvih směrem dolů. Délka zdvihu u nejoblíbenějšího typu této konstrukce bývá obvykle do 24 palců (600 mm). Tam, kde požadujeme dráhu pohybu přesahující 600 mm, máme na výběr z celé řady bezpístnicových válců v různém provedení, které v systémech typu pick-and-place bez problému fungují. Ovládání směru a rychlosti Ačkoli pneumatické systémy typu pick-and-place nenabízejí ovládání rychlosti a pohybu v tak širokém rozsahu, jak to umožňují elektromechanické systémy, přesto jsou schopny poskytovat často přijatelnou úroveň kontroly prostřednictvím ventilů pro ovládání směru a rychlosti. Regulační průtokové ventily nebo jehlové ventily jsou používány pro ovládání rychlosti pneumatického zařízení typu pick-and-place, jelikož regulují proud vzduchu k pohonu. Komplexní návrh a dimenzování systému ventilů, trubek a pohonů bude mít vliv na dosažitelný rozsah rychlostí a této problematice by měla být věnována větší péče, pokud je u dané aplikace rozhodujícím faktorem rychlost. Elektromagnetické ventily přepínají vzduch z jedné strany na druhou kvůli ovládání směru a v posledním desetiletí bylo v tomto oboru dosaženo nebývalého pokroku, takže v současné době se jejich implementace stává jednoduchou záležitostí. V minulosti musel být každý elektrický solenoid jednotlivě zapojen do reléového výstupu regulátoru. Avšak dnešní pneumatické systémy používají malovýkonové elektromagnetické ventily, které se připojují přímo do standardních digitálních výstupů regulátoru. K dispozici jsou rovněž elektromagnetické rozváděče, které pro snadnou integraci používají několik populárních automatizačních komunikačních protokolů. Elektromagnetické rozváděče jsou připojeny do pneumatického systému a spojeny s regulátorem prostřednictvím digitálního datového spojení vysílaného přes jednožilový kabel. Ventily a válce bývaly položkami, které vyžadovaly komplikovanou údržbu, avšak novější materiály a maziva usnadňují instalaci a údržbu pneumatických systémů. U velké části ventilů a pohonů je v současné době aplikováno permanentní mazivo již ve výrobním podniku. Specifika snímačů polohy Spolehlivé polovodičové snímače polohy jsou používány k uzavření smyčky a hlavního regulátoru. U pneumatických systémů vysílají diskrétní snímače do regulátoru elektrické signály, aby oznámily aktuální polohu pístu. V rámci současných vysokorychlostních výrobních systémů je často důležité identifikovat zpětnou vazbu koncové polohy zdvihu od válců, jelikož tlak vzduchu v systému a jeho kolísání mohou způsobit změny v rychlosti zdvihu. Existuje celá řada snímačů pro provedení různých požadavků. Jeden druh snímače využívá externí elektromechanické koncové spínače nebo indukční ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU 2.12.2013 17:45:27 bezdot ykové spínače Sedm výhod pneumatických aplikací typu pick-and-place Správný konstrukční 1. Mnohem nižší pořizovací náklady pro detekci kovových návrh a správné řešení 2. Větší silové účinky příznaků na pohyblivých všech součástí sníží spo3. Kompaktnější konstrukce ve většině případů částech stroje. Nicméně třebu vzduchu, přičemž 4. Použití bezpečnějšího zdroje energie – stlačený vzduch namísto elektrické energie instalace může být slovodítkem pro projektanty 5. Vhodnější pro vlhká a korozivní prostředí žitější a vyžaduje použití mohou být různé on-line 6. Jednodušší instalace, zejména s ohledem na programování držáků a hardwaru, což kalkulátory a konfigurační 7. Snadnější údržba díky celkově jednoduššímu provozu rovněž zvětšuje velikost nástroje, o něž v dnešní systému. době není nouze. Použitím Použití magneticky ovládaných o šikovnosti než o znalostech a určení pouze minimálního množství požadovypínačů nebo snímačů, instalova- velikosti a stupně přisátí přísavek se vaného tlaku můžeme snížit spotřebu ných na bocích válce nebo ve zdířce často řídí metodou pokusů a omylů, vzduchu až o 25 %. na tělese válce, je běžnější. Snímače pokud již z minulosti nemáte zkušenosti Regulací tlaku u specifických úkonů, detekují magnetické pole vnitřního s obdobnými aplikacemi. například snížení tlaku pro zpětný magnetu na pohyblivém pístu skrze chod ovládače, jsme rovněž schopni stěnu pneumatického válce. Snímače Co je dobré vědět při rozvoji snížit spotřebu vzduchu při současném obvykle detekují konec zdvihu v obou a testování systému zachování optimálního výkonu. směrech. Za účelem detekování několika Další způsob, jak snížit náklady, Při sestavování pneumatického sysdiskrétních poloh po celé délce válce tému typu pick-and-place je zapotřebí spočívá v montáži součástí pneumamůže být rovněž použito více snímačů pracovní cyklus odzkoušet nejdříve bez tického ovládání do míst, která jsou najednou (obr. 3). součástí nebo předmětů, a to při velmi blízko pracovním operacím, aby byla nízkých rychlostech, aby byla ověřena minimalizována délka vzduchového Aplikace chapadel a vakuových vůle a posloupnost všech operací. Pokud rozvodu. Umístění ventilového ústrojí přísavek jsou použity regulační ventily průtoku do těsné blízkosti pohonů a použití Chapadla, kterými jsou předměty pro regulaci rychlosti válce, použijte vhodné kombinace válců a ventilů může zvedány, jsou k dispozici buď ve formě zařízení pro ovládání rychlosti. Pokud vést ke snížení požadovaného množství pneumatických chapadel, nebo vaku- je nemáte k dispozici, přidání časových vzduchu až o 35 %. Kromě toho moderní komponenty sniových přísavek (obr. 4). Obě varianty prodlev nebo dočasných zastavení mezi jsou obvykle lehčí, menší a levnější následnými operacemi v hlavním regu- žují úniky stlačeného vzduchu a vyleplátoru představuje často dobrý způsob, šená schopnost maziv umožňuje jejich ve srovnání s elektrickými chapadly. aplikaci v širším teplotním rozsahu. Pneumatická chapadla lze spolehlivě jak ovládat rychlost v systému. Aniž bychom vložili předměty, Opatření prodlužují životnost pohonů používat pro aplikace, jež vyžadují vysoké rychlosti nebo velkou ucho- rychlost sekvence by měla být postupně i ventilů a současně snižují náklady povací sílu. I když nenabízejí takové zvyšována, až bude dosaženo maxi- na údržbu a na náhradní díly. Mylné představy a zastaralé názory síly a polohovací vlastnosti, na jaké mální rychlosti určené pro daný provoz. jsme zvyklí u elektrických chapadel, Následně by měla být rychlost podstat- na pneumatické systémy mohou způmůžeme pneumatická chapadla dále ným způsobem snížena a součásti nebo sobit, že uživatelé raději zvolí dražší, upravit pomocí regulačního ventilu předměty, s nimiž má být manipulováno, elektromechanické systémy. Pokud jsou nebo analogového proporcionálního je nutno vložit do systému. Rychlost pra- vyžadovány pouze dvě polohy na osu tlakového ventilu za účelem změny covního cyklu se pak opět bude pomalu pohybu a není-li zapotřebí dosahovat zvyšovat, až bude dosaženo požadované velmi vysokých rychlostí a extrémní tlaku a tím i uchopovací síly. Počáteční náklady na vakuové provozní rychlosti. přesnosti, představují pneumatické přísavky jsou nízké a současný trh systémy typu pick-and-place obvykle poskytuje možnost výběru různých Snižování celkových nákladů jednodušší a levnější variantu. Digitální velikostí. Vakuové přísavky jsou dob- na vlastnění sítě navíc usnadňují integraci pneumaJedna ze skutečností, která bývá tických systémů do sofistikovaných rou volbou pro choulostivé produkty, jako jsou např. potraviny a sklo, a pro vytýkána pneumatickým systémům automatizovaných systémů, což snižuje ploché předměty, např. papír a plechy. typu pick-and-place, jsou relativně náklady na jejich údržbu a instalaci. I když jsou využívány v rámci vysoce vysoké provozní náklady ve srovnání Ačkoli jsou pneumatické systémy typu intenzivních aplikací, provozní náklady s elektromechanickými systémy, a to pick-and-place využívány již po několik požadovaných vakuových generátorů kvůli používání stlačeného vzduchu. desetiletí, těží z technického pokroku, mohou být vysoké a odrazovat uživatele, Většina systémů typu pick-and-place díky němuž jsou tyto osvědčené systémy kteří používají několik přísavek. však bývá provozována v prostředích, výhodné pro velké množství aplikací. Pro nezkušené uživatele mohou kde již stlačený vzduch bývá používán vakuové přísavky představovat rafi- pro jiné účely, a proto lze podniknout Pat Phillips je produktový manažer novanou záležitost. Výběr správné některá opatření ke snížení jeho společnosti AutomationDirect. velikosti a množství sání je často více spotřeby. ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU RU-11-12_2013.indd 19 listopad/prosinec 2013 • 19 2.12.2013 17:45:27 AUTOMATIZAČNÍ TECHNIKA Flexibilní balení čokoládových výrobků pod taktovkou Schneider Electric Na veletrhu ProSweets v Kolíně nad Rýnem představila společnost Wilhelm Rasch balicí stroj se servopohony a mechatronickými prvky. Sklidil zde zasloužený obdiv, neboť sloučením vhodné mechaniky, elektroniky a softwaru vznikl stroj s velmi flexibilní, modulární koncepcí. Na projektu se partnersky podílela společnost Schneider Electric, jako optimální řídicí systém byl zvolen její PacDrive3. Ing. Martin Linhart Schneider Electric polečnost Wilhelm Rasch GmbH & Co. KG se sídlem v Kolíně nad Rýnem je v oblasti strojů pro výrobu cukrovinek pojmem již více než 60 let. Vedle temperačních strojů, čerpadel a dávkovačů je podnik znám především jako producent speciálních strojů na balení dutých figurek a univerzálních balicích strojů. Ať už jde o duté figurky, tabulky čokolády,nebo jiné čokoládové výrobky, vše je stroji firmy Wilhelm Rasch zabaleno a opatřeno etiketou (případně dozdobeno). Výrobní linky jsou doplněny vhodnými vstupními a výstupními transportními systémy, rovněž vyvíjenými a vyráběnými firmou Wilhelm Rasch. Rostoucí sortiment rodinného podniku tvoří převážně mechanické stroje. Tina Gerferová, jednatelka společnosti Wilhelm Rasch a vnučka zakladatele firmy, říká: „Zákazníci z mnoha zemí stále preferují klasické stroje. Jednoduchost, robustní konstrukce a mimořádně dlouhá životnost našich strojů jsou dnes stejně jako dříve našimi rozhodujícími trumfy.“ Větší výrobní provozy s vysokým stupněm automatizace v Německu i v ostatních evropských zemích však stále častěji požadují flexibilní nebo vysoce specializované stroje, které je možné v krátké době přestavět pro balení různých výrobků. Tento trend je dán jak omezenými prostorovými možnostmi ve výrobních závodech, tak rostoucí různorodostí výrobků a jejich kratšími životními cykly v tvrdém prostředí trhu s cukrovinkami. Obrázek 1: Balicí stroj Rasch RU 2 na stánku firmy Wilhelm Rasch na veletrhu ProSweets 2013 v Kolíně nad Rýnem. Zabalení až 160 jednotek za 1 minutu Na velet rhu P roSweet s 2013 v Kolíně nad Rýnem představila společnost Wilhelm Rasch první, plně funkční prototyp svého zcela nového stroje, označeného zkratkou RU 2 (obrázek 1). Je koncipován jako univerzální stroj a vyniká pozoruhodnou flexibilitou: rychlostí až 160 kusů za 1 minutu balí čokoládová vajíčka, kuličky, soudky, symetrické i nesymetrické duté figurky či ploché tabulky čokolády nebo čokoládové tyčinky – vše, co je možné zavinout nebo zabalit do přířezu balicího materiálu s rozměry od 40 do 200 milimetrů v obou osách. St roj v yst ave ný na velet rhu ProSweets balil v předváděcím S 20 • listopad/prosinec 2013 RU-11-12_2013.indd 20 režimu duté figurky do hliníkové fólie se skladem ve tvaru písmene Z (tzv. Z-sklad) na hřbetu: čokoládové výrobky byly ukládány na unášecí talíř pohybující se v taktu, odkud je manipulátor zdvihal do osmidílného manipulačního kola. Fólie potřebná pro zabalení byla odvíjena pomocí čelistí z bobin. V několika krocích byl pak proveden speciální Z-sklad. Poté procházely výrobky vyhlazovací stanicí (obrázek 2). Tuto základní variantu lze dále rozšiřovat o doplňkové moduly pro čelní sklady fólií, balení dna, dvojité balení, etiketování, nebo dokonce pečetění figurek a pralinek za horka. Připravován je rovněž provlékací přístroj. Flexibilní koncepce s krátkými dobami přestavení Dí k y za ř í zen í m pro r ych lou výměnu modulů a díky konstrukci volitelných modulů jako monobloku je možné stroj přestavět ve velmi krátké době z podoby pro jeden druh výrobku na výrobek jiný. Přestavení stroje při přechodu mezi podobnými výrobky se stejným způsobem balení zabere přibližně jednu hodinu, při kompletní přestavbě na zcela jiný druh baleného výrobku je třeba počítat zhruba se čtyřmi hodinami. To je ve srovnání s předchozími typy balicích strojů výrazné zlepšení. Nový stroj dokazuje, jak podnik důsledně přechází od mechanických strojů k mechatronickým: stroj je kompletně poháněn servopohony a vychází z vysoce modulární koncepce, jež zahrnuje mechatronickou část, řídicí jednotku a příslušný software. ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU 2.12.2013 17:45:28 Obrázek 2: Proces balení: vlevo talíř pro vstup produktů, uprostřed odvíjení fólie, vpravo na pravé straně manipulační kolo procesu balení v jednotlivých krocích a vlevo vyhlazovací stanice s výstupem výrobků na pás. Implementaci mechatronických prvků, které společnost dříve nepoužívala, a programování pohonů zajišťovalo partnerské středisko European FlexCenter společnosti Schneider Electric. Prostřednictvím střediska FlexCenter nabízí Schneider Electric partnerům na projektu individuálně dohodnutý rozsah inženýrských služeb. Pro Tinu Gerferovouto byl rozhodující argument. Pro malé firmy, mezi něž patří i firma Wilhelm Rasch zhruba se šedesáti pracovníky, je zajištění odborníků potřebných pro projektování a programování mechatronických strojů vlastními silami v rozumně krátké době velký problém a pomoc vývojového střediska FlexCenter společnosti Schneider Electric proto velmi vítají. Řídicí systém stroje Stroj dokazuje, že mechanická modulár ní koncepce na v ysoké úrovni představuje optimální východisko pro realizaci řídicího systému stroje: centrální jednotka – Lexium Motion Controller série PacDrive – řídí stroj a synchronizuje všech osm servopohonů základního provedení. Pro dva pohony je použita jednotka Double -D r ive LX M62D, jeden z nejkompaktnějších servosystémů v rozváděčovém provedení na trhu. Zbývajících šest servopohonů jsou integrované servomoduly řady ILM62, které jsou napájené (spolu s LXM62D) jednou centrální síťovou jednotkou (obrázek 3, obrázek 4). Servomoduly ILM62 představujícestu k automatizaci bez nutnosti použití rozváděčů – tedy ke konst r u kci dů sle d ně modu lá r n ích strojů. Elektronika servopohonů byla přemístěna přímo na motor a tím do volitelných modulů stroje.K propojení s řídicím systémem i pro napájení jsou použity hybridní kabely a rozbočovací modul. Díky tomu není změna konfigurace stroje přidáním nebo odebráním přídavných nebo výměnných modulů spojena se změnami v rozváděčích. Komunikace je v rámci celého řídicího systému založena na protokolu Sercos III – to platí pro pohony, vstupy/výstupy i bezpečnostní prvky. Integrace bezpečnostní komunikace do standardní patří k tomu nejmodernějšímu, co současný trh nabízí. Bezpečnostní PLC typu SLC, také připojené sběrnicí Sercos III, řídí v systému všechny funkce týkající se bezpečnosti. Zabezpečené signály jsou připojeny prostřednictvím bezpečnostních (červených) jednotek vstupů/ výstupů řady TM5. Ty lze kombinovat se standardními (bílými)jednotkami do smíšených I/O modulů. Zde jsou použity moduly určené do rozváděče, ale pro jiné projekty má Schneider Electric v sortimentu také I/O moduly řady TM7 s krytím IP 67. Modulární software využívá šablony Řídicí systém stroje, včetně bezpečnostní funkce a vizualizace (zajištěné operátorským panelem Magelis), se programuje v prostředí SoMachine Obrázek 3: Schéma řídicího systému stroje RU 2. ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU RU-11-12_2013.indd 21 listopad/prosinec 2013 • 21 2.12.2013 17:45:28 AUTOMATIZAČNÍ TECHNIKA Obrázek 4: Komponenty řídicího systému: vlevo řídicí jednotka Motion Controller PacDrive-Logic s centrální síťovou částí pro všechny servopohony a servoměniče Lexium LXM62, na prostředním obrázku bezpečnostní PLCtypu SLCse sběrnicovým vazebním členem Sercos III a bezpečnostními svorkami vstupů/výstupů, vpravo motor SH (dole) a servopohon Lexium ILM s integrovanou regulační elektronikou. Engineering Suite. Využívány jsou předem připravené modulární a standardizované šablony (templates) PacDrive, které jsou obsaženy v rozsáhlých softwarových knihovnách. Šablony umožňují přechod od psaní programů ke konfigurování předem naprogramovaných bloků. Při navrhování programu stroje sledovala společnost Wilhelm Rasch cestu naznačenou odborníky z flexcenter: vytvoření jediné verze programu, která se potom nahrává do řídicích jednotek všech expedovaných strojů. Každý stroj je tak připraven pro provoz veškerých dostupných i připravovaných volitelných modulů. Tím je zjednodušena správa verzí při aktualizacích a zároveň je možné každý stroj libovolně rozšiřovat i mnoho let po dodání. Automatická konfigurace při výměně modulu Aktivaci instalovaného volitelného modulu zajišťuje automatická konfigurace: všechny motory a servoměniče v systému PacDrive jsou opatřeny elektronickými typovými štítky. Po přestavbě řídicí jednotka PacDrive zjistí všechny dostupné jednotky na sběrnici Sercos III a zařadí je do aktuální konfigurace. Na jejím základě pak aktivuje odpovídající programové moduly. Společnost Wilhelm Rasch je tak nyní schopna nabídnout svým zákazníkům modulární stroj s příkladnou f lexibilitou. Díky moderní koncepci řídicího systému je však zachována maximální jednoduchost, jak potvrzuje i Tina Gerferová: „Také ve vztahu k použité automatizační technice zůstáváme u našeho nového mechatronického stroje věrni svým základním principům. Přesvědčujeme zákazníky robustními, snadno ovladatelnými a snadno udržovatelnými stroji s dlouhou životností.“ www.schneider-electric.cz www.schneider-electric.sk NAOBZORU Setkání uživatelů a vývojových inženýrů SCADA systémů 2013 SCADA Servis s.r.o., distributor produktů Citect, ClearSCADA a SCADAPack, uspořádal ve spolupráci se společností Schneider Electric pravidelné setkání uživatelů SCADA systémů z České republiky a ze Slovenska s manažery zahraničních vývojových center. Setkání se uskutečnilo 14. a 15. října 2013 v hotelu Lanterna v Beskydech. Sally Garnerová, produktová manažerka SCADA systémů ze společnosti Schneider Electric Austrálie, představila novou verzi produktů SCADA Expert Vijeo Citect 7.40 a Vijeo Historian 4.50. Oba produkty se zaměřují na významné zvýšení efektivity jak při tvorbě SCADA aplikace, tak i při jejím provozu. Graeme Davey, specialista pro validaci produktů, prakticky předvedl ukázku tvorby projektu s využitím modelu zařízení za pomoci nového nástroje (equipment editor). Další zajímavou novinkou je implementace Ecostruxure Web Services (EWS), která umožňuje vzájemné propojení prostřednictvím webových protokolů mezi ostatními aplikacemi Schneider Electric a partnerských produktů. Sally Garnerová nastínila nový vývoj v oblasti mobilních aplikací pro chytré telefony a tablety. Další den byl věnován novým vlastnostem reportovacích nástrojů a telemetrii. Stefan Kramer, Business Development manažerpro EMEA ze společnosti Schneider Electric TRSS, představil novou řadu RTU stanic SCADAPack 50 s integrovaným GSM modemem a nové vlastnosti softwaru SCADA Expert ClearSCADA 2013R1. Zdůraznil výhody integrovaného telemetrického řešení, které je postaveno na otevřených průmyslových standardech a jež zajišťuje vysokou dostupnost informací a vysokou úroveň zabezpečení vůči kybernetickému útoku. Uživatelé také ocenili informace o směrování dalšího vývoje klíčových SCADA produktů. Zahraniční partneři měli příležitost získat zpětnou vazbu od koncových uživatelů a integrátorů z našeho regionu. Bližší informace o SCADA systémech naleznete na stránkách www.scadaservis.cz a www.schneider-electric.cz. 22 • listopad/prosinec 2013 RU-11-12_2013.indd 22 ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU 2.12.2013 17:45:29 ELEKTRO TECHNIKA Mylné představy o tom, jak vysušit motory poškozené nadměrnou vlhkostí Chuck Yung, Electrical Apparatus Service Association (EASA) M ezi techniky existují dvě mylné představy o tom, jak vysoušet vlhká vinutí, a tyto omyly přetrvávají již mnoho let. Jedním z nich je domněnka, že vyhřívání vinutí pomocí svařovacího zdroje představuje dobrý způsob, jak vysušit elektrický motor. Druhá je, že vinutí by nemělo být sušeno v sušicí peci za teploty vyšší než 180 F (82 °C). Metoda využívající svařovací zdroj k vysoušení vinutí. Před použitím svářečky nebo jiného zdroje stejnosměrného napětí pro vysoušení elektrického motoru se ujistěte, že přesně víte, do čeho se pouštíte. Na prvním místě je třeba si uvědomit, že většina elektromotorů má tři vývody – každý na jednu fázi (viz obr. 1). Interně jsou spojeny buď do hvězdy (Y), nebo do trojúhelníku (Δ). (Mimochodem výrazy hvězda a trojúhelník pocházejí z řeckých písmen, kterým se podobají.) Použijeme-li proud ze svařovacího zdroje z T1 na T3, jsou vyhřívány pouze dvě fáze motoru zapojeného do hvězdy. V případě vnitřního zapojení motoru do trojúhelníku je jedna fáze zahřívána se čtyřnásobným příkonem oproti dalším dvěma fázím. V obou případech musejí být vývody svařovacího zdroje pravidelně přesouvány, aby bylo zajištěno rovnoměrné vyhřívání celého vinutí. Pokud použijete stejnosměrný proud na libovolné dva vývody u zapojení vinutí do trojúhelníku, budete mít dvě fáze v sérii a třetí bude zapojena paralelně. To znamená, že jedna fáze ponese dvakrát tolik proudu jako fáze zapojené do série, takže se budou mnohem více zahřívat. U zapojení do hvězdy vedou proud pouze dvě fáze, takže třetí fáze zůstává studená. Ať už je vinutí zapojeno do hvězdy nebo trojúhelníku, někdo musí pozorně sledovat proud a teplotu vinutí a pravidelně přesouvat vývody svařovacího zdroje. Pokud se tomuto procesu nevěnuje dostatečná pozornost, může dojít k situaci, že část vinutí nebude dostatečně vysušena, pokud vůbec vysoušecí proces započne. Svařovací zdroje mají rovněž svůj vlastní zatěžovací cyklus, který je mnohem kratší než období dvou nebo tří dnů, během nichž může trvat vysušení jednoho vinutí. Svařovací zdroje jsou užitečné v případě, kdy jsou oba konce každé fáze vyvedeny ve formě šesti vývodů. Obrázek 1: Pro zajištění správného vysušení vinutí motoru musíte pozorně sledovat proud a teplotu vinutí a pravidelně přesouvat vývody svařovacího zdroje. Obrázek poskytla společnost EASA. Pomocí ohmmetru snadno určíte tři samostatné okruhy. V tomto případě mohou být v závislosti na kapacitě svařovacího stroje zapojeny tři fáze paralelně nebo do série a sušeny současně. Mýtus týkající se výše teploty v peci. Další mylnou představou je domněnka, že vinutí nesmí být vysoušeno v peci za teploty přesahující 180 F (82 °C), a to kvůli obavám, že zachycená vlhkost způsobí poškození izolace. Tento názor by mohl být oprávněný pouze v případě, že bychom vinutí v jednom okamžiku náhle vystavili teplotě převyšující teplotu varu. Postup uplatňovaný v praxi však zajišťuje, že vinutí, stejně jako cokoli jiného, co je umístěno v peci, je zahříváno velmi pomalu. Vlhkost odchází ven stejným způsobem, jakým se dostala dovnitř. Protože teplota vinutí pomalu stoupá, vlhkost se stejně pomalu odpařuje. Ačkoli norma IEEE 43 (1974) obsahovala přílohu s informacemi, díky kterým se tento mylný názor vryl do našich myslí, v následujícím cyklu revizí došlo ke změně a tento názor již není podporován. Každodenně jsou ve více než 1 900 servisních střediscích společnosti Electrical Apparatus Service Association (EASA) čištěna statorová vinutí párou a následně vysušována v sušicích pecích, většinou za teplot v rozmezí od 250 do 300 F (120 až 150 °C). I když mnoho z těchto středisek opraví tisíce motorů ročně, neexistuje žádný důkaz, že by se díky tomuto procesu poškodilo byť jen jedno vinutí. Porušení izolace v důsledku teplot v sušicí peci, jež překračují 212 F (100 °C), není něco, čeho bychom se měli obávat. Chuck Yung je vedoucí oddělení technické podpory v rámci společnosti EASA. ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU RU-11-12_2013.indd 23 listopad/prosinec 2013 • 23 2.12.2013 17:45:31 ÚDRŽBA & SPRÁVA Systémy strojového vidění zvyšují bezpečnost a produktivitu v rámci odvětví výroby potravin Snímací systémy umožňují sledovat konkrétní produkt v průběhu celého výrobního procesu. John Lewis Cognex ýrobci potravin a nápojů čelí ze strany spotřebitelů rostoucím výzvám, jež se týkají poskytování bezpečných a vysoce kvalitních produktů. Zvýšená výkonnost výroby a vyšší úroveň automatizace klade stále větší důraz na ověřování správné kompletace a také na kontrolu balení. Nesprávně označené alergeny mohou v nejhorším případě vést až k závažným zdravotním problémům a často jsou důvodem k nákladnému stažení výrobku z trhu. Výrobci potravin a nápojů ve stále větší míře dodávají své produkty na vysoce specializované trhy, takže ve svých podnicích mají často stovky nejrůznějších štítků, a proto je třeba zajistit, aby byl na každý V Obrázek 1: Kontrolní stanice je součástí balicí linky. Všechny obrázky poskytla společnost Cognex Corporation. 24 • listopad/prosinec 2013 RU-11-12_2013.indd 24 produkt připevněn štítek ve správné poloze, čímž by se zabránilo vysokým nákladům spojeným s následným předěláním a se zpětnou přepravou produktu. Rostoucí úroveň složitosti procesu a jeho automatizace dále zvyšují požadavky na nasměrování balíčků na přesné místo v rámci výrobního závodu. Systémy st rojového vidění mohou výrobcům potravin a nápojů pomoci zvýšit kvalitu a kapacitu jejich výroby tím, že eliminují chyby, ověřují a sledují kompletaci produktů, včetně získávání a poskytování informací v každé fázi výrobního procesu. Kamerové systémy mohou potvrdit například to, zda daný produkt odpovídá danému štítku, zda je štítek ve správné poloze, zda nechybí bezpečnostní kroužek s náležitě upevněným uzávěrem atd. Systémy strojového vidění mohou být použity ke sledování kvality produktu např. v situacích, kdy potřebujeme zajistit, aby všechny ingredience daného produktu byly rovnoměrně rozptýleny, aby tekutiny v lahvích měly konzistentní barvu, aby byla dodržena správná výška hladiny atd. Systémy strojového vidění mohou být rovněž použity pro nasměrování produktů na správné místo v rámci podniku k jejich dalšímu zpracování nebo k přepravě, k odklonění vadných výrobků z výrobní linky ještě dříve, než jsou do nich investovány další prostředky, a ke sledování výrobků v průběhu celého výrobního procesu a dodavatelského řetězce. Snaha zabránit záměně štítků a následnému stahování zboží z trhu Společnost Kraft Foods Canada věnuje stále větší pozornost tomu, aby nedocházelo k záměně označení jejích produktů, ta totiž vede k nákladnému stahování výrobků ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU 2.12.2013 17:45:31 KLÍČOVÉBODY z trhu a k následné účasti v reklamačních řízeních. Výrobní linka na výrobu barbecue omáček v podniku v Saint-Laurent produkuje 30 různých skladových jednotek (SKU) při rychlosti plnění až 265 lahví za minutu. Zajištění toho, aby na každém jednotlivém balíčku byl umístěn ten správný štítek, představuje velmi důležitý úkol, protože některé produkty obsahují přísady, jako je např. hořčice či vejce, na které mohou být někteří zákazníci alergičtí. Když linka přechází na výrobu zboží s jiným SKU kódem, musejí se do plnicího zařízení ručně vložit ty správné štítky. Nicméně existuje reálná možnost, že pracovník obsluhující zařízení může vložit nesprávné štítky nebo že několik nesprávných štítků může být náhodně smícháno se správnými štítky. Pro řešení tohoto problému používala společnost Kraft původně laserové snímače pro čtení 1D čárových kódů na každém štítku, tak jak výrobek procházel linkou, a výsledky byly zasílány do programovatelného logického automatu (PLC), jenž řídil dané zařízení. PLC porovnal kód se správnou hodnotou a v případě, že produkt obsahoval nesprávný kód, bylo dané balení vyřazeno z linky. Problém s laserovými snímači spočívá v tom, že jsou schopny snímat kódy, které jsou umístěny pouze v malém zorném poli. Design štítku se řídí podle aktuálních požadavků trhu, takže kódy mohou být umístěny v libovolném místě v závislosti na rozhodnutí návrháře daného produktu. V důsledku toho se při každé změně štítků může kód nacházet na jiném místě. Tato situace vyžadovala úpravu polohy laserových snímačů, kdykoli byla zahájena výroba nové produktové řady a došlo-li ke změně skladové jednotky, což technickému personálu zabíralo značnou část jejich pracovní doby. Ale i v případě, kdy laserové snímače byly umístěny téměř dokonale, přesto mnohdy nebyly schopny správně načíst daný kód. „Navrhl jsem managementu společnosti Kraft, aby zvážil zavedení technologie obrazového snímání čárového kódu,“ uvedl Mike Palmieri, obchodní zástupce společnosti Cadence Automation se sídlem ve městě Sainte-Thérèse (Québec), která se zabývá zaváděním systémů strojového vidění. Základní myšlenkou technologie obrazového snímání kódů je ta, že snímač zachytí obraz a používá řadu algoritmů pro zpracování obrazu, které usnadňují jeho načtení. Typický algoritmus prohledá celý obrázek, aby byl nalezen kód, identifikuje jeho pozici a orientaci pro snadné načtení. Pomocí dalších algoritmů je schopen si poradit i v případech, kdy kvalita kódu není úplně stoprocentní, což se děje kvůli rozdílným materiálům a stavu jejich povrchu. Dave Fortin, technik společnosti Kraft Foods Canada, začal tím, že laserový snímač zaměnil za snímač kódů v jednom místě výrobní linky s barbecue omáčkou, kde probíhá snímání čárových kódů. Od okamžiku, kdy proběhla tato výměna, eliminoval snímač pro obrazové snímání kódů prakticky všechny chyby ve snímání a jeho úspěšnost se nyní pohybuje na úrovni 99,9 %. Společnost Kraft se rozhodla nahradit další tři laserové snímače na této lince obrazovými snímači kódů. Je zapotřebí mít k dispozici čtyři snímače čárových kódů, jelikož linka má čtyři místa, kde dochází k přerozdělování produktů. Snímací výkon je stále vynikající a dosahuje ještě vyšší přesnosti než 99,9 %. Navíc není nutná žádná úprava, takže technický personál byl zbaven povinnosti seřizovat polohu snímače. „Obrazové snímače čárových kódů významně zvýšily účinnost balicích linek ve společnosti Kraft Foods Canada,“ poznamenal dále Dave Fortin. „V minulosti musel náš technický tým vynakládat značné množství času na seřizování snímačů čárových kódů na různých balicích linkách. Zaměstnanci ve výrobě rovněž ztráceli spoustu času tím, že se museli zabývat mnoha lahvemi s dobrými štítky, které laserové snímače čárových kódů nebyly schopny přečíst. Nové snímače pro obrazové snímání kódů vyřešily tyto problémy díky téměř dokonalým schopnostem načítání. Jejich pořízení je z ekonomického pohledu velmi výhodné a údržba je velmi jednoduchá.“ • Lahve či jiné jednotky mohou být libovolně pootočeny během průchodu kontrolním kamerovým systémem. Jeden systém využívá čtyři kamery k získání přehledu o všech vlastnostech každé lahve v záběru 360 stupňů. • Diskuze na LinkedIn, Facebook: Jakým způsobem má váš podnik začleněnu technologii obrazového snímání jakožto nástroje pro zajištění kvality? Pomohlo to zvýšit produktivitu vašeho podniku? Obrázek 2: Obrazový snímač čárových kódů v činnosti. Přechod na kontrolu v záběru 360 stupňů Značkové produkty Tabasco jsou vyráběny společností McIlhenny v Avery Islandu v americké Louisianě již od roku 1868. Společnost McIlhenny disponuje čtyřmi různými stáčecími linkami, jež jsou používány pro lahve o velikosti od 2 do 12 uncí. Tyto linky jsou schopny zpracovat přibližně ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU RU-11-12_2013.indd 25 • Základní myšlenkou technologie obrazového snímání je ta, že snímač zachytí obraz a používá řadu algoritmů pro zpracování obrazu, které usnadňují jeho načtení. listopad/prosinec 2013 • 25 2.12.2013 17:45:31 ÚDRŽBA & SPRÁVA Obrázek 3: Láhev pálivé omáčky vstupuje do zobrazovacího prostoru ke kontrole. 300 lahví za minutu. Společnost velmi úzkostlivě dbá na kvalitu svých výrobků, má podchycen kompletní proces kvašení, které probíhá během téměř tříletého skladování v dubových sudech, a proto si zakládá na tom, aby každý jednotlivý štítek byl ten jediný správný a k tomu přesně umístěn na lahvi, samozřejmě na správném místě. Na každé lahvi omáčky Tabasco se na její přední straně nachází štítek kosočtvercového tvaru, na zadní straně štítek obdélníkového tvaru, krk lahve je opatřen obalem, zátkou a pomocným zařízením pod touto zátkou, které usnadňuje vytékání omáčky z lahve při její aplikaci. „Používáme stovky různých štítků a právě proto je důležité zajistit, aby na každé lahvi byl upevněn ten správný štítek,“ připomněl Tom Grimsley, junior manažer stáčecí linky ve společnosti McIlhenny. „Například pokud vyrábíme objednávku určenou pro Německo a stalo by se, že se na produktech objeví rakouské štítky, budeme mít nejen nešťastného zákazníka, ale i značné náklady na předělání a zpětnou přepravu celé zakázky. Vzhledem k tomu, 26 • listopad/prosinec 2013 RU-11-12_2013.indd 26 že vyrábíme výrobky té nejvyšší kvality, chceme si být jisti, že každý štítek je na lahvi souměrně zarovnán a situován na správném místě.“ „V minulosti jsme pro kontrolu štítků používali infračervené záření a fotoelektrické senzor y,“ sdělil Grimsley. „Předchozí metoda byla schopna určit, zda je štítek ve správné poloze, ale nedokázala rozpoznat, je-li štítek sám o sobě správný. Jelikož se úzkostlivě snažíme o kvalitu, rozhodli jsme se, že potřebujeme najít něco lepšího.“ „Asi před dvěma lety jsem se zúčastnil veletrhu balicích strojů a obalové techniky společně s naším vedoucím nákupu, vedoucím noční směny a manažerem údržby, abychom se seznámili s novinkami v oblasti inspekčních systémů strojového vidění se zaměřením na stáčecí linky. Došli jsme k závěru, že nejvýkonnější řešení pro kontrolu v záběru 360 stupňů nabízí společnost Acquire Automation. Jejich systém poskytuje přátelské rozhraní člověk/stroj a lze jej snadno přeprogramovat na nové štítky a velikosti lahví. Také jsme byli rádi, že tento systém je k dispozici o rozměru 30 na 30 palců, takže se snadno vejde do místa, jež se uvolnilo po našem předchozím kontrolním systému.“ Kompletní kontrola lahví, tr ubek a válcových nádob v záběru 360 stupňů, které se po lince pohybují každá jinak pootočená, tradičně vyžadovala použití technologie snímacího vidění v kombinaci se složitým manipulačním zařízením. Metoda společnosti Acquire Automation však umožňuje méně rušivé možnosti integrace a vyšší průchodnost výrobního procesu. Lahve či jiné jednotky mohou být během průchodu kontrolním kamerovým systémem libovolně pootočeny. Systém, který zvolila společnost McIlhenny, využívá čtyři kamery k získání přehledu o všech vlastnostech každé lahve v záběru 360 stupňů. Technologie kamerového systému používá záběry snímacích kamer umístěných kolem válcového objektu a okamžitě vygeneruje virtuální 3D model povrchu daného předmětu. „Vzhledem k tomu, že vyrábíme produkty té nejvyšší kvality, chceme si být jisti, že každý štítek je na lahvi souměrně zarovnán a umístěn na správném místě. “ Tom Grimsley jr., McIlhenny Dále vytváří plynulý, nezkreslený a rozvinutý obraz celé plochy, jenž může být následně použit pro optické rozpoznávání znaků (OCR), snímání čárových kódů a další softwarové nástroje strojového vidění. „Tento kontrolní systém nám poskytuje důvěru v kvalitu a shodnost každého výrobku, který expedujeme,“ svěřil se Tom Grimsley. „Kont rolní systém již pok r yl náklady na jeho pořízení, a to především z toho důvodu, že našim zákazníkům dodáváme pouze vyhovující výrobky. Rovněž se zlepšila celková kvalita produktu. Pokud se nějakým způsobem pokazí přístroj, jenž pak způsobuje nesprávné umístění štítků, jsme schopni tento problém identifikovat již u prvního štítku. Celkově jsme více spokojeni s naší kvalitou a máme jistotu, že každý výrobek, který expedujeme, odpovídá našim firemním standardům.“ Roční úspora ve výši 250 000 USD Výrobce potravin, jehož sortiment tvoří mnoho různých značek, balí jednotlivé porce produktů do krabic o rozměrech 3 × 2 × 1,5 stopy (š × d × v). Krabice putují po dopravníku až na místo, kde dojde k jejich rozdělení a roztřídění podle místa určení. Čárové kódy, které jsou umístěny na krabicích na různých místech, jsou načítány během krátké přestávky dopravníku přímo před rozdělovací lištou. Společnost se rozhodla pro pořízení stávajícího laserového snímače čárových kódů poté, co zhlédla ukázku jisté společnosti, ale po jeho instalaci zjistila, že tato technologie ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU 2.12.2013 17:45:31 Obrázek 4: Provozní obrazovka se správným obrazem/přijatelným výrobkem. nebude v jejích podmínkách bohužel fungovat kvůli zkreslení zorného úhlu a relativní velikosti kódu v závislosti na vzdálenosti. Laserový snímač byl nainstalován ve vzdálenosti 36 palců, ve výšce 36 palců a zaměřen směrem dolů pod úhlem 45 stupňů vůči zkoušenému povrchu. Vzhledem ke zkreslení způsobenému nainstalovaným úhlem, jakož i vzdálenosti od čárového kódu se účinnost laserového snímače pohybovala na úrovni pouhých 20 až 30 %. Společnost se snažila vyřešit tento problém tím, že usadila operátora do míst, kde dochází k třídění krabic, aby manuálně nasměrovával krabice na správná místa v případě, že jejich čárové kódy nebyly řádně načteny. Protože výroba probíhá ve třísměnném provozu, celoroční náklady společnosti z důvodu neúčinnosti laserového snímače jsou odhadovány na 100 000 USD za tři plné pracovní úvazky. Tento způsob řešení někdy zapříčinil, že krabice byly odeslány na nesprávná místa, což vedlo k nesprávně vyřízeným objednávkám a vrácení zboží, které už nebylo možno následně uvolnit k prodeji. Ztráty přisuzované těmto chybám byly odhadnuty až na 150 000 USD ročně. Společnost Crescent Electric Supply Company, která prodává a zavádí ve firmách strojové vidění, přišla s mnohem lepší metodou. „Od prvního okamžiku, kdy jsem měl možnost prohlédnout si aktuální ustavení jejich snímací technologie, jsem věděl, že neexistuje žádný způsob, jak by laserový snímač mohl v tomto případě fungovat,“ konstatoval RU-11-12_2013.indd 27 Rick Rasbitsky, servisní a aplikační technik společnosti Crescent Electric. Jeho návrh spočíval v osazení snímače čárových kódů 50milimetrovým objektivem a jeho upevnění přesně na to místo, kde byl původní laserový snímač. Kromě toho nainstaloval externí modré světlo (SV75) pod malým úhlem vůči krabici, aby lépe osvětlil kontrolní oblast o rozměrech 12 × 12 palců, a poté připojil snímač čárových kódů. Od okamžiku, kdy obrazový snímač čárových kódů zahájil provoz, vykazuje 100% úspěšnost načítání. „Výrobce potravin byl velmi překvapen a nadmíru spokojen,“ zdůraznil Rick Rasbitsky. „Zařízení načítá kódy celou dobu se stoprocentní úspěšností a bez ohledu na aktuální umístění či polohu štítků.“ Od té doby, co byl laserový snímač nahrazen obrazovým snímačem čárových kódů, eliminoval výrobce potravin náklady na jednoho zaměstnance na směnu, jenž byl pověřen manuálním nasměrováním krabic. Rovněž už nedochází k expedování zboží nesprávným zákazníkům, což eliminuje dřívější ztráty způsobené vráceným zbožím. Vedení společnosti je s obrazovým snímačem čárového kódu a roční úsporou ve výši 250 000 USD natolik spokojeno, že plánuje nákup dalších zařízení pro zbývající balicí linky. Správa alergenů, kvalita výrobků, ověřování kompletace, kontrola balení a úplná dohledatelnost jsou klíčovými problémy, kterým potravinářský a nápojový průmysl v současné době čelí. Tech nologie st rojového viděn í přispívá společnostem podnikajícím v potravinářském a nápojovém průmyslu ke zkvalitnění výroby a ke zvýšení průchodnosti výrobního procesu tím, že zabraňuje vzniku chyb, ověřuje kompletaci a sledování a získává informace v každé fázi výrobního procesu. Promyšlenější automatizace prostřednictvím kamerových systémů a obrazového snímání může pomoci generovat nižší výrobní náklady a je zárukou vyšší spokojenosti zákazníků. John Lewis je manažer pro styk s veřejností ve společnosti Cognex. Trápí Vás problém opotřebování ložisek točivých elektrických strojů a k nim připojených zátěží? Jednoduchou a přesto velice účinnou pasivní ochranu představují kroužky Aegis vyvinuté na základě nejnovějších výzkumů na poli uhlíkových vláken. Překročte e hranice současné diagnos ky se scopemeterem meterem Fluke 190! 0! Blue Panther s.r.o. je autorizovaným zástupcem značek FLUKE a AEGIS v České a Slovenské republice. Blue Panther s.r.o. Mezi Vodami 29 143 00 Praha 4 - Modřany Tel.: 241 762 724-5 Fax: 241 773 251 www.blue-panther.cz Blue Panther Slovakia, s.r.o. Trnavská 112 812 01 Bratislava Tel./Fax: 248 292 215 www.blue-panther.sk 2.12.2013 17:53:53 ÚDRŽBA & SPRÁVA Loctite upevňuje svoje vedoucí postavení v oblasti bezpečnosti a ochrany zdraví při práci Z načka Loctite společnosti Henkel rozšířila na konci loňského roku svoji nabídku v oblast i bez pečnost i a ochrany zdraví při práci nikoli pouze o jeden, ale hned o tři inovativní anaerobní produkty najednou. Upevňovač Loctite 6300 na upevňování válcových sestav, plošné těsnění Loctite 5800 a těsnění trubkových závitů Loctite 5400 podtrhují vedoucí pozici společnosti Henkel tam, kde se kombinuje špičková technologie s udržitelností. Díky tomu je Henkel v současnosti jedinou společností, která nabízí kompletní portfolio zdravotně nezávadných anaerobních lepidel. Stejně jako jiné moder ní společnosti na trhu usiluje společnost Henkel dlouhodobě nejen o špičkovou kvalitu svých technologií a produktů, ale také o udržitelný rozvoj, ochranu životního prostředí, bezpečnost a ochranu zdraví při práci. V souladu s tímto trendem se neustále vyvíjí nové a bezpečnější produkty pro oblast pr ůmyslového lepení a těsnění. Společnost Henkel velmi úspěšně uvedla na trh svoje první dva anaerobní produkty s „čistým“ bezpečnostním listem již v roce 2009. Konkrétně se jednalo o produkty pro zajišťování závitů se střední pevností Loctite 2400 a s vysokou pevností Loctite 2700. Byly to vlastně zdravotně nezávadné varianty velmi populárních a rozšířených produktů Loctite 243 a Loctite 270, bez nichž si dnes již ani nedovedeme představit zajišťování závitových spojů. Rovněž tři nově vyvinuté anaerobní produkty Loctite neobsahují žádné nebezpečné složky. To znamená, že podle přísných předpisů EU č. 1907/2006 – ISO 11014 -1 nemusí být označeny žádnými výstražnými symboly, R nebo S větami. Rovněž neobsahují látky deklarované jako CMR (karcinogen ní, mutagen ní a reprodukční toxiny). Rozšířením nabídky produkt ů Loctite tímto směrem dává společnost Henkel svým zákazníkům ještě větší možnost výběru z progresivních, zdravotně nezávadných a bezpečných řešení. Inovace pro zlepšení bezpečnosti a ochrany zdraví při práci Krédem společnosti Henkel je, aby každým svým novým produktem zaváděným na trh přispěla k udržitelnému rozvoji. „Při vývoji produktů pro segment průmyslových lepidel se zaměřujeme především na bezpečnost a ochranu zdraví při práci,“ vysvětluje Grita Berendt, produktová manažerka pro anaerobní lepidla a těsniva značky Loctite. „Protože pro nás ve společnosti Henkel jsou důležité nejen prvotřídní vlastnosti produktu, ale rovněž odpovědnost za zdraví a bezpečnost našich zákazníků.“ Rozhodujícím aspektem při vývoji nových lepidel je odstranění nebezpečných složek, aniž by se zhoršily technické vlastnosti produktu. Proto také tři nové produkty Loctite nabízejí nejen vynikající vlastnosti, které uživatelé znají a jimž důvěřují, ale 28 • listopad/prosinec 2013 RU-11-12_2013.indd 28 ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU 2.12.2013 17:45:37 také splňují nejpřísnější požadavky na zdravotní nezávadnost a bezpečnost. Henkel tak nabízí svým zákazníkům významné zvýšení přidané hodnoty, protože první kompletní řada anaerobních lepidel aktivně podporuje firmy v oblasti průmyslové výroby a údržby v jejich úsilí o zlepšování bezpečnosti a ochrany zdraví svých pracovníků. Zdravotně nezávadné produkty Loctite poskytují řešení s obvyklou pevností a se všemi ověřenými vlastnostmi v mnoha oblastech spojování kovů. Podívejme se nyní na jednotlivé novinky podrobněji: Vysokopevnostní upevňovač válcových spojů Loctite 6300 má tmavě zelenou barvu, viskozitu 350 mPa•s a pevnost ve smyku 20 N/mm². Loctite 5800 je tixotropní produkt používaný jako plošné těsnění kovových přírub, má červenou barvu, viskozitu 150 000 mPa•s a pevnost ve smyku 12 N/mm². Produkt pro těsnění trubkových závitů se střední pevností Loctite 5400 je rovněž tixotropní, má tmavě žlutou barvu, viskozitu 27 000 mPa•s a moment odtržení 19 Nm. Všechny tři produkty rovněž obsahují fluorescenční přísadu pro snadnou detekci při osvitu UV zářením. I díky těmto novinkám je značka LOCTITE už celá desetiletí symbolem kvality, spolehlivosti a inovativního přístupu k potřebám zákazníků. Více informací o těchto produktech naleznete na webových stránkách www.loctitesolutions.com. Odstraňuje riziko ... ;KJTUĶUFWÓDFPBOBFSPCOÓDIQSPEVLUFDI-PDUJUF¥QSPCF[QFIJOPTUBPDISBOV[ESBWÓQœJQSÈDJ Zajišťování závitů I Těsnění trubkových závitů I Upevňování I Těsnění přírub Přínosy pro vás: tiüJTUâiCF[QFIJOPTUOÓMJTUTäÈEOâNJTZNCPMZOFCF[QFIJOPTUJ äÈEOÏ3WĶUZäÈEOÏ4WĶUZ t1SPWĶœFOâWâLPO-PDUJUF® t,PNQMFYOÓœBEBvCF[QFIJOâDIiBOBFSPCOÓDIQSPEVLUV Více informací naleznete na www.loctitesolutions.com RU-11-12_2013.indd 29 … zachovává výkon a kvalitu. ÇÈEOÏCF[QFIJOPTUOÓÞEBKFWCPEFDIBCF[QFIJOPTUOÓIPMJTUV 1PEMF&4 IJo*40 2.12.2013 17:55:29 ÚDRŽBA & SPRÁVA Jaký detektor Ultraprobe® zvolit? Frekvence ultrazvuku Při úniku tlakových médií, jako je vzduch, technické plyny a pára, vzniká ultrazvuk o frekvenci 40 kHz, stejně tak jako při elektrických výbojích typu koróna nebo oblouk. Při kontrole netěsností ventilů a posuzování funkčnosti odvaděčů kondenzátu se využívá ultrazvukový signál o frekvenci 25 kHz. Diagnostika ložisek a souvisejících mechanických zařízení probíhá při frekvenci ultrazvuku 30 kHz. Podle požadované aplikace ultrazvukového detektoru se potom volí model detektoru Ultraprobe® buď s pevnou pracovní frekvencí, která je v pásmu kolem 40 kHz, nebo model s nastavitelnou frekvencí od 20 do 100 kHz. U lt r a z v u kové det ek t or y Ultraprobe ® se využívají na lokalizaci a kvantifikaci úniků tlakových médií, uplatňují se při kontrole ventilů a odvaděčů kondenzátu, slouží k diagnostice valivých ložisek a používají se pro detekci výbojů v elektrických zařízeních. Detektory Ultraprobe ® představují ucelenou řadu přístrojů, které podle svého provedení poskytují analogové nebo digitální údaje o ultrazvukových projevech tlakových, mechanických a elektrických zařízení a systémů. Pro vhodnou volbu konkrétního detektoru Ultraprobe ® je nutné zohlednit předpokládané použití detektoru a zvážit jeho využití z hlediska zpracování výsledků provedené diagnostiky. V tomto článku tedy uvedeme tři základní hlediska, která určují, jaký typ detektoru Ultraprobe® zvolit. Šíření ultrazvuku Ultrazvukový signál, který vzniká při únicích z tlakových systémů nebo při elektrických výbojích, se šíří okolním prostředím, tedy převážně vzduchem. Pro jeho detekci se používají přehledové a směrové senzory, které jsou vlastně měřicí piezoelektrické mikrofony, a říká se jim skenovací moduly. Jsou v provedení přehledovém – se širokou směrovou charakteristikou nebo směrovém – s úzkým směrovým diagramem pro přesnou lokalizaci zdroje úniku na velkou vzdálenost. Ultrazvukový signál vznikající ve ventilech nebo odvaděčích kondenzátu a při chodu valivých ložisek se šíří jejich materiálem a navazujícími konstrukcemi, tedy převážně kovy. Pro detekci tohoto ultrazvuku se používají dotykové senzory, ve kterých je piezoelektrický člen navázaný na kovový dotyk. Tyto senzory se nazývají kontaktní moduly a jsou v provedení buď s dotykovým hrotem, nebo s magnetickým upínačem. Porovnání vlastností detektorů Ultraprobe® Ultraprobe ® 100 Provedení 201 Analogové • 10000 15000 Pokročilé digitální • • • • • • • • • • • • • • • • Nastavitelná frekvence Mechanický regulátor 9000 Základní digitální Grafický displej Pevná frekvence 3000 • Ručkové měřidlo Sloupcový LED ukazatel 2000 • • Rotační digitální ovladač • Barevný dotykový displej • Přenos dat do PC • Přenos dat do a z PC • • • Diagnostická trasa v přístroji Záznam ultrazvuku v přístroji • Analýza ultrazvuku v PC • • • Analýza ultrazvuku v přístroji • Bezkontaktní teploměr • Fotoaparát s bleskem • Laserový ukazatel • • Program Ultratrend DMS Program UE Spectralyzer 30 • listopad/prosinec 2013 RU-11-12_2013.indd 30 • • • • • ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU 2.12.2013 17:45:40 Všechny detektory Ultraprobe ® umožňují připojení jak skenovacích, tak kontaktních modulů. Podle požadované aplikace se potom volí sada, která obsahuje buď skenovací nebo kontaktní moduly, nebo kombinovaná sada s oběma typy modulů. Vyhodnocení ultrazvuku Základními vlastnostmi diagnostického ultrazvuku je jeho směr a intenzita. Směr udává místo původu ultrazvuku a ukazuje na jeho zdroj, kterým je například netěsnost nebo porušení izolace. Směr zdroje ultrazvuku se posuzuje podle zaměření ultrazvukového detektoru na konkrétní technologický prvek. Intenzita je kvantitativní charakteristikou a souvisí například s velikostí netěsnosti, s intenzitou výboje nebo mírou poškození ložiska. Intenzita ultrazvuku se udává v dB a může být vyjádřena jednoduchým sloupcovým indikátorem, ručkovým měřidlem nebo číselným údajem na displeji. Analogové detektory Ultraprobe ® umožňují porovnání intenzity jednotlivých indikací a přibližné stanovení jejich hodnoty v dB. Detektory Ultraprobe® s digitálním zpracování signálu umožňují jednoznačné stanovení intenzity ultrazvuku v dB současně s jejím záznamem pro další zpracování. Ultrazvukový signál lze také vyhodnotit kvalitativně, což má význam zejména u periodických dějů, jako je pracovní cyklus odvaděče kondenzátu nebo chod rotujícího valivého ložiska. Základní kvalitativní vyhodnocení je možné sluchem obsluhy a je založeno pouze na zkušenosti. Pokročilé digitální detektory Ultraprobe® umožňují ultrazvukový signál zaznamenat v digitální podobě a umožnit jeho zpracování v harmonickém analyzátoru. Výsledky této analýzy poskytují kvantifikátory, podle nichž lze objektivně posuzovat stav diagnostikovaného zařízení. Máme-li tedy posouzenou diagnostickou úlohu z hlediska frekvence, šíření a vyhodnocení ultrazvuku, můžeme přistoupit k volbě vhodného modelu detektoru Ultraprobe ®. Při tom může pomoci přehledná tabulka vlastností jednotlivých detektorů Ultraprobe® a základní popis vybraných modelů. Ultraprobe® 100 Nejjednodušší analogový model s pevným frekvenčním pásmem kolem 40 kHz umožní jednoduchou detekci úniků a výbojů při použití skenovacího modulu. Po připojení kontaktního modulu se dá použít pro přehledovou diagnostiku odvaděčů kondenzátu a valivých ložisek. Poslouží jako běžný nástroj denní údržby. Ultraprobe® 3000 Základní digitální přístroj má také pevnou pracovní frekvenci 40 kHz. Ve spojení se skenovacími a kontaktními moduly umožní diagnostiku tlakových rozvodů, elektrických zařízení, ventilů a ložisek. Díky paměti digitálně naměřených intenzit ultrazvuku poskytne údaje pro program Ultratrend DMS, který umožní zpracovat odhad velikosti zjištěných úniků v objemových i finančních jednotkách. Ultraprobe® 9000 Vyšší model digitálního přístroje má již nastavitelnou pracovní frekvenci v celém rozsahu a umožní tak plně využít citlivosti skenovacích a kontaktních modulů na bázi technologie Ultraprobe ® Ultrazvuková průmyslová diagnostika Zjišťování úniku tlakového vzduchu Kontrola ventilů a odvaděčů kondenzátu Diagnostika valivých ložisek Vyhledávání elektrických výbojů TSI System s. r. o. Mariánské nám. 1 617 00 Brno ČR tel. +420 545 129 462 fax 545 129 467 [email protected] www.tsisystem.cz ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU RU-11-12_2013.indd 31 listopad/prosinec 2013 • 31 2.12.2013 17:45:40 ÚDRŽBA & SPRÁVA TriSonic. Přístroj je předurčen pro rozsáhlejší diagnostické úlohy. Díky paměti naměřených hodnot je ve spojení s programem Ultratrend DMS velmi vhodný pro trendovou analýzu stavu valivých ložisek. Ultraprobe® 10000 Pokročilý ultrazvukový detektor s nastavitelnou pracovní frekvencí, pamětí hodnot intenzity a s možností digitálního záznamu ultrazvuku pokryje celou šířku problematiky ultrazvukové diagnostiky. Naměřená data lze zpracovávat v programu Ultratrend DMS, který poskytuje odhady úniků tlakových médií a trendovou analýzu vývoje detekovaných poruch. Zpracování zaznamenaných průběhů ultrazvukového signálu v programu UE Spectralyzer umožňuje pomocí harmonické analýzy popsat stav valivých ložisek nebo jiných, periodicky pracujících zařízení. Ultraprobe® 15000 Nejvyspělejší model detektor u představuje komplexní diagnostický systém, který umožňuje metodicky 32 • listopad/prosinec 2013 RU-11-12_2013.indd 32 podporovanou diagnostiku a detailní zpracování naměřených hodnot přímo v přístroji. Pokrývá celé spektrum diagnostického ultrazvuku a využívá citlivých skenovacích a kontaktních modulů TriSonic. Pro dokonalou dokumentaci provedené diagnostiky obsahuje navíc laserový ukazatel směru ultrazvuku, bezkontaktní teploměr a digitální fotoaparát s bleskem. Tak je každá diagnostická prohlídka plně dokumentovatelná fotografií celkové situace s alfanumerickou ident if i kací d iag nost i kova ného zařízení, s naměřenou hodnotou intenzity ultrazvuku a časovými údaji, s hodnotou povrchové teploty zařízení a s přesným označením m íst a kont roly. Vel k ý barev ný dotykový displej umožňuje nejen přehledné zobrazení všech nastavených parametrů přístroje a všech naměřených hodnot včetně fotografií, ale také jeho jednoduché a pohodlné ovládání. Zároveň lze zaznamenat průběh ultrazvuku a přímo v přístroji provést harmonickou analýzu a její výsledky zobrazit na jeho displeji. Celková správa diagnostických tras je zajištěna programem Ultratrend DMS, detailní analýzu zaznamenaného ultrazvuku lze provést v programu UE Spectralyzer. K detektorům Ultraprobe® je k dispozici celá řada speciálních skenovacích i kontaktních modulů, ať už se jedná o magneticky upínané, dálkové směrové s laserovým zaměřováním, fokusované nablízko nebo kontaktní s prodlužovacími nástavci. Také je možné použít teleskopické držáky skenovacích i kontaktních modulů pro diagnostiku špatně přístupných míst. Pro kontrolu těsnosti uzavřených prostorů lze využít několika typů generátorů ultrazvukového signálu. Vhodnou volbou ultrazvukového detektoru Ultraprobe ® a jeho příslušenství lze optimálně využít jeho vlastností pro požadované diagnostické úlohy a dosáhnout tak příznivé návratnosti vložené investice. TSI System s.r.o. Mariánské náměstí 1 617 00 Brno www.tsisystem.cz ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU 2.12.2013 17:45:40 TOP PRODUKTY Osvědčený malý řídicí systém Zelio Logic a nový interaktivní mikropanel Magelis: nyní ve startovacím balíčku alé řídicí systémy – typicky Zelio Logic – přinášejí automatizaci i do aplikací, kde to dříve nebylo z ekonomických důvodů běž né. Sk věle se uplatňují v průmyslu, infrastruktuře, komerčních budovách i domácnostech. Zajistí například automatizaci malých výrobních, dokončovacích, montážních a balicích linek, nevelkých čistíren odpadních vod nebo systémů osvětlení, kompresorů a chlazení. Nyní lze výkon malého řídicího systému Zelio Logic od Schneider Electric dále zvýšit díky interaktivnímu 3,4" mikropanelu Magelis HMI STO 501. Uživatel získá řadu nových funkcí – například alar my, data M SR3PACKSTO – se slevou 40 % (tedy za 7 777 Kč). Balíček obsahuje: • operátorský panel Magelis HMI STO 501; • malý ř ídicí systém Zelio Logic SR3B101BD; • napájecí zdroj Phaseo ABL8MEM24012; • kabel k propojení operátorského panelu Magelis a malého řídicího systému Zelio Logic; • USB programovací kabel. logging nebo animaci procesů. Po speciálním protokolu je možné přenášet až 40 celočíselných proměnných. Pro aktivní zájemce je do 31. prosince 2013 připraven star tovací balíček – pod typovým označením Bližší informace jsou připraveni poskytnout specialisté Zákaznického centra společnosti Schneider Electric na telefonním čísle 382 766 333. www.schneider-electric.cz Z A D A V AT E L É rekla my název společnosti strana www stránky telefon Blue Panther s.r.o. 27, TD22–24 www.blue-panther.cz +420 241 762 724-5 FLIR Systems AB TD13 www.flir.com +46 (0)8 753 25 00 FOXON s.r.o. II. obálka www.foxon.cz +420 484 845 555 Henkel ČR spol. s r.o. 28–29 www.loctite.cz +420 220 101 410 Leonardo Technology s.r.o. 1 www.lt.cz +420 777 584 636 Papouch s. r. o. 15 www.papouch.com +420 267 314 267 POINT.X spol. s r.o. IV. obálka www.pointx.cz +420 222 319 395 SCHMACHTL CZ spol. s r.o. 9 www.schmachtl.cz + 420 244 001 500 Schneider Electric CZ, s. r. o. 20–22, 33 www.schneider-electric.cz +420 382 766 333 TSI System s.r.o. 30–32 www.tsisystem.cz +420 545 129 462 ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU RU-11-12_2013.indd 33 listopad/prosinec 2013 • 33 2.12.2013 17:45:41 ZAOSTŘENO Odborným výcvikem získáte maximum z vašeho talentu Bob Vavra Plant Engineering K onečně jsme svědky vzestupu popularity, co se týče rozhodnutí mladých lidí ohledně jejich zájmu rozjet svou kariéru v rámci průmyslové výroby. Časopis Plant Engineering strávil posledních osm let psaním na toto téma, a je povzbudivé vidět stoupající míru zájmu jak na podnikové úrovni, tak i na úrovni průmyslových asociací. Všichni významní hráči v průmyslovém prostředí poukazují stále na stejnou základní pravdu: výroba představuje stabilní kariéru s velkým potenciálem růstu a její budoucnost spočívá v naší schopnosti přilákat a udržet si ty nejlepší lidi. Situace se podobá jedné velké události, která startuje vždy v září – na začátku fotbalové sezóny univerzit USA. Obecně úspěch sportu v rámci univerzit, a ve fotbale to platí zvlášť, závisí na vyhledávání, trénování a rozvoji individuálních talentů i na zdokonalování smyslu pro kolektivní hru. Úspěšný fotbalový tým není sbírkou individuálně talentovaných hráčů, nýbrž kombinací vyvážených a takticky skloubených talentů, což vede k dosažení nejlepších výsledků. Mít talent je velká pomoc, ale správné vedení je důležitější; každým rokem se objeví univerzita, která překoná svůj „nedostatek vnímaného talentu“, aby z řad jejích sportovců vzešlo družstvo, které podává nadprůměrné výsledky a o němž sportovní komentátoři s oblibou hovoří jako o „skokanech roku/sezóny“. (Pozn. překladatele: V originále článku je použit výraz „overachievers”. Do češtiny je možné tento obrat přeložit asi takto: osoba dosahující prostřednictvím své snaživosti, úsilí a pracovitosti vyšší výkonnosti, než by se podle předpokládaných možností, schopností a dovedností dalo očekávat (např. ve studiu). Českému čtenáři jistě stačí připomenout jméno Hujer 34 • listopad/prosinec 2013 RU-11-12_2013.indd 34 a okamžitě je mu jasné, koho si má pod tímto označením představit.) Jako bývalý dopisovatel sportovní rubriky jsem termín rovněž čas od času použil. V průběhu posledních několika let jsem si však uvědomil, že tento termín je vlastně docela ponižující jak pro hráče, tak i pro trenéry. Talent je pro hráče, kteří nejsou ochotni na sobě tvrdě pracovat, často zbytečný a trenéři zpravidla nevědí, jak z talentu daného hráče vytěžit to nejlepší. Současně ti hráči, kteří usilovně pracují na tom, aby zlepšili své výsledky, a trenéři, kteří stavějí tyto hráče na nejlepší posty, aby zajistili svému týmu výhru, nejsou přeci hujery. Já tomu říkám ztělesnění úspěchu. Ztělesněním výroby je pak vytváření hotových výrobků ze surovin. Takto postupujeme v rámci našeho výrobního procesu a musíme být připraveni, že nás čeká stejná práce i s našimi lidmi. Teoretické vzdělání připraví novou generaci pracovníků jen do určité míry. Musíme být připraveni postarat se o tyto mladé lidi, kteří k nám přicházejí s ochotou učit se novým věcem, a dokončit práci, kterou začali naši kolegové v rámci vzdělávacího systému na školách. Vzájem né par t nerst ví nabylo v posledních letech na významu, jelikož si pedagogové, výrobci a politici na všech úrovních uvědomili, že silná, odborně vzdělaná výrobní pracovní síla může přilákat dobře placená pracovní místa a podpořit hospodářský rozvoj. Výrobci mohou rozvíjet podnikání a zefektivnit náklady tím, že podniknou maximum pro rozvoj pracovní síly, a naopak bez této silné pracovní síly v zádech mohou jednoduše ztratit šanci dostat se dál. Odborné vzdělávání a výcvik v podnicích jsou tím základním prvkem. Výcvik staví na dovednostech získaných ve školách a formuje daného pracovníka podle toho, co daná organizace potřebuje, aby uspěla v konkurenčním prostředí. Čím více dovedností každý člen v týmu má, tím univerzálnější pracovní sílu má podnik k dispozici, a tak je schopen čelit jakýmkoli výzvám, které se dříve či později dostaví. Myšlenka flexibilní pracovní síly, která je všestranně vycvičená, svižná a schopná rychle se přizpůsobit novým požadavkům zákazníků, zaručeně přináší vyšší produktivitu a pracovníci mají možnost vyhnout se stereotypu nudné či stále se opakující práce. V některých podnicích, které jsem měl možnost letos navštívit, se dokonce rozhodli finančně odměňovat ty pracovníky, kteří prokážou své schopnosti a dovednosti ve více oblastech, v nichž daná společnost podniká. Pokud umíte sestavit stroj, máte určitou definovanou hodnotu. Pokud jste schopni sestavit více strojů, je vaše hodnota vyšší, protože nemoc, zranění nebo pracovní tok nenaruší výrobní procesy. Peníze navíc, jež jsou přidávány k platu, mohou být podnětem k tomu, že můžete mít jistotu, že podstatná část výrobního procesu bude pokračovat bez přerušení. Během práce na rozvoji této nové generace pracovníků bychom však neměli zapomínat, že máme před sebou diametrálně odlišné lidi, než byla generace, která jim předcházela. Vyrůstali v symbióze s téměř dokonalými technickými přístroji a dobře chápou, co může přinést partnerství technologií a informací. Potřebují se naučit, jak svůj talent a znalosti v maximálně možné míře zúročit v provozním prostředí a jak tyto své schopnosti využít. Potřebují vedení a odborný výcvik. Potřebují zkušenosti, které jim musíme nabídnout. Všichni se samozřejmě máme jeden od druhého co učit, ale ta nepostradatelná hodnota, kterou by vedoucí pracovníci v průmyslové výrobě měli další generaci nabídnout, je zkušenost vycházející z praxe. Tyto dlouhodobé zkušenosti nelze jednoduše vložit do PC nebo nějaké aplikace. Přicházejí odjinud. Naše schopnost zprostředkovat tyto znalosti rozhodne o tom, jak rychle bude tato nová generace pokračovat v tradici, kterou jsme pro ně za ta léta vybudovali. ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU 2.12.2013 17:45:41 ISSN 1210-311X MK ČR: 5 979 TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA 2 ROČNÍK XXII 2013 ASOCIACE TECHNICKÝCH DIAGNOSTIKŮ ČESKÉ REPUBLIKY, o. s. ELEKTRODIAGNOSTIKA V ČESKÉ PRAXI Úvod do elektrodiagnostiky TD2 Problémy provozu a údržby elektromotorů TD3 Zvýšení spolehlivosti vysokonapěťových vedení TD10 Souborné vyhodnocení diagnostiky olejového transformátoru TD15 Údržba pohonů TD22 www.atdcr.cz RU-11-12_2013.indd TDOB1 2.12.2013 17:45:41 ® Asociace technických diagnostiků ČR, o.s. Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava 33. mezinárodní vědecká konference 33st International Scientific Conference ATD ČR ® DIAGO 2014 TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA STROJŮ A VÝROBNÍCH ZAŘÍZENÍ Technical Diagnostics of Machines and Manufacturing Equipment konference se koná pod záštitou prof. Ing. Ivo Vondráka, CSc., rektora VŠB-TU Ostrava doc. Ing. Ivo Hlavatého, Ph.D., děkana Fakulty strojní doc. Dr. Ing. Ladislava Kováře, vedoucího Katedry 340 28 - 29. ledna 2014 28 - 29. January 2014 Hotel RELAX, Rožnov pod Radhoštěm Podrobnější informace a registrace na www.atdcr.cz ® ATD ČR Zaměření konference : Konference je zaměřena na měřicí metody, přístroje a systémy používané v údržbě k objektivnímu zajišťování technického stavu, na řešení systémů údržby, na provozní zkušenosti z údržby strojů a zařízení, na řešení problematiky provozní údržby. Tématické okruhy : * monitorovací systémy technického stavu * tribotechnická diagnostika objektu a maziv * vibrační diagnostika a monitorování technického stavu * modální a strukturální analýzy objektu * termodiagnostika * diagnostika elektrických točivých strojů * informační a řídící systémy údržby * teorie systémů údržby * praktické zkušenosti z nasazení technické diagnostiky, řešení problematiky údržby * nasazení a využití technické diagnostiky k zajištění jakosti chodu a jakosti nových výrobků * technická diagnostika a provozní spolehlivost * vzdělávání v technické diagnostice a údržbě * certifikace způsobilosti osob v technické diagnostice * ustavování strojních systémů Adresa pro korespondenci : Ing. Jan Blata, Ph.D. Asociace technických diagnostiků ČR, o.s. Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava 17. listopadu 15 / 2172 708 33 Ostrava - Poruba tel.: +420 597 324 580, e-mail: [email protected], mobil: +420 605 317 606 RU-11-12_2013.indd TDOB2 2.12.2013 17:45:43 ELEKTRODIAGNOSTIKA Vážení přátelé údržby a všeho, co souvisí se zajišťováním provozní spolehlivosti strojů – podruhé. Znovu se Vám dostává do rukou vydání časopisu Řízení a údržba průmyslového podniku rozšířené o recenzované články relativně samostatného časopisu Technická diagnostika. Aktuální předmětné číslo připravila odborná skupina Elektrodiagnostiky Asociace technických diagnostiků České republiky, o. s. (ATD ČR, o. s.) a jsem plně přesvědčen, že uvedené články budou mít u odborné veřejnosti stejnou odezvu, jako měly články předchozího čísla zabývajícího se tribodiagnostikou. Dovolte mi, abych na tomto místě využil dané příležitosti a poděkoval odborné skupině tribodiagnostiky za zdárný průběh odborné konference Tribotechnika v údržbě a provozu 2013, která se uskutečnila ve dnech 5. a 6. listopadu 2013 a která byla spojena se setkáním profesně certifikovaných osob v daném oboru. Stejný dík patří odborné skupině vibrodiagnostiky za zorganizování profesního setkání certifikovaných osob a také odborné skupině montážních a optických měření, díky které proběhlo setkání certifikovaných osob také v tomto oboru. Nyní mi dovolte pár slov k nejbližší budoucnosti… Je to s podivem, ale rok 2013 nám již téměř uplynul a naplno se znovu rozjíždí organizace naší každoroční vlajkové lodi, mezinárodní konference DIAGO 2014. Bude se opět konat v hotelu Relax v Rožnově pod Radhoštěm ve dnech 28. a 29. ledna 2014 a na tuto akci Vás samozřejmě co nejsrdečněji zvu. Ve spolupráci s TRIBO, o. s. a VŠB-TU Ostrava se v současnosti začíná intenzivně pracovat na projektech, které se zabývají rozšířením a vytvořením zálohy Schválených školících pracovišť při ATD ČR, o.s. k výkonu některých funkcí technik diagnostik a vzděláváním v oboru údržby ve výrobních organizacích Moravskoslezského kraje. Vzhledem k tomu, že již nebudu mít možnost Vás v tomto kalendářním roce oslovit, dovolte mi popřát mnoho štěstí a zdraví v roce 2014, což je podle mě tím základem, od kterého se vše odvozuje – a věřte mi, že vím, o čem mluvím. doc. Ing. František Helebrant, CSc., VŠB-TU Ostrava prezident Asociace technických diagnostiků České republiky, o. s. OBSAH TD2 ÚVOD DO ELEKTRODIAGNOSTIKY TD3 PROBLÉMY PROVOZU A ÚDRŽBY ELEKTROMOTORŮ TD10 ZVÝŠENÍ SPOLEHLIVOSTI VYSOKONAPĚŤOVÝCH VEDENÍ TD15 SOUBORNÉ VYHODNOCENÍ DIAGNOSTIKY OLEJOVÉHO TRANSFORMÁTORU TD22 ÚDRŽBA POHONŮ TD10 ZVÝŠENÍ SPOLEHLIVOSTI VYSOKONAPĚŤOVÝCH VEDENÍ TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA RU-11-12_2013.indd TD1 2/2013 • 1 2.12.2013 17:45:43 ELEKTRODIAGNOSTIKA Úvod do elektrodiagnostiky STANISLAV MIŠÁK VEDOUCÍ ODBORNÉ SKUPINY ELEKTRODIAGNOSTIKY PŘI ATD ČR, O. S. V eškerá technická zařízení musejí fungovat tak, aby neohrozila osoby, které je obsluhují nebo pouze užívají, a také tak, aby nedošlo k jejich haváriím. Proto je nutné zjišťovat jejich aktuální technický stav či jejich funkční vlastnosti. I když je pro různá zařízení vyvinuto a používáno mnoho diagnostických metod, jejich efektivnost závisí především na schopnostech pracovníků, kteří je používají či vyhodnocují výsledky měření. Uvedené konstatování je zvláště důležité u elektrických zařízení, jež mohou nedokonalým provedením, závadou nebo poruchou snadno ohrozit zdraví či životy lidí. Obrovské rozšíření elektrických zařízení v průmyslu, dopravě, v domácnostech apod., kde bývají často obsluhovány nekvalifikovanými osobami, tuto důležitost ještě podtrhuje. Z těchto důvodů jsou předepisovány a prováděny revize elektrických zařízení ve lhůtách daných důležitostí a velikostí rizika, jež představují jednotlivé druhy tohoto zařízení. Revizní činnost provádějí revizní technici, kteří musejí absolvovat velmi přísné zkoušky na úřadech technického dozoru. Diagnostickou činnost však provádějí pracovníci, sice s elektrotechnickým vzděláním, ale bez jakéhokoliv ověřování jejich odborných znalostí používané diagnostické metody či její vhodnosti pro daný případ. V elektrotechnice musí mít diagnostik mimořádně odborné znalosti v oblasti struktury elektrotechnických materiálů, jejich technologického zpracování, stárnutí a degradace, principů funkčních vlastností elektrických zařízení, principů destruktivních i nedestruktivních zkoušek apod. Proto by měl být vytvořen kvalifikační a certifikační program, který by stanovil základní podmínky, jež musí pracovník zabývající se elektrodiagnostikou splnit, aby bylo zaručeno, že jsou jeho závěry reálné a věrohodné. V rámci Asociace technických diagnostiků, ČR o. s. bylo týmem odborné sekce elektrodiagnostiky vytvořeno školicí pracoviště obsazené fundovanými školiteli s podporou zázemí, které tvoří moderně vybavenými laboratořemi. Tím je garantováno kvalitní proškolení zájemců o kvalifikaci a certifikaci v oboru elektrodiagnostika. Obecným požadavkem pro kvalifikaci je, že pracovník má dostačující vzdělání, výcvik a zkušenosti k pochopení principů a postupů v těch oblastech elektrodiagnostiky, pro něž má být certifikován. Praktickou zkouškou pak tyto požadavky potvrdí. Osoby, které jsou certifikované v souladu s příslušnými normami, musejí být klasifikovány v jedné z několika TD2 • kategorií v závislosti na kvalifikaci. Musejí prokázat svou způsobilost v činnosti podle konceptů monitorování elektrických zařízení podle své kvalifikace. Pro oblast elektrodiagnostiky byly definovány tři základní kategorie pro danou kvalifikaci: Osoba certifikovaná v kategorii I je kvalifikovaná osoba certifikovaná pro provádění měření na elektrotechnických průmyslových zařízeních podle objektivních zavedených a uznávaných postupů a způsobů. Osoba certifikovaná pro kategorii II je kvalifikovaná pro provádění a/nebo řízení a/nebo sestavování programů pro monitorování stavu a diagnostiku elektrických zařízení v souladu s příslušnými normami. Musí být také kvalifikována pro výkon elektrodiagnostiky podle zavedených a uznávaných postupů a způsobů. Jde o pracovníka pro samostatný výkon diagnostiky. Osoba certifikovaná v kategorii III je kvalifikovaná pro provádění a/nebo řízení programů monitorování stavu a diagnostiku strojů v souladu s příslušnými normami pro všechny typy měření a analýzy elektrických zařízení. Osoba, která je certifikovaná v kategorii III, musí mít všechny znalosti a zručnosti, které se očekávají od osob certifikovaných v kategorii I a kategorii II. Musí být také kvalifikovaná pro nejnáročnější aplikace v současné elektrodiagnostice. Musí poskytovat technické vedení diagnostikům nižších kategorií. Mezi základní oblasti předmětu školení a následného procesu certifikace patří analýza provozních veličin, provozní a testovací diagnostika elektrických zařízení (elektrické stroje, přístroje a vedení). S ohledem na nedávno ukončený proces schválení školicího pracoviště byla realizována první série školení pro kategorii I. V současné době probíhá intenzivní jednání se zástupci odborných firem, aby pokračovaly rozběhnuté školicí a certifikační procesy. Trvalou snahou a cílem školení a certifikace v této odborné skupině je udržovat vysokou úroveň teoretických a praktických znalostí certifikovaných osob s ohledem na aktuální stav a moderní trendy v oblasti elektrodiagnostiky. Pro vybavení moderních laboratoří, které výše zmíněné umožňují, byly mimo jiné použity i finanční prostředky Moravskoslezského kraje. Další informace o způsobu školení k získání příslušné kategorie certifikace, informace o náplni jednotlivých kurzů a způsobu a průběhu zkoušek jsou dostupné na webu www.atdcr.cz. 2/2013 TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA RU-11-12_2013.indd TD2 2.12.2013 17:45:44 ELEKTRODIAGNOSTIKA Problémy provozu a údržby elektromotorů KAREL CHMELÍK VŠB-TU OSTRAVA ÚVOD Značné množství výrobních, dopravních i jiných zařízení je vybaveno elektrickým pohonem. Výhodné regulační vlastnosti, vysoká účinnost, chod bez vedlejších škodlivých produktů, poměrně nízká hlučnost, čistý provoz – to všechno jsou přednosti, pro které jsou v moderním životě přednostně elektrické pohony používány. Ostatně, i v běžné domácnosti používáme řadu spotřebičů, jež jsou poháněny elektrickými motorky. Pod pojmem „elektrický pohon“ rozumíme souhrn elektrického zařízení, které mění elektrickou energii na mechanickou a přitom zajišťuje regulaci získané mechanické práce. Jednou z důležitých částí elektrického pohonu je točivý elektrický stroj. Elektrické stroje, které pracující v průmyslu, v dopravě, zemědělství i v domácnostech, se dělí na nejrůznější druhy, provedení i výkony. V průmyslu se dnes nejvíce používají asynchronní motory, a proto se v tomto příspěvku budeme zabývat jejich nejdůležitějšími částmi, tj. izolačním systémem, ložisky, případně kluzným kontaktem a vlivy, které způsobují snižování jejich funkčních vlastností. SPOLEHLIVOST A ŽIVOTNOST ELEKTROMOTORŮ Funkčnost, spolehlivost a životnost technického díla, tedy i elektrických strojů, je ovlivněna třemi základními etapami: • Předvýrobní – určená úrovní aplikace vědy a výzkumu, projekcí a konstrukcí, návrhem vhodných materiálů a jejich optimálním využitím. • Výrobní – závisí na kvalitě použitých technologií při zpracování materiálů a jednotlivých částí stroje, na dodržování předepsaných technologických postupů a pečlivé výrobní kontrole, kvalifikaci a kázni pracovníků. • Provoz – zahrnuje i skladování, dopravu, montáž, správnou volbu a dimenzování motorů při projekci technologických celků. Dále sem patří pracovní podmínky, pro něž je stroj určen, a v neposlední řadě i správná obsluha, údržba a jištění. Tuto poslední etapu můžeme nazvat provozním prostředím. Provozní prostředí zahrnuje všechny vlivy působící na motor během provozu, a to jak vlivy okolního prostředí, tak i vlivy, které mají původ v činnosti a zatěžovacích podmínkách. Výsledkem působení provozního prostředí na elektrické stroje je znehodnocování (degradace) funkčních schopností jejich jednotlivých prvků. Jde o změnu vlastností způsobených fyzikálními a fyzikálně-chemickými ději v materiálech. Základními znehodnocujícími vlivy, jež působící na jakékoliv elektrické zařízení, které musí být zohledněny ve všech výše uvedených fázích, jsou: • teplota, • elektrické napětí, • mechanické namáhání, • termomechanické namáhání, • vlivy klimatu. Při zkoumání působení jednotlivých vlivů nelze uplatnit princip superpozice, což značně komplikuje objasňování degradačních procesů. Každá část elektrického stroje má jiné vlastnosti a je jinak citlivá na jednotlivé znehodnocující vlivy působící na stroj. Tyto vlivy mohou působit v různých kombinacích a časových následnostech (krátce řečeno Tab. 1 Procentní výskyt poruchovosti Rok Porucha 1975 1980 1985 1990 Tepelné znehodnocení N 18 % O 10 % N 24 % O 15 % N 30 % O 18 % N 26 % O 26 % 1995 O 17 % Závitový zkrat 16 % 12 % 15 % 12 % 17 % 15 % 15 % 18 % 31 % Zkrat na kostru Zkrat mezi fázemi Ložiska Hřídel Kostra a štíty 8% 5% 21 % 5% 1% 5% 5% 24 % 11 % 2% 18 % 1% 18 % 10 % 4% 6% 2% 15 % 13 % 6% 10 % 2% 2% 10 % 3% 10 % 2% 9% 14 % 6% 10 % 8% 11 % 11 % 4% 9% 2% 10 % 17 % 4% 5% 5% 20 % 3% TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA RU-11-12_2013.indd TD3 2/2013 • TD3 2.12.2013 17:45:44 ELEKTRODIAGNOSTIKA každý prvek elektrického stroje systému má jinou úroveň spolehlivosti). Povaha všech dějů je náhodná, a proto je každá část stroje v každém okamžiku definována určitým stavem vlastností a určitou pravděpodobností přechodu těchto vlastností do jiného stavu. Nový budoucí stav je vlivem působení degradačních činitelů horší. Mechanismem degradačního procesu může být: • stárnutí – chemický nebo fyzikální proces, při němž se mění vnitřní struktura materiálu, a tím rozhodující vlastnosti prvků stroje; • únava – fyzikální změny vnitřní struktury na základě fyzikálních procesů; • opotřebení – proces fyzikálních a chemických změn povrchové struktury, který se projevuje postupnou změnou vnějších vlastností. • Na kostrách asynchronních motorů, pokud nejsou uzemněny, se objeví napětí, které může být vyšší než napětí bezpečné a v případě uzemnění kostry protéká ochranným vodičem proud. • Napájecí síť může být ovlivněna harmonickými. Všechny uvedené nepříznivé jevy závisí zvláště na typu měniče, stavu motoru, délce vedení mezi motorem a měničem, druhu napájecí sítě, spínací frekvenci, výstupní frekvenci z měniče a době návratu napěťového pulsu. Tvar napětí na vstupu jednotlivých prvků pohonu s asynchronním motorem napájeného z napěťového měniče je zobrazen na Obr. 3. Znehodnocení prvku elektrického stroje může být nevratné (koroze, uhelnatění izolace apod.), nebo vratné (navlhnutí izolace). V Tab. 1 je uveden procentní výskyt poruchovosti u velkého souboru motorů podle roků a podle místa vzniku prvotní (nezávislé) poruchy. Stroje jsou v tabulce dále rozděleny na nové (N, tj. první porucha na stroji) a opravované (O, tj. stav, kdy u stroje byla opravena nebo vyměněna jeho podstatná část – vinutí, ložiska atd.). Je patrné, že z hlediska poruchovosti jsou nejčastější závitové zkraty a tepelné znehodnocení. ELEKTRICKÉ POHONY S ASYNCHRONNÍMI MOTORY V současné době je zvláště významná skutečnost, že aplikací regulačních pohonů s asynchronními motory můžeme v mnoha případech uspořit značné množství energie. Dnes již nejsou motory napájeny přímo ze sítě, ale z měničů frekvence. Pro napájení z měničů a jejich uplatnění v regulovaných pohonech je nutno splnit minimálně tři důležité podmínky: • používat běžně vyráběné motory všeobecného použití, • žádné nebo minimální ovlivnění motoru měničem, • žádné nebo minimální ovlivnění okolních zařízení a distribuční sítě. Činnost měničů vyvolává následující problémy: • Přechodný jev, který je vyvolán při každém spínacím pulsu a je doprovázen napěťovými špičkami (Obr. 1), jež převyšují hodnotu jmenovitého napětí motorů a strmými napěťovými změnami. To vše vede k namáhání izolačního systému motoru; napětí na svorkách motorů není sinusové, ale má tvar obdélníku složeného z mnoha pulsů (Obr. 2). • Je známo, že elektrická a elektronická zařízení se mohou vzájemně ovlivňovat a mohou být rušena elektrickými nebo magnetickými poli i signály. Vyzařování elektromagnetického pole tedy ruší činnost elektrického zařízení v okolí měničů, motorů i spojovacích vedení. • Vznikají nežádoucí induktivní a kapacitní vazby mezi silovými a ovládacími kabely. TD4 • Obr. 1 Přechodný jev – napěťové špičky Obr. 2 Napětí na svorkách motoru Obr. 3 Tvar napětí na vstupu jednotlivých prvků pohonu s asynchronním motorem napájeného z napěťového měniče 2/2013 TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA RU-11-12_2013.indd TD4 2.12.2013 17:45:44 ELEKTRODIAGNOSTIKA IZOLAČNÍ SYSTÉM ELEKTROMOTORU Izolační systém má rozhodující význam pro správnou funkci, životnost a spolehlivost elektrických strojů. Jeho úkolem je nejen izolovat živé aktivní části stroje navzájem i proti neživým částem, ale také usnadňovat odvod ztrátového tepla ze stroje, mechanicky zpevnit vinutí a vytvořit ochranu proti nebezpečnému dotyku. Životnost každého elektrického stroje je do značné míry dána životností izolačního systému vinutí. K prvkům izolačního systému motorů patří: • vodiče a jejich izolace, • drážková izolace, • izolace mezi vrstvami v drážce, • uzávěr drážky (drážkový klín), • mezivrstvová izolace čel, • bandáže, • izolace vývodů a podpěr vinutí, • impregnace. Podstatné tedy jsou: • laky či jiné izolanty na vodičích, které jednotlivé vodiče vůči sobě izolují (závitová izolace), • plošná izolace, izolující cívky vinutí vůči sobě, vůči kostře a cívky různých, • impregnanty zpevňující vinutí elektricky a mechanicky, chránící před vlivem vlhkosti, chemikálií, prachu atd. a dále zlepšující odvod tepla z vinutí, • bandáže vinutí, izolace spojů, vývodů a podpěr. Vlastnosti zvláště izolačních materiálů jsou ovlivňovány teplotou jak při výrobě, tak i při provozu elektrických strojů. Krátkodobé změny teploty mohou vyvolávat termomechanické namáhání, zvláště u izolovaných vodičů. Různá roztažnost materiálů vodiče a izolantu vede k mechanickému pnutí a k možnosti vzniku trhlinek v izolantu. Stárnutí izolantů vlivem tepla je nevratné. Elek t r ické na má há n í z pů sobují d ielek t r ické ztráty v izolantu. Při vyšším napětí dochází k růstu počtu volných nosičů náboje i jejich pohyblivosti v izolantu a materiál ztrácí své izolační vlastnosti. Nekontrolovatelné zvýšení elektrické vodivosti vede k průrazu izolantu. Velikost průrazného napětí závisí na intenzitě elektrického pole. Pokud vyloučíme teplotu a elektrické namáhání jako hlavní degradační činitele, dalším degradačním činitelem může být namáhání mechanické a termomechanické. Mechanickému namáhání jsou elektrické stroje vystaveny již při výrobě, dopravě, manipulaci a samozřejmě při provozu. Při provozu jde zejména o působení vibrací a mechanických rázů, které vznikají od technologického procesu, poháněného zařízení nebo od vadného mechanického spojení elektromotoru s poháněným zařízením. Vibrace mají degradační účinek na mechanické části stroje, zvláště na ložiska, hřídel atd., ale také na vinutí a jeho izolační systém. Odlišnosti napájení motorů z frekvenčních měničů od síťového napájení jsou: • napájecí napětí na svorkách motoru má tvar pravoúhlých pulsů, • značná strmost nárůstu napěťových pulsů, • velká četnost napěťových překmitů značně převyšující jmenovité napětí motoru, • proud motoru obsahuje harmonické. Při napájení sinusovým napětím je izolační systém namáhán rovnoměrně, to znamená, že se napětí rovnoměrně rozdělí na všechny cívky a závity fáze. Při napájení z měničů v důsledku strmých napěťových změn je rozdělení napětí podél vinutí značně nerovnoměrné. Na vstupních závitech vinutí je největší část napětí. Rychlost vnikání vlny do vinutí je mnohonásobně menší než rychlost nárůstu jejího čela; v důsledku toho se téměř celý ráz objeví na vstupní cívce. To značně namáhá zvláště závitovou izolaci. Závitová izolace vstupních závitů vinutí je ve srovnání s napájením ze sítě i desetkrát více namáhána. Na namáhání izolačního systému motoru mají vliv i délka kabelu mezi měničem a motorem, spínací frekvence a šířka pulsu atd. Můžeme tedy konstatovat, že u motorů napájených z měničů frekvence bude napěťové namáhání patřit k dominantním namáháním. Pro zjišťování aktuálního stavu izolačních systémů se používá množství diagnostických metod. Pro stanovení jednoznačné odpovědi o skutečném stavu funkčních vlastností je nutno použít několika metod, jejichž výsledky se srovnají a vzájemně doplní. Popis vhodných metod najdeme např. v [1] a [2]. LOŽISKA Vedle jiných druhů opotřebení ložisek rozeznáváme i elektrické opotřebení ložisek jako souhrn čistě elektrického, elektroerozívního a elektrolytického opotřebení. Čistě elektrické opotřebení vzniká trvalým průchodem elektrického proudu ložiskem. K tomu může docházet např. při velkém mechanickém přetížení ložisek. Elektroerozívní opotřebení je způsobené jiskrovými, případně obloukovými výboji. Jiskřením bude znehodnocováno i mazivo. U elektrických strojů dochází v některých případech ke vzniku hřídelových napětí, které můžeme naměřit mezi dvěma konci hřídele. Při nerespektování konstrukčních a montážních zásad může docházet k průchodu proudu přes ložiska. Vodivá cesta je vytvořena uzavřeným obvodem tvořeným kostrou motoru, štíty, ložisky a hřídelí. Také se může jednat o obvod, který se skládá z kapacit vinutí, vzduchové mezery, ložiska, případně kapacit dalších částí proti zemi. Průchodem proudu pak mohou být narušovány různé části ložisek, a tím zhoršován jejich provozní stav. Dříve než pojednáme o příčinách vzniku hřídelových napětí, je nutné tento termín definovat. Podle Obr. 4 se klasickým hřídelovým napětím rozumí hodnota označená TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA RU-11-12_2013.indd TD5 2/2013 • TD5 2.12.2013 17:45:44 ELEKTRODIAGNOSTIKA U H. Hodnota označená jako U Hz je napětí hřídele proti zemi, které se objevuje z jiných důvodů než napětí U H. může být, v závislosti na kvalitě a stavu maziva v ložisku, i mnohem vyšší. Obr. 6 Průběh napětí na zkušebním ložisku – II Obr. 4 Hřídelové napětí Hřídelové napětí je vnitřní napětí indukované časovou nebo prostorovou změnou magnetického toku. Je zdrojem proudu, který se uzavírá takovou cestou, jež vodivě spojuje oba konce hřídele. Toto napětí je měřitelné mezi konci hřídele. Příčinou vzniku hřídelových napětí může být nesymetrie elektrického nebo magnetického obvodu elektrického stroje. Nedokonalostí, výrobních, technologických nebo i provozních závad může být celá řada – excentricita vzduchové mezery, nedostatečně izolované upevňovací šrouby, spáry v magnetickém obvodu apod. Vlivem hřídelových napětí mohou pak vznikat ložiskové proudy. Při napájení motorů z měničů frekvence vznikají ještě další druhy ložiskových proudů, viz [4]. Ty pak vedle proudů způsobených poruchami izolačního systému a proudů pracovních způsobují znehodnocování jednotlivých prvků ložisek nebo i maziva. Pokud je hřídelové napětí malé a konstrukce i montáž motoru nemá závady, ložiskové proudy nevzniknou. Proudy mohou vzniknout, až když napětí mezi kroužkem a valivým tělískem ložiska nebo mezi hřídelí a pánví u strojů s kluznými ložisky překročí jistou velikost. Ta je dána průrazným napětím olejové nebo tukové vrstvičky mezi kroucími se částmi ložiska. Lepší a pravidelnější izolační vrstvičku vytváří mazání olejem než mazacím tukem. Válečková ložiska mívají nižší průrazné napětí mazací vrstvičky, obvykle se uvádí hodnota 0,5 V. Protože elektrický obvod vytvořený z hřídele, kostry a dvou ložisek (každý se dvěma valivými kontakty v sérii) musí hřídelové napětí dosahovat hodnoty cca 2 V. Naše zkušenosti ukazují [3], že průrazné napětí Obr. 5 Průběh napětí na zkušebním ložisku – I TD6 • Obr. 7 Narušení (roztavení) kluzné plochy kroužku Na Obr. 5. je zobrazen průběh napětí na zkušebním ložisku a proudu při průrazu olejového filmu. S růstem napětí (Obr. 6) roste i proud, až přejde na sinusový průběh. Je patrný nárůst proudu při zvyšování napětí. Na Obr. 7 je zachyceno patrné narušení (roztavení) kluzné plochy kroužku po elektrickém výboji. Obr. 8 Kluzné plochy ložiska po trvalém stohodinovém průchodu proudu Obr. 9 Kluzné plochy ložiska po trvalém stohodinovém průchodu proudu – detail 2/2013 TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA RU-11-12_2013.indd TD6 2.12.2013 17:45:44 ELEKTRODIAGNOSTIKA Obr. 8 zachycuje stav kluzné plochy ložiska po trvalém stohodinovém průchodu proudu. Detail je pak znázorněn na Obr. 9. Na valivém ložisku vzniká nejčastěji charakteristické drážkování, které mnozí autoři vysvětlují mnoha teoriemi. Zachycuje to Obr. 10. Na Obr. 11 je patrné značné zvětšení rýhování oproti Obr. 10 v místě hranice rýhování. Zdá se, že je velmi těžké najít souvislosti např. s frekvencí napájecího napětí motoru, spínací frekvencí měniče, počtem pólů motoru nebo jeho otáčkami apod. Studiu tvoření valchy se věnovali mnozí autoři již od třicátých let minulého století. Obr. 13 Vnější kroužek ložiska s izolací Obr. 14 Průběh vibrací motoru Obr. 10 Charakteristické drážkování Na Obr. 13 je demonstrován vnější kroužek ložiska s izolací. Oběžná dráha vnějšího kroužku je matná, s dvěma výrazně poškozenými částmi. Z detailů těchto částí je patrné, že zde již došlo ke vzniku únavových trhlin a odlupování materiálů, který byl následně rozválcován valivými elementy. Obě ložiska byla ve stroji současně, lze tedy předpokládat, že i u tohoto ložiska je příčinou poškození ložiskový proud, ačkoliv, jak bude uvedeno níže, někdy je izolace vnějšího kroužku doporučována pro omezení ložiskových proudů. Obr. 11 Charakteristické drážkování – detail Na Obr. 12 je viditelné porouchané ložisko z asynchronního motoru 1 000 kW, který byl napájen z měniče frekvence. Obr. 14 znázorňuje růst vibrací motoru a jejich pokles po výměně ložisek. Na jedné straně bylo použito běžné jednořadé kuličkové ložisko, na straně druhé ložisko s izolačním povlakem na vnějším kroužku. Na Obr. 13 je ilustrován vnější kroužek demontovaného ložiska standardního provedení. Na oběžné dráze vnějšího kroužku se nachází typické poškození označované jako valcha. Obr. 12 Porouchané ložisko z asynchronního motoru MOŽNOSTI ZAMEZENÍ PRŮCHODU PROUDŮ LOŽISKEM Proti znehodnocování vlastností ložisek elektrickým proudem nelze jednoznačně doporučit určitou ochranu. Je důležité posoudit, jakým napětím či proudem a z jakého zdroje bude motor napájen a jaký bude pracovní režim provozu motoru. Například zatížení a otáčky motoru ovlivňují mazání ložiska, a tím také jeho elektrické vlastnosti. Závěry takového šetření se pak uplatňují při návrhu způsobu ochrany proti ložiskovým proudům. Některé konstrukční úpravy a prostředky vedou k očekávanému výsledku jen za určitých podmínek. Je známo několik možností zamezení průchodu proudu ložisky elektrických strojů: • odstranění všech nesymetrií elektrického i magnetického obvodu, • správná montáž zařízení – vhodný napájecí kabel a zemnicí systém, • sinusový průběh napájecího napětí – použití filtrů při napájení z měničů, • preventivní prostředky a konstrukční úpravy: TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA RU-11-12_2013.indd TD7 2/2013 • TD7 2.12.2013 17:45:44 ELEKTRODIAGNOSTIKA • přerušení obvodu ložiskových proudů – izolace ložisek nebo ložiskových stojanů, použití ložisek izolovaných na vnějším nebo vnitřním kroužku nebo ložisek s keramickými valivými tělesy (hybridními), • připojení uzemněného kartáče na hřídel. Izolace ložiskových stojanů mají tloušťku materiálu řádově v milimetrech a byly vhodným prostředkem pro zamezení ložiskových proudů. Nevýhody tohoto řešení se pojí s rozdílnými mechanickými a tepelnými vlastnostmi izolačních a konstrukčních materiálů. Musí se také izolovat všechny kovové součásti, které mají styk motorem. Použití hybridních keramických ložisek (keramická valivá tělesa) znemožní poškození ložisek průchodem elektrického proudu. Cena tohoto druhu ložisek je výrazně vyšší než cena obyčejných ložisek. Cenově dostupnější je použití izolovaného ložiska. Zpravidla se na vnější kroužek ložiska nanese tenká keramická vrstva. To s sebou přináší úskalí daná především elektrotechnickými parametry izolace a mechanickými vlastnostmi. Znamená to rovněž další kapacitu do obvodu ložiskových proudů a ne vždy je toto řešení účinné. Proto je toto použitelné pouze pro zamezení proudu generovaného zdrojem sinusového průběhu s frekvencí nejvýše řádově 100 Hz. Zpravidla se používá jedno izolované ložisko v elektrickém stroji, kterým se zamezí průchodu proudu vytvořeného indukovaným hřídelovým napětím. Obr. 16 Uzemňovací kartáč tvořený mikrovlákny – I Obr. 17 Uzemňovací kartáč tvořený mikrovlákny – II KARTÁČE NA HŘÍDELI ASYNCHRONNÍCH MOTORŮ – UZEMŇOVACÍ KARTÁČE Kluzný kontakt v elektrických strojích býval často příčinou různých potíží a poruch. I když se zdálo, že elektrické stroje, které obsahují kluzný kontakt, jsou na ústupu, objevují se aplikace kluzného kontaktu i u strojů, v nichž bylo dříve jeho použití vyloučené. Jde zejména o asynchronní stroje s kotvou nakrátko používané v regulačních pohonech s frekvenčními měniči i jako generátory na větrných elektrárnách. Pro omezení vlivu ložiskových proudů se užívají kartáče umístěné na hřídeli asynchronního motoru. Tyto kartáče jsou pak spojeny vodivě s kostrou motoru. Při návrhu preventivní ochrany ložisek se často používá řešení, kdy je jedno ložisko izolováno a druhé přemostěno kartáčem. Vždy je potřeba zvážit pro konkrétní konfiguraci pohonu, co očekáváme od kluzného kontaktu při použití pro ochranu ložisek. Obr. 15 Klasický uzemňovací kartáč TD8 • Klasické uzemňovací kartáče (tj. grafitové, kovografitové apod.), zobrazené na Obr. 10, se umisťují u asynchronních motorů standardního provedení na vnitřní straně ložiskového štítu. Kluzný kontakt je jednak chráněn vůči vnějším vlivům a nečistotám, jednak umístění vně motoru zpravidla neumožňuje provedení hřídele. Klasické provedení držáku a kartáče vyžaduje poměrně vysoké nároky na montážní prostor. Je-li navíc kluzný kontakt umístěn uvnitř motoru, kontrola je možná až po jeho demontáži. Jiným řešením uzemňovacího kartáče je provedení ve formě mikrovláken – Obr. 10. Hlavní výhodou je, že se na motor dá namontovat dodatečně, přínosem jsou i jeho samočisticí schopnosti. Hřídel motoru není potřeba také dále upravovat. KLUZNÝ KONTAKT Většina současně používaných elektrických strojů točivých je vybavena kluzným kontaktem kartáč-komutátor nebo kartáč-kroužek, který obstarává převod proudu mezi statorem a rotorem. Samotný převod proudu i děje v kluzném kontaktu s sebou přináší řadu sporných otázek. Znalost problémů kluzného kontaktu je zvlášť důležitá při provozu stejnosměrných elektrických strojů, neboť většina závad těchto strojů souvisí přímo s poruchami převodu proudu mezi statorem a rotorem. I když jsou v poslední době zvláště rotační měniče stále více nahrazovány měniči statickými, zůstane i v budoucnu pro své výhodné regulační vlastnosti 2/2013 TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA RU-11-12_2013.indd TD8 2.12.2013 17:45:45 ELEKTRODIAGNOSTIKA Z uvedených rozdílů pak plynou náročnější požadavky stejnosměrný elektrický pohon velmi rozšířeným druhem pro údržbu těchto strojů. Je nutné pečlivě volit vhodnou pohonu – zvláště v dopravě, válcovnách, dolech apod. Existují elektrické stroje, například asynchronní motory kvalitu kartáčů, udržovat čistotu kluzné plochy kroužku nakrátko, jejichž rotor nepotřebuje žádné elektrické spojení nebo povrchu komutátoru atd. s vnějším obvodem. U většiny elektrických strojů je však nutné elektrické spojení s otáčejícími se částmi stroje ZÁVĚR Základním požadavkem provozovatelů je velká provozní s vnějším obvodem. Do rotoru je nutno: • buď přivést elektrickou energii nutnou pro chod stroje, spolehlivost elektrických strojů a elektrických zařízení nebo ji odvést (stejnosměrné a komutátorové stroje), vůbec. Cílem údržby je zachování funkčnosti zařízení. • přivést k otáčejícímu se induktoru elektrickou energii V průběhu posledních let se značně proměňuje přístup nutnou pro vytvoření magnetického pole ve stroji (syn- k údržbě všech výrobních zařízení. Při snižování počtu chronní generátory a motory), pracovníků a nákladů se vedení • řídit proud či otáčky elektricpodniků obvykle soustředí právě kého stroje zařízením umístěným Základ systému údržby je na údržbu. Základ systému údržby mimo tento stroj (kroužkové asyn- významně závislý na kvalifikaci je významně závislý na kvalifikaci chronní motory), pracovníků. Při řešení problémů • ve speciálních případech pracovníků. Při řešení probléjsou právě jejich zkušenosti z jakýchkoliv jiných důvodů. s předchozím fungováním zařímů jsou právě jejich zkušenosti zení nenahraditelné a umožňují Výše uvedený převod elektrické s předchozím fungováním zařízení napravit poruchové stavy. Je energie zprostředkovává na statoru na vědomostech a zkušenostech sběrné ústrojí a na rotoru komutátor nenahraditelné a umožňují napra- uvedených odborníků, aby v nejnebo kroužky. Na rozhraní mezi kratším čase a co nejpřesněji těmito dvěma částmi tedy musí vit poruchové stavy. Je na vědourčili příčinu poruchy a zvláště, dojít k elektrickému spojení obou mostech a zkušenostech uvedeaby navrhli taková opatření, která částí pomocí kluzného kontaktu. by zamezila opakování poruchy. Důležitou podmínkou je, aby se ných odborníků, aby v nejkratším V této situaci by jim měly pomoci toto spojení dělo bez jiskření a aby diagnostické metody. Z tohoto čase a co nejpřesněji určili příčinu pohledu je výhodná vlastní údržba, nedocházelo k jeho přerušení. Základními aktivními elementy poruchy a zvláště, aby navrhli neboť uvnitř podniku se znalosti kluzného kontaktu, tedy částmi, o chování zařízení shromažďují které po sobě bezprostředně taková opatření, která by zamezila a rozvíjejí. To v případě zajištění údržby externí firmou nepřichází kloužou, vedou elektrický proud opakování poruchy. v úvahu. a aktivně se podílejí na dějích v kluzném kontaktu, jsou kartáče a komutátory nebo kroužky. Pomocným zařízením na sta- PODĚKOVÁNÍ Výzkum prezentovaný v tomto článku byl částečně podtoru je sběrací ústrojí. Z konstrukčního hlediska existují dvě hlavní skupiny pořen z projektu Grantové agentury ČR č. 102/09/1842, kluzných kontaktů: kartáč-komutátor a kartáč-kroužek. Tyto projektem MŠMT (ENET No. CZ.1.05/2.1.00/03.0069), skupiny lze ještě dále dělit podle toho, zda vedou střídavý projektem SP2013/68 a projektem LE13011 vytvoření nebo stejnosměrný proud. Mezi oběma uvedenými hlav- kanceláře konsorcia PROGRES 3 na podporu přeshraniční ními skupinami kluzných kontaktů v elektrických strojích spolupráce. točivých existují zásadní mechanické a elektrické rozdíly. Mechanické rozdíly spočívají v tom, že kroužky mají LITERATURA kluzný povrch celistvý. To znamená, že jejich povrch není [1] Záliš, K. Částečné výboje v izolačních systémech přerušován ve směru osy kroužku. Komutátory jsou sklá- elektrických strojů, Praha: Academia, 2005, ISBN dány z lamel a jejich kluzná plocha není tedy celistvá, ale má 80-200-1358-X. drážky rovnoběžné s osou stroje. Je zřejmé, že mechanické [2] Glinka, T. Badania dignosticzne maszyn elektrycznych podmínky jsou pro oba druhy kluzných kontaktů značně w przemysle, 1998, ISBN 83-910585-0-6. rozdílné. [3] Chmelík, K. Pospíšilík, J. Foldyna, J. Ložiskové proudy Elektrické rozdíly mezi kluzným kontaktem kartáč- v elektrických strojích, Ostrava: Montanex, 2008, ISBN -kroužek a kartáč-komutátor spočívají v tom, že kontakt 978-80-7225-290-9. kartáč-kroužek má za úkol pouze převedení proudu z otá[4] Bartoš, S. Ložiskové proudy u asynchronních motorů čející se části do vnějšího prostoru nebo naopak. Kontakt napájených z napěťových měničů, ELEKTRO 11/2011, ISSN kartáč-komutátor má mimo tuto úlohu ještě další úkoly. 1210-0889. Elektricky je tedy kluzný kontakt kartáč-komutátor značně náročnější. Recenzent: prof. Ing. Karel Sokanský, CSc. TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA RU-11-12_2013.indd TD9 2/2013 • TD9 2.12.2013 17:45:45 ELEKTRODIAGNOSTIKA Zvýšení spolehlivosti vysokonapěťových vedení STANISLAV MIŠÁK, PAVEL VÁLEK VŠB-TU OSTRAVA ÚVOD Přítomnost signálů částečného výboje (dále v textu ČV) je jedním z nejprůkaznějších indikátorů defektů a pokračujícího degradačního procesu elektrických izolačních systémů. Metody využívající detekci ČV patří k nejefektivnějším diagnostickým metodám pro přímý odhad stavu izolačního systému. Pro průmyslovou distribuci elektrické energie má z bezpečnostního a spolehlivostního hlediska nepřetržité monitorování stavu energetických zařízení zvláštní význam. Detekce a následné zpracování signálů částečných výbojů jsou také hlavním principem nové metody pro určení poruchy vysokonapěťového (dále VN) izolovaného závěsného vodiče. Smyslem nově navržené metodiky je automaticky on-line detekovat poruchy izolovaných závěsných vodičů typu: - pád stromu na izolovaný závěsný vodič, - pád větve na izolovaný závěsný vodič, - pád izolovaného závěsného vodiče na zem. Včasná detekce poruch izolovaných závěsných vodičů (dále v textu CC, z angl. covered conductors) bez potřeby vizuální kontroly pak jistě povede ke zvýšení spolehlivosti a bezpečnosti elektrizační soustavy s provozovaným typem venkovního vedení. Vyvinutí nové metodiky detekce poruchy je velmi přínosné především s ohledem na současný stav ochrany izolovaných závěsných vodičů, kdy standardní číslicové ochrany nejsou schopny detekovat výše zmíněné typy poruch, jelikož se nejedná o standardní zemní spojení. Pokud se vodič přetrhne, zatáhne se do izolace, nedojde ke styku jádra vodiče se zemí a číslicové ochrany vyhodnocující zemní spojení měřením a následným vyhodnocením netočivé složky napětí a proudu nejsou schopny zmíněný typ poruchy detekovat. Tento provoz není bezpečný. Přerušený vodič může signalizovat jen blízké měření proudu, které vyhodnotí proudovou nesymetrii. Pokud je však porucha od rozvodny daleko, měření na rozvodně změnu neregistruje. Znázornění struktury izolovaného závěsného vodiče zobrazuje Obr. 1. Požadavky vyplývající z praktických zkušeností s provozem izolovaných závěsných vodičů určily princip a aplikovatelnost nové metody detekce jejich poruch. Nová metodika pochází od týmu Katedry elektroenergetiky VŠB-TUO a je chráněna národním patentem P2008-647 a evropským patentem EPO 9466012.3. PORUCHY IZOLOVANÝCH ZÁVĚSNÝCH VODIČŮ Poruchy izolovaných závěsných vodičů je možné v zásadě rozdělit na dvě základní kategorie: - porucha typu pádu větve stromu na izolovaný závěsný vodič, - přetržení vodiče a jeho následný pád na zem. Oběma typům poruch je společný vznik částečných výbojů, které vznikají v místech styku PE izolace závěsného Obr. 2 Rozdělení částečných výbojů dle jejich výskytu [2] Obr. 3 Foto detailu částečných výbojů při kontaktu izolovaného závěsného vodiče se zemí (Zdroj: Experimentální měření v laboratoři vysokého napětí L04 VŠB-TUO) Obr. 1 Znázornění izolovaného závěsného vodiče SAX systému PAS do 35 kV, popis uchycení vodiče na VN izolátor TD10 • vodiče se zemí resp. s povrchem větve stromu. Přitom dochází ke vzniku všech tří typů částečných výbojů zobrazených na Obr. 2. Při kontaktu izolovaného závěsného vodiče se 2/2013 TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA RU-11-12_2013.indd TD10 2.12.2013 17:45:45 ELEKTRODIAGNOSTIKA Obr. 4 Detail poškození izolovaného závěsného vodiče SAX-W vlivem kontaktu s větvemi stromu zemí dochází ke vzniku povrchových částečných výbojů (viz Obr. 3), při dlouhodobém kontaktu vodiče izolace vodiče s větvemi stromů zase může dojít k poškození izolace vlivem účinků plazivých povrchových proudů (Obr. 4). Detekce zmíněných ČV může poskytnout informace o postupující degradaci izolačního systému izolovaných závěsných vodičů, avšak s ohledem na charakter částečných výbojů jsou kladeny velké požadavky na měřicí techniku a způsob vyhodnocení, pomocí kterých je možné částečné výboje detekovat. Tyto částečné výboje je možné detekovat zprostředkovaně přes proudovou složku prostřednictvím indukční vazby Rogowského cívky [3,4,5], která převede proudové impulzy šířící se po vedení na sekundární napěťový signál, nebo přímo jako napěťový signál snímaný kapacitní vazbou přímo na izolovaném závěsném vodiči vodivým prstencem. V prvé fázi je řešena detekce poruchy CC v rámci VN vývodu, do budoucna se však počítá s vymezením postiženého CC v daném úseku. Pro případ vzdálené poruchy od rozvodny je vhodnější detekce ČV přímo z měřeného napěťového signálu – měřeného na povrchu vodiče při případném umístění detektorů nejen na vývod z rozvodny, ale i na stožárech VN. EXPERIMENTÁLNÍ OVĚŘENÍ METODIKY DETEKCE PORUCHY CC Praktickým experimentem v laboratorních podmínkách byly ověřeny dvě základní možnosti zpracování signálu produkovaného ČV s využitím IIR filtrů a FFT. Zjištěno bylo, že v případě signálu produkovaného ČV se jedná o stacionárně krátkodobě se vyskytující seskupení přechodných impulsů, které jsou superponovány na základní nosný systémový signál o frekvenci 50 Hz pro trojfázovou rozvodnou nebo distribuční soustavu. V případě ČV na vedení VN s výše uvedenou poruchou mluvíme o zpracování stacionárně se vyskytujících seskupení pulsů. To znamená, že jejich výskyt a existence jsou vázány na určitou periodicky se opakující úroveň okamžité hodnoty budícího systémového napětí. Pro vyhodnocení se osvědčila metoda průběžného výpočtu pravé efektivní hodnoty (dále v textu TRMS) z vhodně zvoleného integračního okénka vhodně filtrovaného signálu, přičemž se tato hodnota průběžně srovnává. Periodicky monitorované zvýšení TRMS hodnoty v několika pravidelných cyklech za sebou vede k vyhodnocení poruchy. Citlivost vyhodnocení poruchy lze zvýšit vhodně zvolenou adaptabilní filtrací stabilně se vyskytujících rušivých signálů. Jelikož je pro princip vyhodnocení využito srovnávací metody s předem definovaným cyklem srovnání TRMS hodnot, pro separaci šumu z analyzovaného signálu je použito IIR filtrů. Pro včasnou detekci poruchy je nezbytné měření za provozu chráněného vedení, v tzv. on-line režimu. V časově definovaném cyklu je prováděno vyhodnocení signálu ČV, výstupní informace z vyhodnocení je např. s využitím GSM sítě zasílána na dispečink příslušné rozvodny. Pro minimalizaci počátečních investic je požadováno maximální využití stávajícího energetického zařízení. Pro splnění požadavku je pro úpravu napěťového signálu ze snímače umístěného na povrchu vodiče použito děličů napětí, které jsou standardně montovány na konzoly VN stožárů pro měření napětí. Jelikož děliče napětí, převážně kapacitní, jsou montovány paralelně na vývod dálkově ovládaných odpínačů (recloserů), je možno využít taktéž napájení recloserů a modul dálkového přístupu pro detektor poruchy CC. Obr. 5 Umístění kapacitních děličů napětí pro snímání napěťového signálu ČV PRINCIP SNÍMÁNÍ SIGNÁLU ČV Vazba měřicí aparatury na model CC vedení VN pro provedení praktických experimentů pro snímání signálu ČV byla zprostředkována pomocí kovového kruhového snímače přes jeho vazební kapacitu na vodič. Časový průběh elektrického pole na povrchu izolovaného vodiče byl dále amplitudově upraven pomocí kapacitního děliče s pevně stanoveným dělicím poměrem daným kapacitami. Napěťový signál je následně analogově a digitálně filtrován a z impulsní složky napěťového signálu je vypočtena pravá efektivní hodnota signálu elektrického pole. TRMS hodnota je přivedena na vstup vyhodnocovací jednotky, kde se průběžně ukládá v databázi pro několik period systémové frekvence 50 Hz. Celý měřicí a řídicí řetězec se cyklicky opakuje, perioda opakování může být libovolně definována. Pro každou periodu opakování řetězce je uložena efektivní hodnota určená z impulsní složky elektrického pole. TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA RU-11-12_2013.indd TD11 2/2013 • TD11 2.12.2013 17:45:46 ELEKTRODIAGNOSTIKA 30 20 (mV) -3 (V) 15 20 10 10 5 0 0 -5 -10 -10 -20 -15 -30 -20 10 15 20 25 30 35 40 45 (ms) 50 xxx_01.adf : U CV_III_16.adf : U1 Obr. 6 Změřené časové průběhy napětí na CC pro případ poruchy typu pádu CC na zem v délce cca 50 m pro čistě kapacitní dělič a s použitím R-L zakončení kapacitního děliče (Zdroj: Experimentální měření ve VN provozu, rozvodna Ropice 22 kV) na napájecím napětí. Senzor pro snímání rozptylového pole v okolí CC byl umístěn na vývodu CC pro demonstraci plánovaného stavu v reálných podmínkách. Pomocí autotransformátoru byla postupně zvyšována velikost napájecího napětí CC v rozmezí cca 40–115 % jmenovitého napětí. Postupně zvyšující se napájecí napětí CC bylo provázeno zvyšující se hodnotou napěťového signálu ČV měřeného pomocí kapacitního snímače a taktéž zvyšující se četností ČV. Srovnání dvou mezních hodnot v rozsahu testování je zobrazeno na Obr. 7. Pro jednotlivé hodnoty napájecího napětí byla zjišťována hodnota TRMS impulsní složky napěťového signálu. Grafickou prezentaci výsledku vyhodnocení experimentálního měření prezentuje obr. 8. 30,0 4 (mV) (mV) 2 22,5 0 15,0 -2 S využitím vyhodnocovací jednotky je srovnávána vždy aktuální (nejnovější) efektivní hodnota impulsní složky elektrického pole s předchozí hodnotou uloženou v databázi. V okamžiku, kdy dojde k nárůstu směrnice efektivní hodnoty impulsní složky elektrického pole vlivem poruchy závěsného vodiče kdekoliv na jeho trase, dojde k vygenerování varovné zprávy a k jejímu přenosu pomocí informační sítě na dispečink provozující analyzované vedení. V popisu je pro zjednodušení uvedena detekce poruch jednoho izolovaného závěsného vodiče, analogicky je možné stejným způsobem detekovat poruchy v ostatních dvou fázích trojfázového systému s izolovanými závěsnými vodiči. Představená metoda detekce poruch izolovaných závěsných vodičů byla ověřena v rámci experimentálního měření v laboratorních podmínkách v laboratoři L01 VŠB-TUO i v reálných podmínkách VN provozů. V předcházejících kapitolách byly přiblíženy nároky na měřicí techniku a vysvětlena podstata metody detekce, při které se jako parametr určující stav (porucha nebo provozní stav) izolovaného závěsného vodiče využívá pravá efektivní hodnota signálu produkovaného ČV. EXPERIMENTÁLNÍ OVĚŘENÍ METODIKY V rámci experimentálních měření byla ověřena selektivita a citlivost a tedy vymezena aplikovatelnost metody detekce ČV. Konkrétně se jedná o ověření: a) vlivu velikosti napětí na schopnost detekce poruchy CC, b) vlivu délky styku vodiče se zemí na schopnost detekce poruchy CC, c) tlumení signálu ČV se zvětšující se vzdáleností poruchy. VLIV VELIKOSTI NAPĚTÍ NA SCHOPNOST DETEKCE PORUCHY CC Jako první z experimentálních měření byla sledována výbojová činnost při pádu CC na zem v závislosti TD12 • 7,5 -4 -6 0,0 -8 -7,5 -10 -15,0 -12 30 35 40 45 50 55 60 65 (ms) 70 CV_III_17.adf : U1 CV_III_10.adf : U1 Obr. 7 Srovnání napěťových signálů ČV při napájení 115 % (levá osa) a 39 % (pravá osa) jmenovitého napětí 22 kV CC, případ pádu vodiče na zem Závěrem dílčího experimentálního měření lze konstatovat, že popisovaná metoda detekce ČV je aplikovatelná, pokud napětí na vodiči s poruchou dosáhne alespoň 40 % jmenovitého napětí distribučního rozvodu VN 22 kV. Tento fakt je třeba respektovat především v případech, kdy dojde ke snížení napětí na chráněném vývodu. Např. v okamžiku dotyku jádra CC se zemí může dojít ke vzniku napěťové nesymetrie z důvodu vysoko-ohmového zemního spojení. Tato situace však není příliš pravděpodobná, neboť při přetržení CC a jeho pádu na zem se u CC konstrukčně předpokládá zatažení jádra vodiče do izolace. Snížení napětí na chráněném vývodu s CC vlivem nesymetrie by mohlo být teoreticky ovlivněno i délkou styku vodiče se zemí. Tento poznatek bude podrobněji rozebrán v další kapitole. VLIV DÉLKY STYKU VODIČE SE ZEMÍ NA SCHOPNOST DETEKCE PORUCHY CC Dalším faktorem, který ovlivňuje vyhodnocení poruchy CC, je délka styku CC se zemí. Pro ověření vlivu výše zmíněného faktoru bylo provedeno experimentální měření, v rámci něhož byla postupně měněna kontaktní délka se zemí a sledována výbojová činnost. 2/2013 TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA RU-11-12_2013.indd TD12 2.12.2013 17:45:46 ELEKTRODIAGNOSTIKA z digitalizovaného změřeného signálu filtrovaného horní propustí. 200 7506P9 175 150 125 100 75 50 0 5 10 15 1DSČWtN9 20 Postupně byla měněna velikost kontaktu CC se zemí, a to pro případ: - bodového styku, - styku 1 metru CC se zemí, - styku 5 metrů CC se zemí, - styku 10 metrů CC se zemí, - styku 35 metrů CC se zemí. kontakt 10m 400 7506P9 Vodič byl v průběhu experimentálního měření napájen jmenovitým napětím 12,7 kV / 50 Hz, výbojová činnost byla sledována s využitím kapacitního snímače umístěného na vývodu transformátoru ve vzdálenosti cca 5 m. Podobně jako v předchozím experimentálním měření byl vyhodnocován napěťový signál impulsní složky ČV. Jako parametr pro hodnocení byla opět použita TRMS hodnota impulsní složky napěťového signálu ČV. Ta byla vypočtena kontakt 5m 500 Obr. 8 Vliv velikosti napájecího napětí na výbojovou činnost při pádu CC na zem 300 kontakt 1m kontakt 35m 200 100 bodový kontakt bez poruchy 0 Obr. 9 Vyhodnocení TRMS napěťového signálu ČV pro různé typy kontaktu CC se zemí pro provozní stav a uzemněnou fázi napájecího transformátoru TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA Ad Ex-series 200x134 IND CZ indd 1 RU-11-12_2013.indd TD13 2/2013 • TD13 10/14/13 3:38 PM 2.12.2013 17:45:49 ELEKTRODIAGNOSTIKA Pokud je pevně definován nulový potenciál třífázové soustavy, nezáleží na poměru kapacit vinutí transformátoru a izolovaných závěsných vodičů. V případě, že je uzel soustavy plovoucí či neúčinně uzemněný a k ustavení středu soustavy se využívá pouze kapacitní rovnováhy, může vlivem kapacitních a svodových proudů dojít k poklesu fázového napětí na hodnoty, při nichž dochází k omezení činnosti ČV a následně i k jejich projevu. Stav dokumentuje Obr. 9, kdy vlivem zvyšující se délky CC, která byla v blízkém kontaktu se zemí, došlo vlivem svodových a kapacitních proudů k rozvážení třífázového střídavého systému, a tím i k poklesu četnosti a amplitudy ve výbojové činnosti ČV i TRMS hodnoty. TLUMENÍ SIGNÁLU ČV SE ZVĚTŠUJÍCÍ SE VZDÁLENOSTÍ PORUCHY Citlivost detekce nebo signalizace je jedním z nejdůležitějších parametrů jakéhokoliv systému chránění energetických zařízení, proto byla i nově představená metoda detekce poruchy izolovaných závěsných vodičů ověřena z hlediska její citlivosti. Konkrétně byla ověřena schopnost detekce pro různé vzdálenosti poruchy CC od rozvodny. Pro respektování reálného stavu byl snímač napěťového signálu ČV umístěn na vývod z rozvodny izolovaného závěsného vodiče. Experimentální měření bylo realizováno v laboratorních podmínkách laboratoře vysokého napětí, izolovaný závěsný vodič o délce 100 metrů byl napájen jmenovitým napětím fázovým napětím 12,7 kV, 50 Hz. 7506P9 0 30 0 25 0 20 0 15 0 10 50 -1000 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 Y]GiOHQRVWSRUXFK\P Obr. 10 Závislost parametru TRMS napěťového signálu ČV na vzdálenosti poruchy CC od snímače (Zdroj: Experimentální měření na vedení 22 kV s CC) Vzdálenost poruchy byla postupně měněna, přičemž výchozí bod s pozicí „0“ byl volen dle umístění snímače napěťového signálu impulsní složky ČV. Znaménko „-“ tedy respektuje vznik poruchy blíže k vývodu CC z rozvodny a znaménko „+“ pak vznik poruchy blíže ke konci CC. Výsledky z experimentálního měření jsou graficky zobrazeny na Obr. 10. Na Obr. 10 je možné si povšimnout stoupajícího trendu parametru TRMS hodnoty impulsní složky ČV, která úměrně roste s vzdáleností poruchy od rozvodny. Při uvažování izolovaného TD14 • závěsného vodiče jako modelu s rozprostřenými parametry je nutné taktéž respektovat vliv napájecího transformátoru. Prvky transformátoru spolu s prvky izolovaného závěsného vodiče tvoří RLC obvod, námi vyhodnocované šíření napěťového signálu je tedy od snímače směrem k napájecímu transformátoru tlumeno. Se zvětšující se vzdáleností místa poruchy již není tak markantní vliv obvodu transformátoru, dochází tedy ke zvyšování hodnot napěťového signálu (viz Obr. 10). Tento stoupající trend však není nekonečný a trvá jen do extrémní hodnoty vzdálenosti, v níž je možné určit vyvážený poměr příčné admitance transformátoru a CC. Za touto extrémní hodnotou vzdálenosti poruchy budou hodnoty hodnoceného parametru TRMS impulsní složky napěťového signálu klesat. Tento fakt je nutné respektovat při návrhu rozmístění senzorů pro detektor poruchy CC, a definovat tak pole chráněného úseku. ZÁVĚR Protože se v současnosti začínají využívat vedení s CC, která nahrazují vedení s holými vodiči, je na místě řešit i problematiku detekce poruch, které se pomocí dnešních číslicových ochran těžko detekují. Cílem tohoto příspěvku bylo ukázat možnosti detekce poruch izolovaných závěsných vodičů na základě metodiky vyvinuté týmem VŠB-TU Ostrava chráněné národním a evropským patentem. V rámci experimentálních měření v laboratorních podmínkách i podmínkách reálného provozu byla ověřena schopnost detekce poruch. V současné době probíhá vývoj a instalace prvního prototypového řešení detektoru a je prováděna optimalizace jeho využití pro různé typy VN izolovaných závěsných vodičů. LITERATURA [1] Hamacek, S. Mišák, S. Bilík, P. Problems Associated With Covered Conductor Fault Detection. In EPQU 2011, Lisboa: 2011, 5. [2]Záliš, K. Částečné výboje v izolačních systémech elektrických strojů. Praha: 2006. [3]Hashmi G. M. Lehtonen, M. Nordman, M. Modeling and Experimental Verification of On-line PD Detection in MV Covered-conductor Overhead Networks, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., Vol. 17, pp. 167–180, 2010. [4] Veen J. On-lineoverhead lines Signal Analysis of Partial Discharges in Medium-Voltage Power Cables, Ph.D. dissertation, Technishe Universiteit, Eindhoven, The Netherlands, 2005. [5]Tag El Din, E. Gilany, M. Abdel Aziz, M. M. Ibrahim, D. K. A Wavelet-based Fault Location Technique for Aged Power Cables, IEEE Power Eng. Soc. General Meeting, pp. 82–89, 2005. Stanislav Mišák – Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB-Technická univerzita Ostrava, 17. listopadu 15, 708 33, Ostrava-Poruba. Autory článku je možné kontaktovat na e-mailech [email protected] a [email protected]. Recenzent: prof. Ing. Karel Sokanský, CSc. 2/2013 TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA RU-11-12_2013.indd TD14 2.12.2013 17:45:49 ELEKTRODIAGNOSTIKA Souborné vyhodnocení diagnostiky olejového transformátoru LUKÁŠ PROKOP, STANISLAV MIŠÁK VŠB-TU OSTRAVA ÚVOD Transformátory jsou jedním z nejdůležitějších prvků „napájecí cesty“, vedou energii od výroby ke spotřebě. V celkové spolehlivosti jakékoliv elektricky napájené soustavy tak jejich vlastní spolehlivost hraje jednu z klíčových rolí. Ne vždy ale tomu odpovídá pozornost, která je provozovatelem transformátoru věnována. Transformátor je často vnímán jako nenáročný stroj, na němž není zvenčí zjevné jeho stárnutí a „opotřebení“. Často jsou tak provozovány i transformátory, jejichž stav není dobrý, a u kterých je pravděpodobnost závažné poruchy velmi vysoká. Pro diagnostiku transformátoru existuje celý soubor diagnostických metod jak z oblasti diagnostiky testovací, tak i provozní. Část metod je vázána přímo na konkrétní funkční uzel transformátoru (vinutí, izolace, magnetický obvod, konstrukce), část hodnotí stroj z globálního pohledu. Z hlediska provozovatele jsou výhodnější metody provozní diagnostiky, někdy také označované jako metody on-line. Ty vyhodnocují diagnostickou veličinu generovanou strojem za běžného provozu a většinou skrytou jako dodatečnou informaci v provozních veličinách (napětí, proudu, magnetickém poli). Tyto metody však u transformátoru nejsou schopny zjistit stav všech funkčních uzlů, proto je nutné provést pro komplexní diagnózu i řadu metod testovací diagnostiky (označované jako off-line). Testovací metody vyžadují odstávku transformátoru a tím i napájené technologie [2]. Cílem vývoje konstrukce a jejího postupného zdokonalování při výrobě transformátorů je dosažení co nejvyšší spolehlivosti stroje při co nejnižších výrobních a provozních nákladech. Výslednou spolehlivost ale také ovlivňují vnější vlivy – způsob provozování a průběžná údržba. I když transformátor patří k na první pohled jednoduchým strojům, chybná údržba nebo nevhodné provozní podmínky mohou snížit spolehlivost a podstatně zkrátit životnost transformátoru. U transformátorů je nejčastější příčinou poruchy vada izolačního systému, která často vede k mezizávitovému zkratu. Tyto vady lze diagnostikou dobře sledovat a včas odhalit. Dalšími příčinami poruch jsou následky vnějších vlivů, především zkratů a přepětí. Pokud nevedou k okamžité havárii transformátoru, lze diagnostikou odhalit už jen jejich důsledky a případně určit míru omezení spolehlivosti transformátoru (snížení izolační schopnosti, deformace vinutí atd.). Pokud na určitý transformátor aplikujeme soubor diagnostických metod, je nutný jejich správný výběr tak, aby se v konstrukci diagnostického závěru navzájem doplňovaly nebo podporovaly. Izolované metody mohou vést k falešně dobrému nebo naopak falešně špatnému celkovému výsledku – diagnóze. Závěr učiněný z jednoho měření má často jen malou výslednou váhu a obraz skutečného stavu diagnostikovaného stroje může být i významně zkreslený. U řady metod je žádoucí nastavení vah – poměru relevance dílčího výsledku k celkovému hodnocení. Váhovým vyhodnocením diagnostických metod se zvyšuje kvalita výsledné diagnózy, na tomto principu pracují i některé diagnostické expertní systémy [3]. DIAGNOSTIKA TRANSFORMÁTORU Na následujícím příkladu diagnostiky provedené na olejovém transformátoru bude ukázáno vyhodnocení měření a postup tvorby závěru. Obr. 1 Diagnostikovaný objekt – olejový transformátor Cíl: provedení a vyhodnocení technické diagnostiky stavu výkonového transformátoru 22/6kV; 6,3 MV∙A; spojení Yd1 za účelem dalšího bezpečného a spolehlivého provozování. Pro určení stavu výkonového transformátoru je předpokládáno využití výsledků z diagnostických měření těmito metodami: • termovizní měření, • měření elektrických vlastností – izolačního stavu, • měření elektrických vlastností – ztráty naprázdno, • zkouška rázovou vlnou, • analýza transformátorového oleje, • měření ztrátového činitele, při současném respektování vah a schopnosti výpovědi jednotlivých měření. TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA RU-11-12_2013.indd TD15 2/2013 • TD15 2.12.2013 17:45:49 ELEKTRODIAGNOSTIKA TERMOVIZNÍ MĚŘENÍ Termovizní měření je globální diagnostická metoda, která hodnotí celkové tepelné pole transformátoru. Tato metoda je aplikována při dlouhodobé odstávce (dlouhodobá odstávka začíná okamžikem, kdy stroj poprvé dosáhl teploty okolí), přičemž za teplotu izolace je možné považovat teplotu horních vrstev oleje. Je však nutno přihlížet k atmosférickým vlivům, především ke slunečnímu záření. U tohoto konkrétního stroje je stání kryté, vliv slunce je zde proto zanedbatelný. Cílem měření je zmapovat teplotní pole, aby došlo k vyhodnocení stavu chladicího olejového systému a případně vyhledat a označit defektní místa nebo nesymetrie teplot chladicího systému. Pro transformátor bylo pro srovnání provedeno snímkování termovizní kamerou a digitálním fotoaparátem. Snímky byly pořízeny pro různé pohledy dle umístění transformátoru a možností technických prostředků. Vzhledem k dispozici diagnostikovaného stroje nelze provést pohled shora. Obr. 2 Termovizní snímek čela transformátoru MĚŘENÍ IZOLAČNÍHO STAVU Pro hodnocení izolace elektrických strojů z hlediska skutečného stavu a stárnutí je samotné měření izolačního odporu nedostačující. U takových zařízení je samo měření rušeno relativně vysokými parazitními proudy – vybíjecími proudy kapacit a dielektrickými posuvnými proudy, které doznívají teprve časem. Aby byl změřen skutečný ztrátový proud, který protéká přes izolaci, musí měření probíhat po určitou dobu, pak mohou být vyloučeny počáteční rušivé proudy. Potom lze z průběhu doznívání vypočítat hodnoty PI nebo DAR. PI – index polarizace DAR – koeficient dielektrické absorpce Pro vícevrstvá transformátorová dielektrika, kde je porušen pouze jeden izolant, ale ostatní izolanty vykazují vysokou hodnotu izolačního odporu, jsou pro určení problému vypočtené hodnoty poměrů PI a DAR nedostatečné. Proto je nutné doplnit měření o test vybíjení dielektrika DD. Test ignoruje paralelní povrchové unikající proudy. Zkušební napětí se přiloží na měřený objekt po definovanou dobu. Poté přístroj spustí rychlé vybíjení a měří její kapacitu a po uplynutí jedné minuty se měří unikající proud. DD – test vybíjení dielektrika Vyhodnocením měření bylo zjištěno: • Teplotní pole chladicího systému transformátoru nevykazuje známky defektních oblastí. • Ze snímků, které jsou pořízeny ze stran transformátoru, je patrné, že teplota jednotlivých chladicích žeber transformátoru je stejná. Z toho lze usuzovat, že chladicí systém transformátoru pracuje správně a celkové teplotní pole je tak homogenní. • Maximální teplota naměřená na transformátoru činila 46,5 °C. Tato teplota byla změřena v horní části transformátoru, což odpovídá předpokladům. Výše teploty je však závislá na zatížení transformátoru. Zatížení v průběhu měření bylo na úrovni cca 65 % jmenovité hodnoty. Při zatížení blízkému uvedeným hodnotám lze předpokládat vyšší teploty chladicího systému transformátorů. Dílčí závěr diagnostiky: chladicí systém olejového transformátoru pracuje bez zjevných závad, rozložení teplotního pole je dle předpokladu. Metoda ukazuje na správnou činnost zkoumaného uzlu – chlazení, zároveň neukazuje žádnou tepelnou nesymetrii, což svědčí o absenci závady jiných uzlů (vinutí, mg. obvod) s výrazným tepelným projevem. TD16 • Výsledné hodnoty polarizačního indexu, koeficientu absorpce a vybíjecího testu jsou vyhodnoceny komplexně ve vzájemných souvislostech. Tab. 1 Parametry izolačního stavu vinutí strany 6 kV Fáze R10min (GΩ) DAR ( - ) PI ( - ) DD ( - ) I (nA) C (nF) U 3,301 1,11 1,44 19,17 14,19 5 V 3,362 1,11 1,39 33,6 14,79 5 W 3,664 1,11 1,44 23,16 13,57 5 2/2013 TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA RU-11-12_2013.indd TD16 2.12.2013 17:45:50 ELEKTRODIAGNOSTIKA Kvalitu izolace lze pak posoudit podle následujících tabulek: napětí U20, které je totožné s vnitřním indukovaným napětím Ui2, neboť proud výstupu I2 se rovná nule. Tab. 2 Činitelé kvality izolace DAR < 1,25 < 1,6 <1,6 PI <1 <2 <4 <4 Stav izolace Nedostatečný nebo nebezpečný Dobrý Velmi dobrý, výborný Tab. 3 Hodnoty testu vybíjení dielektrika DD DD>7 7>DD>4 4>DD>2 DD > 2 Stav izolace Velmi špatný Špatný Nejasný Velmi dobrý Dílčí závěr diagnostiky: na základě realizované diagnostické metody měření izolačního stavu je možné označit izolační stav posuzovaného výkonového transformátoru za nevyhovující. Všechny tři základní sledované parametry PI, DD a DAR jsou mimo meze vyhrazené pro velmi dobrý či dobrý stav izolace. MĚŘENÍ ZTRÁT NAPRÁZDNO Při chodu transformátoru naprázdno napájíme vstupní vinutí střídavým napětím U1 s jmenovitým kmitočtem fn, přičemž výstupní vinutí je rozpojeno. Na výstupu je přitom Obr. 3 Průběh okamžitých hodnot fázových napětí U1, U2, U3 (kV) a proudů transformátorem I1, I2, I3 (A) ve stavu naprázdno Cílem měření naprázdno je zjistit ztráty v železe, proud naprázdno a účiník naprázdno při jmenovitém napětí a frekvenci. Někdy se měří současně i převod napětí, pokud se měří pomocí voltmetrů nebo neměří-li se převod při kontrole spojení vinutí. Současně s těmito zkouškami se obvykle ještě provádí kontrola závitové izolace, kontrola hlučení jádra při plné indukci a kontrola vyrovnávacích proudů v paralelních větvích vinutí. V rámci diagnostického měření transformátoru ve stavu naprázdno byly určeny proudy jednotlivých vinutí naprázdno, ztráty naprázdno a účiník naprázdno. Požadované veličiny byly definovány při napájení transformátorů ze strany 6 kV. Fázové napětí napájecí přípojnice bylo měřeno prostřednictvím MTN 6/0,1kV, proud naprázdno byl snímán s využitím Rogowského cívek na přívodním kabelovém vedení transformátoru. Tab. 4 Vyhodnocení okamžitých hodnot veličin ve stavu naprázdno U10f (V) 3431,45 λ01 (-) 0,648 P01 (W) 5788,01 U20f (V) 3457,21 λ02 (-) 0,75 P02 (W) 5182,15 U30f (V) 3452,32 λ03 (-) 0,463 P03 (W) 3289,35 U0f (V) 3446,9 λ0 (-) 0,62 P0 (W) 14259,5 I01 (A) 2,60136 S01 (VǜA) 8926,43 Q01 (var) 6798,73 I02 (A) 1,98685 S02 (VǜA) 6868,95 Q02 (var) 4543,38 ΔP0N (W) 9030 I03 (A) I0 (A) 2,0728 2,22034 S3 (VǜA) S (VǜA) 7155,97 22951,4 Q03 (var) Q0 (var) 6342,27 17644,13 Δ(1−P0/P0N) (%) 57,8 TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA RU-11-12_2013.indd TD17 2/2013 • TD17 2.12.2013 17:45:50 ELEKTRODIAGNOSTIKA už při hodnotě špičkového napětí strmé vlny odpovídající jmenovité hodnotě zařízení. Obr. 4 Fázorové znázornění napětí a proudů transformátoru ve stavu naprázdno Obr. 5 Průběh rázové vlny pro dvojici vinutí, průběh odezvy napětí fáze U a V (V) – strana 22 kV Všechny hodnoty byly určeny z naměřených okamžitých průběhů napětí a proudů, a to pomocí vzorců pro střídavé periodické neharmonické průběhy napětí a proudů. Byly vypočteny efektivní hodnoty napětí, proudů, dále činný výkon, zdánlivý výkon, činitel výkonu a součet okamžitých hodnot proudů. V Tab. 4 jsou uvedeny výsledky z experimentálního měření transformátoru ve stavu naprázdno, které byly vypočteny z časových průběhů napětí a proudů (Obr. 3). Z výsledků experimentálního měření analýzy transformátoru ve stavu naprázdno je zřejmé zvýšení ztrát naprázdno oproti hodnotám, které byly naměřeny při výstupní kontrole transformátoru výrobcem – konkrétně o 57,9 %. Toto zvýšení ztrát vypovídá o sníženém činiteli jakosti a zhoršených vlastnostech magnetického obvodu transformátoru. ZKOUŠKA RÁZOVOU VLNOU Jedná se o nedestruktivní metodu, jejíž princip je založen na vybíjení dvou identických kondenzátorů (rázová vlna o vysoké frekvenci) do dvou zátěží (vinutí) a následného zobrazení rezonančního tlumeného děje na zátěži pomocí dvoukanálového osciloskopu. Jelikož špička strmé vlny má hodnotu až desítky kV, nejsou průběhy snímány přímo na měřených vinutích, ale nepřímo, zpravidla pomocí kapacitních děličů. Jedná se o nezatěžovací, srovnávací zkoušku (porovnávají se vždy dva současné snímané průběhy). Pokud je jedna ze srovnávaných částí stroje poškozena proti zemi, má-li poruchu typu mezizávitového nebo mezifázového zkratu apod., je ve výsledku jedna z těchto křivek odlišná od druhé. Jelikož se jedná o srovnávací zkoušku, nejsme schopni rozpoznat poruchu u těch zkoušených částí strojů, které jsou identicky poškozené. Pravděpodobnost vzniku identických poruch nebo identického poškození ve dvou nebo více zkoušených částech stroje (jednotlivá fázová vinutí) je ale zanedbatelná, a proto se touto možností v praxi nezabýváme. Výhodou metody je, že poruchy se dají vyhodnotit TD18 • Obr. 6 Průběh rázové vlny pro dvojici vinutí, průběh odezvy napětí fáze U a W (V) – strana 22 kV Tab. 5 Výsledky vyhodnocení odezvy impulsní vlny dle integrálního kritéria pro diagnostikovaný transformátor Napětí (kV) 6 22 Vinutí U-V U-W V-W U-V U-W V-W │A1- A2│(V) 0,11 0,87 0,269 32,259 0,088 38,615 Dílčí závěr diagnostiky: na základě analytického rozboru výsledných změřených odezev na impulsní vlny je možné označit izolační stav transformátoru jako nevyhovující. 2/2013 TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA RU-11-12_2013.indd TD18 2.12.2013 17:45:51 ELEKTRODIAGNOSTIKA Posouzení bylo definováno na základě integrálního kritéria, tedy určení rozdílné plochy odezev, která byla pro všechny varianty měření na straně 6 kV minimální, ale na straně 22 kV transformátoru značně odlišná, jak je zřejmé z Tab. 5. V tabulce jsou výrazně označena vinutí s větší diferencí. Z tabulky je rovněž patrné, že největší rozdíl ploch odezev je při měření dvojic vinutí U-V a V-W. Můžeme tedy říci, že porucha izolace vinutí (a tím způsobené mezizávitové zkraty) se nachází ve fázi V. Na straně transformátoru 6 kV jsou diference odezev minimální, z čehož můžeme usoudit, že vinutí není postiženo mezizávitovými zkraty. ANALÝZA TRANSFORMÁTOROVÉHO OLEJE Analýza transformátorového oleje je komplexní zkouškou a samostatným diagnostickým oborem. Z důvodu omezeného místa zde uvádíme jen vyhodnocení hlavních parametrů. Tab. 6 Rozbor transformátorového oleje Přípustné Hodnoty (μl/l) Dusík Kyslík Oxid uhličitý Oxid uhelnatý Vodík Metan Acetylen Etylén Etan N2 O2 CO2 Měření 1 Měření 2 11000 51739,7 12571,3 2841,1 56025,0 20901,8 4780,3 CO 1000 495,8 433,9 H2 CH4 C2 H 2 C2H4 C2H6 <150–200 50 15 60 15 73,6 8,8 3,4 39,2 3,1 87,5 9,1 5,8 38,6 3,2 U transformátoru s dobrým technickým stavem by mělo platit, že nejvyšší číselnou hodnotu koncentrace má H 2 pak CH4, C2H6, C2H4 C2H2. Můžeme konstatovat, že podle tohoto kritéria není transformátor v dobrém stavu. Poměr CO2/CO svědčí o tepelném zestárnutí izolace, vzájemné poměry dalších plynů pak ukazují na výbojovou činnost (vysokoenergetické výboje) v izolaci (viz Tab. 6 a 7 – pořadí vyhodnocení plynů 1-0-2) [3]. Dílčí diagnostický závěr: diagnostikovaný transformátor je ve zhoršeném technickém stavu. Výsledky hodnocení izolace transformátoru vykazují známky tepelné degradace. V izolačním systému transformátoru se dlouhodobě vyskytovaly vysokoenergetické výboje. Celkový obsah plynů je zvýšený oproti hodnotě navržené pro zařízení v provozu. MĚŘENÍ ZTRÁTOVÉHO ČINITELE Ztrátový úhel (tg δ) je definován jako tangens úhlu, o který se liší fázový posun proudu zkoušeného izolantu od fázového posunu proudu ideálního bezeztrátového dielektrika – viz Obr. 7, kde ICO je kapacitní složka proudu, Ia je absorpční složka a Iv je vodivostní složka proudu, U je přiložené střídavé napětí a I proud procházející dielektrikem. Ztrátový činitel je ovlivněn polarizací dielektrika a dalšími okolnostmi. Ze změn průběhů tgδ = f(U) lze usuzovat na stav izolačního systému. Teplota stroje ovlivňuje absolutní velikost tgδ, ale nemá podstatný vliv na velikost kapacity. Kapacita C se udává v μF, tgδ je bezrozměrné číslo. Tab. 7 Vyhodnocení poměru plynů Obr. 7 Určení ztrátového činitele tgδ Schéma zapojení měřicí aparatury je zobrazeno na Obr. 8. Výsledky měření, konkrétně napěťová závislost ztrátového činitele a kapacity vinutí transformátoru jsou zobrazeny na Obr. 9. S využitím VN testeru Delta 4000 byl určen ztrátový činitel analyzovaného transformátoru při respektování zapojení dle Obr. 8. Výsledné grafické zobrazení napěťové závislosti ztrátového činitele je zobrazeno na Obr. 9. Ze zdrojových hodnot grafického zobrazení byla určena hodnota mediánu 3,44, což je i hodnota, která byla určena pro napájení 6 kV. Tato hodnota je mimo rozsah (0,3–0,5) doporučený dle Tab. 8. Na základě výše TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA RU-11-12_2013.indd TD19 2/2013 • TD19 2.12.2013 17:45:51 ELEKTRODIAGNOSTIKA i závěr z diagnostického měření proudu naprázdno a indikuje snížení celkového izolačního stavu analyzovaného transformátoru. CELKOVÉ VYHODNOCENÍ DIAGNOSTIKY Celkové vyhodnocení diagnostiky daného stroje (transformátoru) je syntézou dílčích závěrů jednotlivých diagnostických metod použitého souboru. Při vhodné volbě metod souboru se výsledky dílčích závěrů pro daný uzel stroje navzájem podporují. V případě rozporu je nutno pro diagnostikovaný uzel využít další, nezávislou metodu [2]. Na základě souhrnu dílčích závěrů použitých metod lze v tomto případě konstatovat, že celkový stav diagnostikovaného objektu je nevyhovující. Transformátor se jeví v pořádku jen z pohledu chlazení, zbývající metody ukazují shodně na závadu v izolačním systému na straně vyššího napětí, výsledek diagnózy je tak potvrzen z různých pohledů. Dle zjištěných parametrů je snížena spolehlivost provozu transformátoru a tím i zvýšeno riziko jeho poruchy. Obr. 8 Blokové schéma zapojení měřicí aparatury Obr. 9 Napěťová závislost ztrátového činitele a kapacity vinutí transformátoru Tab. 8 Hodnoty ztrátového činitele dle IEEE 62-1995 Typ zařízení Nové Starší Limitní (varovná) hodnota Výkonové transformátory, olejové 0,2–0,4 % 0,3–0,5 % >0,5 % Průchodky 0,2–0,3 % 0,3–0,5 % >0,5 % uvedeného zvýšení ztrátového činitele nad doporučenou mez je možné konstatovat zvýšení činné složky proudu dielektrikem, zejména složky svodové, což potvrzuje TD20 • Technická diagnostika jako obor se v současné napjaté ekonomické situaci dostává často do pozice služby, na které je možné snadno a rychle ušetřit. Může za to i chybné ekonomické vnímání diagnostiky jako čistě nákladové položky bez širších souvislostí a možných budoucích úspor. Údržba technologií se často provádí ne na základě skutečného stavu (zjištěného diagnostikou), ale plánovitě, v lepším případě pomocí statistických a matematických modelů. Z makro pohledu na udržovanou technickou soustavu to nemusí být zcela chybný postup, spolehlivost soustavy jako celku může být zachována. ZÁVĚR Technická diagnostika elektrických strojů prošla dlouhým vývojem, během něhož byl sestaven soubor metod, které umožňují určit skutečný stav jednotlivých funkčních uzlů stroje. Některé metody jsou přímo cíleny na daný uzel, jiné mají výsledky globální. Jak je v textu ukázáno, nevhodným výběrem jednotlivé metody i celého souboru metod je možné určitou lokální závadu ve výsledné diagnóze přehlédnout nebo její vliv na celkový stav 2/2013 TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA RU-11-12_2013.indd TD20 2.12.2013 17:45:51 ELEKTRODIAGNOSTIKA stroje podhodnotit. Častá snaha provozovatele stroje ušetřit na nákladech diagnostiky a provádět jen „levné“ a nenáročné měření může v důsledku vést až k poruše stroje se všemi nepříznivými ekonomickými důsledky [1]. Technická diagnostika jako obor se v současné napjaté ekonomické situaci dostává často do pozice služby, na které je možné snadno a rychle ušetřit. Může za to i chybné ekonomické vnímání diagnostiky jako čistě nákladové položky bez širších souvislostí a možných budoucích úspor. Údržba technologií se často provádí ne na základě skutečného stavu (zjištěného diagnostikou), ale plánovitě, v lepším případě pomocí statistických a matematických modelů. Z makro pohledu na udržovanou technickou soustavu to nemusí být zcela chybný postup, spolehlivost soustavy jako celku může být zachována. Model soustavy však vychází pouze z modelů jednotlivých prvků, bez diagnostiky nemá oporu ve skutečném stavu a může se tak s realitou po čase značně rozcházet. Matematický model dokáže determinovat soustavu z vnějšího pohledu, případně vytipovat její kritické prvky. V případě kvalitních vstupních dat dokáže poměrně přesně vyčíslit výslednou spolehlivost, stále se však ve výsledku jedná „jen“ o statistický údaj, ne o obraz skutečného stavu. I když v minulosti diagnostika mnohokrát prokázala nejen smysluplnost, ale i ekonomické opodstatnění, je stále úkolem diagnostiků dále vyzdvihovat její výhody pro provozovatele strojů. Pro některé vyhodnocované parametry je navíc nutná i znalost dlouhodobého vývoje (trendů), vyhodnocení z jedné hodnoty veličiny může být zkreslující. I proto je nutné diagnostiku provádět systematicky. PODĚKOVÁNÍ Výzkum prezentovaný v tomto článku byl částečně podpořen z projektu Grantové agentury ČR č. 102/09/1842, projektem MŠMT (ENET No. CZ.1.05/2.1.00/03.0069), projektem SP2013/68 a projektem LE13011 vytvoření kanceláře konsorcia PROGRES 3 na podporu přeshraniční spolupráce. LITERATURA [1] Bernat, P. Mišák, S. Diagnostika asynchronního stroje. In Sborník konference EPE 2011. Ed. Rusek, S. Goňo, R. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2011, 179–182, ISBN 978-80-248-2393-5. [2] Kreidl, M. Diagnostické systémy, Praha, 2001, ČVUT, ISBN 80-01-02349-4. [3] Záliš, K. Částečné výboje v izolačních systémech elektrických strojů, Praha 2005, Academia, ISBN 80-200-1358-X. Recenzent: prof. Ing. Karel Sokanský, CSc. Přihlášení produktů během několika minut Nejlepší produkty za rok 2013 1/2 str. PRODUKT ROKU Pohled na nejlepší produkty předchozích ročníků soutěže www.udrzbapodniku.cz/produkt-roku RU-11-12_2013.indd TD21 Pravidla soutěže ŽE UTø O S NÍK • TD21 TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA Oê2/2013 3. R 2.12.2013 17:45:52 FIREMNÍ PREZENTACE Údržba pohonů JAROSLAV SMETANA BLUE PANTHER T éměř 60–70 % veškeré elektrické energie spotřebované v průmyslu je využito v pohonech. Podstatná část všech výrobních zařízení je závislých na pohybu, tedy pohonech. Je proto nasnadě, že jedním z prvořadých zájmů výrobních podniků by mělo být udržovat pohony v optimálním stavu, a dosahovat tak nejmenší spotřeby, nejdelší životnosti a spolehlivosti – a tím optimálních výrobních podmínek. Obr. 1 V tomto článku naznačíme, jak postupovat, co a jak měřit či kontrolovat v případě elektrických pohonů. Elektrickým pohonem máme na mysli sestavu měnič (regulátor čí střídač), vlastní elektrický motor a poháněný stroj. Měnič či přímo motor je napájen z elektrické sítě, která by měla mít takové vlastnosti, aby z elektrického hlediska pohon pracoval za optimálních podmínek. V praxi tomu je bohužel jen opravdu málokdy. Díky provozu všech připojených zařízení dochází k ovlivnění kvality elektrické energie – základní parametry sítě nejsou v takovém stavu, aby neovlivňovaly provozní vlastnosti pohonu. Parametry, které ovlivňují provozní stav pohonu, jsou především napěťová nesymetrie, rychlé kolísání napětí, napěťové špičky a harmonické složky. Statisticky, ač je představa uživatelů opačná, ke zhoršení parametrů elektrické energie dochází v současné době z 95 % uvnitř závodu, vlivem provozu výrobních zařízení. Prvním místem zájmu při kontrole stavu pohonu, která by měla být pravidelná, proto musí být vstupní svorky pohonu, respektive připojovací místo v rozváděči. Zde je nezbytné zjistit, zda pohon pracuje z elektrického hlediska v optimálních podmínkách. Prvním a velmi důležitým parametrem napájecí sítě je již zmíněná nesymetrie. Je třeba ověřit nesymetrii napětí i proudu. Napěťová nesymetrie u elektrického motoru s kotvou nakrátko o velikosti 1 % způsobuje proudovou nesymetrii 7–9 % podle konstrukce motoru. Díky nesymetrii se motor dlouhodobě přehřívá, kromě zvýšení spotřeby dochází ke zkracování životnosti izolačního stavu izolace vinutí a motor je pak mnohem více ohrožen případnými napěťovými špičkami. Ani předřazením regulátoru není tento vliv potlačen. Motor je sice napájen napětím symetrickým, ale nesymetrie sítě je přenesena na měnič, kde opět i 1% nesymetrie napětí vytvoří cca 15% nesymetrii proudu TD22 • odebíraného měničem. Dochází pak k posunutí pracovního bodu měniče, k tepelnému přetěžování usměrňovače i filtračních kondenzátorů a rychlejšímu stárnutí. V praxi v provozu k nesymetrii napětí a popsaným jevům nemusí, a většinou nedochází, dlouhodobě, ale dynamicky při rychlých změnách v zatěžování sítě jednotlivými stroji, což celou situaci ještě komplikuje. Je tedy velmi potřebné pravidelně kontrolovat nejen stav elektrické sítě z hlediska rychlého kolísání napětí trvalým monitoringem, ale i stav na svorkách pohonů. Zde by napěťová nesymetrie neměla překročit 1 % a proudová 8 %. Dalším z výše uvedených parametrů zásadních pro optimální provoz pohonu je úroveň harmonických složek proudu i napětí. Harmonické složky jsou napětí nebo proudy s frekvencemi celistvých násobků základní frekvence sítě (50 Hz) a vznikají vlivem nelineárních zátěží na síti závodu. Podstatným zdrojem harmonických jsou dnes prvky výkonové elektroniky a v průmyslu, především pak měniče a regulátory otáček – tedy stejné prvky, které jsou na tyto složky samy citlivé. Z hlediska vlivu na elektrickou síť a tím na optimální podmínky provozu pohonů jsou důležité složky 3. harmonické a složky násobku tří. Ty přispívají k nesymetrii sítě. Dále pak jsou to složky s takzvanou negativní sekvencí – složky, jejichž fázory se otáčejí v opačném směru než fázor složky základní. Zde je velmi důležitou 5. harmonická. Ta v podstatě brzdí motor polem opačného směru. Všechny harmonické samozřejmě ohřívají i vinutí motorů se všemi negativ ními důsledky. Obr. 2 2/2013 TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA RU-11-12_2013.indd TD22 2.12.2013 17:45:52 FIREMNÍ PREZENTACE Obr. 5 Obr. 3 Pro snadnou kontrolu jak napěťové a proudové nesymetrie, tak i přítomnosti harmonických složek je velmi výhodné použít komplexní přístroj – analyzátor kvality sítě (Obr. 1), který snadno zobrazí napěťovou a proudovou nesymetrii i úroveň jednotlivých harmonických (Obr. 2) a je jím možné kontrolovat jak vstup motoru, tak i regulátoru. Takový přístroj by měl v dnešní době patřit mezi základní vybavení údržby podniku. Dalším místem zájmu při ověřování stavu regulátoru by měl být meziobvod. Je vhodné ověřit nejen velikost stejnosměrného napětí, které rozhoduje o správné funkci střídačové části měniče, ale i úroveň zvlnění napětí. Zde nevystačíme s multimetrem, nejvhodnějším přístrojem je průmyslový osciloskop. Ten musí mít i navzájem proti zemi izolované kanály, aby jeho použitím nedošlo k vytvoření zkratu (Obr. 3). Dalším zásadním místem kontroly pohonu jsou výstupní svorky regulátoru. Zde je třeba zdůraznit, že tato elektrická část pohonu se zásadně liší od částí předešlých. Do tohoto okamžiku jsme měřili na nízkých frekvencích řádu desítek až stovek Hz. Na výstupu měniče se ocitáme ve vysokofrekvenčnímprostředí s frekvencemi stovek kilohertzů. Je velmi důležité si to uvědomit při všech měřeních v této části. Nelze použít přístroje, které byly používány pro měření na vstupu regulátoru a na elektrické síti! Pro ověření na výstupu měniče je třeba použít již Obr. 4 zmiňovaný průmyslový osciloskop s dostatečnou izolací kanálů. Výstupní napětí má impulzní tvar s velmi rychlými hranami (Obr. 4), a proto je vhodné použít přístroj s šíří pásma alespoň 100 MHz. Na výstupu měniče kontrolujeme, podobně jako na vstupu, nesymetrii napětí a proudu. Dalším důležitým parametrem, který je vhodné ověřit, alespoň po instalaci měniče, je výskyt napěťových špiček. Vzhledem k frekvencím, se kterými na výstupu měniče pracujeme, může docházet k odrazům na svorkách měniče i motoru (Obr. 5), které vytvoří napěťové špičky. U měničů pracujících např. na napětí 400 V mohou špičky dosahovat až několika kilovoltů. Pak může náhodně docházet k poškození izolačního stavu motoru i měniče. Další vysokofrekvenční rušení, které vzniká na pohonech využívajících měniče, je takzvané hřídelové napětí či ložiskový proud. Hřídelové napětí vzniká kromě vlastní nesymetrie konstrukce motoru nesymetrií spínání spínačů měniče. Jeho výskyt, a tím negativní vliv na životnost ložisek pohonu Obr. 6 TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA RU-11-12_2013.indd TD23 2/2013 • TD23 2.12.2013 17:45:52 FIREMNÍ PREZENTACE (nejen motoru), lze ověřit opět měřením pr ů myslov ý m osciloskopem (Obr. 6). P ř e d p osle d n í č á st měření na pohonech pro ověření jejich stavu jsou měření na vlastním motor u. Zde většinou ověřujeme izolační stav vinutí motoru měřičem izolace. Vhodnější je však kompletní kontrola motoru tzv. MotorAnalyzerem (Obr. 7). Ten je vybaven několika funkcemi: testem rázovou vlnou, která snadno ověří stav symetrie vinutí i u velkých motorů, testem odporu vinutí, testem elektrické pevnosti, měřením polarizačního indexu, který informuje o „elektrickém“ stáří izolace vinutí a samozřejmě vlastním měřením izolace. Posledním měřením na pohonu může být ověření vibrací celého soustrojí i jed- Obr. 9 noduchým měřičem vibrací (Obr. 8). Vzhledem k tomu, že každá změna parametrů motoru, měniče i vlastního hnaného stroje se vždy projeví změnou teploty, je velmi vhodné jako první indikátor změny kontrolovat tuto změnu. To lze dnes velmi snadno termovizní kamerou (Obr. 9) a lze tak odhalit i počínající závady či nevhodné pracovní podmínky stroje dříve, než nastane trvalé poškození. To je však již téma na jiný článek zaměřený na prediktivní údržbu. Obr. 7 Obr. 8 Pokud vás zajímají další podrobnosti z oblasti údržby pohonů či vhodné přístroje pro tuto oblast, případně provedení vlastních měření, naleznete podrobnosti i kontaktní údaje na stránkách www.blue-panther.cz. TIRÁŽ ŠÉFREDAKTOR: ING. LADISLAV HRABEC, PH.D. GRAFICKÁ ÚPRAVA: EVA NAGAJDOVÁ VYDAVATEL: ASOCIACE TECHNICKÝCH DIAGNOSTIKŮ ČR, O.S. REDAKČNÍ RADA: DOC. ING. FRANTIŠEK HELEBRANT, CSC. VŠB-TU OSTRAVA DOC. ING. KAREL CHMELÍK 17. LISTOPADU 15 / 2172 ING. JIŘÍ SVOBODA 708 33 OSTRAVA - PORUBA ING. PAVEL RŮŽIČKA, PH.D. PROF. ING. VÁCLAV LEGÁT, DRSC. VYCHÁZÍ: NEPRAVIDELNĚ PROF. ING. HANA PAČAIOVÁ, PH.D. MK ČR: 5 979 ING. VLASTIMIL MONI, PH.D. ISSN: 1210-311X www.atdcr.cz TD24 • 2/2013 TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA RU-11-12_2013.indd TD24 2.12.2013 17:45:55 Celosvětově uznávaný mezinárodní zdroj informací o řízení, přístrojovém vybavení a AUTOMATIZACI. Jediný časopis komplexně mapující nové technologie pro průmyslové podniky s důrazem na ÚDRŽBU. www.controlengcesko.com www.udrzbapodniku.cz