Jak wykrywać nieszczelności sprężonego powietrza w ramach predictive maintenance?
Nieszczelność instalacji sprężonego powietrza nie zawsze od razu daje wyraźne objawy. Niewielkie wycieki mogą przez długi czas pozostawać niezauważone, zwiększając zapotrzebowanie na sprężone powietrze i wydłużając czas pracy sprężarki. Dopiero gdy problem staje się większy, mogą pojawić się spadki ciśnienia lub trudności z zapewnieniem odpowiednich parametrów w najbardziej oddalonych punktach instalacji.
Dlatego wykrywanie nieszczelności warto traktować nie tylko jako działanie podejmowane po wystąpieniu problemu, ale jako element regularnej kontroli instalacji.
Jedną z metod pozwalających szybko lokalizować wycieki jest diagnostyka ultradźwiękowa. Może być wykorzystywana podczas okresowych przeglądów instalacji i wspierać podejście predictive maintenance, czyli utrzymanie ruchu ukierunkowane na wykrywanie potencjalnych problemów zanim wpłyną one na pracę zakładu.
Dlaczego nieszczelności warto wykrywać zanim wpłyną na pracę instalacji?
Wycieki sprężonego powietrza oznaczają przede wszystkim niepotrzebną produkcję powietrza, które nigdy nie zostanie wykorzystane przez maszyny i procesy.
Według materiałów U.S. Department of Energy nieszczelności w źle utrzymywanych instalacjach mogą odpowiadać za około 20-30% wydajności sprężarki. W dobrze utrzymanym systemie udział strat może być znacznie mniejszy.
Problem nie ogranicza się jednak wyłącznie do kosztu energii.
Większe straty mogą powodować spadek ciśnienia w instalacji, a sprężarka musi pracować dłużej, aby pokryć dodatkowe zapotrzebowanie. W konsekwencji może zwiększyć się również obciążenie urządzeń w sprężarkowni.
Dlatego zamiast czekać, aż operator zauważy problem z ciśnieniem albo sprężarka zacznie pracować częściej niż dotychczas, warto okresowo kontrolować miejsca szczególnie podatne na powstawanie nieszczelności. Są to m.in. połączenia, złączki, przewody elastyczne, zawory, reduktory i inne elementy instalacji pneumatycznej.
Takie podejście zmienia sposób myślenia o wyciekach. Zamiast schematu:
problem z instalacją → poszukiwanie przyczyny → naprawa
możemy przejść do:
regularna kontrola → lokalizacja nieszczelności → naprawa → ponowna kontrola.
I właśnie w tym miejscu diagnostyka ultradźwiękowa dobrze wpisuje się w działania utrzymania ruchu.
Jak ultradźwięki pozwalają znaleźć wyciek sprężonego powietrza?
Kiedy sprężone powietrze przepływa przez niewielką szczelinę z obszaru o wyższym ciśnieniu do obszaru o niższym ciśnieniu, powstaje turbulentny przepływ generujący dźwięki o wysokich częstotliwościach.
Część z nich znajduje się w zakresie ultradźwięków, czyli powyżej częstotliwości słyszalnych dla człowieka.
Detektor ultradźwiękowy odbiera taki sygnał i pomaga operatorowi zbliżać się do jego źródła. Model 9207 dodatkowo przekształca odbierane ultradźwięki na zakres słyszalny przez człowieka. Operator może więc jednocześnie obserwować zmianę siły sygnału na wyświetlaczu i słuchać przetworzonego dźwięku przez słuchawki.
Ma to szczególne znaczenie w zakładzie produkcyjnym. Próba znalezienia niewielkiej nieszczelności wyłącznie na podstawie charakterystycznego „syczenia” może być trudna w hali, w której pracują maszyny, wentylatory, napędy i inne urządzenia. Detekcja ultradźwiękowa pozwala skoncentrować się na sygnale generowanym przez wyciek i stopniowo zawężać obszar poszukiwania.
Nie oznacza to jednak, że urządzenie automatycznie wskaże miejsce nieszczelności z dużej odległości. Operator skanuje kolejne fragmenty instalacji, obserwuje zmianę wskazania i zmniejsza czułość wraz ze zbliżaniem się do źródła. Producent podkreśla, że wskazanie wyświetlane przez model 9207 jest pomiarem względnym, służącym do lokalizacji źródła ultradźwięków.
Jak włączyć kontrolę nieszczelności do programu utrzymania ruchu?
Największą wartość daje nie pojedyncze przejście przez instalację z detektorem, lecz stworzenie powtarzalnej procedury. Nie musi być ona skomplikowana.
Wyznacz trasę kontroli – instalację można podzielić na konkretne obszary: sprężarkownię, główne rurociągi, odgałęzienia, maszyny i końcowe punkty poboru. Dzięki temu kolejne kontrole wykonywane są według podobnego schematu i łatwiej uniknąć pomijania części instalacji.
Sprawdzaj typowe miejsca powstawania nieszczelności – szczególną uwagę warto zwracać na:
-
połączenia gwintowane,
-
szybkozłącza i złączki,
-
przewody elastyczne,
-
zawory,
-
reduktory i zespoły przygotowania powietrza,
-
połączenia przy maszynach,
-
elementy, przy których wcześniej występowały problemy.
Nie oznacza to oczywiście, że nieszczelność nie może pojawić się gdzie indziej. Taka lista pomaga jednak rozpocząć kontrolę od miejsc najbardziej narażonych na zużycie, drgania lub mechaniczne poluzowanie.
Oznacz znalezione wycieki – sama lokalizacja nie przynosi oszczędności, dopóki nieszczelność nie zostanie naprawiona. Dlatego warto rejestrować wykryte miejsca, np. poprzez oznaczenie ich na instalacji i zapisanie lokalizacji w dokumentacji utrzymania ruchu. Pozwala to zaplanować naprawy oraz później wrócić dokładnie do tych samych punktów.
Napraw i sprawdź ponownie – po wykonaniu naprawy miejsce warto ponownie skontrolować detektorem. To prosty sposób na sprawdzenie, czy źródło ultradźwięków rzeczywiście zniknęło. Producent wskazuje weryfikację wykonanych napraw jako jedno z zastosowań inspekcji ultradźwiękowych w programach utrzymania predykcyjnego.
Powtarzaj kontrolę – instalacja nie pozostaje szczelna raz na zawsze. Drgania, zużycie przewodów i uszczelnień, prace serwisowe, wymiana urządzeń czy kolejne modyfikacje instalacji mogą powodować powstawanie nowych nieszczelności.
Nie istnieje przy tym jedna prawidłowa częstotliwość kontroli dla każdego zakładu. Powinna być dostosowana m.in. do wielkości instalacji, jej stanu, intensywności eksploatacji oraz znaczenia sprężonego powietrza dla procesu.
Detektor ultradźwiękowy, woda z mydłem czy przepływomierz - którą metodę wybrać?
Nie każda metoda wykrywania strat odpowiada na to samo pytanie.
Woda z mydłem dobrze sprawdza się przy potwierdzaniu nieszczelności w konkretnym, wcześniej wytypowanym miejscu. Jest to jednak metoda punktowa i przy większej instalacji sprawdzanie w ten sposób setek połączeń może być czasochłonne.
Detektor ultradźwiękowy służy przede wszystkim do lokalizowania źródła wycieku. Pozwala skanować kolejne fragmenty instalacji i zawężać obszar poszukiwania bez konieczności nanoszenia płynu na każde połączenie.
U.S. Department of Energy wskazuje detekcję ultradźwiękową jako jedną z podstawowych metod stosowanych przy lokalizowaniu nieszczelności instalacji sprężonego powietrza.
Przepływomierz pełni natomiast inną funkcję. Pozwala monitorować, ile sprężonego powietrza przepływa przez konkretny fragment instalacji. Może dzięki temu pomóc zauważyć nietypowe zużycie lub wzrost przepływu, ale sam nie wskaże, która złączka czy przewód jest nieszczelny. Dlatego monitoring przepływu i detekcja ultradźwiękowa mogą się wzajemnie uzupełniać. Przepływomierz pomaga odpowiedzieć na pytanie:
„Czy w tej części instalacji zużycie sprężonego powietrza jest większe niż powinno?”
Detektor ultradźwiękowy pomaga natomiast odpowiedzieć:
„Gdzie dokładnie znajduje się źródło wycieku?”
Co potrafi ultradźwiękowy wykrywacz nieszczelności EXAIR 9207 i jakie ma ograniczenia?
EXAIR 9207 jest ręcznym detektorem przeznaczonym do lokalizowania źródeł ultradźwięków. W przypadku instalacji sprężonego powietrza wykorzystuje sygnał powstający podczas turbulentnego przepływu powietrza przez nieszczelność.
Operator skanuje instalację, obserwując wskazanie siły sygnału. Wraz ze zbliżaniem się do źródła wartość rośnie, a czułość urządzenia można stopniowo zmniejszać, aby dokładniej określić lokalizację wycieku.
W zestawie znajdują się również akcesoria ułatwiające pracę w różnych warunkach. Parabola pomaga lokalizować wycieki z większej odległości – producent deklaruje możliwość detekcji do około 6,1 m – natomiast adapter rurowy z przedłużeniem pomaga dokładniej sprawdzić konkretne połączenia i miejsca trudno dostępne.
Warto jednak wiedzieć, czego urządzenie nie robi. Detektor pomaga znaleźć źródło ultradźwięków, ale nie jest przepływomierzem i na podstawie samego wskazania nie określi bezpośrednio, ile m³/h sprężonego powietrza tracimy przez konkretną nieszczelność.
Nie wyliczy również automatycznie rocznego kosztu wykrytego wycieku.
Jeżeli celem jest ilościowe monitorowanie zużycia sprężonego powietrza w poszczególnych częściach zakładu, warto rozważyć uzupełnienie diagnostyki o pomiar przepływu.
Detektor ultradźwiękowy jest więc przede wszystkim narzędziem lokalizacyjnym – i właśnie w tej roli może być bardzo przydatny podczas regularnej kontroli instalacji. Od reagowania na awarię do regularnej diagnostyki. Nieszczelności sprężonego powietrza są problemem, którego nie warto szukać dopiero wtedy, gdy zaczyna brakować ciśnienia. Regularne kontrole pozwalają wykrywać niewielkie wycieki wcześniej, planować ich usuwanie podczas prac utrzymania ruchu i później zweryfikować rezultat naprawy. Takie podejście jest jednym z prostszych sposobów na wprowadzenie elementów diagnostyki predykcyjnej do eksploatacji instalacji sprężonego powietrza.
W jednym z opisanych przez nas przypadków kontrola instalacji przy użyciu detektora ultradźwiękowego pozwoliła zlokalizować m.in. nieszczelności na poluzowanych połączeniach oraz większy wyciek w trudno dostępnym miejscu pod zbiornikiem sprężonego powietrza. Pokazuje to, dlaczego systematyczne sprawdzanie całej instalacji może być skuteczniejsze niż ograniczanie poszukiwań wyłącznie do miejsc, w których problem jest słyszalny lub widoczny.
Jeżeli chcesz samodzielnie kontrolować instalację sprężonego powietrza, możemy pomóc dobrać odpowiednie narzędzia do wykrywania nieszczelności i monitorowania zużycia. Jeżeli natomiast potrzebujesz kompleksowej oceny instalacji, możemy również przeprowadzić audyt sprężonego powietrza obejmujący pomiary i lokalizację wycieków.