ASPETTI TECNOLOGICI

L'esecuzione rapida ed efficace di un intervento predittivo su di una macchina richiede che quest'ultima sia adeguatamente predisposta a questo scopo.

Quando il mezzo non possiede intrinsecamente questo requisito, perché non soddisfatto in progettazione, è bene adeguarlo tramite un'operazione di manutenzione migliorativa.

Nel seguito si descrivono gli accorgimenti fondamentali da prendere affinché un mezzo di lavoro sia idoneo al mantenimento predittivo.

1. Alloggiamento dei sensori

Il mezzo deve essere dotato di opportuni alloggiamenti in grado di contenere i sensori. Le posizioni degli alloggiamenti debbono essere tali da consentire misure significative sullo stato dei componenti e sulla presenza di eventuali anomalie di natura statica e dinamica.

Normalmente le posizioni di misura sono individuate in prossimità dei componenti più critici (maggiormente soggetti ad avaria, essenziali ai fini del funzionamento). Tale osservazione non è più valida nel caso in cui l’informazione rilevata (irraggiamento, corrente, pressione, campo visivo, ecc.)  si manifesti a distanza.

La collocazione della sensoristica deve rispettare le direzioni preferenziali di captazione dei segnali ed essere protetta da inaccettabili interferenze di natura fisica quali urti, cesoiamento, radiazioni, ed altro. I sensori debbono essere ubicati in modo da non ostacolare lo svolgimento del processo a cui il mezzo è deputato.

La compatibilità reciproca dei sensori e del processo svolto dall'impianto deve essere soddisfatta per tutte le possibili condizioni di funzionamento (marcia, stand-by, arresto, ecc.)

2. Cablaggio dei sensori

I segnali captati dai sensori possono raggiungere l’unità di elaborazione (trattamento, elaborazione, ecc.) viaggiando all’interno di cavi che si estendono, almeno in parte, nell'impianto stesso. Il cablaggio deve rispettare le stesse regole di compatibilità con le funzioni svolte dall'impianto già citate per i sensori. Vi sono casi in cui il segnale viene veicolato in cavi già adibiti al trasporto di energia o di segnali di comando indipendenti dalla finalità manutentiva (onde convogliate).

Un’alternativa talvolta valida al cablaggio, quando questo sia ostacolato da impedimenti oggettivi o da costi eccessivi per la stesura di cavi, è la trasmissione via radio dal sensore, od in prossimità di esso, ad una stazione ricevente collocata presso l’unità di ricezione.

3.Individuazione delle informazioni da rilevare

La valutazione dello stato di funzionamento di un componente, o della sua vita residua, necessita la conoscenza di informazioni specifiche ad esso relative. Queste possono essere quantitative o qualitative; nel primo caso si tratta di grandezze fisiche, nel secondo di informazioni che il manutentore elaborerà secondo la sua discrezionalità o confronterà con scenari di riferimento.

Tra le grandezze fisiche figurano tutte quelle note dai sistemi di misura: accelerazione, velocità, spostamento, temperatura, pressione, tensione, intensità di corrente, illuminamento, ecc. Tra le informazioni qualitative si annoverano: mappe termiche, inquadrature video statiche e dinamiche, radiografie, ecc.

La scelta della tipologia di sensori da utilizzare dipende dalle informazioni da rilevare e dall’opportunità tecnologica di eseguirne un rilevamento diretto oppure uno indiretto da elaborare successivamente (velocità ottenuta integrando l’accelerazione rilevata).

Sono da utilizzare a seconda dei casi: accelerometri, estensimetri, sensori induttivi e capacitivi, termocoppie, esposimetri, telecamere, termocamere, ecc..

In funzione dell’intervallo di variabilità e della precisione del rilievo si scelgono le caratteristiche di gamma dinamica, di linearità e di affidabilità; i trasduttori devono possedere la robustezza e la stabilità idonee per essere installati nell’ambiente prescelto, che potrebbe anche essere ostile (temperature estreme, presenza di sostanze corrosive, presenza di forti campi elettrici e magnetici, radioattività, ecc.).

Per particolari rilievi (spostamenti relativi  tra albero e supporto a strisciamento) si installano sensori di prossimità; in alcuni casi occorre collocare a bordo dell'impianto anche una sorgente autonoma del segnale il quale interagirà con il componente in analisi (generando l'informazione occorrente) e sarà successivamente captato dal sensore.

INFORMAZIONI RILEVABILI

4.Trasmissione delle informazioni

Le informazioni rilevate possono essere inviate per successiva elaborazione ai sistemi sotto elencati.

Sistemi portatili di analisi periodicamente allacciati ai dispositivi di ricezione dell’informazione, ad esempio tramite

connettori posti in zone facilmente accessibili.

Sistemi locali fissi di analisi (solitamente multi canale) permanentemente allacciati ai dispositivi di ricezione

dell’informazione, ad esempio tramite connettori.

Rete informatica, cablata, wireless o mista  in grado di trasferire l’informazione in qualunque punto geograficamente

distribuito da essa raggiunto, ed esempio LAN, WAN, INTERNET.

      In quest’ultimo caso si distinguono tre differenti configurazioni di rete descritte nel seguito.

a)      Sistema di acquisizione remoto, questa soluzione è idonea laddove sia necessario accedere da un’unica postazione a rilievi compiuti su punti distribuiti nello spazio.

b)      Sistema di distribuzione delle acquisizioni, è il caso in cui le acquisizioni effettuate in un unico punto debbano essere disponibili su più postazioni distribuite.

c)       Sistema di acquisizione integrato, accorpa entrambe le soluzioni di cui ai punti precedenti a) e b) ed  è il più potente e versatile, prevalentemente adatto a realtà complesse da mantenere.

5. Tipologie di elaborazioni da effettuare

I segnali forniti dai trasduttori sono sottoposti alle seguenti elaborazioni:

5.1.    Controllo di soglia:

confronto dei valori misurati con dei livelli di segnalazione/allarme predefiniti (vibrazioni e altre grandezze)

(p. es. limiti massimi e minimi preimpostati)

5.2.   Analisi nel dominio del tempo:

tracciamento dei valori in funzione del tempo ed eventuale elaborazione statistica

(p. es. calcolo del valore medio, efficace, di picco, di picco-picco - vedi normativa UNI CEI)

5.3.   Analisi nel dominio della frequenza:

scomposizione dei segnali temporali nelle loro componenti in frequenza

(p. es. analisi FFT - Fast Fourier Transform, analisi speciali -cepstrum, envelope, demodulation, SEE- spectral

emitted energy,   ecc…,

valutazione delle componenti in ampiezza e fase, calcolo del valore efficace in bande limitate, analisi agli ordini,

(vedi normativa UNI CEI)

5.4.   Analisi tempo-frequenza:

rappresentazioni spettrali in funzione del tempo (diagrammi tridimensionali)

(p. es. spettri in cascata - waterfall, analisi alle ondine - wavelet)

5.5   Osservazione di inquadrature su parti dell'impianto:

visualizzazione tramite immagini di fasi del processo in evoluzione 

(p. es. TV a circuito chiuso)

6. Scelta delle caratteristiche dei sistemi di analisi

Oltre alle caratteristiche necessarie per lo svolgimento delle particolari elaborazioni richieste, i sistemi utilizzati a tal fine dovrebbero consentire l'immissione in rete dei risultati conseguiti e accettare comandi di configurazione e di gestione provenienti dalla rete stessa. L'esecuzione delle procedure di acquisizione dei segnali/elaborazione potrebbe essere vincolata, se richiesto, a particolari condizioni operative e fasi di processo (p. es. acquisizione avviata da segnali di sincronismo generati da PLC). 

La misura di grandezze fisiche impone che i sistemi adottati siano calibrabili e certificabili periodicamente,  in accordo con le specifiche normative.

Tali sistemi devono possedere capacità di autodiagnosi periodica o a richiesta, anche via rete informatica, con telesegnalazione di sopravvenute avarie; devono inoltre essere caratterizzati da un valore proprio di MTBF (valutabile nella particolare applicazione) superiore di almeno dieci volte a quello del componente controllato.

7.  Denominazione dei punti sensorizzati e dei rilievi effettuati

Le locazioni dei sensori a bordo devono essere univocamente contrassegnate con  appropriate diciture che ne indichino anche la ubicazione fisica. Le denominazioni dei rilievi devono fornire nuovamente tutte le indicazioni relative alla locazione fisica del sensore, al tipo di misura, alla data di rilevamento, ecc…

ing. Graziano Perotti - St Engineering

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