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
Download

Stáhněte si č. 36 v PDF - Česká společnost pro údržbu