dr. Péczely György 1998-ban íródott szakcikke

Bevezetés

A villamos motorok után az ipar legelterjedtebb forgógépei a ventilátorok. Viszonylag egyszerű működésük, szabályozhatóságuk, javíthatóságuk miatt a napi üzemelésben viszonylag csekély figyelmet fordítunk e berendezésekre. Leggyakoribb gépészeti hibáik nem járnak feltétlenül és azonnal termeléskieséssel, ez a tény is háttérbe szorulásukat eredményezte.

Napjaink gazdasági eredmény központú gondolkodása esetenként megrögzött nézeteink felülvizsgálatához vezet. Ennek eredményképpen az utóbbi időben talán kissé elhanyagolt berendezések ismét előtérbe kerülhetnek. Könnyen belátható, hogy a ventilátorokkal kapcsolatos helytelen szemlélet ventilátoronként évente 50-500 eFt elpocsékolását eredményezi.

 

Néhány alapgondolat

A gázt szállító munkagépeknek azt a csoportját, amelyeknél a gáz még összenyomhatatlannak tekinthető, ventilátornak vagy magyarul szellőzőnek nevezzük [1].

Áramlási és szerkezeti szempontból két fő típusukat különböztetjük meg: a radiális- és az axiális átömlésű ventilátort. Radiális ventilátoroknál a gáz a tengellyel párhuzamos irányban lép be, majd arra merőleges síkra terelődik. Az axiális ventilátoroknál az ugyancsak tengelyirányban belépő gáz tengelyirányban is lép ki. A két szélső eset között átmeneti, félaxiális megoldás is lehetséges, amelynél az áramvonalak kúpfelületen vagy ahhoz hasonló forgásfelületeken alakulnak ki [2].

ventilátorokról másképpen

1. ábra Radiális ventilátor elvi vázlata

 

ventilátorokról másképpen

2. ábra Axiális ventilátor elvi vázlata

 

ventilátorokról másképpen

 3. ábra Félaxiális ventilátor elvi vázlata

 

A hűtés és klímatechnika területén igen nagy számba fordulnak elő ventilátorok.

A hűtési terület gépei közül ki kell emelnünk a hűtőtornyokat, mivel ezek váratlan leállása súlyos termelési veszteséggel is járhat. A hűtőlevegő mozgatásában, a felmelegedett hűtőközeg lehűtésében szerepet játszó rendszerek tipikusan több ventilátort tartalmaznak, egynek-egynek a leállása így nem okoz jelentős termék károsodást.

A szellőzés-technikában használatos rendszerek megtalálhatók éppúgy a kisebb számú ventilátort alkalmazó összeállítások (pl. pára- és szagelszívás), mint a nagyobb biztonságra épülő, több ventilátoros rendszerek (szennyezett levegő- és pára elszívás).

Felépítés szempontjából a három fő jellemző típus: közvetlenül a motor tengelyére szerelt járókerék, a tengelykapcsolós- és az ékszíjhajtású ventilátor (konzolos vagy közrefogó csapágyazással). Elsősorban a hűtőtornyokban találkozunk függőleges tengelyű - esetleg kardántengelyen és fogaskerék hajtóművön át hajtott - ventilátorral.

 

Hibakövetkezmények, az üzemeltetők és a karbantartók feladatai

Az üzemeltetés és karbantartás feladatait elsődlegesen az esetlegesen bekövetkező hibák következményei határozzák meg. Befolyásoló tényezők még a hiba elhárításával és felfedezhetőségével kapcsolatos jellemzők.

Következmények alapján a hibákat négy csoportba sorolhatjuk:

  1. a környezetet és az embert veszélyeztető hibák,
  2. technológiai és karbantartási következményekkel járó hibák,
  3. karbantartási következményekkel járó hibák,
  4. rejtett hibák.

Például egy elszívó ventilátor kényszerleállással járó hibáját másként kell kezelni akkor, ha egy üzemcsarnokból káros anyagot szív el és leállása emberéletet veszélyeztet, mintha a termelés 10 órás leállása és egy 50 eFt-os csapágycsere vagy ha csupán egy 50 eFt-os csapágycsere lenne a következmény. Egy tartalék-berendezés állás közben bekövetkező rejtett hibájának felismerése és elhárítása megint más karbantartási stratégiát kíván.

Az első csoportba tartozó hibák semmiképp sem engedhetők meg és eliminálásuk a mindenkori vállalati vezetés, a termelés és a karbantartás kötelezettsége. A második és a harmadik csoport hibái egyszerű kalkulálással rangsorolhatók. A harmadik csoport kezelése túllép az összeállított anyag tervezett keretein.

 

A leggyakoribb hibák

Ha egy üzemeltetőt megkérdezünk a leggyakrabban leállást okozó "ventilátor hibákról", akkor valószínűleg a gördülőcsapágyak tönkremenetelét említi.

Való igaz az, hogy a kényszerleállás közvetlen oka leggyakrabban a gördülőcsapágy elhasználódása, de érdemes a hiba kiváltó okairól is elgondolkozni. Egy folyamatos üzemben levő minőségi gördülőcsapágy várható élettartama 20 és 50 ezer óra közé kellene essen. A valóságban ennek a töredékét élik meg a csapágyak.

A rövidebb csapágy élettartam legfőbb kiváltó okai a szerelési hiba, a kenési elégtelenség, hibásan beállított tengelykapcsoló vagy ékszíjhajtás és az egyensúlyozatlanság. A csapágyak, amelyek a fenti okok ellenére is képesek lennének a tervezett élettartamot megközelíteni, azok a hibás karbantartási politika áldozatai lesznek.

A helytelen megközelítés eredménye az üzemelés megbízhatatlansága, a csapágyfogyasztás és a járulékos karbantartási költségek magas szintje. Ahhoz, hogy ezen a helyzeten változtatni tudjunk, érdemes a legfontosabb hibákat átgondolni:

Szerelési hiba: Igen gyakori a gördülőcsapágyak szennyezett körülmények közötti, célszerszámok és megfelelően kiképzett személyzet nélküli beépítése. E területtel számos kiváló mű foglalkozik [3]. A helyes csapágyszerelés az ipari szakmunkásképzők tudásanyagánál és színvonalánál általában magasabb szintű ismereteket kíván. Tapasztalataink szerint már a beépítés után 15-20 %-ban tartalmaznak a gördülőcsapágyak hibát. E hibák az esetek többségében természetesen nem okoznak azonnali kényszerleállást, viszont jelentősen lecsökkentik a várható élettartamot.

Kenési elégtelenség: Négy alapvető fajtájával találkozunk: kevés (40%)-, sok (5%)-, hibásan megválasztott (15%)- és szennyezett (40%) kenőanyag. Mind a négy eset káros a csapágy működésére. Bármiféle mérőeszköz nélkül is, mindössze a kenési rendszer racionalizálásával jelentős előrelépés érhető el ezen a területen.

Hibásan beállított tengelykapcsoló vagy szíjáttétel: Igen gyakran, a vizsgált esetek 44%-ában találkozunk hibásan beállított tengelykapcsolókkal. A szakirodalom szerint gépenként változóan néhány század mm lehet egy-egy tengelykapcsolatnál a hiba [4], ezzel szemben számos iparvállalatunknál a szemmércét vagy kicsit jobb esetben az élvonalzót alkalmazzák. A hibás tengelykapcsolat drasztikusan csökkenti a gördülőcsapágyak élettartamát, növeli a káros teljesítményt, a felvett energiát, csökkenti a fordulatszámot és a hasznos technológiai teljesítményt.

A szíjáttételek nagyobb hibatűrést engednek meg, a durva hibák száma is kisebb náluk (15-18%). A túlfeszített szíjak vagy a nem egy síkban levő tárcsák hatása szintén igen káros.

A kiegyensúlyozatlanság hatását tekintve talán a legsúlyosabb gépkárosító. A nem egyenletes tömegeloszlás eredménye a csapágyakat, a gép teljes szerkezetét és a környezetet érő megnövekedett dinamikus terhelés és a magasabb zaj. Az egyensúlyozatlanság kialakulhat gyártáskor, a gép installálásakor, üzemelés vagy karbantartás közben. Több ezer hazai és szlovákiai ventilátor vizsgálata alapján elmondhatjuk, hogy kb. 1/3-ad részük súlyosan egyensúlyhibás.

Hibás karbantartási politika: A legtöbb üzem kapcsolódva valamilyen termelési tényezőhöz, évente egyszer nagyjavítást tart. A nagyjavítás során a kisebb számú nem üzemelő és a nagyobb számú üzemelő berendezést megbontják és fontosabb alkatrészeit kicserélik, közöttük a csapágyakat is. Megbontják a stabilan és jól üzemelő berendezéseket, ezeknek egy részét éppen ekkor hozzák instabil, váratlan hibára hajlamos állapotba. Nagyjavításkor a berendezések 2/3-ad részét gépészeti okok alapján nem kellene megbontani, a csapágyak 82 %-a tovább üzemelhetne [5]. Természetesen a gépek meg nem bontása veszéllyel jár, amit becsléses alapon igen kockázatos felvállalni.

 

A hibák felismerése mérés segítségével

Az iparban léteznek olyan mérési módszerek, amelyekkel a felsorolt hibák a működő gép leállítása, a technológia megzavarása nélkül felismerhetők. A legelterjedtebb forgógép vizsgálati eljárás a működő berendezés rezgéseinek mérése és elemzése a hibás gépelem azonosítása, a hiba mértékének megállapítása és a hátralévő maradék élettartam megbecslése céljából. Az eljárás alapján konkrét karbantartási (pl. ékszíjcsere) vagy üzemeltetési javaslat (pl. munkapont eltolása) is tehető.

A mérések nyers eredménye az ún. rezgési spektrum, amelyen a rezgés frekvenciája ("szaporasága") függvényében ábrázoljuk a rezgés "erősségét". Leegyszerűsítve azt mondhatjuk, hogy a frekvencia rámutat a gépelemre, a nagyság az állapotra enged következtetni. Egy rezgésösszetevő megjelenése a spektrumban természetes jelenség, nem utal feltétlenül hibára.

A 4. ábra egy tipikus rezgési spektrumot mutat.

A rezgésfelvételeket általában a gépek csapágyházain végezzük az 5. - 8. ábrán látható mérési helyeken.

 

ventilátorokról másképpen

4. ábra Örvénygép rezgési spektruma

ventilátorokról másképpen                                 ventilátorokról másképpen

5. ábra                                                                                    6. ábra

ventilátorokról másképpen                 ventilátorokról másképpen

7. ábra                                                                                                8. ábra

5.-8. ábra Rezgésmérési pontok ventilátorokon

Néhány példa a mérések alkalmazására

1. Hűtőalagút ventilátorok: egy hazai élelmiszeripari cégnél a fő hűtőalagútban 55, egyéb területeken kb. újabb 50 ventilátor működik. Korábban rendszeres problémát okozott számukra a váratlan gépleállás. Úgy döntöttek ezért, hogy egy közeli gépjavítóval az évi leálláskor kicseréltetik a csapágyakat és kiegyensúlyozatják a járókerekeket. Ehhez a beavatkozáshoz valamennyi egységet el kellett szállítani a gépjavító telephelyére, ez tetemes többlet költséget okozott.

Az elért műszaki sikert tovább fokozták azzal, hogy külső szolgáltatatót bíztak meg, aki rezgésvizsgálatokat végzett a működő technológiai berendezéseken. A mérések kimutatták, hogy a gépek kb. egy negyed részénél szükséges bármiféle beavatkozás - elsősorban egyensúlyozás. A külső szolgáltató az egyensúlyozást a gépek beépítési helyén elvégezte.

Az élelmiszeripari cég két lépésben töredékére csökkentette a ventilátorokhoz kapcsolódó karbantartási költségét és jelentősen növelte a termelési megbízhatóságot.

 

2. Beruházás átvétel: Számos hazai és külföldi gyártó egyensúlyozás nélkül vagy kezdetleges technológiával egyensúlyozza járókerekeit. Mivel a szokásos hazai gépátvételi eljárásnak a rezgésellenőrzés nem része, ezért ezeket a forgórészeket a vevő rendszerint át is veszi. A berendezés üzemeltetése során felmerülő magas többletköltség azonban jelentős kárára van.

Egy nem-budapesti ventilátorgyárunk esetében cégünk 14 éves fennállása során nem sikerült olyan járókereket találni, amelyet megfelelően egyensúlyoztak volna ki. Az eddig beruházás-átvételkor vizsgált több mint félszáz járókerék utólagos egyensúlyozását a gyártó megfizette, de a technológiáján még nem változtatott.

 

3. Élelmiszeripari gyorsfagyasztó: A közelmúlt élelmiszeripari sikercégeinek az egyike olyan félkész termékkel jelent meg a piacon, amely gyártási technológiájához egy gyorsfagyasztási lépés is hozzátartozott. A banki kölcsönből vásárolt igen drága fagyasztót csak nagy nehézségek árán tudták üzemeltetni, mivel a berendezés részét képző ventilátor járókereke egyensúlyozatlan volt. A cég gazdasági stabilitását veszélyeztető probléma egy délelőtt munkájával, egy helyszíni egyensúlyozással megszüntethető volt. A felmerülő költségeket ráadásul a gép szállítója fizette.

 

4. Gyógyszeripari cég: Egyik hazai gyógyszergyárunk 10 milliós nagyságrendű karbantartási anyag és munka megtakarítást ért el berendezései negyedévenkénti állapotvizsgálatával. Nagyságrenddel jelentősebb azonban az a megtakarítás, amit a technológiai veszteségek elkerülésében sikerült elérni. Az ultratiszta légtér minimális beszennyeződése ugyanis a termékvonalon levő anyagok elvesztését eredményezi. Az egészségre ártalmas anyagok eltávolításához kötődő kiszolgáló berendezések leállása miatti balesetveszély nagyságrenddel lecsökkent.

 

Gazdaságosság

Az olyan ritka és kirívó példákon kívül is, mint amilyen a 3. és 4. ismertetett eset, jelentős és gyorsan megmutatkozó gazdasági haszon származik a ventilátorok megfelelő üzemeltetéséből és karbantartásából.

Vegyünk egy átlagos ventilátort. Egy 10 kW-os motorral ellátott ventilátor csapágycseréje munkadíjjal együtt 1998 elején 140 eFt költség. Fogadjuk el azt a becslést, hogy minden harmadik ventilátor egyensúlyozatlan. Ismerve a gördülőcsapágyak élettartam számítását tudjuk azt is, hogy egy kiegyensúlyozással (amikor az egyensúlyozatlanság mértékét 1/8-ára csökkentjük) a várható élettartam kb. 3-szoros lesz. Hasonló javulás érhető el a tengelykapcsolat helyes beállításával.

Három átlagos gép közül várhatóan legalább kettőnél fordul elő egyensúlyozatlanság, tengelykapcsolat vagy szíjáttétel hiba, géprögzítési elégtelenség. Amennyiben ezeket a könnyen javítható problémákat kiküszöböljük akkor kiszámítható, hogy kb. 60%-os csapágyfogyás és karbantartási munkamegtakarítás érhető el. A gépenként elérhető átlagos karbantartási munka- és anyag-megtakarítás tehát évente 84 eFt. Az összeg önmagában egészen addig csekélynek tűnik, amíg be nem szorozzuk az általunk üzemeltetett ventilátorok számával.

Abban az esetben, amikor a gépleállásnak technológiai következményei is előállnak, az elérhető megtakarítás ennek az összegnek sokszorosa.

 

Összefoglaló

 

A gépállapot vizsgálat olyan gazdasági lehetőségeket nyit meg az egyes üzemek előtt, amelyet egyébként csak jelentős beruházással lehetne elérni.

A ventilátoroknál fellépő jelentős gazdasági veszteség gyorsan, egyszerűen és nagy mértékben csökkenthető legyen szó akár élelmiszeripari vállalatról, akár az ipar más területéről.

 

Felhasznált irodalom 

[1] Fűzy Olivér: Áramlástechnikai gépek. Tankönyvkiadó, Budapest, 1978
[2] Grúber József és szerzőtársai: Ventilátorok. Műszaki könyvkiadó, Budapest, 1978
[3] FAG: Mounting and Dismounting of Bearings, Publ. No. WL 80 100/3 EA
[4] J. Piotrowski: Shaft Alignment Handbook, Marcel Dekker, Inc. 1995
[5] Péczely György: Vibration analysis and the possibilities of maintenance management, COMADEM konferencia, New Delhi, 1994

2016. A.A. Stádium Kft.

Impresszum

about.me/aastadium