Un'acciaieria previene guasti catastrofici grazie al monitoraggio delle condizioni

Oct 06, 2023

Mentre l’Industria 4.0 si sposta rapidamente dal regno delle idee alla realtà, sono stati fatti grandi passi avanti nell’uso della tecnologia dell’Internet delle cose industriale (IIoT) per garantire un funzionamento e una manutenzione degli impianti più intelligenti ed efficienti. Ad esempio, un’acciaieria integrata nel sud-est degli Stati Uniti ha capito il valore di investire in questa tecnologia dopo aver affrontato ripetute sfide con quattro delle sue pompe sommergibili.

Nonostante costituiscano una piccola parte del sistema, queste pompe sommergibili svolgono un ruolo fondamentale nel processo di produzione dell’acciaio. Tuttavia, poiché hanno sperimentato un breve tempo medio tra i guasti (MTBF) e sono soggetti a guasti imprevisti, rappresentano un rischio per la produzione.

Stanca di spendere tempo e denaro per riparazioni di emergenza, la cartiera ha preso l'iniziativa di installare un sistema di monitoraggio delle condizioni wireless che fornisse una visione chiara dello stato di salute delle apparecchiature. Questo sistema ha permesso loro di prevedere guasti imminenti con tempo sufficiente per ridurre al minimo i danni. Con preavviso, possono ora sviluppare un piano d'azione attentamente considerato per la ristrutturazione dell'attrezzatura.

Le pompe sommergibili in questione erano installate in un pozzetto per le acque reflue del sistema di disidratazione; tutte e quattro le pompe erano necessarie per il funzionamento per mantenere il pozzo a un livello dell'acqua accettabile. L'installazione ha riscontrato problemi di affidabilità sin dall'avvio, con un MTBF medio inferiore a sei mesi. Se una qualsiasi delle pompe si guasta, le pompe rimanenti non potrebbero svuotare la fossa in modo soddisfacente. Storicamente la modalità del guasto era stata così grave che una riparazione non era possibile e/o economicamente vantaggiosa.

L'acciaieria ha incaricato una società di servizi di riparazione post-vendita di esaminare il progetto e analizzare il motivo per cui l'attrezzatura presentava questi guasti ricorrenti. Il team di ingegneri ha esaminato attentamente il progetto della pompa e l'interazione tra le pompe e il relativo sistema per identificare i punti deboli del progetto.

Lo studio ha concluso che il pozzetto installato sulla pompa era sottodimensionato per le condizioni operative richieste. Sfortunatamente, le condizioni non potevano essere modificate e riprogettare la fossa sarebbe stato uno sforzo costoso e dispendioso in termini di tempo. Dopo un'attenta valutazione, lo stabilimento ha deciso che non era fattibile modificare la progettazione del sistema. Comprendendo che la causa principale del degrado delle pompe non poteva essere affrontata, il team di manutenzione dell'acciaieria ha ricercato una tecnologia che potesse aiutare a mitigare la natura imprevista dei guasti per gestirne i costi e l'impatto complessivo. Tuttavia, poiché si trattava di pompe sommerse, i mezzi per valutare con precisione lo stato delle apparecchiature rappresentavano una sfida. Fortunatamente, allo stabilimento è stata proposta una soluzione che avrebbe consentito di monitorare lo stato delle apparecchiature e di valutare il rischio di un'attività continuativa. Questa soluzione era un sistema di monitoraggio delle condizioni wireless.

Le pompe sommergibili vengono spesso trascurate quando si tratta di monitoraggio delle condizioni. Sono sommersi, inaccessibili alla maggior parte degli strumenti e sono spesso considerati una risorsa destinata a fallire. Gli indicatori di perdita delle guarnizioni e i controlli di sovraccarico del motore sono migliorati nel corso degli anni, ma l'andamento delle condizioni meccaniche rimane raro. Ciò è aggravato dal fatto che molti nuovi sistemi di monitoraggio IIoT sul mercato non hanno sviluppato un mezzo praticabile per la raccolta automatizzata dei dati sulle apparecchiature sommerse.

Tenendo presenti queste sfide, è stata sviluppata una soluzione che utilizza accelerometri cablati collegati a un trasmettitore wireless in superficie. Questi accelerometri sommergibili e dispositivi di comunicazione wireless sono stati forniti all'acciaieria per monitorare meglio le prestazioni meccaniche in condizioni di immersione. I livelli di vibrazione in tempo reale sulla pompa e sul motore sono stati raccolti continuamente utilizzando questo sistema. I dati raccolti sono stati trasmessi in modalità wireless al cloud per l'accesso remoto, l'archiviazione e l'analisi su base automatizzata, con misurazioni effettuate a intervalli ad alta frequenza.

Il monitoraggio fornito è andato oltre l'hardware e il software per sfruttare l'esperienza umana del team di ingegneri della società di servizi post-vendita. Questi ingegneri e l'utente finale hanno lavorato insieme per individuare l'andamento dei livelli di vibrazione meccanica, correlare i dati con il livello di sommersione e altri parametri idraulici e rilevare i primi segni di degrado nei cuscinetti e in altri componenti.