SKF Insight technology has been tested in the wind power industry.

Il futuro del condition monitoring

La tecnologia SKF Insight è un nuovo approccio al condition monitoring, finalizzato alla misurazione di parametri che identifichino le condizioni operative potenzialmente dannose anziché i danneggiamenti incipienti. La sua realizzazione si basa su un pacchetto di sensori wireless, integrato nei cuscinetti, che registra i parametri critici consentendo all’utilizzatore di programmare interventi idonei a prevenire anziché prevedere i guasti ai cuscinetti.

Donald Howleson, Business manager, SKF (UK) Limited, Livingston, Scozia.

Condition monitoring Progettazione Erogazione di elettricità, gas e acqua Macchine e attrezzature Manutenzione Cuscinetti radenti Ferrovie Affidabilità

Sintesi

Con lo sviluppo della tecnologia SKF Insight il monitoraggio delle condizioni del macchinario ha fatto un balzo in avanti. Grazie alla possibilità di combinare in uno stesso cuscinetto sensori, potenza, diagnostica e comunicazioni, è possibile adottarlo in applicazioni una volta non praticabili. Il costo totale di possesso di un cuscinetto si può radicalmente ridurre evidenziando le condizioni operative che potrebbero portare a guasti, consentendo di intervenire prima che si verifichi un danneggiamento anche minimo. SKF Insight è il risultato dell’adozione dei principi del “Life Cycle Management” nella progettazione dei cuscinetti.

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Donald Howieson, Donald.Howieson@skf.com

Questa innovazione tecnologica è il culmine di più di 100 anni di applicazioni dei cuscinetti e di 30 anni di esperienza nel condition monitoring, ossia nel monitoraggio delle condizioni applicative del macchinario. La SKF mette insieme le proprie piattaforme tecnologiche e la conoscenza industriale per operare con i clienti, cercando di comprenderne necessità ed esigenze, secondo i principi del “Life Cycle Management”.

È nel seguire questo approccio che la SKF ha cominciato a interessarsi allo sviluppo di un pacchetto integrato di sensori in grado di dare informazioni sull’ambiente in cui i cuscinetti lavorano. Dopo un intenso lavoro di ricerca e sviluppo, dedicato alla miniaturizzazione, alla risoluzione di problemi di alimentazione elettrica e alla creazione di un esclusivo pacchetto di sensori e di elettronica, SKF Insight ha fatto il suo debutto ufficiale alla Fiera di Hannover del 2013. Con questa tecnologia il condition monitoring diventa autonomo: si autoalimenta e dialoga con internet. In tal modo può essere sfruttato in applicazioni mai sperimentate prima.

Il progetto è nato dalla constatazione che assai pochi cuscinetti si guastano se le condizioni di lavoro sono normali; in effetti, in esercizio, molti guasti sono provocati da uso improprio, trascuratezza, lubrificazione inefficiente o condizioni operative non previste in fase di progetto della macchina o del relativo tipo di cuscinetti. Gli ingegneri SKF si chiesero cosa sarebbe successo se fossero i cuscinetti stessi a definire il proprio ambiente di lavoro, ossia i carichi agenti effettivamente presenti, la qualità della lubrificazione, la temperatura, ecc., rendendo tali informazioni disponibili tramite internet all’operatore dell’impianto e/o al costruttore della macchina. Monitorando le condizioni di lavoro avrebbero potuto essere messe in evidenza e corrette quelle pericolose, evitando così guasti costosi e catastrofici, riducendo il costo totale di possesso ed estendendo la durata dell’assetto.

Il tradizionale condition monitoring cerca di scoprire i primi segni di danneggiamento misurando le vibrazioni. Un cuscinetto inizia a vibrare quando piccoli frammenti metallici cominciano a staccarsi dalla superficie delle piste o dei corpi volventi. Con il tempo tale danneggiamento comincia a essere rilevabile ed è probabile che la fine del cuscinetto sia vicina, ma potrebbe essere troppo tardi.

SKF Insight utilizza invece sensori “embedded” nel cuscinetto per monitorare i parametri critici che potrebbero portare a un guasto prematuro, per esempio una contaminazione del lubrificante oppure carichi o temperature eccessivi (figg. 1 e 2). Eliminando preventivamente tali anomalie si può evitare il guasto, ma la stessa tecnologia può essere adottata in modo ancora più proattivo: sottoponendo a verifica l’integrità di un’installazione e cercando di conoscerne meglio l’ambiente di lavoro, si può migliorare la macchina per farla durare di più oppure modificarne la potenza rispetto a quella definita nel progetto.

Tecnologia combinata
A lungo i cuscinetti sono stati considerati il cuore degli organi rotanti, ma ora la SKF li fa diventare anche il cervello, dotandoli di una tecnologia utile a monitorare le condizioni in cui si trovano a operare. I sensori integrati misurano carichi, condizioni di lubrificazione, velocità, vibrazioni e temperatura e si autoalimentano sfruttando l’ambiente stesso dell’applicazione (fig. 3).

Gli algoritmi e la diagnostica SKF interpretano tali dati in termini di severità delle condizioni di lavoro o di differenza rispetto a quelle previste a progetto. Essi possono anche identificare carichi eccessivi, anomalie di comportamento, contaminazione del lubrificante e problemi di lubrificazione, in modo che si possano eseguire modifiche che prevengano i danneggiamenti. Il pacchetto di sensori e algoritmi ha preso il nome di SKF Insight proprio perché intende “approfondire” la conoscenza delle condizioni di lavoro e il modo in cui queste potrebbero compromettere l’affidabilità dell’installazione.

La tecnologia intelligente di comunicazione wireless integrata nel cuscinetto gli consente di comunicare in ambienti in cui il tradizionale Wi-Fi non può operare. Comunicando tra di loro, i cuscinetti SKF Insight creano un network intelligente e attraverso una porta wireless inviano informazioni utili ad analizzarne le condizioni di lavoro. La porta può essere localizzata sulla macchina o nell’impianto. Le informazioni sul sistema possono essere messe a disposizione del cliente per le analisi per mezzo di SKF @ptitude oppure inviate attraverso la cloud SKF agli SKF Remote Diagnostic Centre (fig. 4). Qui, videate e report sono a disposizione dell’operatore dell’impianto, del costruttore della macchina, della SKF e di tutte le persone autorizzate che hanno accesso a internet. I dati del condition monitoring sono accessibili in tempo reale a tutti gli interessati. SKF Insight assicura ai clienti il controllo sulla programmazione della manutenzione e l’ottimizzazione del loro macchinario in misura mai avuta finora.

Abbinando le tecnologie integrate di SKF Insight alla diagnostica associata e ai servizi di supporto ai cuscinetti, le informazioni relative alle effettive condizioni operative vengono inviate ai server di cloud per le diagnosi a distanza che valutano il rischio di futuri danneggiamenti e guasti.

Prima di SKF Insight, con le tradizionali tecniche di condition monitoring si poteva operare solo a danneggiamento avvenuto. Ora, intervenendo direttamente sul cuscinetto, la SKF può identificare una situazione di rischio prima che questa dia inizio a un danneggiamento anche microscopico; con tale informazione i clienti possono prendere immediati provvedimenti per eliminare le cause di possibili inconvenienti aggiungendo lubrificante, attenuando i sovraccarichi transitori, ecc. SKF Insight consente di misurare i carichi effettivamente presenti anziché operare su quelli calcolati in fase di progetto. Questa informazione può essere sfruttata rivedendo opportunamente il progetto stesso, intervenendo sia sulla configurazione del sistema sia sul tipo di cuscinetto.

Favorire l’accessibilità
Uno degli scopi della tecnologia SKF Insight è quello di rendere il condition monitoring più ampiamente applicabile e accessibile, particolarmente nei casi in cui finora è stato ritenuto irrealizzabile o difficilmente praticabile. Essa è stata quindi collaudata in industrie come quella eolica (fig. 5), le ferrovie (fig. 6) e la siderurgia.

Le centrali eoliche possono essere situate in posti remoti e difficili da raggiungere. La SKF opera con i clienti per integrarvi la tecnologia SKF Insight e realizzare un cuscinetto “intelligente” che tenga sotto controllo le turbine eoliche. Con tale tecnologia si possono trasmettere wireless informazioni sulle effettive condizioni di carico e lubrificazione presenti nel particolare ambiente di lavoro. Il costo che comporta la sostituzione del cuscinetto principale di una turbina in un’applicazione offshore potrebbe rendere poco opportuno installarla in quel dato posto. Però se si ha la possibilità di registrare i carichi e le condizioni di lubrificazione in esercizio e prendere provvedimenti per eliminare le situazioni di rischio, l’installazione può essere economicamente conveniente. Con SKF Insight è anche possibile permettere alla turbina di funzionare solo quando il carico e le condizioni di lubrificazione sono favorevoli. Spesso le operazioni più gravose sono quelle non previste nel progetto originario.

Nel settore ferroviario la SKF sta introducendo componenti intelligenti e fornisce soluzioni per il monitoraggio dei cuscinetti dei gruppi ruote. Alimentate dalla rotazione del cuscinetto queste soluzioni possono fornire informazioni con il sistema wireless sulle condizioni del cuscinetto stesso. In questa applicazione SKF Insight fornisce un mezzo molto economico per acquisire i dati del monitoraggio delle condizioni, segnalando per tutti i cuscinetti il rischio di un eventuale guasto lungo tutto il loro ciclo di vita e consentendo di programmare in modo ottimale la manutenzione.

Analogamente, per l’ambiente difficile e ostile della siderurgia, la SKF ha elaborato una soluzione con cuscinetti intelligenti per monitorare e comunicare i parametri chiave che servono a ottimizzare il processo produttivo. In un ambiente come quello di una colata continua, in cui cavi e sensori esterni semplicemente non sopravvivrebbero, ha monitorato con successo le condizioni e l’ambiente di lavoro dei cuscinetti utilizzando sensori integrati autoalimentati wireless.

Conclusione
L’obiettivo della SKF è quello di ridurre l’impatto sull’ambiente delle macchine lungo tutto il loro ciclo di vita, sia per quanto riguarda la macchina in sé sia per quanto riguarda le operazioni del cliente. La tecnologia SKF Insight estende l’impiego del condition monitoring in quei casi in cui finora era impossibile o non pratico da applicare. La manutenzione può essere programmata prima che un sistema tradizionale di monitoraggio sveli l’esistenza di un danneggiamento incipiente. Soprattutto, agendo in modo proattivo nei confronti delle condizioni di rischio, i guasti possono essere eliminati anziché solo rilevati, seppure in anticipo. Se si sceglie un cuscinetto SKF con integrata la tecnologia SKF Insight il costo totale di possesso si può ridurre radicalmente e questo è particolarmente vero nelle applicazioni in cui ci sono molti punti da controllare in una vasta area. Un cuscinetto con SKF Insight presenta però anche i tipici vantaggi associati alle soluzioni di condition monitoring non integrate, cioè una migliore programmazione della manutenzione, costi di manutenzione ridotti, razionalizzazione della manodopera, migliore affidabilità operativa ed eliminazione sia delle fermate non programmate sia dei guasti catastrofici.

SKF Insight è un marchio del Gruppo SKF
SKF @ptitude è un marchio registrato del Gruppo SKF

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