Nello scorso Dicembre è stato stipulato un contratto di CoMo Link con il cliente Arinox: lo stabilimento in questione è quello di Sestri Levante.Questo contratto è il primo di questo tipo in Italia e rappresenta quanto di più innovativo viene attualmente proposto dalla SKF nel campo del monitoraggio vibrazionale.
   Obiettivo del contratto è quello di tenere costantemente sotto controllo le condizioni operative degli azionamenti del laminatoio di tipo «Sendzimir» del cliente; tale controllo è ottenuto tramite un monitoraggio a distanza delle vibrazioni e della temperatura sia dei motori che del riduttore di comando del laminatoio. Inoltre vengono rilevate, tramite la tecnologia di «inviluppo», eventuali anomalie di funzionamento dei cuscinetti.
   Le caratteristiche innovative di questo contratto sono sostanzialmente due:

• si tratta di un monitoraggio di tipo remoto (a distanza).
• Il controllo è on-line: questo significa che i dati precedenti sono visualizzati e disponibili continuamente su di in PC collegato via modem con il cliente. In pratica quindi ci si può collegare in qualsiasi momento con il cliente e verificare lo stato del macchinario.

   Queste funzionalità sono in linea con le ultime richieste del mercato come è stato anche evidenziato nel recente convegno sulla Telemanutenzione tenutosi presso il recente 22 BIMU a Milano.
   Vediamo ora più nel dettaglio come viene realizzato questo collegamento remoto.

Il punto di partenza è il sensore multiparametro.

   Questo sensore permette di effettuare due misure: la prima rileva la vibrazione mediante un accelerometro piezoelettrico ad elevata sensibilità e basso rumore, la seconda misura rileva la temperatura mediante un circuito integrato all’interno del sensore. Sono stati installati in maniera permanente questi sensori sui motori e sui riduttori; la posizione di questi sensori è un fattore molto importante per la riuscita di un progetto di questo tipo; sui riduttori infatti, oltre ai normali sensori esterni sono stati predisposti anche alcuni sensori installati direttamente all’interno del riduttore in corrispondenza del supporto del cuscinetto corrispondente. Questa ottimizzazione è stata resa possibile dalla collaborazione del fornitore dei riduttori che, durante la fase di assemblaggio degli stessi, ha provveduto ad installare i sensori seguendo le specifiche SKF.
   Proseguendo nella catena di misura troviamo che tutti i sensori, fissati permanentemente sulle macchine (motori + riduttori) sono collegati, tramite appositi cablaggi ad una centralina elettronica di acquisizione. Tale centralina, che d’ora in avanti chiameremo LMU (Unità Locale di Monitoraggio) ha il duplice scopo di processare i dati rilevati secondo le esigenze specifiche del macchinario in questione (segnali temporali, FFT, tecnica dell’inviluppo) e di trasmetterli ad un PC (normalmente in sala controllo) per una memorizzazione permanente su HD e per una diagnosi avanzata dei dati ottenuta tramite un apposito SW di gestione (PRISM4) che permette di eseguire svariate elaborazioni sui dati rilevati (trend multipli, diagrammi a cascata, polari, report personalizzati, ecc.).
   La trasmissione dati tra LMU e PC avviene per mezzo di un protocollo seriale (RS485); il sistema è di tipo modulare ed in qualunque momento il cliente potrà aggiungere altre centraline nel caso voglia espandere il sistema al controllo di altre macchine.
   Ogni centralina LMU accetta fino ad un max di 32 segnali analogici, 8 segnali tachimetrici e otto segnali logici; aggiungere altre centraline non implica l’utilizzo di altri PC di gestione; ad ogni PC possono essere infatti collegate fino a 64 LMU (per un massimo di 2048 punti per PC).
   Come si vede quindi il sistema è compatibile con le esigenze di monitoraggio più spinte sia in termini quantitativi che qualitativi.
   Parlavamo prima di segnali logici, cosa sono e perché sono importanti?
Un segnale logico può avere solo due valori per es.: alto o basso, vero o falso, aperto o chiuso, ecc.; a livello di circuito elettronico tale informazione è codificata su due livelli di tensione (normalmene 5 V e 0 V); è importante avere a disposizione un ingresso sulla LMU per tale tipo di segnale; questo perché soprattutto in campo siderurgico i vari rilievi di vibrazione sono confrontabili solo se eseguiti in condizioni di processo simili: nel caso specifico dei riduttori è stato elaborato un algoritmo che abilita la misura solo nel caso che si verifichino determinate condizioni di carico equivalente (elevato) sui denti degli ingranaggi.
   Questa «funzione di abilitazione» è residente nel PLC di processo e tiene conto di vari parametri tra cui l’assorbimento in corrente dei motori e il tipo di laminazione (spessore del nastro) e la velocità di laminazione.
   In pratica la centralina LMU lavora in maniera ciclica (scansione seriale dei punti di misura) e prima di effettuare ogni misura chiede conferma al PLC (abilitazione): nel caso non sia possibile effettuare la misura la centralina attende un certo tempo (programmabile) e passa quindi al punto successivo.
   In questo modo i dati ottenuti sono confrontabili ed è anche possibile predisporre degli allarmi su base statistica.
   A questo punto veniamo alla parte direttamente correlata con il concetto di monitoraggio remoto (o a distanza); in pratica l’SKF si sostituisce al cliente il quale risulta perfettamente «trasparente» alle operazioni della SKF.
   Ciò è reso possibile utilizzando il programma «Laplink» che viene installato sia sul PC del cliente che su quello SKF; i due PC sono poi collegati via modem attraverso una normale linea telefonica.
   Il programma Sw Laplink permette quindi di gestire in modo semplice e rapido la comunicazione e la gestione dei dati; l’operatore SKF lavora in ambiente Windows e si collega al PC del cliente semplicemente richiamando il numero di telefono del cliente nell’opportuno campo del Sw Laplink.
   Lo specialista di vibrazioni SKF può quindi attivare sul monitor del suo PC varie finestre tra cui le principali sono:

• finestra di controllo remoto: riproduce esattamente la videata del programma Prism4 residente sul PC del cliente (per es. lo spettro delle vibrazioni relative al cuscinetto in ingresso al riduttore)
• finestra di elaborazione dati: può essere utilizzata dallo specialista SKF per esempio per annotare direttamente i commenti diagnostici o utilizzare un qualsiasi altro programma residente sul suo PC; un’altra opzione molto utile è rappresentata dalla finestra di trasferimento file, infatti in questo caso l’analista di vibrazioni SKF può archiviare sull’hard disk del suo PC l’intero data base del cliente riservandosi poi di analizzare i dati in un secondo tempo.

   Un’ulteriore interessante possibilità è quella di intervenire direttamente sulla programmazione delle misure, per esempio aumentando la risoluzione o il fondo scala, e analizzare quindi in real-time i dati acquisiti; tutto questo trovandosi anche a centinaia di Km di distanza dal cliente.
Al riguardo, abbiamo registrato le opinioni del responsabile della manutenzione dello stabilimento di Sestri Levante Sig. Moretti.
Quali sono i motivi principali che vi hanno portato ad installare un sistema di
controllo on-line?
In primo luogo la necessità di passare da una manutenzione essenzialmente preventiva ad una manutenzione più evoluta di tipo predittivo, basata sulle condizioni reali del macchinario.
   Non essendo disponibili a magazzino i ricambi delle casse ingranaggi in quanto i costi di gestione risulterebbero troppo elevati (qualche centinaia di milioni) ed essendo le macchine altamente strategiche si è reso necessario l’utilizzo di un sistema in grado di tenere sotto controllo in modo continuo (on-line) il macchinario; cioè in pratica predisporre dei «campanelli d’allarme» che ci avvertano con anticipo del verificarsi di eventuali anomalie di funzionamento.
   Inoltre, al fine di sfruttare al massimo le potenzialità del sistema si è deciso, siglando il contratto CoMo-Link, di affidare alla SKF la gestione remota del sistema.
Quali sono gli obiettivi a medio e lungo termine?
La prevenzione dei guasti e di conseguenza l’efficienza della macchina sono sicuramente gli obiettivi principali ma non è da trascurare anche la possibilità di monitorare la qualità del prodotto finito (deviazione dello spessore del nastro), questo soprattutto attraverso il monitoraggio degli assi di spalla, i cuscinetti dei quali vengono tra l’altro già «ricondizionati» dalla Skf.
   Vorremmo inoltre estendere il monitoraggio alle altre due casse ingranaggi.
Scendendo più nel dettaglio tecnico ci può parlare delle modalità di acquisizione dei dati?
Si è deciso di condizionare l’acquisizione dei dati di vibrazione al verificarsi di determinate condizioni di processo. In pratica , sia in prima marcia che in seconda marcia, i dati non vengono acquisiti se si è al di sotto di una determinata velocità di rotazione; discorso analogo se la corrente assorbita dai motori elettrici risulta al di sotto di un numero prefissato di Ampere. Questi due parametri sono stati scelti considerando che eventuali danneggiamenti dei cuscinetti sono influenzati sia dalla velocità che dal carico.
   Il PLC fornisce alla LMU l’informazione relativa all’abilitazione della misura; le condizioni di registrazione risultano quindi le più severe in termini di velocità e carichi e questo proprio per verificare col massimo anticipo eventuali stress sui cuscinetti o sui denti degli ingranaggi.
   Alte velocità e alti carichi significano infatti una elevata potenza che si riversa sulla cassa ingranaggi.
Finora abbiamo parlato di vibrazioni: anche il rilievo della temperatura segue la stessa logica?
No, la temperatura viene acquisita sempre, indipendentemente dalle condizioni di processo. Si è deciso di operare in tale direzione in modo da ottenere dal sistema di controllo un parametro, in questo caso appunto la temperatura, che fornisca in tempi rapidi
un indicazione del verificarsi di anomalie o guasti di funzionamento.
   Il sistema installato presenta quindi anche le caratteristiche di un sistema on-line di tipo «protettivo».
Con quale cadenza vengono forniti dalla SKF i report sulle condizioni dell’impianto?
Viene fornito un report mensile; il report comprende sia l’identificazione di tutte le frequenze presenti nello spettro di vibrazione che la diagnosi relativa alle ampiezze dei picchi.
   La Skf si collega inoltre settimanalmente per verificare la presenza di eventuali allarmi.
   A completamento della diagnosi da voi fornita ci serviamo anche dell’analisi ferrografica degli oli di lubrificazione; attualmente questa analisi viene fatta direttamente da uno dei nostri fornitori di lubrificanti.
Può parlarmi di alcuni casi specifici nei quali l’utilizzo del sistema vi ha permesso di risolvere o identificare alcuni problemi specifici?
Dall’analisi degli spettri di vibrazione una delle prime frequenze in evidenza è stata quella di 300 Hz e relative armoniche il cui picco corrispondeva alle condizioni di funzionamento del ponte esafase presente sui convertitori.
   Inoltre a fine Gennaio il sistema ha rilevato un aumento di temperatura di circa 20°C; analizzando i dati si è visto che si era creato un certo aumento di temperatura su tutti i punti del riduttore; il problema non era quindi imputabile ad una anomalia di funzionamento relativa ad un particolare cuscinetto.
   Dopo adeguate verifiche, si è infine rilevato che la causa del problema era da imputarsi ad una perdita di efficienza dello cambiatore di calore.
A seguito del ripristino dello scambiatore la temperatura è quindi ritornata a valori normali (attorno ai 50°C).
Franco Porzio  
SKF, Service Unit  
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franco.porzio@skf.com