Bài giảng Bảo trì kỹ thuật máy và hệ thống công nghiệp

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ khí – Bộ môn KTHTCN *** BẢO TRÌ KỸ THUẬT MÁY VÀ HỆ THỐNG CÔNG NGHIỆP Mã môn học MISM 417 BÀI MỞ ĐẦU 1 NỘI DUNG ĐỀ CƯƠNG Nội dung môn học gồm 7 chương Số tín chỉ 3 (3[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ khí – Bộ môn KTHTCN - *** - BẢO TRÌ KỸ THUẬT MÁY VÀ HỆ THỐNG CƠNG NGHIỆP Mã môn học: MISM 417 BÀI MỞ ĐẦU * NỘI DUNG ĐỀ CƯƠNG, CÁCH TỔ CHỨC THI, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ NỘI DUNG ĐỀ CƯƠNG - Nội dung môn học gồm chương - Số tín chỉ: (3-0-0) HÌNH THỨC THI - Hình thức thi: VIẾT - Thời gian: 90 phút ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ - Điểm trình: 30% (Kiểm tra + Chuyên cần) - Điểm thi kết thúc môn: 70% MỞ ĐẦU PHƯƠNG PHÁP HỌC, TÀI LIỆU SỬ DỤNG * PHƯƠNG PHÁP HỌC Lý thuyết  Sơ đồ  Hình ảnh  Vật thực  Bài tập TÀI LIỆU SỬ DỤNG [1] Phạm Ngọc Tuấn, Kỹ thuật bảo trì cơng nghiệp, NXB ĐH Quốc gia TP HCM, 2013 [2] Phạm Ngọc Tuấn, Quản lý bảo trì cơng nghiệp, NXB ĐH Quốc gia TP HCM, 2013 [3] Nguyễn Cơng Cát, Giáo trình Bảo dưỡng Bảo trì thiết bị Cơ khí, NXB Lao động Xã hội, 2005 CHƯƠNG MỞ ĐẦU VỀ KỸ THUẬT BẢO TRÌ CƠNG NGHIỆP 1.1 Giới thiệu 1.2 Kỹ thuật giám sát tình trạng Kỹ thuật giám sát rung động Kỹ thuật giám sát hạt tình trạng chất lưu (lưu chất) Kỹ thuật giám sát khuyết tật kiểm tra không phá hủy Kỹ thuật giám sát nhiệt độ 1.3 Các tiêu chí chọn máy để giám sát tình trạng 1.4 Các nhu cầu kỹ thuật giám sát tình trạng 1.1 GIỚI THIỆU 1.1 GIỚI THIỆU  Lịch sử bảo trì - Bảo trì kỹ thuật máy hệ thống cơng nghiệp xuất kể từ người biết sử dụng máy móc, thiết bị, cơng cụ - Mới coi trọng mức có gia tăng khổng lồ số lượng chủng loại tài sản cố định máy móc, thiết bị, nhà xưởng sản xuất công nghiệp (mấy thập niên qua)  Thế hệ thứ nhất: Trước chiến tranh giới thứ II - Công nghiệp chưa phát triển, - Máy móc đơn giản, thời gian ngừng máy ảnh hưởng đến sản xuất, - Cơng việc bảo trì đơn giản, - Ý thức ngăn ngừa thiết bị hư hỏng chưa phổ biến, - Bảo trì mang tính sửa chữa có hư hỏng xảy 1.1 GIỚI THIỆU  Thế hệ thứ hai: Trong thời kỳ chiến tranh giới thứ II - Nhu cầu sử dụng hàng hóa tăng, - Vào năm 1950, máy móc loại đưa vào sản xuất nhiều phức tạp hơn, - Quan tâm nhiều đến thời gian ngừng máy, - Những năm 1960, bảo trì chủ yếu đại tu lại thiết bị vào khoảng thời gian định, - Bắt đầu xuất khái niệm bảo trì phịng ngừa mà mục tiêu chủ yếu giữ cho thiết bị hoạt động trạng thái ổn định 1.1 GIỚI THIỆU  Thế hệ thứ ba: Từ năm 1960, công nghiệp giới có thay đổi lớn lao - Thời gian ngừng máy luôn ảnh hưởng đến lưc sản xuất (giảm sản lượng, tăng chi phí vận hành gây trở ngại cho dịch vụ khách hàng), - Vào năm 1960 1970 điều mối quan tâm lớn số ngành công nghiệp lớn chế tạo máy, khai thác mỏ giao thông vận tải, - Những hậu thời gian ngừng máy trầm trọng thêm công nghiệp chế tạo giới có xu hướng thực hệ thống sản xuất lúc (Just -In -Time), - Những hư hỏng ngày gây hậu an toàn môi trường nghiêm trọng tiêu chuẩn lĩnh vực ngày tăng nhanh chóng Tại nhiều nước giới, có cơng ty, nhà máy đóng cửa khơng đảm bảo tiêu chuẩn an tồn mơi trường 1.1 GIỚI THIỆU Điển hình tai nạn rị rỉ số nhà máy điện nguyên tử - Để thu hồi tối đa vốn đầu tư cho máy móc thiết bị, chúng phải trì hoạt động với hiệu suất cao có tuổi thọ dài tốt, - Trong số ngành công nghiệp, chi phí bảo trì cao thứ hai chí cao chi phí vận hành Kết vịng 30 năm gần đây, chi phí bảo trì từ chỗ quan tâm đến chỗ vượt lên đứng đầu chi phí mà người ta ưu tiên kiểm sốt Kỹ thuật bảo trì đa dạng, đại có hiệu Kỹ thuật giám sát tình trạng Kỹ thuật giám sát tình trạng quan tâm nghiên cứu ứng dụng ngày phổ biến công tác bảo trì kỹ thuật vì: + Có thể dự đốn trước hư hỏng, + Có thể lập kế hoạch bảo trì kỹ thuật tối ưu, + Khai thác tối đa hiệu suất sử dụng thiết bị, máy móc hệ thống sản xuất, + Giảm bớt công việc, phụ thuộc vào kỹ kinh nghiệm nhân viên kỹ thuật, + Nâng cao độ tin cậy, khả sẵn sàng thiết bị dây chuyền sản xuất 1.2 KỸ THUẬT GIÁM SÁT TÌNH TRẠNG 1.2 KỸ THUẬT GIÁM SÁT TÌNH TRẠNG Giám sát tình trạng trình xác định tình trạng máy lúc hoạt động hay ngừng hoạt động Nếu có vấn đề xảy thiết bị giám sát phát cung cấp thơng tin để có kế hoạch xử lý kịp thời vấn đề cụ thể trước máy bị hư hỏng Ngoài ra, giám sát tình trạng cịn cải thiện hiệu hoạt động máy đạt mức tối ưu so với đặc điểm kỹ thuật ban đầu máy Các mục tiêu giám sát tình trạng: + Can thiệp trước xảy hư hỏng, + Thực công tác bảo trì kỹ thuật cần thiết, + Giảm số lần hư hỏng số lần ngừng máy, + Giảm chi phí bảo trì chi phí thiệt hại ngừng sản xuất, + Tăng tuổi thọ thiết bị, + Giảm chi phí tồn kho kiểm soát kho hiệu 1.2 KỸ THUẬT GIÁM SÁT TÌNH TRẠNG Kỹ thuật giám sát tình trạng sử dụng kỹ thuật tiên tiến để xác định trình trạng dự đoán hư hỏng tiềm ẩn thiết bị với độ xác cao, gồm kỹ thuật sau: + Kỹ thuật giám sát rung động + Kỹ thuật giám sát hạt tính trạng lưu chất + Kỹ thuật giám sát khuyết tật kiểm tra không phá hủy + Kỹ thuật giám sát nhiệt độ + Kỹ thuật giám sát âm Giám sát hệ thống 1.2 KỸ THUẬT GIÁM SÁT TÌNH TRẠNG 1.2.1 Kỹ thuật giám sát rung động Kỹ thuật giám sát rung động phần quan trọng kỹ thuật giám sát tình trạng Bởi rung động chi tiết, phận khí mang tính lũy tiến Nếu khơng phát kịp thời hư hỏng phát triển toàn hệ thống Áp dụng kỹ thuật giám sát rung động dự đốn thời điểm xảy hư hỏng, từ tránh hư hỏng ngẫu nhiên, hư hỏng ngồi ý muốn Thơng thường hư hỏng loại gây tổn thất chi phí lớn, chi tiết, thiết bị quan trọng Kỹ thuật giám sát rung động bao gồm phương pháp phổ biến sau đây: + Phương pháp giám sát âm, + Phương pháp giám sát rung động có tần số siêu âm, + Phương pháp giám sát xung va đập, + Phương pháp Kurtosis, + Phương pháp giám sát rung động tín hiệu âm, + Phương pháp phân tích quang phổ, + Phương pháp phân tích dạng rung động, + Phương pháp phân tích tốc độ tới hạn, + Phương pháp phân tích vị trí quĩ đạo trục 1.2 KỸ THUẬT GIÁM SÁT TÌNH TRẠNG 1.2.2 Kỹ thuật giám sát hạt tình trạng lưu chất Trong trình máy hoạt động, có nhiều ngun nhân tạo phần tử nhiễm bẩn phần tử theo dầu khắp nơi làm hệ thống nhanh chóng bị hư hỏng Do đó, để tăng tuổi thọ hệ thống cần phải thực việc giám sát hạt trình trạng lưu chất 1.2.3 Kỹ thuật giám sát khuyết tật kiểm tra không phá hủy Đây phương pháp giám sát, kiểm tra mà không phá hủy chi tiết, thiết bị Do đó, phương pháp có nhiều ưu điểm làm giảm chi phí sản xuất, tăng độ tin cậy… Kỹ thuật giám sát khuyết tật kiểm tra không phá hủy bao gồm kỹ thuật sau: + Kiểm tra từ tính, + Kiểm tra chất thấm màu, + Kiểm tra dịng Eddy, + Kiểm tra sóng siêu âm, + Kiểm tra quang học tia phóng xạ, + Kiểm tra rò rỉ 1.2 KỸ THUẬT GIÁM SÁT TÌNH TRẠNG 1.2.4 Kỹ thuật giám sát nhiệt độ Bất hư hỏng thiết bị có báo hiệu riêng Thay đổi nhiệt độ dấu hiệu hư hỏng thiết bị Vì vậy, giám sát nhiệt độ giúp phát hư hỏng ban đầu, tránh dẫn tới hư hỏng hệ thống làm ngừng máy Đối với hệ thống sấy, hệ thống làm lạnh, truyền píttơng – xy lanh, gối đỡ quan trọng… việc giám sát nhiệt độ cần thiết 1.2.5 Kỹ thuật giám sát âm Trong hoạt động sản xuất có nhiều nguồn tạo tiếng ồn như: động cơ, máy bơm, máy nén khí, hệ thống thủy lực, khí nén… Tiếng ồn phát âm khơng ảnh hưởng đến sức khỏe người mà dấu hiệu hư hỏng ban đầu thiết bị Do đó, qua giám sát tiếng ồn phát âm chẩn đốn hư hỏng ban đầu thiết bị nhằm tránh hư hỏng hệ thống làm ngừng máy 1.3 CÁC TIÊU CHÍ CHỌN MÁY ĐỂ GIÁM SÁT TÌNH TRẠNG 1.3.1 Chọn máy theo tổn thất suất Trong hệ thống sản xuất loại máy sau thường gây nên tổn thất suất cao: + Máy hoạt động liên tục, + Máy liên kết với dây chuyền sản xuất, + Máy sản xuất với khả dự trữ sản phẩm ít, + Máy có chức vận chuyển sản phẩm đến thiết bị khác 1.3.2 Chọn máy sở hư hỏng Cần phải áp dụng kỹ thuật giám sát tình trạng máy có sản lượng lớn, thiết bị khó thay đắt tiền để tránh tổn thất nghiêm trọng cho nhà máy Những máy có khả hư hỏng cao thường: + Hoạt động áp suất, nhiệt độ hiệu điện cao, + Điều khiển lưu chất truyền lực lớn, + Có phận có quán tính lớn tốc độ cao 1.3 CÁC TIÊU CHÍ CHỌN MÁY ĐỂ GIÁM SÁT TÌNH TRẠNG 1.3.3 Chọn máy sở an tồn Ngồi khía cạnh kinh tế, máy có liên quan đến an toàn giám sát để tránh tai nạn khơng đáng có người tài sản Những nguy hiểm phát sinh do: + Máy bị phát nổ, + Các chi tiết, mảnh vật liệu văng máy gặp cố, + Các phận chuyển động máy khơng che kín Mỗi máy có rủi ro phát sinh nên cần có qui định an tồn vận hành bảo trì máy 1.3.4 Chọn đối tượng giám sát thiết bị Đối với thiết bị có ảnh hưởng nghiêm trọng đến trình sản xuất cần phải giám sát tất phận chuyển động quan trọng, phận, chi tiết cần giám sát là: + Bộ phận có vai trị quan trọng ảnh hưởng đến toàn thiết bị, + Bộ phận có chế độ làm việc cao, + Bộ phận có thời gian sửa chữa thay dài, + Bộ phận có tuổi thọ thấp phận khác thiết bị 1.4 CÁC NHU CẦU ĐỐI VỚI KỸ THUẬT GIÁM SÁT TÌNH TRẠNG 1.4.1 Nhu cầu dự đoán hư hỏng thiết bị Ở giai đoạn khác trình sản xuất mức độ tập trung cơng tác bảo trì có khác Kỹ thuật giám sát tình trạng phải tập trung chủ yếu vào việc dự đoán để tránh hư hỏng đột xuất thiết bị Những nguyên lý bảo trì sở độ tin cậy (RCM) yếu tố ảnh hưởng đên tần số thực công việc giám sát tình trạng thời gian chờ hư hỏng Đây thời gian tính từ phát hư hỏng hư hỏng gây ngừng máy Ví dụ: thời gian từ tình trạng rung động ổ bi đạt đến giới hạn báo động ổ ngừng hoạt động khoảng thời gian chờ hư hỏng Do phải giám sát thiết bị thường xuyên để tránh hư hỏng gây ngừng máy 1.4.2 Nhu cầu giám sát toàn diện tình trạng thiết bị Giám sát tồn diện tình trạng thiết bị địi hỏi phối hợp có hiệu yếu tố sau: + Qui trình kiểm tra, giám sát, + Qui định giới hạn cho phép (bao gồm: giới hạn rung động, độ nhiễm bẩn dầu…), 1.4 CÁC NHU CẦU ĐỐI VỚI KỸ THUẬT GIÁM SÁT TÌNH TRẠNG + Các hoạt động giám sát tình trạng thiết bị, + Những hoạt động bảo trì khác, + Những kế kiểm tra, giám sát tình trạng Sự phối hợp khó khăn liệu lưu trữ hệ thống thơng tin khác nhau, liệu q trình phân tích xử lý phần mềm quản lý thiết bị bảo trì, có mơ-đun giám sát tình trạng kỹ thuật, cịn kết kiểm tra thực tế thường lưu trữ phiếu ghi số liệu kiểm tra 1.4.3 Nhu cầu dự đoán hư hỏng với độ xác cao Ngay khơng đánh giá đầy đủ tình trạng thiết bị thu lợi ích đáng kể từ việc phối hợp liệu điều khiển trình với liệu giám sát tình trạng Ví dụ: người ta biết động điện hoạt động tải trọng nhỏ rung động cao hoạt động tải trọng lớn Ngày nay, với kỹ thuật phân tích đại, sai số kỹ thuật hạn chế đến mức thấp mức độ đốn hư hỏng ngày xác nhờ áp dụng công nghệ tiên tiến 1.4 CÁC NHU CẦU ĐỐI VỚI KỸ THUẬT GIÁM SÁT TÌNH TRẠNG 1.4.4 Nhu cầu giảm chi phí giám sát tình trạng Những cảm biến thơng minh nói phải xác độ tin cậy dùng để đánh giá tình trạng thiết bị dự đốn hư hỏng Trước đây, việc phân tích rung động, chẩn đốn xác hư hỏng thiết bị thường dựa vào kỹ kinh nghiệm cá nhân người phân tích Ngày nay, nhờ vào phát triển phần mềm giám sát tình trạng hữu hiệu mà phụ thuộc vào người phân tích giảm đáng kể, vai trò cá nhân quan trọng, đặc biệt giải vấn đề phức tạp Các phần mềm gọi hệ chuyên gia chẩn đoán lỗi (hư hỏng) Các phần mềm phân tích rung động xác định mức báo động cho người sử dụng giúp việc đánh giá có vấn đề xảy khơng trở nên dễ dàng Sử dụng phần mềm chẩn đốn hư hỏng có hai tác động lớn: + Giúp nâng cao tính ổn định độ xác cơng việc chẩn đốn hư hỏng + Giảm nhu cầu lao động chẩn đốn tình trạng máy 1.4 CÁC NHU CẦU ĐỐI VỚI KỸ THUẬT GIÁM SÁT TÌNH TRẠNG 1.4.5 Nhu cầu nâng cao độ tin cậy thiết bị chi tiết máy Khi doanh nghiệp triển khai chiến lược bảo trì có kế hoạch dự đốn có hiệu quả, hội cải tiến kéo dài thời gian hoạt động trung bình hai lần hư hỏng (MTBF) thiết bị Muốn vậy, cần thường xuyên cải tiến thiết bị chi tiết máy thay chúng phụ tùng có độ tin cậy cao Theo chức năng, phân tích rung động bao gồm việc đánh giá mức rung động, sau so sánh chúng với mức báo động, từ có biện pháp phù hợp để khắc phục phịng ngừa Do có mối tương quan mức rung động tuổi thọ thiết bị chi tiết máy, cần có phương pháp chặt chẽ để xác định mức báo động nên báo nhiêu? Điều đòi hỏi xem xét yếu tố sau: + Kết cấu khả ổ bi, + Những hậu ổ bi bị hư hỏng (tăng chi phí, sản xuất bị thiệt hại, ảnh hưởng đến an tồn mơi trường…), + Cân đối chi phí việc giám sát thường xuyên tuổi thọ chi tiết máy, + Các thông số công nghệ trình sản xuất 1.4 CÁC NHU CẦU ĐỐI VỚI KỸ THUẬT GIÁM SÁT TÌNH TRẠNG 1.4.6 Nhu cầu tối ưu hóa hiệu thiết bị Kỹ thuật giám sát tình trạng làm cho hệ thống sản xuất hoạt động với hiệu suất cao nhất, qua làm cho nhà đầu tư đạt lợi nhuận tối đa với chi phí đầu tư cho máy móc thấp Kỹ thuật giám sát tình trạng đảm bảo đạt mục tiêu sau: + Làm tăng tối đa tuổi thọ cách hạn chế tối đa yếu tố làm giảm tuổi thọ thiết bị (ví dụ: tăng độ xác khớp nối liên kết, giảm tối đa việc dầu mỡ bôi trơn bị nhiễm bẩn…), + Khai thác tối đa hiệu suất thiết bị, + Giảm tối đa chi phí, + Giảm tối đa thời gian ngừng máy để phục vụ cho việc lập kế hoạch sản xuất bảo trì máy, + Cải thiện độ tin cậy thiết bị thông qua việc chẩn đoán hư hỏng thiết bị cách xác 10 6.3 MỘT SỐ THIẾT BỊ GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ CÂU HỎI ÔN TẬP 12 CHƯƠNG 7.1 MỞ ĐẦU 7.1 MỞ ĐẦU 7.2 CẢM BIẾN THÔNG MINH 7.2 CẢM BIẾN THÔNG MINH 7.2 CẢM BIẾN THÔNG MINH 7.2 CẢM BIẾN THÔNG MINH 7.3 NHU CẦU TRI THỨC 7.3 NHU CẦU TRI THỨC 7.3 NHU CẦU TRI THỨC 7.3 NHU CẦU TRI THỨC 7.3 NHU CẦU TRI THỨC 7.4 QUẢN LÝ HỆ THỐNG 7.4 QUẢN LÝ HỆ THỐNG 7.4 QUẢN LÝ HỆ THỐNG 7.5 HỆ THỐNG THÔNG MINH 7.5 HỆ THỐNG THÔNG MINH 7.5 HỆ THỐNG THÔNG MINH 7.5 HỆ THỐNG THÔNG MINH 7.5 HỆ THỐNG THÔNG MINH 10 7.5 HỆ THỐNG THÔNG MINH 7.6 CÁC XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA GIÁM SÁT TÌNH TRẠNG TRONG THẾ KỶ 21 11 7.6 CÁC XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA GIÁM SÁT TÌNH TRẠNG TRONG THẾ KỶ 21 7.6 CÁC XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA GIÁM SÁT TÌNH TRẠNG TRONG THẾ KỶ 21 12 7.6 CÁC XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA GIÁM SÁT TÌNH TRẠNG TRONG THẾ KỶ 21 7.6 CÁC XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA GIÁM SÁT TÌNH TRẠNG TRONG THẾ KỶ 21 13 7.6 CÁC XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA GIÁM SÁT TÌNH TRẠNG TRONG THẾ KỶ 21 CÂU HỎI ÔN TẬP 14