Bảo trì phòng ngừa thiết bị công nghiệp

 

1. Giới thiệu
Bảo trì phòng ngừa hay bảo trì ngăn ngừa là bất cứ một hoạt động nào được thực hiện để kéo dài tuổi thọ của thiết bị công nghiệp và tránh những hư hỏng trước thời hạn. Ví dụ: kiểm tra thiết bị công nghiệp, bôi trơn điều chỉnh máy và kiểm tra dự đoán (bảo trì dự đoán) và bảo trì định kỳ, thường là thay thế chi tiết.

 

2. Kỹ thuật giám sát tình trạng

Giám sát tình trạng là một quá trình xác định tình trạng của máy móc đang lúc hoạt động hay lúc ngừng hoạt động. Nếu một vấn đề nào đó được phát hiện thì thiết bị công nghiệp giám sát tình trạng sẽ cung cấp cho ta thông tin để xác định xem đó là vấn đề gì và quan trọng hơn, cái gì đã gây ra vấn đề đó. Nhờ vậy chúng ta có thể lập lịch trình bảo trì có hiệu quả từng vấn đề cụ thể trước khi máy bị hư hỏng. 

  - Một nghiên cứu gần đây của chính phủ Anh đã cho thấy rằng: "Nền công nghiệp tiết kiệm khoảng 1,3 tỉ đô la mỗi năm", nhờ áp dụng chiến lược CBM. Người ta xác định rằng cứ tăng 5% khả năng sẵn sàng của thiết bị công nghiệp thì có thể tăng 30% năng suất. Hải quân Canada đã báo cáo rằng toàn bộ chi phí bảo trì của một đội 20 chiếc tàu khu trục đã giảm được 45%  (trung bình mỗi tàu đã tiết kiệm được 100.000 đôla mỗi năm) nhờ áp dụng CBM. 

  - Một nghiên cứu khác ở Anh trên một tàu chở dầu đã cho thấy kết quả trong vòng 12 tháng kể từ khi bắt đầu áp dụng chương trình giám sát tình trạng đã giảm 37% chi phí trong công tác bảo trì. Trong ngành công nghiệp hóa dầu ở đây, chi phí bảo trì cũng hạ xuống khoảng 9-10 đô la/HP/năm nhờ thay đổi chiến lược bảo trì từ hoạt động cho đến khi hư hỏng sang bảo trì trên cơ sở tình trạng. Theo thống kê của nhiều nước cho thấy rằng khi chương trình giám sát được thực hiện thì cứ mỗi 1 đô la chi phí sẽ tiết kiệm được 5 đô la nói chung và từ 10 đến 22 đô la nói riêng trong ngành nhựa.
 
 - Chi phí bảo trì trực tiếp trong các ngành công nghiệp khác nhau trung bình là 4% của các tài sản cố định, thay đổi từ 2,6% đối với ngành công nghiệp dầu mỏ đến 8,6% đối với ngành công nghiệp luyện thép. Nếu cộng thêm ước lượng khoảng 4% chi phí tổn thất sản xuất do ngừng máy, thì tổng cộng 8% giá trị tài sản cố định bị mất đi mỗi năm. Vì vậy một điều chắc chắn rằng một chiến lược bảo trì tối ưu được áp dụng trong công nghiệp sẽ có thể tiết kiệm được một khoản tiền rất lớn.
 
  - Chiến lược bảo trì tối ưu là phải tiếp cận đến chiến lược bảo trì trên cơ sở tình trạng máy, ở đó công việc giám sát tình trạng được dùng để xác định tình trạng của máy móc và nhờ vậy có thể dừng máy để bảo trì trước khi hư hỏng xảy ra.
 
  - Khi các hư hỏng xảy ra dần dần sẽ làm thay đổi các đặc tính vật lý của chi tiết. Vì vậy cần phải thu thập và phân tích các thông số kỹ thuật của máy móc, thiết bị công nghiệp để có thể dự đoán các hư hỏng của chi tiết, bộ phận trước khi chúng xảy ra. Những thông số này được gọi là thông số dự đoán và hình thành trên cơ sở bảo trì dự đoán, cũng còn được gọi là bảo trì phòng ngừa dự đoán (predictive preventive maintenance), hoặc bảo trì tiên phong (proactive maintenance) hay thường hơn là bảo trì trên cơ sở tình trạng. Những thông số này cung cấp thông tin về tình trạng của máy móc để dự đoán được các hư hỏng ở giai đoạn đầu và từ đó có thể lập kế hoạch bảo trì đúng đắn.
 
  - Ðiều này giúp làm tối thiểu tổn thất về năng suất, giảm chi phí đầu tư, chi phí bảo trì trực tiếp và cho phép các chức năng của bảo trì được tiến hành một cách có hiệu quả. Tuy nhiên, để đạt kết quả tốt nhất thì phải biết lựa chọn thích hợp các máy móc, thiết bị để áp dụng CBM và áp dụng các phương pháp giám sát tốt nhất cho các máy đã chọn.

3. Chọn máy theo tổn thất năng suất

Các thiết bị công nghiệp gây nên tổn thất năng suất cao thường là các loại máy :
  •  Ðang hoạt động liên tục.
  •  Liên quan với một quá trình sản xuất.
  •  Có thiết bị lắp đặt song song hay dự phòng nhỏ nhất.
  •  Có khả năng dự trữ sản phẩm trung gian tối thiểu.
  •  Có liên quan với chức năng chuyển giao hay vận chuyển sản phẩm mang tính quyết định.

4. Chọn máy trên cơ sở an toàn

Ngoài các khía cạnh kinh tế, những máy nào có liên quan đến an toàn cũng cần được giám sát. Mức an toàn này có thể phát sinh do:
  •  Máy phát nổ.
  •  Các vật liệu nguy hiểm văng ra vì hư hỏng.
  •  Máy dùng cho vận chuyển nhân sự.

5. Nên chọn những bộ phận nào để giám sát trong các máy đã được chọn

Nếu không có kinh nghiệm về các dạng hư hỏng của một máy, và nếu các máy này ảnh hưởng nghiêm trọng đến quá trình sản suất thì cần phải giám sát tình trạng của tất cả các bộ phận chủ yếu đang chuyển động, và thậm chí một hay hai bộ phận đang đứng yên, trong một vài trường hợp, các bộ phận cần giám sát sẽ có hiệu quả nhất thường là :
  •  Có tính quan trọng về độ tin cậy của thiết bị
  •  Thực hiện một chế độ làm việc cao
  •  Có thời gian bảo trì thay thế hoặc sửa chữa dài
Những bộ phận có tuổi thọ thấp hơn những bộ phận còn lại

6. Tổng quan về các phương pháp giám sát

Mục tiêu của giám sát tình trạng là nhận biết tình trạng của một máy sao cho có thể được bảo trì an toàn và kinh tế. Nhận biết tình trạng của máy có thể ở hai cấp : 

  •  Nhận biết có tồn tại một vấn đề nào đó.
  •  Xác định vấn đề đó là gì ?
 
Những kỹ thuật giám sát đơn giản nhất thường là giám sát chủ quan tình trạng của thiết bị bằng các giác quan như sau : 

  •  Nhìn: dùng để giám sát lỗ thủng, khe hở, khói, thay đổi màu sắc.
  •  Ngửi: nhận biết các hiện tượng quá nhiệt hoặc rò rỉ.
  •  Nghe: giám sát tiếng ồn không bình thường.
  •  Sờ: giám sát rung động, nhiệt độ không bình thường.
  •  Tổng hợp các giác quan: được dùng để ước lượng hiệu suất máy móc. 

Việc xác định sự tồn tại của một vấn đề nào đó trong máy móc, thiết bị cải tiến nhờ sử dụng? những dụng cụ chỉ thị số đơn giản. Những dụng cụ này đã loại trừ các sai lầm do ý kiến cá nhân và có thể so sánh với các dữ liệu khi các máy hoạt động ở trạng thái bình thường do các nhà sản xuất máy đưa ra và cũng có thể so sánh với các chỉ số trước đây của cùng một dụng cụ đo. Các dụng cụ đơn giản này thường thích hợp cho hầu hết các máy móc, thiết bị và có thể cung cấp những chỉ số để nhận biết tình trạng cũng như một vấn đề nào đó đang tồn tại trong máy móc, thiết bị, ví dụ : áp kế, nhiệt kế, ampe kế, tốc kế hay các đèn hoặc chuông báo động được đặt ở một chế độ nhất định cũng có thể giúp nhận biết có một vấn đề đang tồn tại.

7. Bốn phương pháp cơ bản của giám sát tình trạng

  •  Giám sát bằng mắt
Các bộ phận máy móc được kiểm tra bằng mắt để xác định tình trạng của chúng.
  •  Giám sát hiệu năng
Tình trạng của một chi tiết hoặc một máy có thể được đánh giá bằng cách đo lường cách thức thực hiện công việc đã được dự định.
  •  Giám sát rung động
Tình trạng của một chi tiết đang hoạt động trong một máy được đánh giá qua biên độ và bản chất của rung động mà chúng sinh ra.
  •  Giám sát hạt
Tình trạng của bề mặt chi tiết phụ thuộc vào tải trọng và có liên quan đến chuyển động, được đánh giá từ các mảnh vỡ do mòn gây ra, thông thường những chi tiết này được bôi trơn bằng dầu do đó việc thu thập và phân tích mảnh vỡ do mòn được thực hiện thông qua khảo sát dầu bôi trơn. 

• Lựa chọn các phương pháp giám sát

Máy có sự cố có thể là do một hay nhiều chi tiết hư hỏng nghiêm trọng gây nên. Vì vậy phải tìm ra các chi tiết sắp hư hỏng có thể gây ra ngừng máy. Kết quả là cần phải có các phương pháp, thiết bị giám sát tình trạng đáng tin cậy nhằm tìm ra triệu chứng hư hỏng của các chi tiết riêng rẻ để có thời gian nhận biết trước các chi tiết sắp hư hỏng càng dài càng tốt.

• Các khuynh hướng trong giám sát tình trạng

Ngoài các phương pháp giám sát tình trạng như đã biết, ngày nay và trong tương lai giám sát tình trạng sẽ có các khuynh hướng phát triển xa hơn để đáp ứng ngày càng cao của các yêu cầu kỹ thuật, một vài phương pháp có thể được biết đến như sau :
  •  Phân tích phổ rung động : Ðể chẩn đoán các hư hỏng có thật trên một máy ngay trước khi dừng máy.
  •  Phân tích mảnh vụn do mòn : Một trong những phương pháp đó là đo tỉ lệ mảnh vụn trong bình chứa dầu bôi trơn của động cơ.
  •  Giám sát hiệu năng : Ngày nay phương pháp này là một lĩnh vực giám sát tình trạng có triển vọng lớn nhất. Trong thực tế phương pháp giám sát này liên hệ đến việc khảo sát các chức năng là gì mà một bộ phận của hệ thống yêu cầu.
  •  Phát triển trí tuệ nhân tạo: Ðã cung cấp các dụng cụ và tìm ra các kỹ thuật giám sát có tính chuyên môn cao, luôn trong một tình trạng sẵn sàng để phát hiện những triệu chứng hư hỏng trước khi chúng gây nên ngừng máy.

• Những vấn đề cần quan tâm ở các nước đang phát triển

Dù khái niệm giám sát trên cơ sở tình trạng đã được phổ biến ở các nước đang phát triển và lợi ích của kỹ thuật này cũng đã được chứng minh nhưng những khó khăn và trở ngại trước mắt là:
  •  Sử dụng chưa đúng các dụng cụ dùng trong kỹ thuật giám sát tình trạng, công việc đào tạo người sử dụng chưa tốt, những dụng cụ này được bảo trì không đúng cách.
  •  Hầu hết các nhà sản xuất dụng cụ nước ngoài chỉ có những đại lý bán dụng cụ ở các nước này. Khả năng sử dụng các dịch vụ kỹ thuật và các tiện ích dịch vụ còn rất kém. Ðiều này gây khó khăn cho các nước đang phát triển trong việc bắt kịp công nghệ CBM.

• Những lợi ích của giám sát tình trạng

Trong sản xuất thời gian ngừng máy có thể gây thiệt hại hàng triệu đồng mỗi giờ. Kinh nghiệm cho thấy rằng, những nhà máy áp dụng một chương trình giám sát tình trạng thì có thể :
  •  Kéo dài tuổi thọ ổ trục
  •  Cực đại hóa năng suất của máy
  •  Cực tiểu hoá thời gian ngừng máy không theo lịch trình
  •  Kéo dài một cách an toàn khoảng thời gian đại tu
  •  Cải thiện thời gian sửa chữa
  •  Tăng tuổi thọ của máy
  •  Nâng cao chất lượng sản phẩm
  •  Tiết kiệm một lượng đáng kể chi phí bảo trì
  •  Giảm giá thành sản phẩm
•  Tăng mức độ an toàn của nhà máy.

Trích tài liệu giảng dạy của TS. Nguyễn Ngọc Tuấn,
Trung tâm công nghệ á châu AICTV, ĐH BK TPHCM