Silniki krytyczne – które napędy warto mieć przygotowane na magazynie?

Czy każdy silnik elektryczny pracujący w zakładzie produkcyjnym powinien mieć swój zapasowy odpowiednik?

Nie.

Utrzymywanie na magazynie zapasowego silnika dla każdego napędu byłoby w większości zakładów kosztowne, niepraktyczne i organizacyjnie trudne. Zupełnie inaczej wygląda jednak sytuacja w przypadku silników, których awaria może zatrzymać kluczową maszynę, linię technologiczną albo cały proces produkcyjny.

To właśnie takie jednostki warto traktować jako silniki krytyczne.

Odpowiednie wskazanie napędów krytycznych, analiza dostępności zamienników oraz przygotowanie strategii części zapasowych pozwalają znacząco skrócić czas reakcji podczas awarii. Zamiast dopiero w momencie postoju szukać odpowiedniego silnika, zakład może mieć wcześniej przygotowane rozwiązanie.

Czym jest silnik krytyczny?

Silnik krytyczny to napęd, którego awaria powoduje istotne konsekwencje dla pracy zakładu.

Nie zawsze musi to być największy lub najmocniejszy silnik na hali.

Niewielki napęd pracujący przy pompie, wentylatorze, przenośniku czy urządzeniu pomocniczym może być znacznie bardziej krytyczny niż duży silnik znajdujący się w instalacji posiadającej pełną redundancję.

Dlatego krytyczności nie powinno się określać wyłącznie na podstawie mocy silnika.

Znacznie ważniejsze jest pytanie:

Co wydarzy się w zakładzie, jeżeli ten konkretny silnik przestanie pracować?

Jeżeli odpowiedzią jest zatrzymanie produkcji, ograniczenie wydajności, przerwanie procesu technologicznego albo zagrożenie dla bezpieczeństwa instalacji, napęd powinien zostać przeanalizowany pod kątem zabezpieczenia częściami zapasowymi.

Sprawdź mapę napędów MGE

Dlaczego nie warto magazynować wszystkich silników?

W zakładach przemysłowych może pracować kilkadziesiąt, kilkaset, a w większych obiektach nawet kilka tysięcy silników elektrycznych.

Zakup i magazynowanie identycznego silnika dla każdej aplikacji generowałoby bardzo duże koszty.

Dodatkowo część jednostek może:

• pracować w aplikacjach o niewielkim znaczeniu dla produkcji,
• mieć łatwo dostępne zamienniki,
• posiadać krótki termin dostawy,
• występować w kilku identycznych aplikacjach,
• być możliwa do zastąpienia silnikiem o podobnych parametrach,
• posiadać rezerwową maszynę lub redundantny układ technologiczny.

Dlatego znacznie lepszym rozwiązaniem jest stworzenie mapy napędów oraz podzielenie silników według ich znaczenia dla procesu.

Pozwala to ustalić, które jednostki rzeczywiście powinny być dostępne na magazynie, a dla których wystarczy określony zamiennik lub sprawdzona ścieżka szybkiego zakupu.

Jak określić, które silniki są krytyczne?

Ocena powinna uwzględniać zarówno znaczenie silnika dla procesu technologicznego, jak i możliwość jego szybkiego zastąpienia.

Funkcja silnika w procesie

Pierwszym elementem analizy jest określenie, jakie zadanie realizuje dany napęd.

Należy sprawdzić, czy jego awaria:

• zatrzyma pojedynczą maszynę,
• zatrzyma całą linię produkcyjną,
• ograniczy wydajność instalacji,
• uniemożliwi transport materiału,
• wpłynie na wentylację, odpylanie, chłodzenie lub pompowanie,
• spowoduje zatrzymanie procesu ciągłego.

Im większy wpływ napędu na proces, tym większe znaczenie ma wcześniejsze przygotowanie rozwiązania awaryjnego.

Dostępność zamiennika

Niektóre popularne silniki standardowe można kupić stosunkowo szybko.

Problem pojawia się przy jednostkach posiadających nietypowe parametry, specjalne wykonanie mechaniczne albo dodatkowe wyposażenie.

W takim przypadku dostawa nowego silnika może potrwać znacznie dłużej.

Podczas analizy warto więc sprawdzić nie tylko sam model silnika, ale również to, czy na rynku dostępny jest jego odpowiednik.

Czas dostawy

Czas dostawy powinien być jednym z podstawowych kryteriów przy określaniu zapasu magazynowego.

Jeżeli odpowiedni silnik można uzyskać w krótkim terminie, utrzymywanie dodatkowej jednostki na magazynie nie zawsze będzie konieczne.

Jeśli jednak czas dostawy wynosi kilka tygodni lub miesięcy, a awaria silnika oznacza zatrzymanie produkcji, posiadanie jednostki zapasowej może być ekonomicznie uzasadnione.

Koszt silnika warto w takim przypadku porównać z potencjalnym kosztem nawet kilku godzin lub kilku dni przestoju.

Standardowy silnik czy wykonanie specjalne?

Kolejnym ważnym elementem jest sprawdzenie, czy w danej aplikacji można zastosować standardowe wykonanie silnika.

Im bardziej nietypowa jednostka, tym trudniej będzie znaleźć ją szybko podczas awarii.

Analizie powinny podlegać między innymi:

• moc znamionowa,
• prędkość obrotowa,
• napięcie zasilania,
• częstotliwość,
• sposób montażu,
• wielkość mechaniczna,
• średnica i długość wału,
• wysokość osi,
• stopień ochrony,
• klasa izolacji,
• sposób chłodzenia.

Nie wystarczy więc znaleźć silnika o takiej samej mocy.

Napęd musi być również możliwy do zabudowania w istniejącej maszynie i poprawnie współpracować z jej układem mechanicznym oraz elektrycznym.

Dodatkowe wyposażenie może zdecydować o możliwości zastosowania zamiennika

W praktyce problemem podczas szybkiego doboru silnika bardzo często okazują się dodatkowe elementy wyposażenia.

Silnik może być wyposażony między innymi w:

• hamulec,
• enkoder,
• czujniki temperatury,
• termistory PTC,
• grzałki antykondensacyjne,
• specjalną skrzynkę zaciskową,
• obce chłodzenie,
• dodatkowe zabezpieczenia,
• czujniki drgań.

Dwie jednostki posiadające taką samą moc i prędkość obrotową nie muszą więc być bezpośrednio zamienne.

Dlatego informacje dotyczące wyposażenia powinny znaleźć się w dokumentacji powstającej podczas inwentaryzacji silników.

Silniki pracujące w wymagającym środowisku

Osobnej analizy wymagają napędy pracujące w trudnych warunkach środowiskowych.

Dotyczy to między innymi instalacji narażonych na:

• wysoką temperaturę,
• wilgoć,
• zapylenie,
• środowisko agresywne chemicznie,
• pracę na zewnątrz,
• częste mycie,
• intensywne drgania.

W takich miejscach standardowy silnik dostępny od ręki może nie być odpowiednim zamiennikiem.

Szczególną kategorię stanowią również silniki przeznaczone do pracy w strefach zagrożonych wybuchem.

Silniki Ex jako napędy krytyczne

W przypadku silników pracujących w strefach zagrożonych wybuchem możliwości zastosowania przypadkowego zamiennika są znacznie bardziej ograniczone.

Należy uwzględnić między innymi:

• rodzaj strefy,
• wymagane oznaczenie Ex,
• kategorię urządzenia,
• grupę wybuchowości,
• klasę temperaturową,
• wymagania dotyczące pyłów lub gazów.

W takich aplikacjach przygotowanie odpowiedniego zamiennika przed wystąpieniem awarii może mieć szczególne znaczenie.

Nie tylko ze względu na czas dostawy, ale również konieczność zachowania parametrów wymaganych przez daną instalację.

Jeden silnik zapasowy dla kilku aplikacji

Jedną z największych korzyści wynikających z profesjonalnej inwentaryzacji napędów jest możliwość znalezienia silników o podobnych parametrach.

W zakładzie może znajdować się kilka jednostek różnych producentów lub różnych serii, które w praktyce można zastąpić jednym odpowiednio dobranym silnikiem.

Pozwala to ograniczyć liczbę części utrzymywanych na magazynie.

Przykładowo zamiast przechowywania pięciu różnych jednostek można przygotować jeden lub dwa silniki zapasowe, które po odpowiednim skonfigurowaniu mogą zabezpieczać kilka aplikacji.

Wymaga to jednak dokładnego porównania:

• mocy,
• obrotów,
• wykonania mechanicznego,
• rodzaju montażu,
• wymiarów wału,
• parametrów elektrycznych,
• wyposażenia dodatkowego.

Takie podejście pozwala stworzyć bardziej racjonalną politykę części zapasowych.

Standaryzacja parku silnikowego

W wielu zakładach park maszynowy rozwijał się przez kilkanaście lub kilkadziesiąt lat.

W efekcie w jednym obiekcie mogą pracować silniki:

• wielu producentów,
• różnych generacji,
• w nietypowych wykonaniach,
• o bardzo zbliżonych parametrach.

Część tej różnorodności można ograniczyć.

Dobrze wykonana mapa napędów pozwala wskazać jednostki, które mogą zostać objęte procesem standaryzacji.

Standaryzacja może oznaczać między innymi:

• ograniczenie liczby producentów,
• ujednolicenie wielkości mechanicznych,
• stosowanie podobnych wariantów wyposażenia,
• ograniczenie liczby modeli przechowywanych na magazynie,
• przygotowanie wspólnych zamienników dla kilku urządzeń.

Takie działanie ułatwia zarządzanie częściami zamiennymi i upraszcza późniejszą obsługę serwisową.

Klasyfikacja napędów według krytyczności

Dobrym rozwiązaniem jest podzielenie napędów na kilka grup.

Napędy o wysokiej krytyczności

Awaria powoduje zatrzymanie kluczowego procesu lub całej instalacji.

W przypadku takich jednostek warto rozważyć fizyczne utrzymywanie zamiennika na magazynie.

Napędy o średniej krytyczności

Awaria powoduje ograniczenie produkcji, ale zakład może przez pewien czas funkcjonować.

W takim przypadku można przygotować dokładnie określony zamiennik i sprawdzić jego dostępność.

Napędy o niskiej krytyczności

Awaria nie powoduje poważnych konsekwencji albo silnik można szybko zastąpić standardową jednostką.

Utrzymywanie silnika zapasowego może być tutaj nieuzasadnione ekonomicznie.

Co powinna zawierać baza silników krytycznych?

Sama lista modeli nie wystarczy.

Dla każdego istotnego napędu warto przygotować podstawową kartę techniczną zawierającą między innymi:

• producenta,
• typ silnika,
• numer seryjny,
• lokalizację w zakładzie,
• obsługiwaną maszynę,
• moc,
• prędkość obrotową,
• napięcie,
• częstotliwość,
• prąd znamionowy,
• wielkość mechaniczną,
• sposób montażu,
• średnicę wału,
• stopień ochrony,
• dodatkowe wyposażenie,
• informacje dotyczące wykonania Ex,
• proponowany zamiennik,
• przewidywany czas dostawy zamiennika.

Dzięki temu podczas awarii nie trzeba od początku wykonywać całej analizy.

Dlaczego warto przygotować zamiennik jeszcze przed awarią?

Podczas nieplanowanego postoju liczy się czas.

Jeżeli dokumentacja napędów nie istnieje, pierwszym krokiem jest zwykle dojście do silnika i odczytanie tabliczki znamionowej.

Następnie trzeba ustalić:

• wymiary,
• sposób montażu,
• parametry elektryczne,
• wyposażenie,
• dostępność odpowiednika.

Dopiero później można rozpocząć poszukiwanie dostawcy.

Jeżeli analiza została wykonana wcześniej, większość tych informacji jest już dostępna.

Zakład wie:

• jaki silnik pracuje na maszynie,
• jaki zamiennik można zastosować,
• jakie elementy dodatkowe są wymagane,
• czy silnik znajduje się na magazynie,
• gdzie można go zamówić.

Znacząco skraca to czas potrzebny na rozpoczęcie działań.

Jak przechowywać silniki zapasowe?

Silnik znajdujący się na magazynie również wymaga odpowiednich warunków przechowywania.

Jednostka, która przez kilka lat stoi w niewłaściwych warunkach, może nie być gotowa do natychmiastowej pracy.

Warto zwrócić uwagę między innymi na:

• wilgotność pomieszczenia,
• temperaturę,
• ochronę przed pyłem,
• zabezpieczenie powierzchni wału,
• stan łożysk,
• okresowe obracanie wału,
• kontrolę rezystancji izolacji.

W przypadku jednostek wyposażonych w grzałki antykondensacyjne sposób magazynowania również powinien być zgodny z wymaganiami producenta.

Silnik zapasowy powinien być traktowany jako element strategii utrzymania ruchu, a nie jako urządzenie, które można odłożyć na kilka lat i całkowicie o nim zapomnieć.

Jak dobrać liczbę silników zapasowych?

Nie istnieje jedna liczba odpowiednia dla każdego zakładu.

Decyzja powinna wynikać z analizy ryzyka.

Można zestawić ze sobą:

koszt zakupu silnika zapasowego

oraz

koszt potencjalnego przestoju spowodowanego oczekiwaniem na nowy silnik.

Jeżeli godzina postoju linii generuje bardzo wysokie straty, utrzymywanie odpowiedniej jednostki na magazynie może być znacznie tańsze niż nawet jedna poważna awaria.

W innych przypadkach bardziej racjonalne może być przygotowanie dokumentacji zamiennika oraz zapewnienie jego dostępności u dostawcy.

Mapa napędów jako podstawa planowania części zapasowych

Podjęcie decyzji o tym, jakie silniki powinny znaleźć się na magazynie, jest znacznie łatwiejsze, gdy zakład posiada aktualną inwentaryzację napędów.

Mapa napędów pokazuje:

• gdzie znajduje się każdy silnik,
• w jakiej aplikacji pracuje,
• jakie posiada parametry,
• które jednostki są podobne,
• które aplikacje można zabezpieczyć jednym zamiennikiem,
• które napędy mają znaczenie krytyczne.

Na tej podstawie można stworzyć uporządkowaną strategię zapasów zamiast gromadzić przypadkowe silniki bez pewności, czy rzeczywiście będzie można je wykorzystać podczas awarii.

Dobór zamienników ABB, WEG i INNOMOTICS

MGE przygotowuje dobór zamienników silników elektrycznych w oparciu o rozwiązania ABB, WEG i INNOMOTICS.

Analizowane są nie tylko podstawowe parametry elektryczne, ale również kwestie mechaniczne, sposób montażu, wyposażenie dodatkowe oraz warunki pracy.

Celem jest przygotowanie rozwiązania, które może zostać wykorzystane podczas modernizacji, planowanej wymiany lub awarii.

Dzięki temu w sytuacji nieplanowanego postoju nie trzeba rozpoczynać całego procesu od początku.

Wiemy, jaki silnik pracuje na maszynie, znamy jego parametry, możliwy odpowiednik oraz wymagania dotyczące montażu.

Pozwala to znacznie szybciej przejść od diagnozy problemu do konkretnego działania.

Podsumowanie

Nie każdy silnik elektryczny w zakładzie wymaga własnego odpowiednika znajdującego się na magazynie.

Kluczowe jest określenie, które napędy mają największy wpływ na ciągłość produkcji oraz jak szybko można je zastąpić.

Dobrze przygotowana analiza pozwala:

• określić silniki krytyczne,
• przygotować odpowiednie zamienniki,
• ograniczyć ryzyko długiego przestoju,
• zmniejszyć liczbę silników magazynowych,
• wykorzystać jeden silnik zapasowy w kilku aplikacjach,
• rozpocząć standaryzację parku napędowego.

Najważniejsze jest jednak to, że podczas awarii zakład nie zaczyna poszukiwania rozwiązania od zera.

Dokumentacja jest przygotowana wcześniej, odpowiednik jest znany, a czas potrzebny na przywrócenie pracy instalacji może zostać znacząco skrócony.