1

UPRAVLJANJE ODRŽAVANJEM

TEORIJA ZA ISPIT ..................................................................2

SLIČNI ZADACI ĆE BITI NA KOLOKVIJUMU ..............127

SEMINARSKI RAD ......................................................................................133

2

1 TEORIJA ZA ISPIT

1.1 POUZDANOST TEHNIČKIH SISTEMA

1.2 GUBITAK RADNE SPOSOBNOSTI SISTEMA I KLASIFIKACIJA

NJEGOVOG TEHNIČKOG STANJA

U toku eksploatacije tehnički sistem se podvrgava raznim spoljnim i untrašnjim dejstvima koja bitno

utiču na njegovu radnu sposobnost. Pri radu, na tehničke sisteme utiču različiti vidovi energije, što dovodi

do izmene parametara pojedinih sastavnih delova (ili sistema).

Postoje tri osnovna izvora tih dejstava:

- energija okolne sredine (uključujući rukovaoce i održavaoce),

- unutrašnji izvori energije, povezani kako sa radnim procesima, tako i sa radom pojedinih sastavnih

delova sistema,

- potencijalna energija u obrađivanim sirovinama i materijalima (montažni naponi, unutrašnji naponi

u odlivcima i sl.).

Pri eksploataciji tehničkih sistema, na izmenu njihove radne sposobnosti utiču sledeći vidovi energije:

- mehanička,

- toplotna,

- hemijska,

- elektromagnetna i druge.

Navedeni vidovi energije, dejstvujući na tehničke sisteme, izazivaju u njima niz procesa, stvaraju uslove

za pogoršavanje njihovih tehničkih karakteristika, a sve to menja početne parametre sistema. Ti procesi

su, po pravilu, povezani sa složenim fizičko-hemijskim pojavama koje dovode do deformacije, habanja,

loma, korozije i drugih oštećenja, a što sve doprinosi promeni izlaznih parametara sistema i što može

dovesti do otkaza.

Deo procesa, koji se dešava u tehničkom sistemu, utiče na njegove tehničke karakteristike. To su tzv.

reverzibilni procesi. Oni privremeno menjaju parametre sastavnih delova (ili sistema) u nekim granicama bez progresivnog pogoršavanja. Najkarakterističniji primeri takvih procesa su elastična deformacija sastavnih

delova sistema, temperaturne deformacije i dr.

Nereverzibilni procesi vremenom dovode do progresivnog pogoršanja tehničkih karakteristika sistema.

Najkarakterističniji nereverzibilni procesi u tehničkim sistemima su habanje, korozija, zamor, unutrašnji

naponi i dr.

Po brzini proticanja, procesi koji snižavaju radnu sposobnost sistema mogu se podeliti na:

- brzoprolazne (usled vibracija, promene sile trenja, kolebanja radnih opterećenja i dr.),

- srednje prolazne (usled izmene temperature, habanja i dr.),

- sporoprolazne (usled preraspodele unutrašnjih napona, zaprljanosti delova, trenja, korozije i dr.).

Prema standardnoj teoriji o pouzdanosti tehničkih sistema, osnovna stanja sistema mogu biti:

- stanje »u radu«,

- stanje »u otkazu«,

- stanje »u zastoju« (zbog otkaza),

- međustanje »u radu« i »u otkazu«.

3

Ovakva podela stanja, naročito za složene tehničke sisteme, ne može se sasvim prihvatiti, jer sigurno postoje i

neka druga tzv. međustanja. Ispravno stanje, stanje »u radu« jeste stanje u kome tehnički sistem odgovara svim zahtevima normativno-tehničke dokumentacije. Neispravno stanje (»stanje u otkazu«) je stanje pri kome

tehnički sistem ne odgovara makar i jednom od zahteva normativno-tehničke dokumentacije.

Promena tehničkog stanja u toku eksploatacije sistema nastaje kao slučajan proces koji ima karakter verovatnoće. Pri tome, moment prelaza ispravnog stanja (stanja »u radu«) tehničkog sistema u stanje

neispravnog rada (stanje »u otkazu«) karakteriše početak pojave neispravnosti, tj. javlja se kao uslovni

otkaz.

Faktički otkaz karakteriše postupni gubitak radne sposobnosti tehničkog sistema. Taj moment se, u stvari, nalazi na granici između radno sposobnog i neradno sposobnog stanja sistema. Ako se tehnički sistem nalazi

u neispravnom stanju, radi sprečavanja faktičkog otkaza neophodno je obezbediti odgovarajuće održavanje,

a to će omogućiti dalju eksploataciju sistema.

Svakom periodu rada tehničkog sistema odgovara ne jedno, već mnoštvo različitih stanja. Zato

dijagnostika tehničkog stanja sistema (tehnička dijagnostika) određuje zadatke radi održavanja stvarnog

tehničkog stanja sistema. Proces dijagnostiranja sadrži se u logičkoj obradi neke objektivne informacije

koju tehnički sistem daje u određenom trenutku (vremenu). Ta informacija dolazi u vidu simptoma

(spoljnih znakova) koji direktno karakterišu stanje sistema.

Pri otkrivanju neispravnosti pojedini delovi sistema mogu se nalaziti u tri stanja:

- »u radu« (radno sposobni),

- »u otkazu« (neradno sposobni) i

- neproverenom stanju.

Traženje neispravnosti se zasniva na utvrđivanju delova sistema koji ne odgovaraju tehničkim uslovima i

ne reaguju na zadato dejstvo.

U početku traženja neispravnosti svi delovi sistema se nalaze u neproverenom stanju. Zato, da bi se odredilo koja je neispravnost u pitanju neophodno je izvršiti niz dijagnostičkih provera. Vreme utrošeno

na proveru uvek mora biti minimalno. Zato se i javlja pitanje analize tipskih metoda provere sistema

(tehnička dijagnostika je stub za postizanje visokog nivoa pouzdanosti).

Pri ovoj proveri neophodno je proveravati i kvalitet proizvoda, proizvodnost i druge pokazatelje, a isto tako

i utvrditi momenat pojave i mesto i uzrok otkaza.

Pri traženju neispravnosti dijagnostiranjem razlikuje se:

- test-dijagnostika i

- funkcionalna dijagnostika.

Test-dijagnostiku karakteriše mogućnost davanja specijalnih dejstava. Na primer, za ocenu uzroka neodgovarajuće proizvodnje nekih delova na alatnim mašinama vrši se provera rada sistema pomoću davanja

komande i provere njenog izvršenja.

Funkcionalna dijagnostika služi za proveru radne sposobnosti sastavnih delova sistema u procesu njihovog rada. Provera tehničkog stanja sistema sastoji se iz pojedinih prelaza, koji se nazivaju

elementarnim proverama. Kao rezultat elementarne provere javlja se odgovor.

Kao važan deo dijagnostiranja tehničkog stanja sistema javlja se procedura analize - »drvo« logičkih mišljenja. Najpotpunije informacije su podaci o uzroku otkaza na nižem nivou, što obezbeđuje minimalne

troškove za njegovo otklanjanje. Što je viši nivo izvora informacija (nivo dijagnostiranja) na »drvo«

logičkih mišljenja, to je manja potpunost informacija i tim su veći troškovi traženja uzroka otkaza.

U osnovne zadatke tehničke dijagnostike spadaju [2]:

- izučavanje ispravnih tehničkih sistema koji podležu dijagnostici, njihovih mogućih (verovatnih)

neispravnosti (otkaza) i znakova njihovih manifestacija sa »fizičke« tačke gledišta,

- formiranje i izbor matematičkih modela ispravnog sistema koji podleže otkrivanju ili traženju

neispravnosti,

4

- formiranje algoritma dijagnostiranja, koji zadržavaju potrebnu dubinu traženja neispravnosti,

- izbor sredstava dijagnostiranja.

Semantički širok pojam neispravnosti ne omogućava njegovo precizno analiziranje, a u praktičnim

radovima ne obezbeđuje ni potpuno sporazumevanje. Zato se, radi lakšeg analiziranja, otkazi klasifikuju.

Uzimajući kao kriterijum klasifikacije one veličine pomoću kojih neispravnosti mogu da se najpotpunije

karakterišu, u literaturi je izvršena detaljna klasifikacija otkaza. Ovde se, kao primer, navodi jedna

uopštena klasifikacija otkaza koja može da se primeni na sve tehničke sisteme:

1. Neočekivani (iznenadni) otkaz se pojavljuje pri naglim promenama parametara koji određuju kvalitet i koji su uočljivi u datom trenutku. U većini slučajeva takve promene izazvane su skrivenim defektima

materijala i delova.

2. Postepeni otkaz nastaje kao rezultat postepene izmene jednog ili više parametara elemenata i prati se u

dužem periodu vremena. Uslovljen je monotonim promenama primarnih karakteristika.

3. Nezavisan (uzročni) otkaz nastaje bez uticaja nekog drugog otkaza. U većini slučajeva to se dešava

samo u jednom elementu sistema.

4. Zavisan (posledičan) otkaz nastaje pod uticajem drugog otkaza.

5. Potpun otkaz onemogućava korišćenje sistema do opravke, a manji sistemi se čak i ne mogu opraviti.

6. Delimičan otkaz ima za posledicu pogoršanje neke karakteristike sistema, tako da njegov nastanak

omogućava delimično korišćenje delova.

7. Prolazni otkaz se sam od sebe otklanja i njegovo trajanje je malo u poređenju sa vremenom rada do

sledećeg otkaza. Ovi otkazi dozvoljavaju »ozdravljenje« (regenerisanje) sistema.

8. Povratni otkaz predstavlja pojavu niza prolaznih otkaza koji slede jedan drugog. Zato u toku eksploatacije treba vršiti analizu uzroka sa ciljem da se utvrde preporuke za uvođenje odgovarajućih promena u konstrukciji,

tehnologiji i eksploataciji.

9. Slučajni otkaz nastaje iz nepoznatih uzroka koje ne možemo prepoznati. U ovom slučaju intenzitet

otkaza je konstantan.

10. Sistematski otkaz nastaje zbog trošenja, korozije, starenja, erozije i sl. Intenzitet mu je proporcionalan

sa vremenom. Kod ovog otkaza postoje granice tolerancije do kojih se pojava još uvek ne smatra

otkazom.

KVALITET TEHNIČKIH SISTEMA

Problem pouzdanosti otvara pitanje značenja pojmova - kvalitet i pouzdanost, njihov značaj i međusobnu povezanost. U tumačenju njihovog značenja pogrešno je ako se ide ka njihovom poistovećivanju.

Pod kvalitetom se podrazumeva mera (stepen) ispunjavanja određenih zahteva, odnosno - kvalitet

predstavlja u suštini skup svih svojstava koja određuju pojedine parametre upotrebne vrednosti, uzimajući

pri tom u obzir i uslove u kojima sistem treba da radi i potrebno vreme rada. Osnovne komponente kvaliteta sistema su:

funkcionalnost,

pouzdanost i

ekonomičnost.

Pod funkcionalnošću se podrazumevaju ona svojstva sistema koja obezbeđuju namenu u užem smislu

reči, a pod pouzdanošću, već je rečeno, svojstva koja obezbeđuju da se ova namena ostvaruje u određenim uslovima i za određen period vremena.

Ekonomičnost označava meru ukupnih troškova proizvodnje u eksploataciji sistema, uključujući sve faze

ovog procesa - počev od razvojno-istraživačkih aktivnosti do otpisa sistema. Istraživanje pouzdanosti posredno obuhvata i probleme funkcionalnosti i ekonomičnosti sistema, pa je to

u suštini istraživanje kvaliteta sistema uopšte.

Polazeći od opštih zakona pouzdanosti, kao i načina i karaktera nastanka i otklanjanja neispravnosti, sve

karakteristike i u teorijskim i u praktičnim razmatranjima dele se u tri osnovne grupe:

za ocenu ispravnosti,

5

za ocenu trajnosti i

za ocenu opravljivosti.

Karakteristike ispravnosti predstavljaju pokazatelje pomoću kojih se ocenjuje verovatnoća da će u datom

trenutku ili intervalu vremena posmatrani deo (ili sistem) biti ispravan. Karakteristike trajnosti predstavljaju pokazatelje pomoću kojih se određuje verovatnoća veka upotrebe, tj.

pojave neispravnosti koja zahteva zamenu dela odnosno sistema.

Karakteristike opravljivosti pokazuju verovatnoću da posmatrani deo (ili sistem može da se dovede iz neispravnog u ispravno stanje za određeno vreme trajanja opravke.

Da bi se na osnovu kvantitativnih vrednosti pojedinih karakteristika omogućilo donošenje odluke o

kvalitetu, potrebno je da se poseduju odgovarajuće norme koje nazivamo kriterijumima. Utvrđivanje ovih

kriterijuma predstavlja jedno od najkomplikovanijih pitanja u okviru istraživanja pouzdanosti. Često se čak i za iste ili slične tehničke sisteme ne mogu utvrđivati opšti kriterijumi koji bi se mogli primeniti u

svim slučajevima.

Stoga se do kriterijuma pouzdanosti može doći samo posebnim analizama, zasnovanim na eksperimentalnim i teorijskim razmatranjima u konkretnim uslovima eksploatacije sistema.

RADNI USLOVI Važan činilac pri analizi pouzdanosti tehničkog sistema su radni uslovi. Oni obuhvataju unutrašnje i

spoljašnje zahteve sistema.

Pod unutrašnjim zahtevima rada sistema podrazumevaju se svi tehnički uslovi koji određuju njegovu

radnu tačku ili oblast. Pod spoljašnjim zahtevima podrazumevaju se svi tehnički uslovi u kojima sistem radi: temperatura

okoline, vlažnost, vibracije i niz drugih, za određeni sistem specifičnih uslova.

Pri analizi pouzdanosti mora se voditi računa o svim uslovima, jer se rezultati ispitivanja na raznim mestima i pod raznim uslovima ne mogu porediti.

6

2. PERFORMANSE POUZDANOSTI

2.1 OSNOVNE KARAKTERISTIKE

SISTEMA ODRŽAVANJA

Karakteristike sistema održavanja predstavljaju veličine ili obeležja pomoću kojih može da se opiše ili bliže odredi sistem održavanja i njegove osobine.

Od više karakteristika (slika 2.1) koje se definišu u održavanju, uključujući i karakteristike procesa

održavanja, najveći značaj imaju karakteristike koje zbirno pokazuju uticaj održavanja na efektivnost tehničkog sistema, tj. karakteristike koje povezuju osobine sistema u pogledu pouzdanosti i održavanja. To

su pre svega funkcije Raspoloživosti, Gotovosti, Pogodnosti održavanja i Troškova. Ove funkcije, dakle, po-

red neposrednog opisivanja odgovarajućih svojstava tehničkog sistema, predstavljaju istovremeno i

svojevrsne karakteristike sistema održavanja. Na bazi ovih osnovnih funkcija mogu da se definišu i druge, pomoćne ili izvedene karakteristike i merne veličine, koje neposredno ili posredno opisuju sistem

održavanja ili neka od njegovih svojstava [2].

Slika 2.1: Osnovne karakteristike sistema održavanja

Raspoloživost kod popravljivih sistema je verovatnoća da je sistem u prihvatljivom stanju, odnosno verovatnoća da će sistem u bilo kom trenutku vremena (t) biti raspoloživ, odnosno da će biti u stanju da

radi ili da se uključi u rad, pod uslovom da je bio operativan u vremenu t = 0.

Svojstva karakteristike sistema održavanja ima i funkcija raspodele vremena trajanja postupaka održavanja, odnosno funkcija pogodnosti održavanja (P0). I na osnovu ove funkcije može se definisati

više karakteristika i mernih veličina. Pogodnost održavanja je verovatnoća da će projektovani postupak

održavanja biti izveden u datom vremenu, datim uslovima okoline i pri minimalnim troškovima.

Uz pojam pouzdanost (slika 2.1) uvek se pominje i intezitet otkaza (t) koji predstavlja verovatnoću da će

deo koji se nije nalazio u stanju "u otkazu" do trenutka (t), otkazati u narednom periodu (to je, ustvari, brzina pojave otkaza) [8].

2.2 POUZDANOST, RASPOLOŽIVOST

I FUNKCIONALNA POGODNOST

2.2.1 Osnovni pojmovi

Stanje tehničkog sistema predstavlja skup podataka koji daju potpunu informaciju o ponašanju sistema u

datom trenutku vremena i datim uslovima okoline, potrebnu za podešavanje rada sistema, odnosno

projektovanje njegovog ponašanja u periodu započetom tim trenutkom. Neodređenost stanja podrazumeva stepen ostvarenja zadatih uslova i postupaka karakterističnih za

određena stanja.

7

Entropija sistema je veličina koja određuje meru neodređenosti sistema, a zasniva se na stohastičkom

ponašanju sistema. Osnovna stanja sistema određena su promenom parametara funkcije cilja u vremenu, a pod dejstvom

uticaja različitih po veličini, pravcu i smeru, pri čemu:

promena parametara funkcije cilja u okviru dozvoljenih granica određuje stanje sistema

"zadovoljava", što znači: da sistem uspešno vrši funkciju kriterijuma (stanje "zadovoljava", označava stanje "u radu"),

promena parametara postavljene funkcije kriterijuma izvan granice dozvoljenih odstupanja

određuje stanje sistema "ne zadovoljava", što znači da sistem ne vrši uspešno postavljenu

funkciju kriterijuma. Stanje "ne zadovoljava" označava stanje "u otkazu" (stanje sistema "u

otkazu" je uvek uslovljeno otkazom dela sistema) [8].

2.2.2 Pouzdanost, raspoloživost i funkcionalna pogodnost

U razvijenim zemljama, pa i na nivou odgovarajućih međunarodnih asocijacija, došlo je do promena u

nekim bitnim terminološkim i pojmovnim opredeljenjima. To se pre svega odnosi na dokumente i standarde IEC [162], kao i na združene ISO/IEC standarde [97], koji služe kao osnova i za odgovarajuće

JUS standarde. Pri tome treba da se napomene da standardi asocijacije IEС, koja se bavi pre svega

sistemima elektrotehnike i elektronike, samostalno ili u saradnji sa ISO asocijacijom, koja iste poslove obavlja u oblasti mašinstva, važe praktično za sve tehničke sisteme.

Poznato je da se ukupna svojstva jednog tehničkog sistema u pogledu izvršavanja njegovog zadatka, odnosno

postavljene funkcije cilja, mogu dobro izraziti funkcijom efektivnosti. Pošto je rad sistema u vremenu izložen

brojnim slučajnim uticajima, a i pošto je sasvim izvesno da pojava otkaza, kao i svih drugih događaja u životu tehničkog sistema, ima stohastički karakter, funkcija efektivnosti se izražava kao verovatnoća da će posmatrani

sistem uspešno stupiti u dejstvo u trenutku potrebe i da će uspešno izvršavati zadatu funkciju kriterijuma u

projektovanom vremenu i pod datim uslovima okoline[97 ].

Slika 2.2: Gotovost, Pouzdanost i Funkcionalna pogodnost

Definicija funkcije efektivnosti E(t,) je prikazana na slici 2.3, što se može analitički iskazati u obliku [158]:

FPGtR,tE (2.1)

8

Slika 2.3: Funkcija efektivnosti sistema

gde je: R(t) - pouzdanost, odnosno verovatnoća rada bez otkaza u toku vremena t,

G() - raspoloživost ili gotovost, odnosno verovatnoća da će sistem u bilo kom trenutku (kalendarskog)

vremena biti raspoloživ, odnosno da će biti u stanju da radi ili da se uključi u rad [8], FP - funkcionalna pogodnost, odnosno stepen zadovoljenja, funkcionalnih zahteva (prilagođavanja okolini, fleksibilnosti). Poslednjih godina, međutim, došlo se do zaključka da efektivnost nije najprikladniji pojam za izražavanje ukupnih svojstava tehničkih sistema, odnosno da se na ovaj način ne mogu iskazati sve osobine sistema koje treba uzeti u obzir pri ocenjivanju njegovih ukupnih kvaliteta, odnosno ukupne radne sposobnosti u vremenu. Ovo je došlo do izražaja i u novijoj verziji IEC standarda koji se odnosi na ovu problematiku. Osnovni koncept ovog važnog IEС rečnika prikazan je na slici 2.4, neposredno u obliku u kome je i u samom standardu prezentiran.

Slika 2.4: Upotrebni kvalitet prema IEC standardu

Šema prikazana na slici 2.3 objašnjava, kao što se vidi način izražavanja, odnosno iskazivanja ukupnih

svojstava tehničkih sistema. Svojstva su pri tome, definisana kao Performanse, odnosno osobine koje se

odnose na određene periode u životu sistema ili na njegove određene funkcije. Osnovni pojam u ovom prilazu čini upotrebni kvalitet, koji obuhvata osobine sistema vezane za njegov rad, kao i elemente podrške,

nužne da bi sistem mogao uspešno da radi.

Iz šeme na slici 2.4 se vidi da upotrebni kvalitet zavisi od performansi logističke podrške radu sistema, performansi operativnosti, performansi upotrebe i integriteta upotrebe.

9

Ovi pojmovi su u Rečniku definisani na sledeći način:

Performanse logističke podrške radu sistema: "Sposobnost preduzeća da obezbedi rad tehničkog

sistema i pomogne u izvršavanju njegovog zadatka";

Performanse operativnosti: "Sposobnost tehničkog sistema da bude uspešno i lako korišćen";

Performanse upotrebe (radne performanse, performanse u radu): "Sposobnost tehničkog sistema da funkcioniše u granicama dozvoljenih odstupanja i pod drugim uslovima koje

zahteva korisnik u toku propisanog (zahtevanog) vremena"; performanse upotrebe se dele na

performanse dostupnosti i na performanse postojanosti, koje se definišu na sledeći način: Performanse dostupnosti: "Sposobnost tehničkog sistema da funkcioniše u granicama

dozvoljenih odstupanja i pod uslovima koje zahteva korisnik" i

Performanse postojanosti: "Sposobnost tehničkog sistema da po stupanju u rad propisno

funkcioniše, pod datim uslovima i u toku propisanog (zahtevanog) vremena";

Integritet (stabilnost) upotrebe: "Sposobnost sistema da po stupanju u rad funkcioniše bez značajnih pogoršanja".

Sa slike 2.4 takođe se vidi da je pojam performanse upotrebe veoma kompleksan i da se može raščlaniti na dve važne komponente, odnosno na Radni potencijal i na Sigurnost funkcionisanja. Dok se Radni potencijal definiše jednostavno kao "Sposobnost tehničkog sistema da zadovolji zahteve korisnika izražene u vidu kvantitativnih karakteristika, pod datim uslovima"; dotle se pojam Sigurnost funkcionisanja [8 ] definiše kao složena funkcija, zavisna od performansi pouzdanosti, performansi pogodnosti održavanja i performansi logističke podrške održavanju [160 ]. Kao što se vidi, ovako definisana sigurnost funkcionisanja ima velike sličnosti sa ranije definisanim pojmom efektivnosti. U Rečniku su ova tri svojstva sistema neposredno vezana i za pojam performanse raspoloživosti, što je takođe veoma slično odgovarajućem pojmu iz date definicije efektivnosti. Ovo je još vidljivije iz definicija ovih pojmova datih u rečniku:

Sigurnost funkcionisanja: "Zbirni pojam koji se koristi za opisivanje performansi

raspoloživosti i činilaca koji određuju ove performanse: performanse pouzdanosti,

performanse pogodnosti održavanja i performanse logističke podrške održavanju";

Performanse raspoloživosti: "Sposobnost tehničkog sistema da bude u stanju u kome može da izvršava zahtevanu funkciju, pod datim uslovima i u datom trenutku vremena, odnosno u

toku datog intervala vremena, a pod pretpostavkom da je obezbeđeno potrebno snabdevanje

(spoljni resursi)" [8 ];

Performanse pouzdanosti: "Sposobnost tehničkog sistema da izvršava zahtevanu funkciju, pod datim uslovima i u datom intervalu vremena [8 ];

Performanse pogodnosti održavanja: "Sposobnost tehničkog sistema da u datim uslovima

korišćenja bude u stanju u kome može da izvršava zahtevanu funkciju, ili da se može ponovo

dovesti u takvo stanje, a u slučaju da se održavanje sprovodi pod datim uslovima, po

utvrđenim postupcima i sa datim resursima";

Performanse logističke podrške održavanju: "Sposobnost sistema održavanja, odnosno preduzeća koje vrši održavanje, da pod datim uslovima obezbedi zahtevano održavanje

tehničkog sistema, u skladu sa strategijom (politikom) održavanja".

Pored nabrojanih, ovde ćemo pomenuti i sledeće pojmove koje treba imati u vidu prilikom definisanja svih napred navedenih performansi:

Radno sposobno stanje (radna sposobnost): Stanje tehničkog sistema, pri kome je on

sposoban da vrši zadatu funkciju, saglasno određenim parametrima (snaga, brzina,

proizvodnost, i dr.) koji su definisani normativno-tehničkom dokumentacijom;

Ispravnost: Tehničko stanje sistema pri kome on odgovara svim zahtevima ispravnosti propisanim normativno-tehničkom dokumentacijom;

Dugovečnost: Svojstvo tehničkog sistema da održi radnu sposobnost do nastupanja graničnog

stanja pri ustanovljenom sistemu tehničkog održavanja;

Bezotkaznost tehničkog sistema: Svojstvo tehničkog sistema da neprekidno održava radnu

sposobnost u toku nekog vremena ili neke proizvodnje, koja čini trajanje ili obim

proizvodnje sistema, izmerene u časovima ili tonama. Kao pokazatelji bezotkaznosti služe: verovatnoća bezotkaznog rada tj. verovatnoća da se u granicama zadatog rada ne pojavi ot-

kaz i rad do otkaza karakteriše se odnosom rada obnovljenog tehničkog sistema prema

očekivanom broju njegovih otkaza u toku tog rada.

10

Za tehničke sisteme koji su obnovljivi, posle prvog otkaza ili kod kojih su iz uslova bezopasnosti otkazi

dopustivi, kao pokazatelj bezotkaznosti se javlja verovatnoća bezotkaznog rada, tj. verovatnoća da se pri određenim uslovima eksploatacije u zadatom intervalu vremena ili u granicama zadate proizvodnje otkaz

ne pojavljuje:

Eksploataciona tehnologičnost: Skup konstrukciono-tehnoloških osobina sastavnih delova

sistema koje određuju njihovu prilagodljivost za izvršenje svih postupaka održavanja u zadatim uslovima eksploatacije uz iskorišćenje najefektivnijih tehnoloških procesa. Ovde

spadaju dostupnost objektima održavanja dijagnostička podobnost, laka demontaža, uzaja-

mna zamenljivost i unifikacija, kao i standardizacija sastavnih delova sistema [8]; Trajnost tehničkog sistema: Svojstvo sastavnog dela i/ili sistema da sačuva radnu sposobnost

do nastupanja granice otkaza (graničnog stanja) pri određenim uslovima eksploatacije i održavanja. Karakteristične veličine trajnosti su resurs i vek trajanja (životni ciklus).

Značaj koji ima sigurnost funkcionisanja, tj. pouzdanost, pogodnost održavanja, logistička podrška, u novom prilazu "Kvalitetu u upotrebi" u suštini označava i kraj one opasne zablude koja se posebno

iskazuje time da razvoj i proizvodnja tehničkih sistema nemaju nikakve veze sa njihovim održavanjem.

Ova zabluda, koja je suštinski u koliziji i sa savremenim sistemskim naukama, stvarala je velike probleme u korišćenju svih vrsta tehničkih sistema, značajno umanjujući njihovu ukupnu efektivnost i sigurnost

funkcionisanja [69].

Međunarodni standard IEC 300 treba da obezbedi savremeni strateški doprinos za jedinstveni prilaz u

procesu upravljanja i obezbeđenja performanse "Sigurnosti funkcionisanja", i u tom smislu ovaj standard treba da predstavlja centralnu (fokusnu) tačku iz okvira ovih IEС standarda, koji se bave ovom oblašću.

Na taj način standard IEС 300 predstavlja neophodnu dopunu seriji standarda ISO 9000.

Standardi IEС 300-1 i IEС 300-2, čine osnovne standarde za sigurnost funkcionisanja tehničkih sistema a zasnovani su na aktivnostima u četiri osnovne oblasti rada:

Upravljanje sigurnošću funkcionisanja - to je onaj aspekt funkcije upravljanja - rukovođenja,

koji određuje intencije i pravce organizacije i koji je usmeren ka obezbeđenju performanse

sigurnosti funkcionisanja.

Obezbeđenje sigurnosti funkcionisanja - to su planske i sistematske aktivnosti potrebne, prvo da definišu sigurnost funkcionisanja a zatim i da obezbede uslove da će postavljeni zahtevi

biti i ostvareni.

Program za obezbeđenje sigurnosti funkcionisanja - to su organizaciona struktura, postupci,

odgovornosti, resursi i redosled aktivnosti koje se koriste za implementaciju upravljanja u

procesu realizacije sigurnosti funkcionisanja.

Plan za obezbeđenje sigurnosti funkcionisanja - ovim aktivnostima se utvrđuju sva specifična angažovanja oko sigurnosti funkcionisanja, redosled aktivnosti relevantan za odgovarajući

projekat, proizvod ili ugovor [8].

Standardi IEС 300-3-n, predstavljaju dokumenta usmerena ka primeni, to su "Uputstva za primenu". Svaki od ovih dokumenata daje uputstva kako da korisnik bira i primenjuje "pomoćne dokumente" za

svaku posebnu aktivnost, a u cilju da se racionalno obezbedi realizacija zahtevane vrednosti sigurnosti

funkcionisanja, u svakom konkretnom slučaju [69].

2.2.3 Gotovost i raspoloživost

Raspoloživost predstavlja verovatnoću da će sistem u bilo kom trenutku vremena ispravno da radi, tj. da se

uključi u rad (ukoliko neposredno pre toga nije već bio u radu) [8]. Očigledno je da postoje određene razlike

u karakteru "uključivanja u rad", u zavisnosti od toga da li se sistem pre toga nalazio na korišćenju ili u rezervi. Ako se sistem nalazi na korišćenju, njegovo stanje je poznato te uključivanje u rad nije praćeno do-

datnom neizvesnošću. Ako se sistem nalazi u skladištu (u rezervi), njegovo stanje u načelu nije poznato, pa

postoji neizvesnost da li će da se uključi u rad ili ne [143]. Ukoliko se sistem u posmatranom periodu nije nalazio u rezervi (u skladištu), njegova raspoloživost se

jednostavno može izraziti kao odnos vremena "stanja u radu" i ukupnog vremena posmatranja, tj.

ukupnog vremena korišćenja. Uobičajeno je da se ovako definisana raspoloživost zove gotovost. Drugim rečima, po ovom prilazu gotovost je isto što i raspoloživost, ali pod uslovom da se u periodu posmatranja

sistem nije nalazio (duže) u rezervi (u skladištu), tj. ako se posmatra isključivo vreme korišćenja sistema.

Gotovost je jedna od osnovnih karakteristika sistema održavanja. Ona zavisi i od pouzdanosti, te stoga

predstavlja kompleksnu karakteristiku, zbirnu meru kvaliteta sistema u pogledu održavanja i pouzdanosti. S obzirom da su činioci koji određuju vrednost gotovosti slučajni, to je gotovost karakteristika slučajnog

karaktera.

11

Gotovost se može definisati na više načina, zavisno od prilaza i ciljeva analize [143].

U opštem slučaju važi relacija:

uoiuri

uri

uour

urur

TT

T

TTT

TT

)t(G (2.2)

gde je: G(t) - funkcija gotovosti, do vremena t,

Tur - vreme u radu (zbirno, od 0 do n, do vremena t),

Tuo - vreme u otkazu (zbirno od 0 do n, do vremena t), T = (Tur + Tuo) - ukupno vreme posmatranja.

Pošto su vremena u radu i u otkazu složene vremenske kategorije, definicija za gotovost može da se

iskaže i na druge načine, u odnosu na pojedine periode iz vremenske slike stanja. Od više mogućnosti pažnju zaslužuju pojmovi "unutrašnja gotovost" i "ostvarena gotovost".

Unutrašnja gotovost se definiše u odnosu na aktivno vreme održavanja Toa (bilo da se radi o

preventivnom Topr ili korektivnom Toka održavanju), tako da u tom slučaju važi:

oaur

uru TT

T)t(G

(2.3)

Iz ove definicije se vidi da unutrašnja gotovost, kao karakteristika sistema održavanja, obuhvata samo one vremenske intervale koji su direktno uslovljeni tehničkim sistemom koji se analizira, isključujući elemente koji predstavljaju rezultat logističke podrške. To znači da je unutrašnja gotovost karakteristika sistema održavanja samog tehničkog sistema i da je uslovljena njegovim svojstvima pouzdanosti, konstrukcijskim i drugim osobinama. Ostvarena gotovost ima širi smisao. U ovom slučaju se pored vremena aktivnog održavanja analizom obuhvata i vreme čekanja, i to najčešće samo u vezi sa rezervnim delovima [158]. Ona se izražava na sledeći način:

ocoaur

uro TTT

T)t(G

(2.4)

Ukoliko se posmatrani sistem u periodu vremena koji se analizira pretežno nalazio u rezervi (u skladištu), raspoloživost očigledno treba da se definiše na drugi način. Jedna od mogućnosti je da se raspoloživost

iskaže kao verovatnoća povoljnog "odziva" sistema, odnosno kao verovatnoća da će sistem "pozitivno

odgovoriti" na poziv za uključenje u rad.

Slika 2.5: Nomogram za odrđivanje raspoloživosti tehničkih sistema

Ovo se može izraziti u obliku:

N)t(N

)t(A u (2.5)

gde je: A(t) - funkcija raspoloživosti, Nu(t) - broj "pozitivnih" (uspešnih odziva) do vremena t, N - ukupan broj poziva za uključenje u rad, do vremena t.

12

U praktičnim slučajevima poznavajući vrednost srednjeg vremena između otkaza jednog tehničkog sistema i srednje vreme za opravku, moguće je odrediti raspoloživost tehničkog sistema koristeći se nomogramom na slici 2.5.

opoz

oz

TTT

A

(2.6)

gde je:

Toz - srednje vreme između otkaza,

Top - srednje vreme za opravku.

2.2.4 Funkcionalna pogodnost

1. Opšte karakteristike - Funkcionalna pogodnost se može definisati kao verovatnoća da će se sistem

uspešno prilagoditi i vršiti funkciju kriterijuma u datom vremenu i u granicama određenim

projektovanjem sistema. Ili na sledeći način: Fukcionalna pogodnost je funkcija složenosti sistema i predstavlja projektovanu vrednost koja se u tom vremenu ne menja tj. konstantna je.

Funkcionalna pogodnost označava meru fleksibilnosti sistema ili, još bolje, osnovnu podlogu - uslov koji

treba zadovoljiti procesom projektovanja sistema. Ona nije tokom vremena neka konstanta, već takođe neka vremenski određena funkcija, tj. slučajna funkcija oblika:

)(FP)t(FP),t(FP rz (2.7)

gde je: FPz - funkcija promene funkcionalne pogodnosti za vreme zastoja,

FPr - odgovarajuća funkcija za vreme rada. Očigledno je da, ako je u pitanju verovatnoća, ne važe konstatacije da je FP konstanta, odnosno da se

tokom vremena menja. Sa druge strane, i pored projektovanih (propisanih) uslova i režima rada nije

moguće uvek postići propisane režime, i zadržati ih na istom nivou. Izraz za funkcionalnu pogodnost je do sada najbliže odredio funkcionalnu pogodnost, ali pitanje je da li prvi

deo izraza - kada sistem ne funkcioniše (kada je u zastoju) - egzistira, jer je u protivrečnosti sa osnovnom

definicijom u vezi sa funkcionalnim stanjem sistema. 2. Modeliranje izraza za funkcionalnu pogodnost - Funkcionalna pogodnost za izvršenje funkcije cilja predstavlja verovatnoću da sistem uspešno izvrši projektovanu funkciju cilja (ukoliko funkcioniše) u projektno propisanim uslovima rada (režima) i uslovima okoline. Dakle, kada sistem radi (bez obzira na nivo pouzdanosti) postavlja se pitanje kvaliteta sistema, odnosno

izvršenja dela funkcije kriterijuma.

Kod složenih tehničkih sistema, a posebno kombinovanih elektromehaničkih i elektronskih [8], skoro je

pravilo da je FP < 1. Naravno, ovo zavisi ne samo od tehničkih uslova propisanih projektom nego i od ljudskog faktora (obučenosti rukovaoca, stručnosti izvršilaca u održavanju itd.).

Funkcionalna pogodnost, kao mera verovatnoće izvršenja funkcije cilja, za koju je sistem projektovan,

može se odrediti kao odnos mere izvršenih zadataka i resursa (odnosno predviđenih zadataka) u intervalu

t.

RNn

FP (2.8)

gde je: n - broj realizovanih zadataka (npr., ostvarenih veza kod PTT uređaja, količina obrađenih delova,

opterećenje, snaga i sl.),

Nr - predviđeni (projektom) zadaci koje sistem može da izvrši (resursi).

Funkcionalnu pogodnost možemo izraziti kao verovatnoću izvršenja zadatka, odnosno: nP1FP (2.9)

gde je:

Pn - procenat neizvršenih zadataka, odnosno verovatnoća neizvršenih zadataka.

2.3 PARAMETRI FUNKCIJE RASPODELE

Za rešavanje problema pouzdanosti zahteva se određivanje mnogih faktora od kojih zavise pokazatelji

pouzdanosti. Kao osnovni javljaju se faktori vremena i režima tehničke eksploatacije sistema. Za programiranje pouzdanosti tehničkih sistema neophodna je informacija o izmeni radne sposobnosti

sastavnih delova sistema u toku planiranog perioda rada. Informacija o pouzdanosti sistema je neophodna

13

u svim etapama njihovog stvaranja, pri projektovanju, izradi, ispitivanju, eksploataciji, održavanju i

otpisu. Statistička informacija o pouzdanosti sastavnih delova sistema u procesu njihove eksploatacije dozvoljava da

se odrede pokazatelji pouzdanosti za određeni tip modela, uzimanjem u obzir režima rada i uslova

eksploatacije za određeni interval vremena. Celokupnost faktora, koji određuju pouzdanost sastavnih delova sistema, karakteriše se slučajnim

veličinama, pa se i sami pokazatelji pouzdanosti javljaju, takođe, kao slučajne veličine i određuju se na

osnovu metoda verovatnoće i matematičke statistike [8].

Za rešavanje problema pouzdanosti zahteva se određivanje mnogih faktora, od kojih zavise pokazatelji pouzdanosti.

Kao osnovni javljaju se faktori vremena i režima tehničke eksploatacije sistema. Za programiranje pouzdanosti tehničkih sistema neophodna je informacija o izmeni radne sposobnosti sastavnih delova sistema u toku planiranog perioda rada. Informacija o pouzdanosti sistema je neophodna u svim etapama njihovog stvaranja, pri projektovanju, izradi, ispitivanju, eksploataciji, održavanju i otpisu. Statistička informacija o pouzdanosti sastavnih delova sistema u procesu njihove eksploatacije dozvoljava da se odrede pokazatelji pouzdanosti za određeni tip modela s uzimanjem u obzir režima rada i uslova eksploatacije za određeni interval vremena. Celokupnost faktora, koji određuju pouzdanost sastavnih delova sistema, karakteriše se slučajnim veličinama, pa se i sami pokazatelji pouzdanosti javljaju, takođe, kao slučajne veličine i određuju se na osnovu metoda verovatnoće i matematičke statistike. Sve mere neprekidnih veličina zadaju se obično u diskretnom vidu. Svakoj vrednosti slučajne veličine ti odgovara frekvencija pojavljivanja te vrednosti u eksperimentu mi. Tako je ukupan broj ispitivanja (provera):

n

1iimN

(2.10)

Odnos mi/N je gustina ili relativna frekvencija, pojave i-te vrednosti slučajne veličine.

Za neprekidne slučajne veličine određuje se frekvencija i gustina dospevanja vrednosti slučajne veličine u

neke intervale vrednosti. Celokupnost, koja sadrži sve istraživane sisteme, naziva se generalnom celokupnošću, a izabrano iz nje N delova odražavaju isečak obima N.

Verovatnoća dospevanja vrednosti slučajne veličine u intervalu (t1,t2) je:

2

1

t

tNm

dt)t(f)t(P

(2.11)

gde je:

f(t) - gustina verovatnoće,

m - broj razmatranih slučajnih rezultata. Za neprekidnu slučajnu veličinu, zadatu svojom gustinom verovatnoće f(t), matematičko očekivanje M(T)

(2.12) i disperzija D(T) (2.13.) su:

b

a

dt)t(ft)T(M (2.12)

2b

a

2 TMdt)t(ft)T(D (2.13)

pa slučajna veličina uzima vrednost od a do b.

Ako se ona menja od do +, onda je:

dt)t(ft)T(M (2.14)

22 TMdt)t(ft)T(D

(2.15)

Za približne proračune može se uzeti:

14

oN

1iii

o

mtN1

)T(M (2.16)

15

2

oN

1ii

o

TMt1N

1)T(D

(2.17)

Srednje kvadratno (standardno) odstupanje određuje stepen rasturanja od srednje vrednosti slučajne veličine. TD)T(

(2.18)

Koeficijent varijacije je: TMT

)T(V

(2.19)

Amplituda variranja:

minmaxv ttR (2.20)

gde su: tmax i tmin – najveće i najmanje odstupanje slučajnih veličina.

Empirijska raspodela karakteriše se srednjom aritmetičkom vrednošću:

n

1i

i

Nt

t (2.21)

Veličina rasturanja delimičnih vrednosti oko njihove srednje vrednosti karakteriše se empirijskom

disperzijom:

n

1i

2ii

2 ttm1N

1s

(2.22)

Za N > 25 koristi se formula: 2

i2 tas

(2.23)

gde je:

Nm

Ta in

1i

2i

(2.24)

Pri N , s2 DT

Empirijske krive raspodele karakterišu se takođe, asimetrijom Aa (2.25) i ekscesom Ee (2.26):

n

1i3i

21

a s)tt(m

A (2.25)

n

1i4

31i

e 3s)tt(m

E (2.26)

Ako je:

Аа = 0 - kriva je simetrična, Аа < 0 - kriva ima pozitivnu asimetriju,

Аа > 0 - kriva ima negativnu asimetriju.

Često se funkcije karakterišu koeficijentima relativne asimetrije, relativnog rasturanja i veličinom graničnog polja rasturanja. Graničnim poljem rasturanja naziva se rastojanje među takvim dvema

vrednostima t1 i t2 slučajne veličine, pri kojima površina, ograničena krivom, osama apscisa i odsečkom

(t1,t2), je jednaka:

2

1

t

t

dt)t(f21

(2.27)

gde je: 2 - verovatnoća rizika.

Granično polje rasturanja uzima se za polje tolerancije, tj. = (t2-t1)/2 a koordinata sredine polja

tolerancije: = (t1 + t2)/2.

Koeficijent relativne asimetrije je = [M(T) - ]/; dok je koeficijent relativnog rasturanja: k = З/; gde

je:

TD (2.28)

16

eM

21

dt)t(fdt)t(f

(2.29)

Medijana Me se koristi u slučajevima kada je obim kontrole mali. Za neprekidnu slučajnu veličinu

mediana se određuje integralom. Mod Mo je najverovatnija veličina, koja odgovara najvećoj frekvenciji

datog niza raspodele.

Navedenim metodama se koristimo pri određivanju pokazatelja pouzdanosti korišćenjem eksperimentalnih podataka koji sa dovoljnom verovatnoćom daju predstavu o faktičkoj raspodeli rada

sastavnih delova sistema.

2.4 OSNOVNE KARAKTERISTIKE FUNKCIJE POUZDANOSTI

Osnovne jednačine. - Osnovu proučavanja, na bazi vremenske slike stanja sistema [143], pruža osnovna statička jednačina data u obliku:

F(t) + R(t)=l (2.30)

gde su: R(t) – pouzdanost,

F(t) - nepouzdanost.

Diferenciranjem ovog izraza po vremenu dobija se:

0dt

)t(dRdt

)t(dF

(2.31)

pri čemu izraz:

)t(fdt

)t(dF

[otkaz/jedinica vremena] (2.32)

predstavlja diferencijalnu funkciju raspodele ili funkciju gustine verovatnoće pojave intervala "u

otkazu" posmatranog sastavnog dela sistema, a izvod:

)t(pdt

)t(dR

(2.33)

predstavlja diferencijalnu funkciju raspodele ili funkciju gustine verovatnoće pojave stanja "u radu"

odnosno verovatnoće bezotkaznog rada posmatranog sastavnog dela sistema (za neprekidne promene), pa

je sada zaprekidne promene:

tNnN

)t(p

[pojava s-1] (2.34)

gde je:

n - broj stanja "u otkazu",

N - ukupan broj stanja (događaja, sastavnih delova),

t - interval vremena posmatranja. Tokom rada sastavnih delova sistema uticaji pojedinih uzroka pojava stanja "u otkazu" imaju različite

intenzitete.

Kumulativna funkcija gustine pojava stanja "u otkazu" sistema dobija se za slučaj neprekidnih promena u vidu:

1t

0

dt)t(f)t(F (2.35)

i predstavlja površinu ispod krive funkcije gustine pojava stanja "u otkazu" (sl. 2.6) koja obuhvata

određeno područje u granicama (0 - t1) promenljive t [143]. Ako se šrafirana površina na sl. 2.6 proširi na ukupno područje ispod krive funkcije, gustina pojava stanja

"u otkazu" [8], dobija se po definiciji:

1dt)t(f)t(F0

(2.36)

17

Kumulativna funkcija gustine pojava stanja "u radu" ili funkcija bezotkaznog rada se, za slučaj

neprekidnih promena stanja [8], dobija na osnovu:

(2.37)

odnosno:

1t

0

dt)t(f1)t(F1)t(R (2.38)

Sada se pouzdanost može izraziti kao (sl. 2.7):

1t

dt)t(f)t(R

(2.39)

i može se pokazati kao komplementarna funkcija kumulativnoj funkciji gustine pojava stanja "u otkazu" (slika 2.6).

Za slučaj prekidnih promena stanja sistema kumulativna funkcija bezotkaznog rada data je:

'n'N'n

)t(R

(2.40)

gde je:

(n' - N') - ukupan broj ispravnih sastavnih delova u trenutku posmatranja,

n' - ukupan broj sastavnih delova u trenutku to = 0.

Slika 2.6: Funkcije gustine pojava stanja "u otkazu" : a,b,c - funkcija gustine

pojava stanja "u otkazu"; d,e,f - kumulativne funkcije gustine pojava stanja "u otkazu"

18

Sledeća karakteristika pouzdanosti je intezitet otkaza, koji predstavlja odnos funkcije gustine pojava stanja "u

otkazu" i kumulativne gustine pojava stanja "u radu" [8]. Za kontinualne promene stanja intezitet otkaza je:

dt)t(dR

)t(R1

)t(R)t(f

)t( [pojava stanja u otkazu s-1] (2.41)

Za prekidne promene stanja intezitet otkaza se određuje na bazi istog prilaza kao i kod kontinualnih

promena, tj.:

t)t(nN)t(n

N)t(nN

)t(N)t(n

)t(R)t(f

)t(

(2.42)

gde je: [N - n(t)] - broj sastavnih delova "u radu". Za praktična izračunavanja se koristi:

2

1)t(nN)t(nN)t(nN 1ii

sr

(2.43)

gde je:

[N - n(t)]i - predstavlja broj sastavnih delova "u radu" na početku intervala i,

[N - n ( t )]i+1 - predstavlja broj sastavnih delova "u radu" na početku intervala (i + 1), odnosno nа kraju

i-tog intervala.

Slika 2.7: Funkcije pouzdanosti R(t) i nepouzdanosti F(t)

Slika 2.8: Načelne zakonitosti funkcija f(t), R(t) i (t)

Srednje vreme do otkaza novog dela sistema je jednoznačno definisano kao:

0

ur dt)t(RTm (2.44)

Ukoliko je deo uspešno radio T časova, i njegova pouzdanost za sledećih t časova će biti:

)T(R)tT(R

)t,T(R

(2.45)

Načelne zakonitosti R(t), f(t) i (t) date su na slici 2.8.

19

2.5 POUZDANOST SISTEMA IZRAĐENOG OD VIŠE DELOVA

Pouzdanost Rs(t) tehničkog sistema koji je izrađen od n delova (elemenata) zavisi od pouzdanosti Ri(t)

svakog pojedinačnog dela i od načina povezivanja delova u sistem [8]. Navedene su osnovne veze delova sistema:

1. Redna veza - Delovi su tako povezani da otkaz bilo kog redno vezanog dela izaziva i otkaz sistema sl.

2.9.a.

Slika 2.9: Funkcionalna šema tehničkih sistema

a) redna veza, b) paralelna veza, c,d) mešovita veza

Pouzdanost sistema sa n redno vezanih delova je:

)t(R...)t(R)t(R)t(R n21 (2.46)

Ako su intenziteti otkaza svih delova u rednoj vezi konstantni, pouzdanost sistema je:

n

1iin21 )t(R)t(R...)t(R)t(R)t(R

(2.47)

nisn21 )t(R)t(R)t(R...)t(R)t(R (2.48)

Ako su inteziteti otkaza međusobno jednaki (1 = 2 = ... = i), onda je:

Rs(t) = tn 1e (2.49)

2. Paralelna veza - Delovi su tako povezani da je sistem ispravan (radi bez otkaza) ako je bar jedan od m

paralelno vezanih delova ispravan (svi osim jednog mogu da otkažu) sl. 2.9.b.

Pouzdanost sistema od m paralelnih delova je:

Rs(t) = 1 - [1 – R 1 (t)] [1 - R2(t)] ... [1 - Rm(t)] = 1 -

m

1i1 )t(R1

mmisi21 )t(F1)t(P11)t(R)t(R...)t(R)t(R

(2.50)

Za konstantne intezitete otkaza i za primer od dva paralelno vezana dela, pouzdanost sistema je:

tts

21 e1e11)t(R

t)(tts

2121 eee)t(R (2.51)

3. Redno-paralelna veza - Sistem je izgrađen od redno vezanih delova, od kojih svaki objedinjuje više paralelno vezanih delova.

Pouzdanost sistema od n redno vezanih delova, od kojih svaki ima po m paralelno vezanih delova, je:

20

n

1jjjjs )t(F)t(F)t(F1)t(Rm21

(2.52)

Ako su inteziteti otkaza svih delova u jednom delu jednaki, biće:

n

1j

mjs )t(F1)t(R

(2.53)

Ako su oni jednaki za sve delove (sve delove sistema), biće:

mjs )t(F1)t(R

(2.54)

4. Paralelno-redna veza - Sistem je izgrađen sa više paralelnih grana, sa tim što u svakoj grani postoji više redno vezanih delova.

Pouzdanost sistema sa m paralelnih grana, od kojih svaka ima po n redno vezanih delova je:

n

1jiiis )t(R)t(R)t(R1)t(Rn21

(2.55)

Ako sve paralelne grane imaju jednake pouzdanosti, biće:

mn21s )t(R)t(R)t(R11)t(R

(2.56)

a ako su jednaki inteziteti svih delova u sistemu (m n delova), pouzdanost sistema ovakve strukture

jednaka je:

nm

js )t(F1)t(R (2.57)

5. Pasivna paralelna veza - Sistem ima u svom sastavu i paralelno vezane delove, ali tako ugrađene da

se uključuju u rad samo ako dođe do otkaza na aktivnom delu, koji se nalazi u radu. Uključivanje ove

pasivne rezerve ostvaruje se nekim posebnim sistemom (uključivačem).

Ukoliko je pouzdanost sistema za uključivanje pasivne rezervne veze ravna jedinici (ne postoji mogućnost da ovaj sistem otkaže), sistem od dva dela od kojih je jedan u pasivnoj rezervi, ima

pouzdanost:

t

o1

tt21

t1s dtdt)t(f)t(fdt)t(f)t(R

1 (2.58)

Indeksom 2 označen je deo u pasivnoj rezervi. Ako je intezitet otkaza oba dela konstantan, biće: t

12

1t

12

2s

21 ee)t(R

(2.59)

a ukoliko su inteziteti otkaza međusobno jednaki, tj. 1 = 2 = , onda je:

)t1(e)t(R ts

(2.60)

Za (n - 1) delova u pasivnoj rezervi (od ukupno n delova samo jedan mora da radi) i za = const, važi:

1nr

0r

rt

s !r)t(

e)t(R

(2.61)

6. Delimično paralelna veza - Sistem je izgrađen sa m paralelno vezanih delova, ali za izvršenje funkcije

cilja bar kod ovih k delova mora biti ispravno. Pouzdanost sistema ovakve strukture kod koga broj ispravnih delova mora biti veći ili jednak minimalno

potrebnom broju k, jednak je:

mx

kx

xmi

xis )R1(R

)!xm(!x!m

)t(R (2.62)

gde je R i = R i (t) pouzdanost pojedinačnih delova u paralelnoj vezi.

21

2.6 POUZDANOST LJUDSKOG FAKTORA

Nepobitna činjenica je da na nivo sigurnosti funkcionisanja tehničkih sistema odlučujuću ulogu ima ljudski faktor, kako po pitanju konstruisanja tako i po pitanju eksploatacije i održavanja. Zato je prilikom razmatranja sigurnosti funkcionisanja tehničkih sistema nezaobilazno pitanje pouzdanosti ljudskog faktora. Pitanje pouzda-nosti ljudskog faktora definisano je standardom IEС 300-N Deo N: Pouzdanost ljudskog faktora. Ovde ćemo izložiti samo osnovne performanse ovog standarda. Glavni cilj je povećanje pouzdanosti ljudskog faktora u okviru šireg zadatka za povećanje pouzdanosti i pogodnosti održavanja industrijskih procesa i proizvoda. On opisuje važnost pouzdanosti ljudskog faktora i njegov doprinos u sferi upravljanja – rukovođenja. Standard ima nameru da poveća komunikativnost i razumevanja u okvirima delatnosti inženjera u oblasti

pouzdanosti i bezbednosti pomoću: obezbeđenja standardnih definicija pojmova i nomenklature, preispitivanja prirode ljudskih performansi i metoda za poboljšanje istih i preispitivanja metoda

ocenjivanja pouzdanosti ljudskog faktora i integracije tih procesa sa verovatnoćom rizika ovih procena.

Značaj ovog standarda se može videti i iz njegovog obima: obuhvata 120 strana i ima oko 60 tačaka i podtačaka.

Da bi se samo dobila slika šta ovaj standard sve obuhvata navešće se samo neki naslovi:

• Uvod u pouzdanost ljudskog faktora:

ograničenja i organizacija standarda, kako koristiti standard,

ljudske performanse i njihov pregled,

faktor uobličavanja performansi,

ljudske greške, uzroci, posledice.

• Pouzdanost ljudskog faktora u projektovanju sistema:

važnost ovog faktora u projektovanju, opis sistema,

uloga ljudskog faktora, verovatnoća ljudskih grešaka,

komponente sistema, tehnički sistem, čovek, okolina, antropometrika,

sistem i zadaci, analiza zadataka i analiza stabla otkaza/događaja,

uticaj menadžmenta na performanse, zadaci menadžmenta u toku veka proizvoda, zadaci menadžmenta u odnosu na razne partnere sistema.

• Principi ljudskih performansi:

uvod u principe ljudskih performansi i njihova priroda, modeli ljudskih performansi, faktori

uobličavanja ljudskih performansi, osnovna klasifikacija ljudskih grešaka, dobijanje kompetentnog operatora, procesi obuke i učenja, kompetentnost osnova na znanju, simulatori za

obuku, postupci, izbor i selekcija organizacije rada, projektovanja organizacije rada,

struktura personala i organizacija, kvalifikacija i selekcija ljudstva.

• Ocenjivanje pouzdanosti ljudskog faktora:

svrha i funkcije ocenjivanja pouzdanosti ljudskog faktora,

kvalitativne analize, analize zadataka, analize ljudskih grešaka, kvantifikacija pouzdanosti ljudskog faktora,

smanjenje grešaka, analiza zadataka bazirana na smanjenju grešaka, analize barijera, strategija

smanjenja grešaka, aspekti obezbeđenja kvaliteta smanjenjem grešaka,

dokumentacija analiza pouzdanosti ljudskog faktora.

Ovaj standard predstavlja jedno novo poglavlje u prilazima projektovanja, razvoja, proizvodnje,

korišćenja proizvoda, uključujući ekonomske aspekte i troškove veka, sigurnosno-bezbednosne aspekte, ekološke aspekte i pravne aspekte korišćenja tehničkih sistema.

Prisutnost ljudskog faktora prirodno da je prisutna u svim naznačenim fazama, a upravne i inženjerske

strukture moraju da iskoriste sve ljudske performanse, ne samo njegovu pouzdanost, u pravcu stvaranja proizvoda, njegovog korišćenja i održavanja na još višim nivoima zadovoljenja zahteva, tj. sistema koji će

biti bolji, a troškovi vlasništva manji [69].

22

2.7 ALOKACIJA POUZDANOSTI

2.7.1 Osnovi alokacije pouzdanosti U oblasti alokacije pouzdanosti tehničkih sistema permanentno se radi na, istraživanju novih i što je moguće boljih metoda. Teži se da one u što većem stepenu obuhvate brojne i uticajne činioce na pouzdanost, polazeći pri tome od specifičnosti gradnje pojedinih tehničkih sistema, mogućnosti koje pruža proizvodnja i uslova eks-ploatacije. Alokacija pouzdanosti u procesu projektovanja predstavlja određivanje potrebne pouzdanosti, odnosno nivoa parametara pouzdanosti koje treba obezbediti svakom pojedinačnom elementu u rednoj, paralelnoj ili kompleksnoj vezi u sistemu, da bi se dobila željena, odnosno zadata pouzdanost sistema za unapred definisano vreme rada (t). Analitički se ovo izražava u obliku:

)t(R...,),t(R),t(Rf)t(R)t(R n21sso (2.63)

gde je: Rso(t) - zadata pouzdanost sistema za zadato, unapred definisano vreme rada t, Rs(t) - alocirana pouzdanost sistema za zadato vreme t,

f [Ri(t),R2(t), ... , Rn(t)] - alokaciona funkcija pouzdanosti sistema određena na osnovu usvojene strukture sastavljene od i = l, ..., n, elemenata,

Ri(t) - alocirana pouzdanost i-tog elementa sistema. Pri alokaciji pouzdanosti preporučuje se odgovarajuća postupnost u sprovođenju postupka alokacije, tj. "razdeljivanje" pouzdanosti od viših elemenata sistema, odnosno prvo na podsisteme i = l, 2, ..., n, pa na sklopove i tako dalje do najnižih tj. delova sistema l = 1, 2, ... , r, kako je to prikazano na sl. 2.10. Pri ovome treba voditi računa o načinu povezivanja elemenata sistema, odnosno o definisanju strukture sistema sa stanovišta načina povezivanja elemenata sistema u blok-šemi pouzdanosti. Za alokaciju pouzdanosti razvijeno je više metoda koje u većem ili manjem stepenu obuhvataju uticajne

činioce na pouzdanost i zadovoljavaju određene tehničke, ekonomske ili tehnoekonomske kriterijume

sistema. Jedan broj ovih metoda uzima u obzir isključivo tehničke parametre, odnosno tehničke i funkcionalne zahteve i osobine elemenata i delova sistema [31,8], dok drugu grupu predstavljaju

modeli koji počivaju na optimizaciji troškova (sa ili bez optimizacije zapremine ili mase) [34,52,8]. Kod metoda alokacije sa stanovišta tehničkih parametara zanemaren je uticaj troškova, tj. "napora" potrebnih da se razvije sistem zadate pouzdanosti, ali se obezbeđuje određeno zadovoljenje ne samo zadatog nivoa pouzdanosti, nego i drugih tehničkih zahteva i ograničenja. Kod modela koji počivaju na optimizaciji troškova u određenoj meri zanemaren je uticaj tehničkih zahteva i osobina elemenata sistema, ali se obezbeđuje povoljan ekonomski rezultat. Ovi nedostaci, i u jednom i u drugom prilazu, mogu ponekad da budu izvor značajnih teškoća. Zato je celishodno da se u određenim slučajevima ide na povezivanje oba ova prilaza [34,8], tj. na metode alokacije koje će, u što je moguće većoj meri, zadovoljiti i tehničke i ekonomske zahteve. Metode troškova ili potrebnih napora za ostvarenje zadatog nivoa pouzdanosti su metode kod kojih se

alociranje vrši preko cene koštanja. Ove metode uglavnom se zasnivaju na određenoj funkcionalnoj vezi između cene koštanja i pouzdanosti,

srednjeg vremena ili inteziteta otkaza kako je to dato u tabeli 2.1.

23

Slika 2.10: Dekompozicija pouzdanosti sistema i njegovih elemenata

Ova funkcionalna zavisnost u načelu može da se prikaže kao na sl. 2.11(a) za diskretne i 2.11(b) za kontinualne promene i predstavlja tzv. "funkciju napora" koja se definiše kao: "količina" napora ili

količina potrebnih sredstava koje treba uložiti da bi se ostvario potrebni nivo pouzdanosti ili inteziteta

otkaza za pojedine elemente.

Tabela 2.1: Funkcionalne zavisnosti između cene koštanja

i pouzdanosti, srednjeg vremena ili inteziteta otkaza

Fukcionalna zavisnost Objašnjenje ia

i

ioioi CC

ia

i

ioioi Rln

RlnCC

)RR(b

i

ioi

iioieR1R1

C

Cio - početna cena

ai > - koeficijent

Rio - početni nivo pouzdanosti

Ri - alocirani nivo pouzdanosti

b i - parametar

iaiii KC

Ki, ai – koeficijenti karakteristike

elemenata

ii ai

aioi RlntCC

iiii RKC

ir

iii R2

tgKC

Cio - početna cena

ai - koeficijent,

Кi , i – koeficijenti

Ki, ri – koeficijenti

))C(R1(K

ii

i1i

ii2e)C(R1

KC

K1i, K2i - koeficijenti

24

iaiii RlnKC

K1, ai - koeficijenti

Zavisnost funkcije napora Ci = f(Ri), ili Ri = φ(Сi) omogućuje optimizaciju sistema [53,55] za razne strukturne sisteme sa stanovišta: Određivanja minimalne cene sistema Csmin u obliku:

iminRCminC

n

1iis

(2.64)

pod uslovom zadovoljavanja zadate pouzdanosti sistema Rs date nejednačinom sa početka.

Slika 2.11: "Funkcija napora" za diskretne a) i kontinualne promene b)

Određivanja maksimalne pouzdanosti Rs sistema u obliku: )]V,G,(CR ...,),V,G,(CR ),V,G,(CR[maxR nnnn22221111smax

(2.65)

pod uslovom zadovoljavanja zadatog ograničenja cene Cs:

s

n

1ii C)R(C

i

(2.66)

sa ili bez zadatih ograničenja mase Gs:

25

s

n

1ii G)R(G

i

(2.67)

i/ili zapremine Vs: s

n

1ii V)R(V

i

(2.68)

U okviru određivanja maksimalne vrednosti Rsmax u najvećem broju slučajeva se razmatra samo zadata

(ograničena) cena sistema Cs. Ređi su slučajevi da se određuje Rsmax pod uslovom istovremenog zadovoljavanja dva (npr. Cs i Gs) ili tri (Cs, Gs, Vs) zadata uslova ograničenja sistema.

2.7.2 Metode alokacije pouzdanosti

Najjednostavnije metode alokacije pouzdanosti zasnivaju se na pretpostavci da se inteziteti otkaza sistema

i elemenata sistema pokoravaju eksponencijalnom zakonu. Pri tome se zanemaruju svi drugi činioci, uključujući i cenu, odnosno funkciju napora.

Za redne veze elemenata funkcija pouzdanosti je data u obliku:

n

1iin21s )t(R)t(R...)t(R)t(R)t(R

(2.69)

n

1iit

t ee

a posle logaritmovanja dobijamo:

n

1iis

(2.70)

gde je:

Rs(t) - zadata pouzdanost sistema za period t,

Ri(t) - alocirana pouzdanost podsistema za period t,

s - zadati intezitet otkaza sistema,

i - alocirani intezitet otkaza podsistema, odnosno elemenata.

Postupak podjednake raspodele

Ovo je jedan od najjednostavnijih metoda alokacije pouzdanosti.

U ovom slučaju se svakom elementu sistema dodeljuje jednak zahtev pouzdanosti, što je naravno najviše udaljeno od realnosti, u obliku:

n

1i

niis RRR

(2.71)

odnosno: n/1

si RR (2.72)

Tako da je intezitet otkaza i-tog elementa:

si m1

; s

sss t

)t(Rln

(2.73)

ARINC - metod

Ovaj postupak alokacije pouzdanosti razvijen je u istraživačkom sektoru za Aeronautičku radio-korporaciju

(ARINC - Aeronautical Radio, Inc), kod koga se teži da se dodeljivanje zahteva, tj. određenih karakteristika

pouzdanosti pojedinih elemenata sistema uskladi sa realnim mogućnostima njihovog ostvarivanja. Ovaj postupak, međutim, zahteva posedovanje bar grubih orijentacionih vrednosti inteziteta otkaza za sve elemente

sistema. "Raspodela" potrebne pouzdanosti na pojedine elemente vrši se srazmerno "statističkoj težini"

odgovarajućih usvojenih vrednosti inteziteta otkaza preko koeficijenta alokacije:

26

s

in

1ii

ii

(2.74)

pri čemu mora biti zadovoljen uslov:

n

1ii 1

(2.75)

Dozvoljena vrednost inteziteta otkaza, s obzirom na prethodne izraze je:

sii (2.76)

a pouzdanost: t

iieR

(2.77)

AGREE - metod

Ovaj metod je nešto povoljniji od prethodnih modela i nosi naziv po skraćenici koja se odnosi na tzv.

Savetodavnu grupu za pouzdanost elektronske opreme (AGREE - Advisorv Group on Reliabilitv of Electronic

Equipment). Osnovne njegove prednosti ogledaju se u uvažavanju relativnog značaja pojedinih elemenata u sistemu, sa stanovišta njihovog uticaja na uspešan rad sistema, a takođe i u uvažavanju kompleksnosti pojedi-

nih elemenata, tj. njihove unutrašnje strukture (ako se radi o podsistemima, sklopovima i sl.).

Značaj elemenata određuje se pomoću tzv. faktora značajnosti, koji može imati vrednost: 1E0 i

(2.78)

Ako je faktor značajnosti E = 1, to znači da će otkaz elementa neposredno izazvati i otkaz sistema. Nasuprot tome, ako je E = 0, to znači da sistem može da radi i ako dođe do otkaza elementa koji se posmatra. Pored faktora značajnosti Ei, koji može da se tumači na razne načine, najčešće uz izvesne subjektivne procene (kao što su opterećenje elemenata, vreme rada i sl.), ovaj metod uzima u obzir i ukupan broj sastavnih delova n i i-tog elementa ti < ts se vrši preko sledeće formule :

ii

ssii tEN

)t(Rlnn

(2.79)

a pouzdanost u obliku: i

Nn

ssii E

)t(R11)t(R

i

(2.80)

EFTES postupak raspodele Ovaj postupak je razvijen za potrebe alokacije pouzdanosti mašinskih sistema [143]. Osnovna ideja za razvoj postupka EFTES se zasniva na:

proceni relativnih odnosa inteziteta otkaza sastavnih delova u odnosu na najslabiji deo

sistema, umesto njihovih apsolutnih vrednosti, kako je to dato kod metode ARINC,

određivanju stepena uslovljenosti (značaja) E i delova sistema, uzimajući u obzir

karakteristike sistema u mašinstvu i posmatrajući šire uticaje otkaza datog elementa na vršenje funkcije kriterijuma sistema.

Alocirani intenzitet otkaza za i-ti element dobija se metodom EFTES u obliku:

n

1i i

i

i

i

si

EK

EK

(2.81)

a pouzdanost za i-ti element je:

ti

ieR (2.82)

gde je:

s - zadati intezitet otkaza sistema,

E i - faktor značajnosti i-tog elementa,

27

K i - odnos inteziteta otkaza i-tog elementa prema intezitetu otkaza "najslabijeg elementa" (r):

r

iiK

(2.83)

Pogodnost EFTES-postupka je da se može primeniti i na sisteme kod kojih se pouzdanost može teško

izraziti preko inteziteta otkaza (npr. rakete i sl.).

U tom slučaju polazeći od: t

iieR

(2.84)

izraz za alocirani intezitet otkaza može se napisati kao:

tRln i

i s

ss t

Rln

(2.85)

odakle se dobija pouzdanost i-tog elementa u obliku:

28

n

1i i

i

i

i

s

EK

EK

Rln

i eR (2.86)

Postupak raspodele M-l

Određuje alocirani intezitet otkaza, prema:

m

1i ii

i

ii

i

i

En

En

(2.87)

za podsisteme ili sklopove, odnosno za niže jedinice sklopova u obliku:

jm

1i ijij

ij

ijij

ij

ij

E

n

E

n

(2.88)

gde je:

s - zadati nivo inteziteta otkaza sistema, odnosno pouzdanosti, јеr је:

s = - lnRs(ts)/ts (2.89)

i,ij - alocirana vrednost inteziteta otkaza podsistema odnosno sklopa,

ni, nij - ukupan broj elemenata podsistema, odnosno sklopa,

τj = tj/ts - odnos vremena rada podsistema (ti) prema vremenu rada sistema (ts), odnosno tij, vremena

rada sklopa prema vremenu rada podsistema, Еi, Еiј - faktor značajnosti podsistema, odnosno sklopa.

Postupak je razvijen sa stanovišta uticaja složenosti sistema na alokaciji pouzdanosti tj. na bazi:

broja elemenata (podsistema, sklopova, delova) u sistemu,

vremena rada elemenata sistema,

značaja ispravnog rada elemenata sistema.

29

ODRŽAVANJE TEHNIČKIH SISTEMA

Održavanje (engl. maintenance) tehničkih sistema predstavlja skup svih tehničkih i administrativnih

postupaka koji se tokom veka trajanja preduzimaju na tehničkim sistemima s ciljem sprečavanja pojave otkaza, kao i vraćanja sistema po pojavi otkaza ponovo u stanje u radu, u što kraćem vremenu i sa što

nižim troškovima, u datim uslovima okoline i organizacije rada. Karakteriše se određenim odnosima

između pojedinih postupaka održavanja i vremena u kojima se ti postupci provode [1, 2].

Sistem održavanja tehničkih sistema može da se realizuje na više načina, u više međusobno različitih

varijanti. Pojedine varijante, odnosno rešenja mogu da se razlikuju u nizu detalja, ali i u osnovnim, za

sistem bitnim obeležjima. Ovo se pre svega odnosi na koncepciju, tehnologiju i organizaciju održavanja

[1].

Pod pojmom koncepcija (metodologija) održavanja podrazumeva se njegovo obeležje, koje utiče na opšti

kvalitet sistema održavanja, odnosno podrazumeva se princip na osnovu koga se donose odluke o

vremenu u kome treba da se provedu postupci održavanja i načinu provođenja postupaka održavanja. Potreba za povećanom produktivnošću i sigurnošću postrojenja, a pri tome smanjenim troškovima

održavanja, dovela je do povećanog interesa za koncepcije održavanja tehničkih sistema [1, 2].

Ako se uzme u obzir da se otkazi tehničkih sistema mogu pojaviti u najgore moguće vreme, odnosno kada

se najviše žuri sa ispunjenjem plana proizvodnje i kada je mogućnost prodaje i cena proizvoda na tržištu dobra, onda je veoma jasno kolika je uloga i značaj održavanja. Ciljevi održavanja zalaze i u sferu

ekonomije poslovanja, iskazuju se u obliku racionalizacije i načelno su merljivi. Zbog svega toga

savremena nauka sve više izučava proces održavanja i podiže ga na viši nivo značaja u privredi i društvu

[1, 2].

Ciljevi bilo koje koncepcije održavanja su [1, 2]:

1. Eliminisanje otkaza. Česta je situacija da havarijski otkaz uzrokuje značajna prateća oštećenja na sistemu, čime se značajno povećavaju troškovi popravke. Potpuno eliminisanje otkaza nije

moguće sprečiti, ali se njihov broj može značajno smanjiti, sistematičnim pristupom

održavanju.

2. Ostvarivanje mogućnosti predviđanja i tačnog planiranja potreba za održavanjem. Ovo

uključuje minimiziranje zaliha (inventara) rezervnih delova i značajno smanjenje

prekovremenog rada. U idealnim slučajevima, popravke sistema se planiraju za periode

planskih zastoja postrojenja.

3. Povećanje pogonske spremnosti postrojenja, tako što bi se značajno smanjila mogućnost

pojave otkaza tokom rada, kao i održavanje operativnog kapaciteta sistema smanjenjem perioda zastoja kritičnih delova sistema. U idealnom slučaju, radno stanje svih delova sistema

bi trebalo biti poznato i dokumentovano.

4. Obezbeđenje predvidivog i razumnog radnog vremena za osoblje angažovano na održavanju.

U literaturi se spominju različite koncepcije (metodologije) održavanja tehničkih sistema, Slika 1.1., kao

što su [1-4]:

1. Korektivno održavanje.

2. Klasično preventivno održavanje.

3. Održavanje prema stanju.

4. Održavanje prema pouzdanosti.

5. Totalno održavanje.

6. Održavanje na bazi rizika.

7. Totalno dijagnostičko održavanje.

8. Samoodržavanje itd.

30

Slika 1.1. Koncepcije (metodologije) održavanja tehničkih sistema [1-4]

Pored ovih pojedini autori i kompanije navode i druge koncepcije (metodologije) održavanja, koje se u

suštini odnose na preventivno održavanje. Obično im daju posebne nazive kako bi se pokazala

originalnost pristupa. Takođe, većina ovih koncepcija održavanja predviđa primenu metoda tehničke dijagnostike. Svaka od navedenih koncepcija održavanja ima svoje prednosti i mane, koje se pre svega

ogledaju u odnosu sredstava uloženih u njihovu implementaciju i vremena povratka istih [1-3].

Aktivnosti korektivnog održavanja se najčešće provode neplanski (tj. bez prethodno kreiranog plana) i urgentno, nakon pojave otkaza, dok se aktivnosti ostalih koncepcija održavanja provode planski, pre

pojave otkaza, pa se često ove koncepcije održavanja nazivaju planskim održavanjem [1-2].

Ne postoji koncepcija održavanja čijom primenom se u potpunosti mogu predvideti, detektovati ili otkloniti poremećaji, degradacioni procesi i uslovi koji mogu dovesti do delimičnog ili potpunog

narušavanja predviđene funkcije sistema. Međutim, adekvatnim održavanjem svi napred pomenuti uticaji

mogu se svesti na najmanju moguću meru, za zadate uslove eksploatacije [1, 2].

Što je koncepcija održavanja savremenija to je intenzitet otkaza manji, pa zbog toga pri izboru treba težiti

primeni savremenijih koncepcija održavanja [1, 2].

Prilikom izbora koncepcije održavanja, učestalosti i načina provođenja dijagnostičkih kontrola mašina

potrebno je voditi računa o [1, 2]:

Korektivno

održavanje

Klasično preventivno

održavanje

Održavanje

prema stanju

Održavanje prema

pouzdanosti

Totalno

održavanje

Održavanje na

bazi rizika

Totalno dijagnostičko

održavanje

Digitalna ekonomija

preduzeća

Totalni kvalitet

Samoodržavanje

1965 1975 1985 1995

31

značaju tih mašina za odvijanje procesa, jer od toga zavisi koje parametre treba kontrolisati i

da li dijagnostičke kontrole treba provoditi neprekidno ili povremeno itd.

konstrukcionim karakteristikama tih mašina, jer od toga zavisi npr. koji će se tip senzora

koristiti za kontrolu vibracija.

Mašine u pogonu se, uzimajući u obzir njihov značaj na održavanje procesa proizvodnje, mogu podeliti u

tri grupe [1, 2]:

1. Kritične mašine, su mašine koje su apsolutno značajne za odvijanje procesa proizvodnje, jer njihov zastoj znači zaustavljanje čitavog procesa proizvodnje (npr. turbine u elektrani). U cilju održavanja

produktivnosti pogona, havarija i zaustavljanje kritičnih mašina se ne smeju dozvoliti. Iz tog razloga

kritične mašine moraju imati sistem neprekidnog nadzora određenih fizičkih veličina (npr. vibracija) sa

funkcijama zaštite i vibrodijagnostike.

2. Glavne mašine, su mašine koje su veoma značajne za odvijanje procesa proizvodnje, jer njihov zastoj

ne uzrokuje zaustavljanje čitavog procesa proizvodnje pošto imaju svoju rezervu (redudantnu mašinu)

koja ih može trenutno ili dovoljno brzo zameniti, npr. generatori električne energije na radarskim stanicama centara za kontrolu letova. Glavne mašine moraju imati sistem neprekidnog nadzora određenih

fizičkih veličina (npr. vibracija) sa funkcijom zaštite koji neprekidno meri nivo vibracija i u slučaju

prekoračenja alarmnih vrednosti aktivira relej za isključenje pogona. Osim neprekidnog nadzora vibracija

sa funkcijom zaštite, vibracije na glavnim mašinama se moraju analizirati alatima vibrodijagnostike. Ova analiza se može izvesti povremenim on-line nadzorom vibracija, npr. primenom dvokanalnog prenosivog

analizatora vibracija sa naprednim vibrodijagnostičkim alatima za analizu vibracija u vremenskom i

frekvencijskom domenu.

3. Mašine za održavanje procesa proizvodnje (mašine opšte namene), su mašine koje nisu značajne za

odvijanje procesa proizvodnje, jer ako dođe do njihovog zastoja ne dolazi i do prekida procesa

proizvodnje, pa ne moraju imati svoju rezervu. To je najveći broj mašina u pogonu, kao što su: elektromotori, pumpe, ventilatori itd. Mašine za održavanje procesa proizvodnje se podvrgavaju

povremenom on-line nadzoru vibracija u funkciji dijagnostike (primenom prenosivih analizatora

vibracija).

Korektivno održavanje

Korektivno održavanje (engl. Corrective Maintenance) predstavlja skup aktivnosti, koje se preduzimaju

tek nakon pojave otkaza, sa ciljem da se sastavni deo i/ili sistem iz stanja u otkazu vrati u stanje u radu, u

što kraćem vremenu i sa što nižim troškovima [1-3].

U većini slučajeva aktivnosti korektivnog održavanja se provode urgentno i bez planiranja, jer se i sami

otkazi dešavaju neplanirano, a vrlo često u najnepovoljnijem trenutku. Iz svega navedenog, generalno se može reći da korektivno održavanje nije preporučljivo primenjivati kod složenih i skupih tehničkih

sistema, gde otkazi mogu uzrokovati duge zastoje, visoke troškove održavanja i ugrožavanje tehnoloških

procesa, ljudi i okoline. U takvim slučajevima treba primenjivati savremenije koncepcije održavanja.

Bez obzira na navedene nedostatke ova koncepcija održavanja, se ne može u potpunosti izbaciti iz

primene, jer je u nekim situacijama neizbežna. Primer su postrojenja u kojima je angažovan veliki broj

istih mašina, čija popravka ili zamena nije skupa, kada se pojavi otkaz jedne mašine, angažuje se druga,

pri čemu se proizvodnja ne zaustavlja. Zbog toga korektivno održavanje treba da bude samo mali deo savremenog programa održavanja, pošto u nekim situacijama ima svrhe primenjivati ovu koncepciju

održavanja. Obim aktivnosti korektivnog održavanja, odnosno vreme trajanja otklanjanja otkaza zavisi od

stepena oštećenja, obučenosti ljudstva i raspoloživosti rezervne opreme. Obim aktivnosti korektivnog održavanja, koje je potrebno preduzeti, prvenstveno zavisi od toga da li je oprema u prethodnom periodu

eksploatacije bila obuhvaćena preventivnim održavanjem ili ne i, ako jeste, da li je održavanje bilo

adekvatno. Ukoliko oprema uopšte nije bila održavana, otkazi su najčešće nepopravljivi, odnosno

otklanjaju se ugradnjom nove opreme.

Klasično preventivno održavanje

Klasično preventivno održavanje PM (engl. Preventive Maintenance) predstavlja skup aktivnosti koje se

preduzimaju sa ciljem da se spreči ili odloži pojava otkaza, odnosno da se sastavni deo i/ili sistem zadrži

32

u radno sposobnom stanju što duže vremena. Bazira se na izvođenju aktivnosti održavanja na sistemu

prema unapred utvrđenim intervalima, na čiju dužinu ne utiče stvarno stanje sistema. Specifičnost klasičnog preventivnog održavanja je u tome što se izvodi bez obzira na stanje opreme, što dovodi do

nepotrebnih troškova, iziskuje redovne zastoje postrojenja i veći broj radne snage, što otvara mogućnosti

pojave otkaza zbog ljudske greške [1-3].

Iako je ova koncepcija održavanja značajno bolja od prethodne, ona je vrlo skupa zato što se često

zamenjuju delovi koji su u dobrom stanju (ispravni delovi) i zato što intenzivne aktivnosti održavanja

produžavaju vreme zastoja sistema. Kod klasičnog preventivnog održavanja potrebni postupci (propisane

aktivnosti) održavanja se provode u zadatim vremenskim intervalima u cilju prevencije otkaza (pre nego

što dođe do pojave otkaza), a kod korektivnog održavanja pošto se otkaz već pojavi.

Održavanje prema stanju

Održavanje prema stanju CBM (engl. Condition Based Maintenace) se naziva i prediktivno održavanje

PdM (engl. Predictive Maintenance).

Održavanje prema stanju se provodi tako što se periodično prema unapred utvrđenim vremenskim intervalima ili neprekidno, nezavisno od stanja sistema, vrše dijagnostičke kontrole sistema u realnom

procesu eksploatacije, a zatim se na osnovu rezultata tih kontrola (u zavisnosti od utvrđenog stanja)

donose odluke o neophodnom roku i obimu planskih aktivnosti održavanja. Prilikom svake dijagnostičke

kontrole tehničkog sistema treba obavezno odlučiti da li sistem ostaje i dalje u procesu eksploataciji, da li je za popravku ili mora biti izbačen iz dalje upotrebe. Na taj način se omogućava permanentno planiranje

aktivnosti održavanja (zamena ili popravka delova sistema), koje je bazirano na stvarnom tehničkom

stanju sistema, čime se produžava vreme u kome sistem radi dobro i istovremeno eliminišu nepotrebni zastoji. Osnovni zadatak održavanje prema stanju je da se detektuje otkaz sistema u ranoj (početnoj) fazi

nastanka i preduzmu mere da se spreči njegova pojava [1-3].

Održavanje prema stanju je planirana aktivnost održavanja na osnovu stvarnih potreba, čiji je cilj eliminisati nepotrebne popravke, sprečiti katastrofalne otkaze i redukovati negativni uticaj zahvata

održavanja na profitabilnost proizvodnih pogona. To je najpovoljnija i najekonomičnija koncepcija

održavanja, jer omogućava praćenje stanja mašina u pogonu (u radu), popravak sumnjivih delova pre

nego što dođe do otkaza, a popravke se izvode samo onda kada je to zaista neophodno. Održavanje prema stanju ne samo da pomaže radnicima službe održavanja pogona da izbegnu mogućnost katastrofalnih

oštećenja, nego pruža i dodatnu prednost pravovremenog osiguranja rezervnih delova, pripreme potrebne

radne snage i planiranja drugih popravaki za vreme planiranog zastoja [95].

Osnovna prednost održavanja prema stanju opreme na različitim sistemima je veća pogonska spremnost

zbog veće pouzdanosti opreme. Vremenski trend razvoja otkaza kod sistema se može pažljivo pratiti i na

osnovu toga planirati održavanje, a u skladu sa planskim zastojima. Popravka sistema koji je otkazao tokom rada može da bude i do deset puta skuplja nego predviđena, planska popravka istog. Sledeća korist

od održavanja prema stanju su smanjeni troškovi za rezervne delove i radnu snagu [87]. Održavanje

prema stanju smanjuje i verovatnoću pojave havarijskog otkaza mašine, čime se unapređuje i zaštita na

radu. Postoje brojni primeri povreda na radu, sa smrtnim ishodom, zbog iznenadnih otkaza mašina [1-3].

Održavanje prema stanju može biti [1]:

sa povremenom kontrolom parametara, kada se dijagnostičke kontrole vrše posle propisanog

vremena rada ili posle intervencije na tehničkom sistemu i

sa neprekidnom (kontinualnom) kontrolom parametara, kada je dijagnostička oprema

konstruktivno ugrađena u složeni sistem koji se dijagnostikuje.

Održavanje prema stanju, u odnosu na ostale koncepcije održavanja, uglavnom zavisi od mogućnosti da

se prikupi, obradi i analizira veliki broj informacija i podataka. Zbog toga je potrebno formirati baze

podataka uz primenu savremenih računara, koji će se posebno organizovati u okviru pripreme održavanja

[1].

Modernizacijom i razvojem dijagnostičke opreme bazirane na mikroprocesorima i računarskim

sistemima, te razvojem informacionih sistema moguće je održavanje opreme bazirati na podacima o

stvarnom stanju opreme, umesto na statističkim procenama o preostalom životnom veku ili učestalosti

otkaza [1].

33

Proaktivno održavanje PM (engl. Proactive Maintenance) se može definisati kao nadogradnja održavanja

prema stanju koje uključuje utvrđivanje uzroka zbog kojih je tehnički sistem u otkazu. Suština proaktivnog održavanja bazira se na utvrđivanju osnovnog uzroka otkaza, odnosno utvrđivanju

mehanizama koji su doveli do pojave otkaza na tehničkom sistemu, nakon čega se preduzimaju

proaktivne aktivnosti radi sprečavanja ponovne pojave tih uzroka otkaza ili značajnijeg smanjenja

njihovog negativnog dejstva [2].

Održavanje prema pouzdanosti

Održavanje prema pouzdanosti RCM (Reliability Centered Maintenance) se bazira na prikupljanju, obradi

i analizi podataka o nivou pouzdanosti sastavnih delova sistema i predlogu aktivnosti održavanja koje

treba preduzeti kada nivo pouzdanosti padne ispod dozvoljenih granica. U ovom slučaju preventivne

aktivnosti održavanja se provode isključivo na osnovu informacija o pouzdanosti, tj. na osnovu raspodele

vremena rada do pojave otkaza za posmatrani sistem, odnosno njegov sastavni deo.

Osnovni prilaz održavanja prema pouzdanosti svodi se na to da se na sastavnim delovima sistema ne

preduzimaju aktivnosti održavanja sve dok se njihov nivo pouzdanosti nalazi u dozvoljenim granicama, a

ako dođe do odstupanja preduzimaju se mere za povećanje njihovog nivoa pouzdanosti [1-4].

Primena koncepcije održavanja prema pouzdanosti, koja se bazira na obradi statističkih podataka u toku

celog perioda eksploatacije, pretpostavlja široku primenu računara. Pri tome se računar koristi ne samo

kao sredstvo operativne obrade podataka, nego i kao aktivna karika, koja upravlja tehničkom eksploatacijom sistema uz optimalne troškove. Najsloženiji zadatak kod ovog održavanja jeste operativna

ocena pouzdanosti sastavnih delova i/ili sistema u eksploataciji. Potreba za rešenjem ovog zadatka

proističe iz neophodnosti upravljanja kvalitetom proizvodnje i popravke sastavnih delova i/ili sistema,

određivanja efektivnosti obavljenih aktivnosti u eksploataciji [1-4].

Održavanje prema pouzdanosti je koncepcija održavanja koja počiva na poznavanju karakteristika

pouzdanosti, na bazi kojih se stalno, tokom rada sistema vrše prognoze budućih stanja, odnosno predviđa pojava otkaza. Donose se odluke o postupcima preventivnog održavanja koje treba provesti u određenim

trenucima vremena, kako bi se sprečila iznenadna pojava otkaza, a time i odgovarajući zastoji i dodatni

troškovi [1].

Totalno održavanje

Suština totalnog održavanje je da se odgovornost za održavanje prenese na sektor proizvodnje, a služba

održavanja postaje savetodavno telo zaduženo za edukaciju, konsultacije, provođenje generalnih remonta i slično. Jedan od najcenjenijih stručnjaka za totalno održavanje dr. Tokutaro Suzuki je svojevremeno

izjavio: „Koncepcija totalnog održavanje je da radnik mora održavati svoju mašinu. Održavanje koje

provodi sektor proizvodnje je osnova totalnog održavanja. Stručnjaci održavanja mogu vršiti periodične

preglede i obavljati generalne remonte“ [1-4, 18].

Iskustva u primeni totalnog održavanja govore da uspeh primene najviše zavisi od nivoa industrijske

kulture radnika. Tamo gde je industrijska kultura radnika visoka totalno održavanje daje izvanredne

rezultate. Međutim, ako je industrijska kultura radnika niska rezultati su katastrofalni.

Održavanje na bazi rizika

Održavanje na bazi rizika RBM (Risk Based Maintenance) pored praćenja stanja same mašine razmatra i

značenje potencijalnog otkaza mašine, odnosno razmatraju se posledice samog otkaza [1-4].

Da bi se objasnila koncepcija održavanja na bazi rizika potrebno je definisati pojam ne samo održavanja

nego i pojam rizika [1-4].

Rizik je kvantitativni i kvalitativni opis opasnosti, tj. mera opasnosti ili nivo opasnosti. Pošto je otkaz

neke komponente u suštini statistički proces (verovatnoća pojave) rizik je adekvatna veličina koja može

da posluži kao orijentir za donošenje odluka o aktivnostima održavanja. Upravljanje rizikom stoga ima bitnu ulogu u održavanju tehničkih sistema [1-4]. Privredni rizici su prisutni u svakom preduzeću pa

samim tim i u svakom proizvodnom procesu. Njihovo ocenjivanje i uzimanje u obzir u svakom slučaju

nije novo. Ono je neophodno za život svakog preduzeća, ko ne proceni korektno privredne ili tehničke

rizike rizikuje njegov opstanak.

34

Evidentno je da je za određivanje potreba održavanja pored posledica bitna i verovatnoća pojave otkaza.

Za određenu komponentu mogu posledice biti izuzetno velike, ali ukoliko je verovatnoća pojave ovog događaja veoma mala onda je rizik otkaza ove komponente manji od otkaza neke druge komponente sa

manjim posledicama, ali većom verovatnoćom pojave. Može se primetiti da je potreba za održavanjem

jedne komponente kvantifikovana rizikom: što je veći rizik to je veća potreba za održavanjem.

Totalno dijagnostičko održavanje

Ukoliko se rizik pojave otkaza može smanjiti na prihvatljivu meru negom, nadzorom, obukom i pravilnim postupcima korisnika onda je potrebno projektovati i propisati te procedure. Ako postoje parametri čijim

se merenjem može pratiti degradacija elemenata proizvodnog sistema radi iskorišćenja rezerve

pouzdanosti i ukoliko se ta rešenja primenjuju u svetskoj praksi onda se problem svodi na izbor

dijagnostičkih metoda i propisivanje procedura [1-3].

U velikom broju slučajeva neželjena pojava otkaza se može otkloniti periodičnim merenjima, nadzorom,

obukom korisnika i održavalaca i pravilnom eksploatacijom. To je dokazano jeftin i efikasan način

predupređivanja pojave otkaza, pa ga treba koristiti uvek kada je to logično i isplativo. Ovi postupci su neophodni kada se radi o neprihvatljivim vrstama otkaza koje ne možemo predvideti, pa je najkorisnije

tražiti rane znake pojave otkaza i/ili eliminisati neispravne elemente iz procesa funkcionisanja pre početka

njegovog odvijanja da ne bi prouzrokovali veće štete [1-3].

Samoodržavanje

Pod pojmom samoodržavanje podrazumeva se održavanje visokoautomatizovanih proizvodnih linija i fabrika („fabrika bez ljudi“) koncipiranih na visokoj integraciji programa i opreme pod zajedničkim

upravljačkim sistemom uz učešće transportnih uređaja, robota, senzora i dr. [1-3, 12].

Elektronsko održavanje (e-održavanje) tehničkih sistema

Održavanje tehničkih sistema (sredstava za rad) predstavlja jedan od najvažnijih podsistema proizvodnje.

Cilj održavanja tehničkih sistema je da obezbedi nesmetano funkcionisanje tehničkih sistema u

predviđenom tehničkom veku trajanja, uz minimalne troškove. Tradicionalni način održavanja tehničkih sistema se zasniva na procesu prikupljanja podataka, analize podataka i davanja preporuka za otklanjanje

nastalog otkaza. Internet tehnologije su proces održavanja unapredile u velikoj meri kroz povećanje

efikasnosti procesa prikupljanja i obrade informacija. Upravljanje proizvodnjom putem interneta, omogućava kontinualno nadgledanje mašine i opreme u proizvodnom pogonu, kao i pravovremeno

reagovanje na otkaze u proizvodnom pogonu.

Ljudi, proizvodi i procesi predstavljaju aktivu organizacije i aktivu menadžmenta čiji je cilj

maksimiziranje rezultata kroz obrt angažovanog kapitala u proizvodnom okruženju. Fizički kapital, kao što su zgrade, postrojenja i oprema, predstavljaju „nužno zlo” svake proizvodne organizacije, troškovni

centar kome se ne poklanja dovoljno pažnje, osim neophodnog održavanja u cilju zadovoljenja osnovnih

zahteva proizvodnje. Istovremeno, operacije proizvodnog pogona imaju najveći uticaj na kvalitet proizvoda i manje utiču na samu efikasnost rada. Osnovni cilj je ispuniti planove proizvodnje, na čemu su

mašine u velikom broju slučajeva angažovane dvadeset četiri časa dnevno, sedam dana nedeljno,

podložne neprestanom habanju i neplaniranim otkazima. Zaustavljanje proizvodnje u cilju preduzimanja održavanja je veoma skupo. Bez jasnog plana i programa održavanja od strane menadžmenta, skupi

časovi stajanja mašina mogu prolaziti dok se ne započne sa predviđenom zamenom delova. Pristup

održavanju po nastanku otkaza je sve ređe prisutan u proizvodnim pogonima, a preventivno održavanje je

veoma teško implementirati. U periodima kada je potrebno proizvoditi punim kapacitetima, veoma je teško odrediti vreme u kome će se proizvodnja zaustaviti u cilju planiranog održavanja ili kontrole. U

proizvodnom svetu gde radna nedelja traje sedam dana po dvadeset četiri časa, planirani termini

zaustavljanja mašina u cilju održavanja su veoma retki i kratkotrajni. Mašine se zaustavljaju za vreme praznika i zakonom propisanih neradnih dana. Primena informacionih tehnologija u proizvodnim

pogonima i fabričkim postrojenjima je sve veća, u cilju poboljšanja kvaliteta finalnih proizvoda i

produktivnosti pojedinačnih procesa.

Planirano održavanje tehničkih sistema predstavlja važan zadatak menadžmenta proizvodnje. Bez

odgovarajućeg uvida u sposobnosti opreme proizvodnog pogona, proizvođač može izgubiti velike

količine skupocenog proizvodnog vremena i resursa. Planirano održavanje opreme predstavlja metod

35

kojim se unapređuju karakteristike proizvodne opreme i dostiže viši nivo produktivnosti proizvodnog

pogona. Do implementacije internet tehnologija u proizvodna postrojenja, planirano održavanje proizvodne opreme se zasnivalo na individualnom prikupljanju podataka iz proizvodnih pogona, obradi i

analizi podataka i odlučivanju o mogućim aktivnostima održavanja. Primena internet tehnologija je

doprinela bržem prijemu, analizi i reakciji na informacije dobijene iz proizvodnog pogona. Planirano održavanje zasnovano na internet komunikaciji omogućava organizacijama kontinualno praćenje MRO

procesa (Maintenace Repairement Operations - održavanje, popravka, operacije proizvodnog pogona), u

cilju povećanja efikasnosti poslovanja. Stvorena je veza između podataka prikupljenih praćenjem

pokazatelja kvaliteta proizvodnog procesa i planom predviđenog održavanja, čime je izvršen značajan uticaj na smanjenje troškova proizvodnje. Takav pristup predstavlja veliku šansu za poboljšanje

efikasnosti organizacije i njenih eksperata za tehničko održavanje. Podaci se integrišu u integralni

informacioni sistem organizacije ERP (Enterprise Resourch Planning) sistem i formiraju bazu znanja o

proizvodnom procesu i preventivnom održavanju.

Poređenje konvencionalnog sa e-održavanjem, odnosno implementacija e-održavanja prikazana je na sl.

1.2.

Slika 1.2. Implementacija e-održavanja

1. Integracija elektronske proizvodnje i elektronskog održavanja

E-proizvodnja predstavlja skup osnovnih zahteva i elemenata koji imaju očekivani uticaj na proizvodne performanse. Na sl. 1.3. prikazana je integracija sistema e-održavanja i sistema e-proizvodnje u sistem e-

poslovanja.

36

Slika 1.3. Integracija e-održavanja i e-proizvodnje u e-poslovanje

Upravljanje održavanjem sredstava za rad predstavlja jedan od ključnih procesa u strategiji e-proizvodnje.

E-održavanje predstavlja osnovni stub podrške i ključ uspeha integracije e-proizvodnje u e-poslovanje.

Uspešna implementacija e-održavanja u proizvodni pogon organizacije, doprineće da proizvođači i kupci

sagledaju znatne prednosti koje pruža oprema i proizvodni procesi veće pouzdanosti. Primenom e-proizvodnje menadžment proizvodnog pogona i menadžment organizacije koja ga snabdeva proizvodnom

opremom, udružuju svoje snage u dostizanju zajedničkog cilja: rešavanja problema održavanja i

sprečavanja situacija neplaniranih otkaza.

2. Inteligentni sistem elektronskog održavanja

Proaktivno održavanje proizvodnog pogona je ključna komponenta koncepta e-proizvodnje. Sistem

proaktivnog održavanja, obezbeđuje minimalna vremena zastoja u proizvodnom sistemu i operacijama proizvodnog procesa, integracijom i primenom: stalne i potpune kontrole, metoda procene performansi

procesa i tehnologija bez ograničenja. Takav sistem omogućava poređenje performansi proizvoda kroz

globalno umreženo praćenje promena u procesu proizvodnje i pravovremeno uočavanje i detektovanje

grešaka. Kako bi se postigla maksimalna iskorišćenost proizvodnog pogona, sistem e-održavanja vrši praćenje, analizu, poređenje, rekonfiguraciju i pružanje podrške sistemu kroz web platformu. Takva

inteligentna odluka se može doneti na osnovu agenata web okruženja koji su povezani sa e-poslovnim

alatima (kao što su: menadžment odnosa sa kupcima - CRM sistem, ERP sistem, e-trgovina), sve u cilju postizanja dobrog i efektivnog rešenja u pružanju usluge. Realna procena zahtevanih karakteristika

mašina se postiže integracijom različitih tehnologija: senzorskih uređaja, „pametnih” agenata, wireless

tehnologija, virtualne integracije, interfejs platformi. Inteligentni sistem održavanja sadrži tri nivoa

primenjene inteligencije (sl. 1.4.):

Nivo proizvod (oprema, proces), na kome je fokus na proaktivnom pristupu održavanju

proizvodnog pogona. Osnovnu komponentu predstavlja Watchdog agent, uređaj koji

neprestano prati zadate merljive performanse opreme i celokupnog proizvodnog pogona.

Operativne performanse komponenti, mašina i procesa, se mogu grupisati u četiri moguća

stanja: normalno operativno stanje, stanje rada sa smanjenim performansama, stanje

održavanja (popravke) i stanje otkaza. Stanje rada sa smanjenim performansama se može

definisati za jednu mašinu ili za neku njenu komponentu. U slučaju otkaza na mašini,

Watchdog agent ima ulogu „crne kutije”, iz memorije agenta se dobijaju informacije o

poslednjih nekoliko minuta rada mašine. Na taj način se lako pronalazi i otklanja uzrok

otkaza, i proizvodno postrojenje se za kratak vremenski period vraća u željeno radno

stanje;

37

Sistemski nivo, zasniva se na komparaciji angažovanih mašina, opreme i proizvoda sa

pokazateljima funkcionisanja:

u savršenim uslovima,

simulacijom određenih zastoja i

u virtualnim modelima podržanim internet tehnologijama.

Osnovu sistemskog nivoa čini Web platforma kroz primenu GEM@WORK razvojnog alata

(stvaranjem fleksibilnog pristupa Web aplikacijama).

Organizacioni nivo, fokus je na primeni veštačke inteligencije u praćenju procesa primenom

Internet tehnologija u cilju postizanja funkcionisanja bez grešaka (Zero-down time).

U cilju optimizacije angažovanog kapitala i menadžmenta sistema održavanja definišu se modeli praćenja

habanja i opadanja performansi mašina i njenih komponenti, kao i algoritmi detekcije otkaza. Svi modeli i algoritmi se proveravaju u dva različita uslova rada mašina: realni uslovi rada i simulacija slučajnih

događaja pri radu mašine.

Na sl. 1.5., prikazan je inteligentni sistem održavanja i njegove ključne komponente. Osnovnu komponentu predstavlja „pametni” agent (Watchdog agent) koji može predvideti opadanje performansi

sistema, što je bolje od tradicionalnog pristupa uočavanja grešaka ili otkaza. Potpuno razumevanje i

prikaz okolnosti opadanja je neophodno kako bi se precizno predvidela i predupredila greška komponente

ili mašine, i identifikovala kao kritični element celokupnog proizvodnog sistema. Opadanje performansi proizvoda je u najvećem broju slučajeva povezano sa širokim opsegom informacija, koje povezuju

opadanje funkcionalnosti sistema i gubitak performansi njegovog dela u lancu aktivnosti. Sticanje

posebnih ključnih informacija može sadržati višestruku kombinaciju informacija kao što su nelinearne

vibracije, promene u površini ili temperaturi materijala koji se obrađuje i sl.

Slika 1.4. Hijerarhija inteligentnog sistema e-održavanja

38

Slika 1.5. Inteligentni sistem e-održavanja

Implementacija e-održavanja i e-servisa u proizvodne procese, ima uticaj na kvalitet celokupnog

poslovanja organizacije. Odgovarajuće aktivnosti održavanja i servisa u velikoj meri utiču na smanjenje

broja reklamacija i žalbi kupaca, troškova garancija, sveukupnu efektivnost opreme i kvalitet celokupnog poslovanja. Lako je razumeti da pravilno održavanje i servis značajno unapređuju sveukupne kapacitete

proizvodnog sistema kroz smanjenje ili eliminisanje nepotrebnih zastoja i gubitaka u proizvodnom

procesu. Vrednosti ušteda koje se postižu sveukupnim unapređenjem proizvodnje prevazilaze sveukupne

troškove efikasnog održavanja i servisa. Odavde se može zaključiti da se celokupni troškovi proizvodnih operacija značajno smanjuju, čime se utiče na povećanje profitabilnosti angažovanog kapitala.

Odgovarajućom primenom e-održavanja i e-servisa smanjuju se ili eliminišu nepredviđeni zastoji složenih

proizvodnih sistema i poboljšava se ukupna efikasnost proizvodnog pogona. Organizacije koje mogu da se oslone na tačno i pouzdano e-održavanje i e-servis, razvijaju optimalnu strategiju održavanja u cilju

smanjenja troškova održavanja i pratećih aktivnosti.

Definisanjem i implementacijom e-održavanja postižu se i značajne koristi na nivou poslovanja

celokupne organizacije, a koje nisu u neposrednoj vezi sa proizvodnim pogonom. Skladišta i visoki nivoi zaliha su neophodni kako bi se premostili eventualni zastoji u proizvodnji, u cilju potpunog zadovoljenja

zahteva krajnjih kupaca, sl. 1.6 [3].

39

Slika 1.6. Savremena struktura nove generacije održavanja

Bolja proizvodna oprema i održavanje takođe utiču na menadžment odnosa sa kupcima, kroz smanjenje

reklamacija, obezbeđivanjem pravovremene isporuke. Povećanjem sveukupne raspoloživosti i pouzdanosti proizvodnog sistema, nivo sigurnosnih zaliha se može u velikoj meri smanjiti čime bi bila

oslobođena značajna količina kapitala. Stabilnost toka proizvodnog procesa omogućava i pravovremeno

upravljanje zalihama sirovina i repro materijala zasnovanog na Just-in-Time snabdevanju, čime se

smanjuje angažovani finansijski kapital, radna snaga i skladišni prostor.

Implementacija Internet tehnologija u organizaciju i održavanje opreme instalisane u proizvodni pogon je

moguća samo ukoliko se ispoštuju osnovni i prateći zahtevi za neophodnom tehnološkom podrškom. Neophodno je postojanje tehnologija i standarda koji će podržati implementaciju Web platforme:

olakšana integracija primenom standarda, zahtevi za sigurnošću (LAN zaštita), kao i implementaciju u

poslovne procese (promene u poslovnom procesu prikazane primenom work flow dijagrama) praćene

standardizovanim procedurama, funkcijama i algoritmima. Uslov predstavljaju tehnologija i standardi za savremene tehnologije bez ograničenja: „pametne” veze koje obezbeđuju on-line informacije, alati za

operativno upravljanje koji su raspoloživi krajnjim korisnicima, širok opseg ugrađenih procesora i

pratećih senzorskih uređaja.

3. Primer elektronskog održavanja proizvodnog pogona jedne velike kompanije

Implementacijom e-održavanja (elektronskog održavanja), proizvodne kompanije uspostavljaju

proizvodni proces bez nepredviđenih zastoja kroz sistem proaktivnog održavanja opreme instalirane u

proizvodnom pogonu.

Savremeno tržište postavlja nova pravila, u kojima kompanije teže brzom reagovanju na zahteve kupaca i

stvaranju dodate vrednosti u svojim proizvodnim operacijama u vidu posleprodajnog servisa.

Neophodnost implementacije e-održavanja i e-servisa (posleprodajnih usluga) je lako uočljiva:

Smanjenje zahteva za posleprodajnim servisom (reklamacijama) kod dobavljača proizvodne

opreme. Teži se smanjenju ukupnih troškova poslovanja, proizvodnje, posleprodajnog

servisa, odnosno održavanja. Postizanje takvih ciljeva je omogućeno razvojem i

primenom naprednih tehnologija e-održavanja i e-servisa. Na taj način ostvaruje se

40

smanjenje broja reklamacija, čime je unapređena konkurentnost i tržišna pozicija

proizvođača i korisnika opreme i mašina.

U slučajevima kada pouzdanost opreme nije promenjena, njena funkcionalnost može biti

unapređena u cilju pravovremenih aktivnosti održavanja i servisa uz poboljšanje

performansi celokupnog sistema.

Razvoj naprednih posleprodajnih usluga sa poboljšanim dijagnostičkim kapacitetima. Takve

usluge doprinose povećanju vrednosti proizvoda namenjenih kupcima. Na primer,

proizvođač pakerica za prženu mlevenu kafu će u tom slučaju, svome kupcu prodati

mašinu sa garantovanim brojem radnih časova, upakovanom količinom kafe ili brojem

zapakovanih kesica kafe.

Proizvodnja, prerada i promet kafe predstavlja primarni proces u kompaniji Grand Prom AD. Proizvodni

pogon se zasniva na pržionicama za kafu u zrnu, mlinovima za kafu, pakericama i linijama za transport pržene i mlevene kafe. Pakerice poseduju instaliran softver za upravljanje mašinom. Softver je instaliran

od strane inostranog proizvodača mašina nakon prodaje Grand Prom-u. Dobavljač proizvodne opreme je

kao dodatu vrednost svoje mašine ponudio garanciju za održavanje softvera mašine dok je ona u upotrebi.

Raniji način otklanjanja softverskih grešaka u proizvodnom pogonu koje su uzrok nepravilnog rada

mašine za pakovanje je trajao minimum 72 h. Neophodno je bilo dijagnostifikovati otkaz mašine, utvrditi

da li je mehanički otkaz ili nepravilnost u softveru, kontaktirati dobavljača, sačekati dolazak stručnjaka iz

kompanije dobavljača, upoznati ga sa problemom, sačekati da serviser otkloni otkaz i nakon svega pustiti

mašinu u rad.

Primenom Internet tehnologija i e-održavanja, proces održavanja mašine za pakovanje je sledeći:

dijagnostifikovati otkaz mašine, utvrditi da li je mehanički otkaz ili nepravilnost u softveru, kontaktirati dobavijača. Serviser se direktno iz kompanije dobavljača putem Internet konekcije povezuje na mašinu i

otklanja nastalu grešku u softveru i nakon toga je mašina spremna za dalji rad. Proces održavanja mašine

je sveden sa 72 h na oko 5 h. Troškovi koji nastaju usled stajanja mašine su višestruko smanjeni. Troškovi

koje snosi dobavljač pri popravci prodate mašine su takođe smanjeni mnogostruko. U cilju implementacije proaktivnog održavanja mašina za pakovanje kafe, predložena je provera osnovnih

parametara softvera mašina, kao i najčešće uočavanih nedostataka softvera. Takav pristup proaktivnog

održavanja obavlja se po planu jednom mesečno u trajanju od 2 h.

Na osnovu prethodno predstavljenih trendova u savremenom poslovanju i predstavljenog primera

kompanije Grand Prom AD jasno se uočava potreba za e-održavanjem i e-servisom proizvodnih

kompanija kroz sledeće aktivnosti:

- Tehnologiju proizvodnje je potrebno prilagoditi unapređenom proizvodnom pogonu, u cilju

integracije nove tehnologije u postojeći proizvodni sistem.

- Obuka korisnika za rukovanje novim tehnologijama. Veoma je važno izvršiti obuku

potencijalnih korisnika, i upoznati ih sa potrebama, vrednostima i mogućnostima koje pruža e-održavanje i e-servis. Neophodno je jasno prezentovati koje su koristi ili uštede ostvarene

predupređenjem otkaza mašine.

- Definisanje i prodaja mogućnosti koje pruža e-održavanje menadžmentu kompanija koje predstavljaju potencijalne kupce. Pravi način opravdanja ulaganja u nove tehnologije se postiže

jasnim argumentovanim definisanjem vrednosti Internet tehnologija krajnjim korisnicima,

odnosno menadžmentu kompanije koja investira u nove tehnologije.

4. Definisanje uticaja na poslovne procese i modele

Aktivnosti održavanja su najčešće ad-hok karaktera. Neophodno je kroz benčmarking studije uočiti

potrebu za implementacijom e-održavanja i e-servisa u poslovne procese i modele, kao i nedvosmisleno

sagledati posledice koje iz toga proizilaze. Prednosti e-održavanja su:

Bežične i internet tehnologije omogućavaju korisnicima da pristupe mašini sa bilo koje

lokacije;

41

Sprovođenje daljinskih akcija, kao što su: podešavanje parametara, upravljačke akcije,

konfigurisanje, dijagnosticiranje, daljinsko praćenje stanja, skupljanje i analiza podataka

itd.

Sposobnost da se poveže mašina sa ekspertnim centrom koji je geografski udaljen, da se

dijagnostikuje problem kada se javi greška;

Unapređenje postupaka preventivnog održavanja zahvaljujući stalnom praćenju performansi

mašina.

Potencijalna unapređenja održavanja tehničkih sistema mogu se ostvariti kroz sagledavanje:

Analize otkaza. - Brz razvoj u senzorskoj tehnologiji, obradi signala informaciono-

komunikacionim tehnologijama i drugim tehnologijama koje se odnose na monitoring

stanja (dijagnostiku) povećava mogućnost za korištenje podataka iz različitih izvora i

različitog tipa. Dodatno, umrežavanje udaljenih proizvodnih pogona, e-održavanje

obezbeđuje znanje iz više izvora i na osnovu okruženja sa podacima.

Dokumentacije održavanja. - Platforma e-održavanje obezbeđuje transparentan i

automatski proces razmene informacija u pristupu dokumentaciji unificiran način, bez

obzira na izvor, proizvođača opreme krajnjeg korisnika. Kompletiranje zadataka u formi

se popunjava jedanput od strane korisnika i može se proslediti do nekoliko koji su

registrovani za takav događaj.

Koncept održavanja u CIM okruženju

U razvoju tehnoloških sistema aktuelan je tzv. CIM koncept, koji se zasniva na integraciji poslovnih i inženjerskih aktivnosti na bazi softverske i hardverske podrške. Koncept održavanja u CIM okruženju se

razvija kao koncept računarom integrisano upravljanje održavanjem. Ovaj koncept će se u budućnosti

zasnivati na primeni modela znanja i mašinskog učenja. Osnovna karakteristika razvoja tehnoloških sistema je potpuna integracija, mašinska veštačka inteligencija i ekspertski sistemi i sofisticirana

komunikacija. Razvoj inteligentnih CIM sistema (ICIMS) se zasniva na:

- novim znanjima i shvatanjima misaonih procesa projektanata i planera,

- ovladavanju novih tehnologija, paralelno i distribuirano procesiranje,

- mehatronika, neuronske mreže, multimedijski sistemi i komunikacije i

- razvoju i primeni novih tehnologija (mikro- i nano-tehnologija).

Globalna struktura inteligentnog CIM sistema je prikazana na sl. 1.7., dok je struktura informacionog

sistema održavanja prikazana na sl. 1.8.

Slika 1.7. Globalna struktura integralnog CIM sistema

Svi jezici i alati za izgradnju ekspertnih sistema za održavanje se mogu klasifikovati u šest grupa:

42

- metod pravila (If-Then),

- metod fremova i semantičkih mreža,

- metod programiranja ekspertskih sistema orijentisan procedurama,

- metod programiranja ekspertskih sistema orijentisan objektu,

- metod progamiranja ekspertskih sistema zasnovan na logičkim relacijama, orijentisanje cilju i

- metod orijentisan pristupu koji koristi „demone” za nove procedure obrade, kada se menjaju

podaci ili se vrši učitavanje novih podataka.

Navedeni ekspertski sistemi će preko inteligentne dijagnostike generisati inteligentno održavanje

tehničkih sistema.

Slika 1.8. Struktura informacionog sistema održavanja

43

Izbor optimalnog obima primene pojedinih koncepcija održavanja

Menadžment svakog preduzeća definiše model održavanja vodeći računa o sledeća četiri glavna

kriterijuma:

postizanje zahtevane raspoloživosti sredstava uz optimalne troškove održavanja,

uvažavanje zahteva sigurnosti na radu i ekoloških zahteva,

uvažavanje zahteva o sigurnosti opreme i

produženje veka trajanja sredstava i kvaliteta proizvoda uz optimalne troškove proizvodnje

Ključno pitanje kod kreiranja modela održavanja u nekom preduzeću je odrediti u kom obimu će se

primenjivati koncepcija korektivnog, a u kom obimu koncepcije planskog (preventivnog, prediktivnog i proaktivnog) održavanja, te u kojoj meri će radnici iz sektora proizvodnje biti angažovati na poslovima

održavanja, odnosno koje aktivnosti održavanja će se poveriti radnicima iz sektora proizvodnje. Drugim

rečima, kroz izbor koncepcije održavanja odlučuje se o tome u kojoj meri će se aktivnosti održavanja

sprovoditi nakon pojave otkaza, a u kojoj meri pre pojave otkaza. Koncepcija korektivnog održavanja se primenjuje ukoliko nije potrebna visoka raspoloživost sredstava, odnosno ako održavana sredstva nisu

angažovana u značajnijoj meri. Obrnuto, ako je potrebna visoka raspoloživost održavanih sredstava tada

se bira koncepcija planskog (preventivnog, prediktivnog ili proaktivnog) održavanja. Npr. u jednoj termoelektrani, koja mora raditi bez prekida mesecima, se u visokoj meri primenjuje preventivno i

prediktivno održavanje dok se npr. u jednoj metaloprerađivačkoj fabrici u kojoj su mašine u pogonu samo

radnim danom i to samo u jednoj smeni (što znači da su mašine angažovane samo 24% vremena u sedmici) potencira primena korektivnog održavanje. Svakako i u metaloprerađivačkoj branši ima fabrika

gde mašine rade po celi dan što znači da se i tu primenjuje preventivno i prediktivno održavanje.

Čak i ako se izabere samo koncepcija korektivnog održavanja, koncepcije preventivnog i prediktivnog

održavanja će u izvesnoj meri biti zastupljene. Naime pojedine aktivnosti preventivnog održavanja kao što je npr. ispitivanje boca pod pritiskom i ispitivanje električnih instalacija su propisane zakonskim

odredbama i kao takve se obavezno sprovode, takođe u savremenoj tehničkoj praksi je nezamislivo da se

npr. ne vrše redovna podmazivanja i čišćenja mašina. Takođe, na određenim vrstama opreme je ekonomski neisplativo primenjivati koncepciju prediktivnog održavanja. Uzmimo jednostavan primer

električnih sijalica čiji je radni vek od 350 do 500 h, ekonomski nije prihvatljiva primena dijagnostičkih

ispitivanja za ocenu njihovog stanja, tako da se primenjuje korektivno održavanje što znači da će se

sijalice menjati kada otkažu (pregore). Međutim, u pojedinim slučajevima gde od ispravnosti sijalica zavise ljudski životi, primenjivaće se koncepcija preventivnog održavanja tj. sijalice će se menjati pre

isteka radnog veka (npr. na svakih 300 h rada).

Osim toga bitno je uzeti u obzir da se primenom kocepcija planskog održavanja produžava vek opreme i podiže kvalitet proizvoda te smanjuje broj havarija opreme. Pojedine osiguravajuće kuće smanjuju cenu

osiguranja opreme, ako se prilože dokazi da se primenjuju koncepcije planskog održavanja.

Prednosti primene koncepcija preventivnog i prediktivnog održavanja su:

manji indirektni troškovi održavanja,

duži radni vek opreme,

bolje upravljanje proizvodnjom zbog manjeg broja iznenadnih otkaza,

veći kvalitet proizvoda zbog boljeg stanja opreme,

veća radna sposobnost opreme i

bolje planiranje aktivnosti održavanja, rezervnih delova i materijala održavanja.

Nedostaci primene koncepcija planskog (preventivnog i prediktivnog) održavanja su:

veći direktni troškovi održavanja,

mogućnost oštećenja opreme tokom radova preventivnog održavanja,

visoki troškovi uvođenja koncepcija planskog održavanja u primenu i

44

aktivnosti planskog održavanja zahtevaju zastoje pogona radi njihove realizacije.

Sveukupno gledajući prednosti primene su mnogostruko veće nego nedostaci. Posebno pogodna za

primenu koncepcija planskog (preventivnog i prediktivnog) održavanja su postrojenja procesne industrije,

energetska postrojenja, rudarska i metalurška postrojenja, postrojenja vodosnabdevanja i sl.

Kao orjentacija za određivanje odnosa između planskog (preventivnog i prediktivnog) i korektivnog

održavanja koristi se Paretovo pravilo. Vilfredo Pareto bio je italijanski inženjer, ekonomista i sociolog.

Između ostalog ustanovio je pravilo 80-20. Npr., 1906. godine kada je Pareto obavljao svoja istraživanja 80% zemljišta u Italiji je bilo u vlasništvu 20% stanovništva. Takođe vredi pravilo u prodaji da 80 [%]

robe kupi 20% kupaca itd. Kasnije istraživači su Paretovo pravilo 80-20 korigovali u pravilo 70-30. Osim

toga pri Gaussovoj normalnoj raspodeli 68% podataka je u rasponu standardne devijacije, a 32% izvan tog raspona. U smislu prethodno datih razmatranja u savremenoj praksi održavanja se često uzima da

plansko održavanje treba biti zastupljeno u rasponu od minimalno 30 [%] pa do maksimalno 70%,

posmatrano kroz troškove održavanja. Ovo znači da treba nastojati da u ukupnim troškovima održavanja korektivno održavanje učestvuje sa najviše 70%. U procesnoj proizvodnji (process production) se nastoji

sniziti nivo korektivnog održavanja na svega 10-15%, a u komadnoj proizvodnji (discrete production) kao

što je npr. proizvodnja auto delova nastoji se korektivno održavanje svesti na nivo od 30-40%.

Pri izboru koncepcije održavanja može se uraditi proračun kako bi se odredilo koja koncepcija održavanja

je najpovoljnija [11]. Pri proračunu se uzima u obzir da se troškovi održavanja dele na:

direktne i

indirektne (troškovi zbog zastoja u proizvodnji i troškovi koji nastaju usled dodatnih

oštećenja)

U direktne troškove održavanja spadaju troškovi rada, alata i materijala. Znači, u direktne troškove

spadaju troškovi ljudskog rada utrošenog na održavanje, troškovi trošenja alata i troškovi za upotrebljene

materijale, kao što su rezervni delovi, materijali za čišćenje, brušenje, konzerviranje, zatim dopuna raznih ispražnjenih ili zbog radova izgubljenih medija i sl. U direktne troškove održavanja spadaju svi troškovi

koji su direktno povezani sa fizičkim izvršenjem radova održavanja.

U indirektne troškove održavanja spadaju svi troškovi uzrokovani zastojima u proizvodnji (gubici u

proizvodnji), zbog nekog otkaza ili neke planirane aktivnosti na održavanju, što može dovesti do smanjenja, proizvodnje, prodaje, smanjenja kvaliteta proizvoda, gubitaka tržišta itd. U svakom slučaju,

da bi neki zastoj bio svrstan u indirektne troškove održavanja, potrebno je da bude isključivo uzrokovan

troškovima održavanjem. Treba napomenuti da ima mnogo situacija u praksi kada troškovi zbog zastoja nisu jedini indirektni troškovi. Npr. kada su u pitanju medicinski uređaji usled njihovog zastoja može doći

do ugrožavanja ljudskog zdravlja pa i života.

U indiretne troškove održavanja spadaju i troškovi uzrokovani dodatnim oštećenjima kao što je npr. uništenje osovine usled otkaza ležajeva na osovini. Ako se pravilno primenjuje koncepcija prediktivnog

održavanja oštećenja na ležajevima će biti otkrivena na vreme te će samo ležajevi biti zamenjeni, ali ako

se primenjuje koncepcija korektivnog održavanja tada otkaz ležajeva neće biti otkriven na vreme i usled

otkaza ležajevaa će doći do oštećenja osovine i prema tome moraće se zameniti i osovina, a ne samo

ležajevi.

U tabeli 4.10. je dat primer proračuna troškova održavanja za različite koncepcije održavanja u jednom

pogonu procesne industrije.

Tabela 4.10. Primer proračuna troškova održavanja za različite koncepcije održavanja u jednom pogonu

procesne industrije

Vrsta troškova Korektivno održavanje

Preventivno održavanje

Prediktivno održavanje

Troškovi rada i alata, € 300.000 1.200.000 200.000

Troškovi rezervnih delova, € 450.000 1.500.000 300.000

Troškovi zbog zastoja u 2.100.000 170.000 210.000

45

proizvodnji, €

Troškovi uzrokovani dodatnim oštećenjima, €

700.000 130.000 40.000

Ukupno, € 3.550.000 3.000.000 750.000

Vidimo da su u ovom primeru ukupni troškovi održavanja pri preventivnom održavanju nešto niži od troškova održavanja pri korektivnom održavanju, i da se primenom prediktivnog održavanja troškovi

održavanja značajno smanjuju.

Međutim, u praksi se nikada ne može primenjivati isključivo prediktivno održavanje već je realno

očekivati da npr. korektivno održavanje učestvuje sa 15%, preventivno sa 25% i prediktivno sa 60%.

U skladu sa navedenim mogu se očekivati ukupni troškovi održavanje u ovom pogona u iznosu od:

0,15×3.550.00 + 0,25×3.000.000 + 0,60×750.000 = 1.732.500 € (4.102)

U ovaj iznos od 1.732.500 € ne ulaze samo direktni troškovi održavanja već i troškovi zbog zastoja u proizvodnji i troškovi uzrokovani dodatnim oštećenjima. Očigledno primenom koncepcija prediktivnog i

preventivnog održavanja značajno se smanjuju gubici u proizvodnji i troškovi uzrokovani dodatnim

oštećenjima.

Na slici 4.61. je prikazana zavisnost direktnih i indirektnih troškova od obima aktivnosti preventivnog i

prediktivnog održavanja, te optimalan nivo aktivnosti planskog (preventivnog i prediktivnog) održavanja.

Slika 4.61. Optimalan nivo planskog održavanja

U načelu, što je zastupljenije plansko održavanje manji su indirektni, a veći direktni troškovi održavanja,

iako postoje situacija kada je moguće realizovati aktivnosti planskog održavanja bez povećanja direktnih

troškova.

Dakle, potrebno je odrediti optimalni nivo planskog održavanja u preduzeću što je strateška odluka koju

donosi menadžment preduzeća kroz planiranje budžeta održavanja. Menadžment preduzeća odlučuje koliki deo budžeta održavanja će usmeriti u plansko, a koliki u korektivno održavanje. Takođe, je

potrebno izgraditi kvalitetno praćenje realizacije održavanja što se vrši kroz sistem radnih naloga

održavanja i kasnije kroz praćenje indikatora uspešnosti održavanja. Alternativan metod praćenja realizacije održavanja jeste izgradnja dve odvojene radionice održavanja i to jedne za poslove

korektivnog održavanja, a druga za poslove planskog održavanja pri čemu se budžet raspoređuje na ove

dve radionice. Nigde nije propisano, ali u većini preduzeća se danas primenjuje sledeći sistem za

označavanje tipova radnih naloga:

PM01 – radni nalozi za aktivnosti korektivnog održavanja

PM03 – radni nalozi za aktivnosti planskog (preventivnog i prediktivnog) održavanja

PM05 – stalni radni nalozi koji se koriste za male (sitne) aktivnosti.

Svrha ovakvog sistema radnih naloga jeste kvalitetno praćenje realizacije budžeta održavanja. Stalni radni nalozi (tip naloga PM05) smeju učestvovati u budžetu najviše sa 5%, a odnos učešća naloga PM01 i

PM03 definiše menadžment kroz izbor koncepcije održavanja. Naime stalni radni nalog se jednom otvori

46

i trajno „kupi“ sve sitne troškove održavanja date opreme za koju je otvoren. U tom smislu potrebno je

stalno pratiti kolike troškove su „pokupili“ ovi trajni nalozi sa ciljem da se proveri jesu li zaista u pitanju

sitni troškovi.

Nije moguće u potpunosti eliminisati nepredviđene otkaze te je i u najboljem slučaju korektivno

održavanje u izvesnoj meri zastupljeno. Takođe, nije nikako prihvatljivo potpuno se usmeriti na koncepciju korektivnog održavanja, jer su pojedine aktivnosti preventivnog održavanja od kojih zavise

ljudski životi i zdravlje propisane zakonom, a osim toga indirektni troškovi održavanja bili bi enormno

visoki. U smislu navedenog može se smatrati za prihvatljivo da su u jednoj pogonu procesne proizvodnje

na naloge knjiženi troškovi: PM01 – 15%, PM03 – 80% i PM05 – 5%, a u jednom pogonu komandne

proizvodnje: PM01 – 35%, PM03 – 60% i PM05 – 5%.

TEHNIČKA DIJAGNOSTIKA

Pojam dijagnostika potiče od grčke reči „diagnosis“ koja označava ocenjivanje, utvrđivanje, zaključivanje

ili prepoznavanje. Kao pojam prvo se pojavio u medicini, a kasnije i u tehnici. Medicinska dijagnostika je široko poznata za razliku od tehničke dijagnostike, čiji pojam i značaj su poznati samo užem krugu

tehnički obrazovanih stručnjaka, pre svega mašinske i elektrotehničke struke. Međutim, isto kao što

medicinska dijagnostika podrazumeva sve postupke, koji se provode da bi se spoznala bolest pacijenta

preko zapažanja i tumačenja uočenih simptoma koji upućuju na nju, tehnička dijagnostika podrazumeva postupke definisanja defekata mašina [2]. Ono što je dijagnostika danas u medicini za kontrolu zdravlja

ljudi, to je isto tehnička dijagnostika u kontroli stanja mašina.

U anglosaksonskoj terminologiji se umesto pojma „technical diagnostics“ (tehnička dijagnostika) mnogo češće koriste pojmovi „condition monitoring“ (praćenje stanja) ili „maintenance inspection“ (kontrola

održavanja) [2].

Tehnička dijagnostika predstavlja skup aktivnosti i postupaka, koji se provode sa ciljem ocene (utvrđivanja) stanja tehničkog sistema, sa određenom tačnošću u određenom trenutku eksploatacije, radi

donošenja odluka o daljim aktivnostima održavanja ili davanja prognoze ponašanja stanja tehničkog

sistema u budućnosti. Dijagnostika predstavlja, u osnovi, proces kontrola tehničkog sistema, proučavanja

rezultata kontrola i donošenja dijagnostičkih odluka (zaključaka) na osnovu rezultata tih kontrola [1-

4,11].

Pod pojmom tehnička dijagnostika podrazumeva se naučno-tehnička disciplina koja se bavi neprekidnim

ili povremenim praćenjem stanja nekog tehničkog sistema u procesu eksploatacije, sa ciljem procene

pouzdanosti daljeg rada i predlaganja načina i obima daljih aktivnosti održavanja [5,11].

Dijagnostikom tehničkih sistema olakšava se planiranje održavanja i popravki, čime se vreme zastoja

pogona zbog zamene i popravki mašine svodi na najmanju moguću meru. U slučajevima kada se

dijagnostika kvalitetno provodi, sprečavaju se mnoga nepotrebna zaustavljanja pogona.

Osnovni zadatak praćenja dijagnostičkih parametara je detekcija otkaza na tehničkom sistemu u ranoj

fazi. Ovo omogućava osoblju održavanja vreme za planiranje popravke, kao i nabavku potrebnih

rezervnih delova. Sposobnost da se identifikuje otkaz i predvide mogući uzroci otkaza je korisna za

kreiranje odgovarajućih servisnih aktivnosti u pravom trenutku.

Osnovni zadatak tehničke dijagnostike je da detektuje otkaz tehničkog sistema ili pojedinih njegovih

delova u najranijoj mogućoj fazi nastanka, kako bi se preduzimanjem pravovremenih odgovarajućih aktivnosti održavanja u tehnološki najpovoljnijem trenutku sprečili otkazi i havarije, a time i troškovi i

opasnosti po ljude i okolinu. Ovo se postiže praćenjem (merenjem) dijagnostičkih (karakterističnih)

parametara i ocenom stanja tehničkog sistema u zavisnosti od toga da li se ti parametri nalaze u

dozvoljenim granicama, što se utvrđuje prema određenim kriterijumima [2].

Tehnički sistemi u industriji su izloženi različitim negativnim uticajima, kao što su: mehaničke vibracije,

toplota, trenje, prašina itd., i zbog toga su podložni otkazima. Neočekivana pojava otkaza i ispad nekog

tehničkog sistema iz pogona može prouzrokovati visoke troškove i povećane opasnosti po ljude i okolinu.

Visoki troškovi mogu nastati kako zbog neplaniranih zastoja u proizvodnji (neplaniranog zaustavljanja

proizvodnog ciklusa) tako i zbog oštećenja visokovredne opreme, zatim zbog troškova angažovanja

47

specijalizovanih ekipa za otklanjanje otkaza, zbog neoptimalne nabavke rezervnih delova itd. Troškovi

održavanja proizvodnog pogona značajno utiču na formiranje cene finalnog proizvoda.

Povećane opasnosti se javljaju zbog činjenice da havarije mašina mogu dovesti do stradanja operatera na

mašini, do oštećenja ostalih komponenti na samoj mašini, pa čak i do havarije povezanih (susednih)

mašina.

Zbog toga je potrebno vršiti dijagnostičke kontrole mašina, koje omogućavaju detekciju otkaza u ranoj

fazi, kako bi se predupredili zastoji u radu i druge negativne posledice i obezbedio siguran i pouzdan rad

mašina.

Primenom adekvatnih dijagnostičkih metoda, otkazi se mogu detektovati na vreme, u ranoj (početnoj) fazi nastanka. U tom slučaju, popravke tehničkih sistema se vrše u tehnološki najpogodnijem trenutku, a

planiranje aktivnosti održavanja i nabavke rezervnih delova su olakšani.

Cilj dijagnostike je identifikovanje promena u načinu rada mašine koje mogu ukazati na neki potencijalni otkaz. Prate se fizičke veličine mašine koje mogu dati ocenjivi indikator trenutne radne (operativne)

sposobnosti mašine. Fizičke veličine od interesa (poput vibracija, buke, temperature) se konstantno mere,

analiziraju i memorišu kako bi se mogli prepoznati trendovi u njihovom ponašanju. Na sl. 2.1. je dat

prikaz dijagnostike mašine neprekidnim praćenjem fizičkih veličina (vibracija, buke, temperature i sl.) na

ležajevima [64].

Slika 2.1. Prikaz dijagnostike mašine neprekidnim praćenjem fizičkih veličina (vibracija, buke,

temperature i sl.) na ležajevima [64]

Identifikovanje pravog uzroka otkaza, planiranje popravke i eliminacija pravog uzroka otkaza u

zadovoljavajućim granicama vremena je najefikasniji i najjeftiniji način održavanja tehničkih sistema.

Ekspertiza je ocena stanja i davanje mišljenja i preporuka za zamenu, popravku, reviziju ili revitalizaciju

delova postrojenja ili mašina. Bazira se na znanjima specijalista iz pojedinih tehničkih disciplina, a na

osnovu sprovedenih dijagnostičkih kontrola [2].

Stanje

mašine

Vibracije

Početak promene

stanja

Buka

Pregrevanje

Dim

Otkaz

Vreme rada t

2 sedmice

3 meseca

2 dana 0

10 min.

48

Primena savremenih metoda tehničke dijagnostike omogućava, sl. 2.2.:

poznavanje stanja tehničkog sistema u prošlosti na bazi vremenske slike (istorijata) stanja

sistema, to je zadatak geneze ili genetike (retrospektive) - šta je bilo.

ocenu stanja u kome se tehnički sistem nalazi u trenutku posmatranja, to je zadatak dijagnoze

ili dijagnostike - šta je sada.

predviđanje (prognoziranje) stanja u kome će se naći tehnički sistem u nekom trenutku

budućeg vremena, to je zadatak prognoze ili prognostike - šta će biti.

Anticipacija (prognoza) stanja tehničkog sistema je poslednja faza u primeni koncepcije održavanja

prema stanju, koja daje odgovor na pitanje šta će biti sa sastavnim delom i/ili sistemom u daljem procesu

eksploatacije, posle izvršene dijagnostike, s ciljem obezbeđenja potrebne efikasnosti procesa

eksploatacije [1].

Dijagnostika se može izvesti na dva različita nivoa [2]:

niži nivo, podrazumeva utvrđivanje da li je sistem u otkazu i šta je u otkazu, šta treba

popraviti; i

viši nivo, osim navedenog za prethodni nivo zahteva i utvrđivanje uzroka nastanka otkaza.

Slika 2.2. Osnovne mogućnosti tehničke dijagnostike

Zadaci dijagnostičkih kontrola tehničkog sistema

Zadaci dijagnostičkih kontrola tehničkog sistema, sl. 2.3., su [1,4,5]:

provera ispravnosti tehničkog sistema tokom njegove izrade,

provera radne sposobnosti tehničkog sistema tokom njegove eksploatacije, obuhvata:

traženje uzroka neispravnosti (otkaza),

utvrđivanje stepena oštećenja i

anticipaciju stanja tehničkog sistema (prognoziranje ponašanja stanja tehničkog sistema u

budućnosti).

provera pravilnosti funkcionisanja tehničkog sistema.

Vreme rada t, h

Parametar

stanja ε(t)

ε(t1)

t1 t2 t3

ε(t2)

ε(t3)

Dijagnoza

Geneza

Prognoza

49

Dijagnostičke kontrole radi provere ispravnosti, radne sposobnosti i pravilnosti funkcionisanja, kao i

traženja uzroka neispravnosti (otkaza) predstavljaju osnovne zadatake dijagnostike stanja tehničkog

sistema.

1. Dijagnostičke kontrole radi provere ispravnosti tehničkog sistema

Dijagnostičke kontrole radi provere ispravnosti tehničkog sistema tokom njegove izrade omogućavaju da

se sazna da li sistem ima defektne delove, koji ponekad mogu biti i posledica grešaka u montaži [2,12].

2. Dijagnostičke kontrole radi provere radne sposobnosti tehničkog sistema

Dijagnostičke kontrole radi provere radne sposobnosti tehničkog sistema omogućavaju da se utvrdi da li

tehnički sistem u toku eksploatacije ostvaruje funkciju za koju je predviđen (projektovan) [2].

Radna sposobnost je stanje tehničkog sistema pri kome je on sposoban da izvrši svoju funkciju sa

parametrima utvrđenim zahtevima normativno-tehničke dokumentacije, odnosno sposoban da vrši

funkciju kriterijuma u određenim uslovima u toku određenog vremena realnog procesa eksploatacije [5].

Ako je stanje tehničkog sistema tako da vrednost najmanje jednog parametra, koji karakteriše sposobnost

izvođenja zadate funkcije, ne odgovara zahtevima utvrđenim normativno-tehničkom dokumentacijom

sistem se smatra radno nesposobnim.

Radna sposobnost tehničkog sistema može biti obnovljena (povišena) njegovim održavanjem, a može se pokazati i da je to tehnički nemoguće ili ekonomski neopravdano. Kao pokazatelji tehničkih mogućnosti i

ekonomske opravdanosti obnavljanja radne sposobnosti sistema uzimaju se troškovi vremena, rada i

sredstava za održavanje i oni zavise od konstrukcionih karakteristika sistema [5].

Dijagnostičke kontrole radi provere radne sposobnosti tehničkih sistema, podrazumevaju prethodno

definisane kriterijume dozvoljenog i nedozvoljenog stanja. Na osnovu tih kriterijuma, uz pomoć

odgovarajućih mernih sredstava (instrumenata) ili čulnih zapažanja dijagnostičara, vrši se ocena stanja

tehničkog sistema.

Dijagnostičke kontrole

tehničkog sistema

Provera ispravnosti Provera radne sposobnosti Provera funkcionalnosti

Tehnički sistem (ili sastavni deo) je

radno sposoban

Tehnički sistem (ili sastavni deo) nije

radno sposoban

Tehnički sistem je spreman

za rad

Anticipacija (prognoza)

stanja tehničkog sistema

Tehnički sistem radi u

dozvoljenim granicama

odstupanja

Tehnički sistem će u toku

vremena t otkazati

50

Slika 2.3. Zadaci dijagnostičkih kontrola tehničkog sistema [1,4,5]

Danas se za automatsku kontrolu radne sposobnosti sistema proizvode specijalni automatski sistemi kontrole. Zasnovani su na pretpostavci da se stanja sistema javljaju kao determinisana, tj. da svakom

stanju tehničkog sistema odgovara njegova potpuno određena spoljašnja manifestacija i, suprotno, da

svakoj spoljašnjoj manifestaciji (dijagnostičkom signalu) odgovara potpuno određeno stanje tehničkog

sistema [9-11].

Automatski sistem raspoznavanja otkaza mora uključivati ulazni uređaj koji prima sve parametre radnog

procesa, zatim uređaj za primanje rešenja, koji upoređuje postojeću situaciju sa ranije fiksiranom i prima

rešenja o prisustvu te ili druge pojave, kao i uređaj koji upravlja sistemom za raspoznavanje otkaza [21-26, 28].

a) Dijagnostičke kontrole radi traženja neispravnosti (otkaza) tehničkog sistema

Traženje neispravnosti (otkaza) predstavlja jedan od osnovnih zadataka dijagnostike stanja tehničkih

sistema, provodi se sa ciljem da ukaže na mesta i uzroke pojave neispravnosti tehničkih sistema.

Traženje neispravnosti pokazuje potrebu raščlanjivanja tehničkih sistema na klase (grupe). Broj grupa

zavisi od stepena detaljnosti podele tehničkog sistema na delove. Takav način traženja uzroka neispravnosti naziva se dubinska dijagnostika. Dubinska dijagnostika se primenjuje kada neki tehnički

sistem ili njegov deo pretrpi havariju ili ako se mesto otkaza ne može odmah da utvrdi. Dubinska

dijagnostika se najčešće primenjuje za utvrđivanje mesta otkaza u okviru planiranih ispitivanja ili u

slučaju havarije, kao i za određivanje količine i obima aktivnosti održavanja pre redovnih intervala održavanja. Pri traženju uzroka neispravnosti koji ometaju pravilno funkcionisanje tehničkih sistema,

dubina dijagnostike i način raščlanjavanja tehničkog sistema u praksi mogu biti različiti [2].

b) Dijagnostičke kontrole radi utvrđivanja stepena oštećenja

Dijagnostičke kontrole radi utvrđivanja stepena oštećenja omogućavaju da se određenim postupcima

dijagnostike utvrdi koliki je stepen oštećenja nastao radom mašine. Na osnovu rezultata dijagnostičkih

kontrola donose se odluke (zaključci) o daljem korišćenju mašina ili o merama održavanja [2].

Za utvrđivanje stepena oštećenja primenjuju se najčešće takvi postupci dijagnostike koji se odnose na

merenje parametara koji se menjaju u zavisnosti od stepena oštećenja.

Pošto se, kada je reč o mašinama za utvrđivanje stepena oštećenja mašina ne sme rastaviti, direktno

utvrđivanje stepena oštećenja samim tim i nije moguće. Zato se stepen oštećenja mašina utvrđuje indirektno preko parametara, ili spoljnih pojava koje se menjaju u zavisnosti od stepena oštećenja. Pri

tome se pretpostavlja da su stepeni oštećenja i merni parametri u direktnoj i nama poznatoj zavisnosti [2].

c) Dijagnostičke kontrole radi anticipacije (prognoze) stanja tehničkog sistema

U cilju sprečavanja gubitka radne sposobnosti tehničkog sistema moguće je na osnovu praćenja

dijagnostičkih parametara prognozirati promene njegovog stanja, odnosno predvideti karakter promene

radne sposobnosti u budućnosti.

Tehnički sistem je spreman

za rad

Određivanje uzroka

budućeg otkaza

Traženje otkaza

(neispravnosti)

Otklanjanje otkaza

(neispravnosti) Zamena, popravka ili remont

sastavnih delova

51

Anticipacija (prognoza) stanja tehničkog sistema predstavlja predviđanje (prognoziranje) ponašanja

parametara stanja sistema u budućnosti, posle izvršene dijagnostike, sa ciljem da se obezbedi potrebna efektivnost procesa eksploatacije. Rezultati anticipacije predstavljaju osnovu za donošenje odluka o

neophodnom roku i obimu aktivnosti održavanja [1].

Pored prognoziranja stanja sistema u budućnosti praćenje dijagnostičkih parametara treba generalno da obuhvati i prepoznavanje havarijskog stanja tehničkog sistema i da predstavlja “okidač” za njegovo

isključenje, odnosno prelaz na bezbedan režim rada, što se postiže pomoću tzv. sistema havarijske zaštite.

Ukoliko su poznate sve veličine stohastičkog uticaja na tehničko stanje sistema onda se uz pomoć računa

verovatnoće mogu izvesti odgovarajući matematički odnosi za predviđanje preostalog vremena korišćenja

delova i/ili sistema.

Za praktičnu primenu u mnogim slučajevima je svrsishodno da se ne daje samo jedna prognostička

vrednost trajanja preostalog vremena korišćenja sa jednom određenom sigurnošću. Poželjno je da se daje više vrednosti trajanja preostalog vremena korišćenja, koje se mogu postići sa različitom sigurnošću (npr.

80, 90%). Korisnik mašine bi onda mogao bolje da odluči o korišćenju mašine u budućnosti.

Zadatak prognoziranja stanja radne sposobnosti u opštem slučaju sastoji se u sledećem: nakon što se

dobiju rezultati dijagnoze stanja sistema treba oceniti njegovu radnu sposobnost u preostalom periodu

korištenja. Za ovo se mogu koristiti dva osnovna algoritma prognoziranja:

algoritam ekstrapolacije i

algoritam statističke klasifikacije.

3. Dijagnostičke kontrole radi provere pravilnosti funkcionisanja tehničkog sistema

Dijagnostičke kontrole radi provere pravilnosti funkcionisanja tehničkog sistema omogućavaju otkrivanje

eventualnih neispravnosti, koje se mogu pojaviti u toku eksploatacije tehničkog sistema. Odnose se na merenje parametara funkcionisanja i pogonskih parametara koji su potrebni za besprekorno

funkcionisanje i ekonomičan rad mašine [2].

Predviđanje preostalog veka trajanja tehničkog sistema

l. Matematički modeli. – Formalni opis objekta dijagnoze, njegovo ponašanje u ispravnom i

neispravnom stanju, predstavljen u analitičkoj, tabličkoj, vektorskoj ili nekoj drugoj formi nazivamo matematičkim modelom objekta dijagnoze. Matematičke modele objekta dijagnoze možemo razvrstati na

jedan od sledećih načina [1]:

1. Modeli analognih objekata:

- logički modeli i grafovi uzročno–posledičnih veza,

- modeli objekata u obliku sistema diferencijalnih jednačina,

- modeli objekata u obliku dijagrama prolaznih signala, i

- topološki modeli objekata ili orijentisani graf.

2. Modeli diskretnih kombinovanih objekata:

- eksplicitni i implicitni model,

- model ispravnih i kombinovanih objekata, i

- model otkaza i modeli neispravnih kombinovanih objekata.

3. Modeli diskretnih objekata sa pamćenjem:

- modeli ispravnih diskretnih objekata sa pamćenjem, i

- modeli neispravnih diskretnih objekata sa pamćenjem.

U zavisnosti od vremena ispravan ili neispravan objekat može biti predstavljen kao dinamički ili kao

statički sistem. Kod dinamičkog sistema stanje u svakom vremenskom trenutku definiše vrednost ulaznih,

52

unutrašnjih i izlaznih koordinata. Kod statičke mašine stanje objekta ne zavisi od vremena. Objekte

možemo razvrstati u tri klase:

neprekidni (oni objekti dijagnoze čije su vrednosti svih koordinata zadate kao kontinualni

skup vrednosti),

diskretni (oni objekti dijagnoze čije su vrednosti svih koordinata zadate na konačnim

skupovima, a vreme je diskretna veličina), i

hibridni objekti dijagnoze kod kojih su vrednosti nekih koordinata objekta zadate na

kontinualnim skupovima a vrednosti drugih koordinata na konačnom skupu.

Druga podela objekata dijagnoze može biti:

objekti bez pamćenja ako se vrednosti njihovih izlaznih koordinata jednoznačno određuju

vrednostima njihovih ulaznih koordinata, i

objekti sa pamćenjem (oni kod kojih se posmatraju zavisnosti vrednosti njihovih ulaznih

koordinata ne samo u funkciji od ulaznih koordinata nego i od vremena).

2. Elementarna provera objekta (tehničkog sistema) dijagnoze. – Posebno je značajno pitanje

zadavanja modela objekta dijagnoze na osnovu elementarnih provera objekta i njihovih rezultata. Ako je P skup svih dopustivih elementarnih provera pj, j =1, 2, ..., (P) objekta, koje su fizički ostvarljive u

konkretnim uslovima, svaka elementarna provera okarakterisana je vrednošću dejstva dj koje se svodi na

objekat i odzivom objekta na takvo dejstvo. Veličina dj dejstva u elementarnoj proveri pjP određena je

sastavom ulaznih promenljivih i nizom u vremenu t njihovih vrednosti Xj, a takođe i početnom vrednošću

Yj unutrašnjih promenljivih. Odzivi objekta u kontrolisanim tačkama (rezultati elementarnih provera) Rij

zavise od tehničkog stanja objekta.

Rezultat elementarnih provera ispravnog objekta možemo predstaviti izrazom:

)( jj pR (4.1)

a i–neispravan objekat izrazom:

)( jii

j pR (4.2)

Konkretnom ponašanju objekta odgovara opis:

)(**jj pR

(4.3)

Prognoza (anticipacija) stanja mašine

Utvrđivanje stanja mašine primenom objektivnih metoda potpuno je opravdano pod uslovom da je obezbeđeno neposredno, tačno i blagovremeno donošenje zaključaka o stanju dijagnosticiranog sistema.

Objektivne dijagnostičke metode se zasnivaju na primeni eksperimentalnih procedura određivanja

kvalitativnih i kvalitativnih pokazatelja stanja sistema. Drugim rečima, objektivna dijagnostika se oslanja

na eksperiment, čiji je izlaz rezultat merenja, koji predstavlja kvantitativni pokazatelj stanja.

Logično je da rezultat utvrđivanja stanja mašine može da bude pozitivan i negativan nalaz o sposobnosti

sistema za dalje izvršavanje projektovanih zadataka. Dijagnostika je tehnologija periodičnog karaktera, pa

zaključak o stanju može da bude dvojak:

sistem je, vrlo verovatno, sposoban da izvršava svoju misiju unutar granica dozvoljenih

odstupanja funkcije kriterijuma u narednom periodu, tj. do sledeće kontrole stanja, i

sistem je “u otkazu” ili su dijagnostički parametri toliko bliski graničnim vrednostima

dozvoljenih odstupanja u odnosu na normativ da, vrlo verovatno, sistem nije sposoban da

izvršava svoju funkciju na propisani način u narednom periodu.

Na osnovu iznetog, zaključuje se da postoji potreba da se rezultat merenja koje je izvršeno u okviru

dijagnosticiranja tumači s obzirom na uspostavljanje zaključka o stanju sistema. Iz toga, zatim, treba da

proizađe donošenje odluke o daljem koršćenju mašine.

Primena savremenih metoda tehničke dijagnostike omogućava :

53

poznavanje geneze događaja (istorijata ponašanja) u prošlosti na bazi vremenske slike stanja

(tehnička genetika, geneza ili retrospektiva) - šta je bilo.

dijagnozu (ocenu) trenutnog stanja tehničkog sistema (tehnička dijagnostika) - šta je sada.

prognozu ponašanja tehničkog stanja sistema u budućnosti, po mnogima je najvažnija stvar

(tehnička prognostika) - šta će biti.

Dobro poznavanje ponašanja sistema u prošlosti i dijagnoza trenutnog stanja daje dobre osnove za

kvalitetnu prognozu i poduzimanje odgovarajućih mera za smanjenje zastoja i produžetka veka trajanja

tehničkih sistema. Prognoza (anticipacija) tehničkog stanja sistema je poslednja faza u primeni modela

održavanja prema stanju sa kontrolom parametara, koja daje odgovor na pitanje šta će biti sa sastavnim delom i/ili sistemom u daljem procesu eksploatacije, posle izvršene dijagnostike, s ciljem obezbeđenja

potrebne efektivnosti procesa eksploatacije.

Ukoliko su poznate sve veličine stohastičkog uticaja na tehničko stanje sistema, onda se uz pomoć računa verovatnoće mogu izvesti odgovarajući matematički odnosi za predviđanje preostalog vremena korištenja

delova i/ili sistema:

,,,,,, 02 AKMR ttft (4.44)

gde je:

2 granična vrednost tehničkog stanja mašine

0 početna vrednost tehničkog stanja

M izmerena vrednost tehničkog stanja

tK vreme kontrolisanja (dijagnosticiranja)

t interval kontrolisanja

A prosečna granica trajanja korišćenja

eksponent toka promene stanja

Samo jedan podatak očekivane vrednosti trajanja preostalog vremena korištenja nije dovoljan za

praktično korištenje, pošto na osnovu stohastičkih uticaja mogu da nastupe znatni neplanirani zastoji pre isteka trajanja ostatka korištenja. Ali, u svakom slučaju potrebna je prognoza (dovoljna je jedna) koja bi

obezbedila određenu pouzdanost rada bez zastoja.

Za praktičnu primenu u mnogim slučajevima je svrsishodno da se ne daje samo jedna prognostička vrednost trajanja preostalog korišćenja sa jednom određenom sigurnošću. Poželjno je da se daje više

vrednosti trajanja preostalog korišćenja, koje se mogu postići sa različitom sigurnošću (npr. 80, 90%).

Korisnik mašine bi onda mogao bolje da odluči o korišćenju mašine u budućnosti.

Obrazlaganje mogućnosti prognoze trajanja preostalog korištenja pokazuje do kakvih sve komplikacija može da dovede prognoza trajanja korištenja. Za praktičnu primenu potrebno je da se po mogućnosti

koriste proste prognostičke metode, koje odgovaraju najmanjem stepenu informacija o štetnom ponašanju

i zahtevima za jednostavno rukovanje.

Za prognozu trajanja preostalog korištenja podaci moraju biti u jednostavnoj formi i lako dostupni, npr.

kao tabele ili nomogrami. Jedan merodavan problem za prognozu trajanja preostalog korištenja jeste

dobijanje primarnih podataka o toku oštećenja. Zbog toga je trenutno najpre moguća prognoza za tokove

habanja. Dobijanje primarnih podataka je veoma teško. Pri tome nisu pogodna ispitivanja na ispitnom stolu zbog jakih individualnih rasipanja tokova habanja. Najsvrsishodnija forma sastoji se u obuhvatanju i

procenjivanju u praksi prilikom dijagnostičkih postupaka.

Tačnije rezultate daju specijalna ispitivanja većih “štih proba”, u kojima će pomoću češćih dijagnostičkih

mera biti praćene i obuhvaćene promene stanja.

Uslov za praktičnu primenu prognoze trajanja preostalog korišćenja, pored izrade dovoljno tačnih metoda

prognoze, jeste i primena tačnih postupaka dijagnoze i poznavanja tokova oštećenja da se kod korišćenja mašine tačno obuhvate nalazi pojedinačnih dijagnostičkih mera i trajanje korišćenja svake mašine, slika

4.1.

54

Slika 4.1. Model procesa prognoziranja tehničkog stanja mašine

Zadatak prognoziranja stanja radne sposobnosti u opštem slučaju sastoji se u sledećem: nakon što se dobiju rezultati dijagnoze stanja sistema treba oceniti njegovu radnu sposobnost u preostalom periodu

korištenja. Za ovo se mogu koristiti dva osnovna algoritma prognoziranja [2]:

algoritam ekstrapolacije (slika 4.2),

algoritam statističke klasifikacije (slika 4.3),

Tehničko stanje mašine predstavlja se u obliku mnogomerne funkcije ),( tXQ

, gde je vrednost

)(tX

jednaka:

, )(..., ),(..., ),()( 31 txtxtxtX k

(4.4)

koja u periodu ntt 0 u oblasti T1 ima značenje )(),...,(),...,(),( 0 ni tXtXtXtX

u momentima

vremena (t0, tl, ..., ti, ..., tn)Tl .

Tako se pomoću modela prognoziranja ),( tXW

za značenje

)( itX

opredeljuje značenje funkcije )(),...,(),...,( 1 mnjnn tXtXtX

u momentima vremena (tn+1, ..., tn+j , ..., tn+m )T2, gde je: T2 oblast

vremena u budućnosti.

Za algoritam ekstrapolacije može se zapisati:

mjnitXtXWtX ijn ,1 ;,1 );(),()(

(4.5)

55

Slika 4.2. Određivanje algoritma ekstrapolacije [6]

Slika 4.3. Određivanje algoritma statističke klasifikacije

Algoritam statističke klasifikacije može se definisati na sledeći način: Model prognoziranja ),( tXW

po

parametrima )( ,,1 , 0tXksxs

, treba da ad rešenje

),1( R gde R može biti (po stanju radne

sposobnosti): , , 21210

1 xxRxxR xx ... ili vremenski (po bezotkaznosti):

TTRTR TT 2 ,0 21 . (4.6)

Metoda trenda

Jedan od najjednostavnijih oblika obrade podataka je zapisivanje neke veličine tokom dužeg vremenskog

perioda, te poređenje izmerene veličine sa prethodnim vrednostima. Kada se pojave veća odstupanja

između njih može se sumnjati na otkaz.

Automatizovani dijagnostički modeli vrše zapisivanje podataka tokom dužeg vremenskog perioda. Takav način zapisivanja omogućava kvalitetno praćenje trenda stanja mašine, kao i razvoja eventualnih otkaza i

neispravnosti. U tom slučaju je vrlo važno da se podaci zapisuju sistematski i neprekidno.

Statistička metoda trenda omogućava da se na osnovu prošlosti spozna budućnost – da se odgovori na večno pitanje šta nas čeka sutra. Trend je funkcija koja predstavlja rezultantu opštih i specifičnih uticaja

na pojavu koji joj daju smer i determinišu oblik njenog kretanja

56

Metoda trenda omogućava da se sagleda promena pojave tokom vremena i da se na osnovu tih promena

donesu bitni zaključci o samoj pojavi, zakonitostima u njenom razvitku, brzini njenog razvitka, obimu pojave itd. Metoda trenda omogućava da se detaljno upozna način odvijanja pojave i da se na osnovu tih

spoznaja može proceniti kako će se pojava odvijati u budućnosti ili da se rekonstruiše kako se pojava

odvijala u prošlosti. Metoda trenda se bazira na utvrđivanju najprilagođenije linije, odnosno utvrđivanju funkcije (zavisnosti) koja će na najbolji način opisati zakonitost promene pojave tokom vremena. Dakle,

metodom trenda se utvrđuje centralna tendencija, pokušavajući definisati funkciju koja s najmanjom

greškom, odnosno onu za koju je kvadrat odstupanja svakog podatka od nje najmanji.

Korišćenje spoznaja o načinu odvijanja pojave tokom vremena za predviđanje budućnosti, odnosno

načina ponašanja pojave u budućnosti naziva se proces ekstrapolacije.

Eksperimentalna istraživanja predviđanja tehničkog stanja sistema u budućnosti

U ovom delu, na osnovu empirijskih podataka i primenom odgovarajućih metoda predviđanja, na primeru

opreme u RMU Banovići je urađeno predviđanje tahničkog stanja sistema u budućnosti.

Istraživanje je obavljeno u Rudniku mrkog uglja „Banovići“, na tehničkom sistemu – bageru Terex RH-

120-E sa kapacitetom kašike 15 m3 interne oznake 1.

Za realizaciju funkcije cilja urađeno je sledeće:

definisan je tehnički sistem,

analiza zastoja bagera TEREX RH 120E,

ekstrapolacija veka trajanja bagera TEREX RH 120E,

zaključna razmatranja.

Tehnički sistemi predstavljaju skupove elemenata i relacija između njih i njihovih karakteristika

povezanih međusobno u celinu, na način pogodan za vršenje korisnog rada. To znači da je za

funkcionisanje sistema, pored kvaliteta elemenata u celini, neophodna određena veza između njih.

Dosadašnja razmatranja odnose se ne samo na elemente nego i na sisteme. Osnovni razlog leži u činjenici da svaki složeni sistem obedinjuje veći ili manji broj sastavnih elemenata (podsistema, sklopova,

podsklopova, elemenata), te se o njegovoj pouzdanosti može suditi samo ako se analiziraju i analitički

obuhvate pouzdanost svakog detalja pojedinačno. U cilju omogućavanja analize ove vrste u teoriji pouzdanosti se posebno analiziraju načini povezivanja elemenata sistema sa stanovišta oblikovanja

strukturne šeme (bloka) pouzdanosti na osnovu koje treba izvesti analitičke izraze za izračunavanje

pouzdanosti sistema. Načini povezivanja mogu biti [4]:

redna

paralelna

pasivna paralelna

delimično paralelna

specifična (kvaziredna ili kvaziparalelna)

kompleksna (kombinacija prethodno navedenih veza elemenata u sistemu).

RMU „Banovići“ d.d. raspolaže sa dva hidraulična bagera TEREX O&K RH 120E sa čeonom kašikom,

zapremine 15 m3. Ovo je elektro varijanta modela RH-120, koji je opremljen sa jednim pogonskim

elektromotorom snage 1000 KW. Izgled bagera TEREX RH 120 E prikazan je na slici 4.7.

57

Slika 4.7. Izgled bagera TEREX RH 120E

Ako se bager TEREX RH 120E posmatra kao sistem koji na ulazu ima energiju, materijal i informacije a kao izlaz se dobija kapacitet, efektivnost i kvalitet onda se taj sistem može podeliti u nekoliko pod

sistema koji su u međusobnoj vezi a čija ispravnost direktno utiče na izlazne veličine (slika 5).

Svi navedeni podsistemi bagera TEREX RH 120E su u serijskoj vezi, što znači da u slučaju stanja "U OTKAZU" bilo kojeg podsistema tehničkog sistema bagera TEREX RH 120E celi sistem je u stanju "U

OTKAZU", kako je prikazano na slici 4.8.

Slika 4.8. Prikaz serijske veze podsistema tehničkog sistema bagera TEREX RH 120E

U RMU „Banovići “ d.d. je uvedeno vođenje karte zastoja pomoću koje se dobija vremenska slika stanja

postrojenja koja predstavlja ponašanje sistema u posmatranom periodu.

Ekstrapolacija veka trajanja bagera TEREX RH 120E

Ekstrapolacija veka trajanja bagera TEREX RH 120E je vršena na osnovu zastoja tehničke prirode i ostalih zastoja (tabela 1). Na osnovu poznatih vrednosti zastoja tehničke prirode u vremenu od jedne

godine postavljen je dijagram rasturanja. Posle postavljanja tog dijagrama određena je linija trenda koja

najbolje opisuje zadate tačke, tj. ima najmanju sumu kvadrata odstupanja od linije trenda. To je određeno

tako što je nađeno mesto preseka linije trenda sa graničnom vrednosti zastoja, i spušten pravac iz te tačke preseka paralelno sa y osom do mesta preseka sa x osom (slika 4.9). To mesto preseka sa x osom određuje

vek trajanja bagera.

58

Slika 4.9. Ekstrapolacija veka trajanja bagera na osnovu tehničkih zastoja

Procena preostalog radnog veka elementa termoelektrane

U okviru ovog rada izvršena je procena preostalog radnog veka bubnja TE Nikola Tesla A-2. Za procenu

radnog veka razvijen je softver koji omogućava analizu za visokociklični i niskociklični zamor materijala.

S obzirom da je bubanj izložen niskocikličnom zamornom opterećenju ovde će prvo biti prikazana

procedura proračuna broja ciklusa (-N analiza) pri niskocikličnom zamoru epruvete. Na ovoj proceduri je zasnovan softver za prcenu preostalog radnog veka. Analiza naponskog stanja je vršena primenom

modela konačnih elemenata ljuski. Koncentracija napona se javlja na mestu spoja bubnja i spusnih cevi,

pa je u analizi posebna pažnja posvećena ovoj zoni.

Uzimajući u obzir raspoložive geometrijske i materijalne podatke urađene su analize uticaja: promene debljine, karakteristika materijala, kao i načina modeliranja spoja između bubnja i cevi na preostali radni

vek pri niskocikličnom zamornom opterećenju. S obzirom da se maksimalna koncentracija napona i

efektivne plastične deformacije dobija u okolini najvećih otvora na dnu bubnja, u modelu konačnih elemenata ljuski, prikazanom u ovom delu modeliran spoj bubnja i spusnih cevi, kako bi se utvrdila

veličina njihovog uticaja na smanjenje koncentracije napona i plastične deformacije. Pored ovog modela,

napravljeni su i novi modeli sa 3D konačnim elementima koji tačnije opisuju stvarnu geometriju spoja bubnja i cevi i koji pružaju mogućnost realnijeg modeliranja zavarenog spoja, uzimajući u obzir promenu

materijalnih karakteristika u zoni vara. Analiza izvršena u okviru ovog rada, potvrdila je opravdanost

modeliranja zavarenih spojeva, jer se jasno može uočiti da se najveća koncentracija napona javlja osim u

okolini oštre ivice otvora i na spoju materijala vara sa materijalom iz zone uticaja temperature. Ova analiza može biti od pomoći pri odlučivanju sa kog dela bubnja uzeti uzorke, ako se vrši uzorkovanje

materijala bubnja radi utvrđivanja trenutnih realnih karakteristika materijala bubnja.

Osnovne dijagnostičke metode

U zavisnosti od toga da li se dijagnostika nekog tehničkog sistema ostvaruje samo na osnovu čulnih

opažanja dijagnostičara (subjektivnih signala) ili primenom sredstava tehničke dijagnostike (pomoću mernih instrumenata), dijagnostičke metode se mogu podeliti na subjektivne i objektivne, tabela 2.1

[1,2,4].

Tabela 2.1. Osnovne dijagnostičke metode (postupci) [1,2,4]

I. SUBJEKTIVNE DIJAGNOSTIČKE METODE

1. Kontrole šuma

2. Vizuelne kontrole (endoskopija, penetracija, magnetoskopija itd.)

3. Kontrole boje 4. Kontrole mirisa

II. OBJEKTIVNE DIJAGNOSTIČKE METODE

a) KONTROLE RADNIH PARAMETARA

5. Merenje temperature (kontrola termičkog stanja)

6. Merenje ugaone brzine i broja obrtaja

7. Merenje pritiska 8. Merenje protoka

9. Merenje obrtnog momenta

10. Merenje mehaničke snage

11. Merenje vremena 12. Merenje tvrdoće

b) KONTROLE PRODUKATA HABANJA I SAGOREVANJA U

ULJU/MAZIVU

13. Spektrometrijska analiza 14. Infracrvena fotometrija

c) GEOMETRIJSKE KONTROLE (UTVRĐIVANJE DIMENZIJA DELOVA

SISTEMA)

15. Mehanički postupak 16. Pneumatski postupak

59

17. Optički postupak

18. Električni postupak

d) VIBROAKUSTIČKE KONTROLE

19. Merenje i analiza vibracija

20. Merenje i analiza šuma

e) KONTROLE BEZ RAZARANJA

21. Magnetne kontrole 22. Penetracija

23. Ultrazvučne kontrole

24. Kontrole vrtložnim strujama 25. Radiografske kontrole (rentgenske kontrole i gamagrafija)

26. Holorografija

f) KONTROLE KOROZIJE

27. Aktivni postupci

28. Pasivni potupci

g) KONTROLE ELEKTRIČNIH PARAMETARA (napon, struja, otpor itd.) h) OSTALE KONTROLE (opšte, lokalne, specijalne i laboratorijske)

Pored ove u literaturi postoje i mnoge druge podele dijagnostičkih metoda.

Subjektivne dijagnostičke metode

Kod subjektivnih dijagnostičkih metoda ocena stanja tehničkog sistema se vrši na osnovu čulnih opažanja

(vizuelnih, zvučnih, optičkih, mirisnih) dijagnostičara ili uz pomoć jednostavnih instrumenata.

Primena subjektivnih dijagnostičkih metoda se zasniva na heurističko-empirijskim sposobnostima

dijagnostičara da ocene stanje tehničkog sistema. Obično se ne vrše nikakva merenja pa zbog toga nema

ni potrebe da se razvijaju algoritmi na osnovu kojih bi se dobijeni rezultati analizirali i donosili zaključci o stanju tehničkog sistema i odluke o daljim aktivnostima održavanja na sistemu koje treba preduzeti.

Međutim, kada se primenjuju objektivne dijagnostičke metode moraju se razviti odgovarajući algoritmi.

Svaki rezultat merenja mora biti objektivno protumačen kroz zaključak o stanju tehničkog sistema. Međutim, primenom subjektivnih dijagnostičkih metoda se, na osnovu subjektivne ocene radne

sposobnosti sistema, ocenjuje njegova sposobnost za dalji rad ili se donese odluke o neophodnosti

primene adekvatnih postupaka održavanja kojima bi sistem bio prilagođen za dalji rad [1,2].

Uvek kada nije potrebna primena posebnih mernih uređaja kaže se da se radi o subjektivnim

dijagnostičkim metodama. Često primenjivana subjektivna dijagnostička metoda je osluškivanje kojom se

na osnovu zvuka koji sistem daje u pogonu i na osnovu ispitivačevog sluha, ocenjuje njegovo tehničko

stanje. Prema ovoj metodi se već decenijama ocenjuje tehničko stanje motora, menjača i njihovih sklopova. Sledeći primeri subjektivnih dijagnostičkih metoda su vizuelne ocene izduvnih gasova dizel-

motora ili utvrđivanje zazora ležaja preko radijalnog pokretanja osovine [1,2].

Redovni vizuelni i zvučni pregled mašina je potrebni deo bilo koje koncepcije održavanja. U mnogim slučajevima jednostavnim vizuelnim i zvučnim pregledom moguće je otkriti probleme koji mogu ostati

nezapaženi upotrebom svih ostalih dijagnostičkih metoda. Sve mašine u pogonu treba redovno vizuelno

pregledati. Informacije dobijene vizuelnim i zvučnim kontrolama povećavaju vrednost informacija

dobijenih primenom ostalih dijagnostičkih metoda.

Za proširenje primene i poboljšanja polazne tačnosti subjektivnih dijagnostičkih metoda koriste se i

pomoćna tehnička sredstva. Na primer, za poboljšanje mogućnosti ocenjivanja stanja mašina zvučnim

kontrolama primenjuje se stetoskop. Iskusan stručnjak može pomoću stetoskopa da lokalizuje i zvuk najmanjeg intenziteta. Ovde treba naglasiti da se endoskopija primenjuje i kod objektivnih dijagnostičkih

metoda, ako se slika snimi i poredi sa nekim šablonom. Ovaj primer pokazuje da se kod nekih

subjektivnih dijagnostičkih metoda, primenom jednostavnih mernih uređaja, može doći do objektivnih ocena tehničkog stanja sistema. Svrstavanje različitih dijagnostičkih metoda (postupaka) u subjektivne i

objektivne postupke može se, prema tome, tokom vremena menjati [2].

Prednost subjektivnih dijagnostičkih metoda je u niskim troškovima, jer ne zahtevaju korišćenje mernih

uređaja, pored toga i vreme potrebno za provođenje dijagnostičkog procesa je vrlo kratko, jer se merni uređaji ne priključuju na mašinu. Nedostatak ovih metoda je što rezultati kontrola zavise od iskustva

60

dijagnostičara i što je znatno umanjen sadržaj informacije o stvarnom tehničkom stanju sistema. Da bi se

na osnovu subjektivnih postupaka tehničke dijagnostike došlo do pouzdane ocene stanja tehničkog sistema dijagnostičar mora da ima veliko iskustvo. I pored navedenih nedostataka subjektivni postupci

tehničke dijagnostike se, zbog navedenih određenih prednosti, ne mogu u potpunosti izbaciti iz upotrebe

[2].

Objektivne dijagnostičke metode

Kod objektivnih dijagnostičkih metoda ocena stanja tehničkog sistema se vrši uz pomoć sredstava

dijagnostike (mernih instrumenata).

Objektivne dijagnostičke metode se baziraju na rezultatima merenja dijagnostičkih parametara

(eksperimentima), koji predstavljaju kvalitativni i kvantitavni pokazatelj stanja tehničkog sistema [2].

Na osnovu iznetog zaključuje se da postoji potreba da se rezultat merenja koje je izvršeno u okviru dijagnostičkih kontrola tumači s obzirom na stanje tehničkog sistema. Iz toga, zatim, treba da proizađe

donošenje odluke o daljem korišćenju tehničkog sistema. Logično je da rezultat utvrđivanja ocene stanja

sistema može da bude pozitivan i negativan nalaz o sposobnosti sistema za dalje izvršavanje

projektovanih zadataka.

Utvrđeno (ocenjeno) stanje se načelno dokazuje u mernoj veličini. Da bi se pomoću ove merne veličine

došlo do objektivne ocene stanja potrebno je da postoje i granične vrednosti kada se mašina isključuje,

koje treba da se upoređuju sa mernim veličinama. Tada je moguće, bez obzira na dijagnostičarevo iskustvo doći do pravilne ocene stanja tehničkog sistema. Objektivnim dijagnostičkim metodama se daje

veći značaj nego subjektivnim, jer ocena tehničkog stanja ne zavisi od dijagnostičara i jedinstvena je za

više mašina. Pored toga, sadržaj informacija je veći nego kod subjektivnih dijagnostičkih metoda [2].

Nedostaci objektivnih dijagnostičkih metoda su visoki troškovi nabavke uređaja za dijagnostiku, kao i potrebno duže vreme za provođenje dijagnostičkog procesa i neophodnost utvrđivanja graničnih vrednosti

isključivanja mašine. Da li će primena objektivnih dijagnostičkih metoda u konkretnom slučaju biti

opravdana i u ma kojoj tačnosti da se provodi, jedan je od problema optimizacije koji pri projektovanju konkretnog dijagnostičkog sistema treba rešiti [2]. Utvrđivanje stanja sistema primenom objektivnih

dijagnostičkih metoda potpuno je opravdano pod uslovom da je obezbeđeno neposredno, tačno i

blagovremeno donošenje zaključaka o stanju dijagnosticiranog sistema. Na osnovu objektivno izvedene ocene stanja tehničkog sistema donosi se dijagnostička odluka, koja mora biti vrlo određena, tj. jasna i

jednoznačna i ona zavisi od niza nalaza o stanju sistema, koji svaki za sebe, obično nisu jednoznačni.

Pored toga odluka mora biti pravovremena, što znači da je treba doneti veoma brzo, odnosno u najkraćem

mogućem roku po završetku kontrole. Dakle, prilikom ocene stanja tehničkog sistema mora se uvažiti specifičnost celokupnog tehnološkog procesa, koji ne trpi suviše duga čekanja, koja bi mogla nastati zbog

sporosti u obradi i analizi rezultata merenja i donošenju odluka o daljim aktivnostima održavanja.

61

SUBJEKTIVNE DIJAGNOSTIČKE METODE

Osnovni subjektivni postupci tehničke dijagnostike su:

kontrole šuma (zvuka),

vizuelne kontrole,

kontrole boje i

kontrole mirisa.

Metode kontrole šuma (zvuka)

Subjektivno ispitivanje zvuka je jedno od najstarijih dijagnostičkih postupaka.

Stvaranje zvuka pri radu jednog tehničkog sistema je neprijatna pojava. Samim tim zvuk predstavlja

dobar i kvalitetan pokazatelj stanja jednog tehničkog sistema. Iako je stvaranje zvuka pri radu mašina (tehničkih sistema) neprijatna pojava, ipak ona predstavlja verne pokazatelje o stanju jedne mašine. Često

akustičke oscilacije i vibracije nastupaju istovremeno. Zvučne oscilacije se mogu konstatovati uhom, a

vibracije dodirom mašine.

Ovakav oblik oscilacija nosi veliki sadržaj informacija o tehničkom stanju mašine i one se pri subjektivnom ispitivanju, koje sprovodi ispitivač, ocenjuju, i na osnovu toga se dolazi do zaključka o

stanju mašine.

Često akustičke oscilacije i vibracije nastupaju istovremeno. Kako nastaju? Kao oblik mehaničkih pokretnih delova mašine (tehničkog sistema). Zvučne oscilacije se mogu konstatovati uhom, a vibracije

dodirom mašine.

Oscilacije se često uzimaju kao ocena stanja kliznih ležišta, zglobnih osovina itd. Na taj način

subjektivnim ocenama dolazi se do utvrđivanja koaksijalnosti povećanog zazora slično. Jedan stariji primer primene subjektivnog ispitivanja zvuka jeste utvrđivanje nezaptivenosti na pneumatskom sistemu.

Pritom se zvuk pri izlasku gasa uzima kao osnova za dijagnozu. Subjektivno ispitivanje zvuka može se

okarakterisati kao jedan od najstarijih postupaka dijagnioze.

S obzirom na to da su šumovi često nečujni za ljudsko uho, koriste se tzv. tehnički elektronski stetoskopi,

sl. 3.1. Stetoskop je veoma osetljiv uređaj za osluškivanje tehničkih sistema i njegovih delova. Tihi zvuci

mogu se pojačati zbog lakšeg otkrivanja. Neželjeni zvuci mogu se utišati odražavanjem zvuka do jedva čujnih tonova. Ovaj instrument je pogodan za dijagnostiku stanja svih vrsta mehaničkih i električnih

sistema, zato što brzo pronalazi i precizno locira ostale otkaze u sistemu, dok radi. On može registrovati

mesta otkaza, na primer, slomljene kuglične ili istrošene ležaje, te time pomaže da se oni poprave –

zamene pre nego što dođe do ozbiljnih otkaza. Ovaj instrument može se koristiti za otkrivanje

neispravnosti u cevima. Električni aparati, u radu mogu se takođe ispitivati, korišćenjem izolovane sonde.

Slika 3.1. Stetoskopi

Nečujni i veoma tihi zvuci, koji definišu određenu anomaliju u sistemu, se stetoskopom pojačavaju – tako

ih je moguće registrovati ljudskim sluhom. Pomoću njega je moguće locirati izvor šuma ili buke –

otkazali ležaj ili zupčanik, pri isticanju gasa iz suda pod pritiskom.

62

Ovakvi oblici oscilacija nose veliki sadržaj informacija o stanju jednog tehničkog sistema (mašine) i

mogu poslužiti za donošenje subjektivne ocene o stanju. Oscilacije se uzimaju kao ocena stanja kliznih

uležištenja, zglobnih osovina, pneumatskih sistema itd.

Metode vizuelnih kontrola

Vizuelna i makrooptička dijagnostika (vizuelni pregled) se izvodi u cilju otkrivanja grešaka (do određene

veličine) radnih površina i odstupanja u obliku i dimenzijama komponenti, a dobijeni rezultat služi samo

za konstatovanje trenutnog stanja.

Vizuelni pregled predstavlja najvažniju operaciju „preliminarnog” ispitivanja oštećene komponente.

Ljudsko oko ima izvanredne mogućnosti sagledavanja neznatnih promena u boji i teksturi materijala na

velikoj površini, znatnoj većoj nego bilo koji optički ili elektronski uređaj. Ovo je najčešći vid ispitivanja

koji uključuje koriščenja endoskopa, lupa i ogledala.

Vizuelno uočljive karakteristike zona oštećenja komponente, prelomne površi i pravac širenja prsline-

makroskopskog oštećenja pružaju korisne informacije u procesu utvrđivanja redosleda sekvenci odvijanja

događaja i mogućeg uzroka oštećenja.

Ograničenja vezana za primenu vizuelnog pregleda odnose se na neuniformnost pojavnih oblika različitih

tipova i vrsta oštećenja koja mogu da se jave, uzimajući u obzir i značajne razlike koje se javljaju u

pojedinim industrijskim granama.

Neophodano je definisati sve faze u proceduri vizuelne dijagnostike, izgraditi formulare odnosno tablice koje će se pri svakom pregledu popunjavati sa tačnim opisom greške, podacima o njenoj lokaciji i načinu

njene reparacije ukoliko se ona izvodi.

Nezamenljiva i prva dijagnostička metoda je vizuelna kontrola. Najpouzdaniji i najvažniji instrument za tehničku dijagnostiku sistema je ljudsko oko, jer oseća i razlikuje svetlost po boji, sjaju i intenzitetu. Ti

faktori su informacioni sadržaj svake vizuelne kontrole. Za male dimenzije i ograničene prostore koriste

se pomoćni uređaji kao što su lupe, mikroskopi itd.

Optički uređaji za vizuelnu kontrolu tehničkih sistema se dele u tri grupe, tabela 3.1.:

uređaji za ispitivanje malih predmeta ili malih detalja na predmetima kontrole, koji se nalaze

na udaljenosti jasnog vida od oka kontrolora: 250 mm (lupe, mikroskopi). Postoje dve

daljine jasnog vida, prema tome, da li je oko akomodirano na beskonačnosti ili nije;

uređaji za ispitivanje udaljenih predmeta postavljeni na veća rastojanja od 250 mm

(binokulari, durbini, teleskopske lupe);

uređaji za kontrolu i ispitivanje skrivenih mesta, unutrašnjih površina, otvora i šupljina

(ogledala, endoskopi itd.).

Tabela 3.1. Klasifikacija uređaja

Uređaji za ispitivanje na

malom rastojanju l<250

mm

Uređaji za ispitivanje na

velikom rastojanju l>250

mm

Uređaji za ispitivanje

skrivenih predmeta

Lupe Durbini Ogledala

Mikroskopi Teleskopske lupe Endoskopi

Oko kao optički instrument

Oko predstavlja prirodni optički sistem sa promenljivom žižnom daljinom. Približno je sfernog oblika,

prečnika oko 25 mm.

Prednji deo oka je čvrsta i prozirna membrana-rožnjača. Očno sočivo je sastavljeno od vlaknastog i

pihtijastog tkiva i vezano je očnim mišićima, čijim se zatezanjem i otpuštanjem menja krivina sočiva.

Između očnog sočiva i rožnjače se nalazi tečnost prednje očne komore. Iza sočiva se nalazi pihtijasta masa očne vodice sa indeksom prelamanja približan indeksu prelamanja vode 1,335. Srednji indeks

prelamanja očnog sočiva, koje nije homogeno je 1,437 i ne razlikuje se mnogo od indeksa prelamanja

tečnosti prednje komore, pa se glavno prelamanje svetlosti, koja ulazi, vrši na rožnjači.

63

Oštrina vida je sposobnost oka da opaža sitne elemente ili razliku u njihovom obliku. Obično se određuje

najmanjim vidnim uglom predmeta, koje prima oko pri najvećoj kontrasnosti. Za normalno oko oštrina vida, pri optimalnim uslovima posmatranja, iznosi oko 1'. Srednja oštrina vida kreće se od 2 do 4'. Pri

oštrini vida od 2 minuta i rastojanju najboljeg vida (250 [mm]), oko može da razlikuje dimenzije

predmeta iznad 0,15 mm.

Vreme neophodno za nastajanje vizuelnog osećaja, zavisi od sjaja predmeta i talasne dužine i kreće se u

granicama 0,025-0,1 sekunde. Pri posmatranju obojenih predmeta, brzina nastajanja vizuelnog osećaja i

njegova jačina povećavaju se od boja, koje odgovaraju kratkim talasnim dužinama, ka bojama sa dužim

talasnim dužinama.

I oko, kao i svi sistemi, ima svoju inerciju. Nastali svetlosni osećaj ne iščezava trenutno. Zato se brzo

pokretna tačka vidi kao svetla linija, a pulzirajući svetlosni izvori, pri dovoljno visokoj frekvenciji, ne

razlikuju se od onih sa konstantnim izlazom.

Uređaji za ispitivanje predmeta na malom rastojanju

Lupe i mikroskopi omogućavaju otkrivanje prslina, površinskih korozijskih i erozijskih oštećenja,

površinskih pora i drugih grešaka na predmetu kontrole pri ispitivanjima na rastojanju predmeta do

250 mm. Koriste se i pri ispitivanju prodornim tečnostima (penetrantima) i ispitivanju magnetnim

praškovima. Obično se posmatranje predmeta obavlja pomoću lupa sa odgovarajućim uvećanjem 2-20

puta. Zbog smanjenog vidnog polja i dubinske oštrine, pri većim uvećanjima koriste se mikroskopi sa

uvećanjem 8-50 puta.

Lupa

Lupa je jednostavni optički sistem od jednog ili više sočiva. Najčešće je sabirno sočivo, pomoću koga se dobijaju uvećani likovi malih predmeta ili detalji na predmetu kontrole. Kod sistema sa više sočiva,

postižu se veća uvećanja i jasniji lik. U otkrivanju grešaka ili oštećenja površina i pri oceni stanja

površina, koriste se standardizovane lupe, za koje treba konsultovati važeće propise za sredstva za

vizuelna ispitivanja.

Jedna od klasifikacija lupa je:

tip A: lupe sa jednim elementom sa uvećanjem do 3×,

tip B: lupe sa više elemenata sa uvećanjem do 10×,

tip C: dublet lupe sa uvećanjem do 15×,

C1 - monokularne,

C2 - binokularne,

tip D: lupe sa konkavnim ogledalom, sa reflektorom na prednjoj strani, sa uvećanjem do 6×.

Za široko područje industrijske primene koriste se lupe sa jednim ili više elemenata sa linearnim

uvećanjem od 2× do 4×, pregledne lupe, čija prednost je lako rukovanje i binokularno posmatranje

relativno bez naprezanja.

Uvećanje standardnih lupa (prividno uvećanje linearnih mera posmatranog predmeta) izraženo je sa:

fD

pl

U 1 (2.1)

gde su:

l – rastojanje oka od optičkog centra sočiva,

p – rastojanje lika od optičkog centra sočiva,

D – bliža tačka viđenja (normalna ili korigovana) i

f – žižna daljina sočiva.

Lupe sa većim uvećanjem omogućuju pregled manjih elemenata na predmetu:

64

pri većim linearnim rastojanjima kraće je rastojanje oka od sočiva;

kada se gleda samo jednim okom, kratko rastojanje izaziva dodatni zamor kontrolora;

vidno polje je suženo, čime se produžava vreme ispitivanja, dubina vidnog polja je znatno manja,

pa prostorni odnosi između pojedinih delova ispitivane površine teško mogu da se ocene.

Optimalna jačina osvetljenosti za ispitivanje sa malim uvećanjem zavisi od:

položaja radnog predmeta,

prirode površine i njene sposobnosti reflektovanja,

pravca osvetljenja,

skupljanja svetlosti ili gubitka svetlosti u optičkom sistemu.

Najpogodniji uslovi su kada se može menjati nagib površine, koja se ispituje i jačina osvetljenja. Jačina

svetlosti se prilagođava veličini greške, koja se očekuje i površini predmeta kontrole. Pri očekivanju prsline na poliranoj površini potrebno je osvetljenje, neznatno iznad sobnog osvetljenja. Pri očekivanju

prslina na gruboj površini (otkovak, odlivak), potrebno je osvetljenje od oko 5000 lx.

Pravac osvetljenja mora da odgovara sposobnosti reflektovanja ispitivane površine i svrsi ispitivanja. Periferija vidnog polja mora biti osvetljena, a promena jačine osvetljenja od sredine do spoljnih zona, ne

sme da bude veća od 3:1.

Skoro sve lupe (sem tipa A) se često izrađuju sa sopstvenim izvorom svetlosti. Sem lupa za ispitivanje

površine, rade se i lupe druge namene.

Mikroskopi

Mikroskopi su složeni optički sistemi, koji se koriste za ocenu kvaliteta materijala i analizu karaktera grešaka, preloma materijala i sl. U industrijskoj proizvodnji mikroskopi se uglavnom koriste za

određivanje karaktera greške, istraživanje grešaka pri vizuelno-optičkim ispitivanjima, ispitivanjima

prodornim tečnostima i ispitivanjima magnetnim praškovima, kao i u slučajevima kada je potrebno

postići veliku osetljivost kontrole, kada je kontrolisana površina veoma mala, pri kontroli posebno

odgovornih proizvoda i sl.

Karakterišu se velikim dijapazonom uvećanja 1,5× do 2.000×, dijapazonom vidnog polja od 80-0,15 mm i

rezolucijom 50 do 0,20 μm.

Prema uvećanjima se dele na:

mikroskope sa malim uvećanjem (10-20×),

mikroskope sa srednjim uvećanjem (20-100×),

mikroskope sa velikim uvećanjem (100-2000×).

Jedan od kriterijuma za moć razlaganja mikroskopa dobija se po:

sin2/1022,1 6 nR cm (2.2)

gde je:

λ – talasna dužina svetlosti,

α – poluugao osvetljenog konusa, koji polazi sa uzorka ka objektivu,

n – indeks prelamanja sredine između uzorka i objektiva.

Proizvod n·sinα ne prelazi 1, osim u slučaju kada se koristi imerziono ulje i tada iznosi nešto manje od 1,4. Moć razlaganja mikroskopa zavisi od talasne dužine upotrebljene svetlosti. Veličina n·sinα, koja

karakteriše objektiv, određuje veličinu uvećanja, koje se može postići i naziva se numeričkom aperturom.

U raznim primenama se nalaze različite aproksimacije krajnjih izraza za numeričke aperture.

65

Uređaji za ispitivanje udaljenih predmeta

Za kontrolu i ispitivanje udaljenih predmeta (rastojanja veća od 250 mm) upotrebljavaju se teleskopski

uređaji za direktno posmatranje (binokulari, durbini, teleskopske lupe). Koriste se za ispitivanje predmeta

složenog oblika (sa velikim udubljenjima, otvorima, procepima) i elemenata ili delova, koji su u

granicama direktne vidljivosti, ali na rastojanju većem od onog, koje posmatrač može da vidi. Najveću primenu ima teleskopska lupa. Teleskopske lupe su monokulari sa prizmom, uvećanja 4× i sa izmenjivim

objektima različitih uvećanja.

Uređaji za kontrolu nepristupačnih mesta

Za vizuelnu kontrolu nepristupačnih mesta, koriste se različita optička sredstva (ogledala, endoskopi).

Ogledala za posmatranje

Ogledala za posmatranje služe za unutrašnju kontrolu većih predmeta koji poseduju unutrašnju šupljinu

ali i za posmatranje nedostupnih delova svih vrsta i tipova tehničkih sistema (mašina), slika 3.2.

Slika 3.2. Ogledala za posmatranje

Najjednostavniji oblik ogledala za vizuelno ispitivanje je ogledalo sa drškom, slično ogledalcu, koje se koristi u stomatologiji. Uvlačenjem ovog ogledalca kroz neki otvor u unutrašnjost predmeta kontrole,

može se, spolja gledajući, videti oku nepristupačno mesto. Primenom raznih veličina i oblika ogledala,

proširuje se mogućnost primene ovog sredstva. Ogledala igraju bitnu ulogu u sistemima za osvetljavanje, kada pripadaju oblastima katadioptičkih (u kombinaciji sa sočivom) i čisto ogledalnih kombinacija.

Koriste se u varijantama sfernih, asferičnih, sferno-eliptičkih kondenzora.

Širu primenu ovog jednostavnog optičkog sistema ograničava mali deo unutrašnje površine, koji se može

pomoću ogledala videti usled pravolinijskog prostiranja svetlosti, ali treba imati u vidu da je:

slabo razaznavanje usled nedovoljne osvetljenosti na mestu ispitivanja i

inverzni lik u ogledalu u odnosu na stvarni izgled.

Posmatrač unutrašnosti cevi i rezervoara

Posmatrač unutrašnosti cevi i rezervoara je jednostavan instrument velikih mogućnosti, koji služe za

posmatranje unutrašnjosti manjih cevi, bušotina i rupa. Može se koristit za posmatranje unutrašnjosti cevi

prečnika od 5 do 32 mm, a dužine do 200 m.

Alenov posmatrač unutrašnjosti šupljine cevi

Alenov posmatrač unutrašnjosti šupljine cevi sastoji se od male sonde i uveličavajućeg stakla. To je

minijaturni optički instrument koji se koristi za posmatranje unutrašnjosti kotla, kroz mali otvor 50 mm.

Endoskopi

Endoskopi (još se nazivaju i boroskopi, fibreskopi, periskopi i sl.) su tanki cevasti optički instrumenti, koji omogućuju kontrolu teško pristupačnih mesta bez demontaže sistema – mašine. Omogućavaju

vizuelno posmatranje unutrašnjosti cilindara, cevi ili sličnih cilindričnih delova, a pogotovo onih delova

koji imaju nepovoljan unutrašnji pritisak (kotlovi, rezervoari). Naročito se koriste za osmatranje delova sistema u mračnim prostorijama, ozubljenja u prenosnicima, sudovima pod pritiskom itd. Endoskopi

66

omogućavaju da se vrši potpuna kontrola nepristupačnih delova golom oku jednog tehničkog sistema

(mašine) – samim tim daje se upozorenje na eventualnu pojavu neželjenih, iznenadnih oštećenja i havarija. Omogućavaju otkrivanje: pukotina, taloga, korozije, erozije, promene boje (temperaturne) itd.

Obično se kaže da je endoskop produženo oko održavalaca (sl. 3.3).

Princip rada endoskopa se sastoji u osmatranju objekta kontrole pomoću specijalnog optičkog sistema, često smeštenog u tanko cilindrično zaštitno kućište. Oni omogućavaju prenos slike na određenu daljinu (i

do nekoliko metara). Dimenzije endoskopa variraju – prečnik od 5 mm do 45 mm i dužina od 100 mm do

10 m. Odnos dužine i poprečnog preseka endoskopa je >>1.

Prema sistemu prenosa slike endoskopi se dele na:

endoskope sa sočivima,

endoskope sa optičkim vlaknima i

kombinovane endoskope.

Endoskop sa sočivima se sastoji od izvora svetlosti za osvetljenje objekta, pribora koji se demontira po potrebi, od prizmi ili ogledala za određivanje različitih pravaca i vidnih uglova uređaja, objektiva

prenosnog optičkog sistema i okulara. Svi ovi elementi su smešteni u cilindrična kućišta. Povećanje slike

pomoću endoskopa je 0,5-5 puta. Promenom izmenjivog dela ili čitave glave endoskopa, dobija se željeni pravac i vidni ugao posmatranja. Endoskopom sa sočivima otkrivaju se ogrebotine, prsline, korozione

mrlje, udubljenja i druge greške dimenzija 0,02-0,08 mm u šupljim objektima, dužine do 10 m i

unutrašnjeg prečnika 5-2.100 mm i više. Endoskopi sa sočivima su obično krute konstrukcije. U novije

vreme su konstruisani endoskopi sa sočivima, sa kućištem na pojedinim mestima elastičnim, koji se savijaju do 10o u odnosu na osu uređaja. Često se koriste za pregled unutrašnjosti bloka motora, gde se

posmatraju detalji.

Slika 3.3. Endoskopi

Mogućnosti tehničke endoskopije su znatno proširene primenom optičkih vlakana kao prenosioca svetlosnog signala, odnosno slike. Optička vlakna predstavljaju skup tankih staklenih i drugih plastičnih

niti za prenos svetlosnih signala. Niti su prečnika 10-20 μm, a 80.000-120.000 niti su spojene u obliku

kabla, ukupne debljine 20-10 mm. Svaki elementarni prenosnik svetlosti obložen je spoljnim tankim

slojem stakla (debljine 1-2 μm), koji ima niži koeficijent prelamanja. Svetlost dovedena na početak staklenog vlakna prolazi duž vlakna, reflektujući se od jednog do drugog zida, sve do izlaza na drugom

kraju. Slika se tako prenosi bez obzira na pravu ili krivu optičku osu vlakna. Unutrašnja površina vlakna

ima izuzetno visok koeficijent refleksije, pa je apsorpcija svetlosti unutar vlakna zanemarljivo mala. Sliku

67

predmeta je moguće predstaviti razlaganjem na veliki broj tačaka. Uloga svetlosnog kabla je da putem

vlakna prenese svetle i tamne tačke, koji su sastavni deo slike. Pojavom svetlosnih kablova otvorene su nove mogućnosti u vizualnom ispitivanju nepristupačnih površina. Elastičnost staklenih kablova je

omogućila konstrukciju uređaja za ispitivanje – endoskopa u obliku savitljive cevi, pristupačne

unutrašnjosti predmeta kontrole. Smeštanjem izvora svetlosti van predmeta kontrole i dovođenjem svetlosti kroz vlakno (hladni izvor svetlosti), proširena je mogućnost korišćenja endoskopa i na kontrolu

zapaljivih i eksplozionih prostora. Praćenje ispitivanja se može obaviti i na TV monitorima, uz

mogućnost povećanja prikaza, čime se postiže veća osetljivost. Uređaji se mogu opremiti i priborom za

povećanje prikaza, dokumentovanje nalaza, najčešće fotoopremom.

Moguće je ispitivanje kombinovati i sa drugom mernom opremom, za određivanje hrapavosti ili

temperature. Dimenzije endoskopa variraju u funkciji, zavisno od vrste.

Postoje dve vrste endoskopa: kruti i fleksibilni.

Kruti endoskopi se koriste za pristupačna mesta, obično kod objekata sa pravolinijskom geometrijskom

(cevi) i sa većim šupljinama (komore, rezervoari). Koriste se za preglede kondenzatorskih cevi, za

preglede izmenjivača toplote za parne turbine, kao i skupljače pare i doboše pare (ekonomajzere);

otkrivanje taloga, korozije i pukotina na unutrašnjoj površini cevi.

Fleksibilni endoskopi (fleksiskopi) se koriste za kontrolu teško pristupačnih mesta i elemenata složene,

posebno krivolinijske geometrije. Za razliku od klasičnih optičkih metoda, slika se prenosi po principu

višestruke totalne refleksije svetlosti u svakom vlaknu snopa od fiberglasa. Prenesena slika se ne razlikuje od originala, jasna je i oštra, bez obzira na zakrivljenost snopa. Uvećanje je moguće i do 10 puta, što

omogućava otkrivanje i najmanjih prslina. Većina modela fleksiskopa poseduje mehanizam daljinskog

fokusiranja objektiva i savijanja prednjeg kraja (glave) na dve ili četiri strane za 123o. Primenom glava fleksiskopa sa različitim vidnim uglovima i mogućnošću promene pravca posmatranja, mogu se detaljno

analizirati mesta posmatranja. Koriste se preglede mesta propuštanja (pukotine) kod sistema sa

povećanim pritiskom – turbine, cevi pod pritiskom; generatori pare; pregled svih tipova varova kod istih

sistema; pregled kućišta i ostalih elemenata od čeličnog liva (priključci za merenje pritiska, naglavci regulacionih ventila i sl.); pregled ventilatora; pregled namotaja rotora i statora motora; pregled gasnih

turbina.

1. TV sistemi endoskopa

Mali TV sistemi endoskopa ne samo da znatno proširuju dosadašnje mogućnosti primene tehničkih

endoskopa, već mogu da zamene krute i fleksibine endoskope sa sondama. Sistem se sastoji od osnovnih

jedinica: glave kamere, komandne jedinice i monitora. Glavni deo (jezgro) glave kamere je prijemnik za veliku svetlosnu osetljivost, sa velikim razmakom redova, sa stepenovanjem sive vrednosti kao i

rezistence nasuprot efektima zasenjivanja. Objektivi na glavi kamere su izmenjivi. Na raspolaganju su

objektivi sa širokim uglom za pogled unapred i cirkularno posmatranje (360° u cevi) kao i objektivi sa

90° za bočni pregled, i rotacioni objektivi koje pokreće motor (npr. za kontrolu zidova cevi). Svi

standardni objektivi osvetljeni su halogenim lampama.

2. Korišćenje endoskopije u termoelektranama

Kruti endoskopi, koji su najpre počeli da se primenjuju, korišćeni su za dijagnostičke preglede kondenzatorskih cevi, izmenjivače toplote za parne turbine, kao i skupljače pare i doboše (na primer,

pomoću krutog endoskopa, vršeni su pregledi cevi kondenzatora radi otkrivanja taloga, korozije i

pukotina na unutrašnjoj površini cevi).

Od 1970. godine osetno se povećala efikasnost dijagnostičkih pregleda bez rasklapanja delova turbina. Tada su počeli da se koriste savitljivi endoskopi od staklenog vlakna, sa pokretnim objektivima za više od

180°, sa izvorom svetlosti i uređajem za fotografisanje. Mesta usisavanja vazduha bila su utvrđena

pomoću specijalnog uređaja na prostoru gde se zaptivač vratila rotora niskog pritiska spaja na strani srednjeg pritiska sa spojnom cevi za oduzimanje pare. Za tačno utvrđivanje mesta propuštanja trebalo je

da se obavi veoma skupo otvaranje turbine. Umesto toga, pomoću savitljivog endoskopa mesto

propuštanja bilo je utvrđeno vrlo brzo (to je bila pukotina dužine u zavarenom sočivu kompenzatora, koje elastično i nepropustljivo spaja izlaznu cev sa kućištem zaptivača vratila, hermetički spojenog sa

osloncem ležaja). Pošto se tačno odredilo mesto oštećenja, pukotina je zavarena, posle prethodnog

skidanja čeličnog lima za zaštitu erozije unutar izlazne cevi. Zatim je, pomoću endoskopa od staklenog

vlakna, izvršen pregled korena zavarenog šava.

68

Za vreme zaustavljanja jedne turbine, savitljivim endoskopom pregledan je pretposlednji venac

radnih lopatica rotora niskog pritiska, jer su radne lopatice druge turbine već imale oštećenja. Zahvaljujući okretnom objektu i savitljivosti endoskopa od staklenog vlakna, bilo je moguće da se kroz

rešetke radnih i usmerenih lopatica poslednjeg stepena kontroliše celokupna površina svih lopatica

pretposlednjeg (ili bilo kog drugog) stepena turbine.

U prvoj fazi korišćenja savitljivih endoskopa pretežni deo pregleda odnosio se na radne lopatice, dok se

kasnije endoskopija sve više koristila za kontrolu kućišta od čeličnog liva. Za vreme kraćih zaustavljanja,

uz hlađenje ispitivanih delova od čeličnog liva na temperaturi ispod 80°C kroz postojeće otvore (linije

drenaže, priključke uređaja za merenje pritiska, naglavke regulacionih ventila i sl.), a u novim turbinama preko specijalno predviđenih priključaka za endoskopiju, vrše se sa određenim ciljem ispitivanja onih

delova cilindra gde su već bile zapažene pukotine ili se one, na osnovu stečenog iskustva na analognoj

opremi, mogu očekivati.

Endoskopija traje približno jedan dan, pošto se oprema prethodno ohladi. Pregledi mogu blagovremeno

da se planiraju, kao i potrebne mere za uspostavljanje ispravnog stanja u toku remonta. Uporedo sa

planiranjem mera za uspostavljanje ispravnog stanja delova od čeličnog liva, endoskopija omogućava da

se uspešno kontroliše njeno delovanje na uštede u eksploataciji takvih snažnih turboagregata. Endoskopija pomenutih delova, zahvaljujući informacijama o vrsti i obimu oštećenja, upozorava rukovodstvo

elektrana na mogućnost iznenadnih većih oštećenja, sa dužim zastojem energetskih agregata. Pri

izvođenju remonta većeg obima, endoskopija omogućava da se vrši potpuna kontrola delova od čeličnog liva, nepristupačnih za običan pregled, naročito, na primer, u prstenastim ulaznim kanalima grupe

mlaznika, između sedla regulacionog ventila do regulacionih lopatica mlaznika i sl. Mnoge snažne parne

turbine i snažni industrijski turboagregati opremaju se, u fazi projektovanja i izrade, priključcima za endoskope u cilidrima visokog, srednjeg i niskog pritiska. Tako, na primer, priključci za endoskope u

cilindrima visokog i srednjeg pritiska smeštaju se u prstenastom kanalu oduzimanja pare iza poslednjih

redova lopatica, što omogućava kontrolu sistema lopatica na pojedinim delovima. Endoskopija

omogućava da se za vreme kraćih zaustavljanja bez otvaranja cilindra otkriju tragovi zadiranja lopatica usled radijalnih i aksijalnih preklapanja zazora, pojave erozije na lopaticama i u cilindrima, oštećenja

lopatica stranim telima, ukošenje lopatica usled pojave pukotine u korenu, kidanje bandažne trake

pukotine na radnoj strani lopatice i sl.

Do generalnog remonta, endoskopija sistema lopatica i vratila može da se koristi naročito pri otkrivanju

raznih pogoršanja, koja se sporo razvijaju, kao što su na primer, pomeranje i deformacija unutrašnjih

kućišta, tragovi zakačinjanja, erozija, pomeranje lopatica brave i slično.

Na osnovu endoskopije dobija se dopunski materijal za određivanje rokova izvođenja generalnog

remonta, njegovog obima i trajanja. Ovo je naročito aktuelno za atomske elektrane, u kojima, u skladu sa

ciklusom zamene gorivnih elemenata reaktora, može da se vrši remont jednog ili dva cilindra. Ovde

endoskopija za vreme kratkotrajnih zaustavljanja pomaže da se napravi plan izvođenja remonta i da se

izabere cilindar na kojem je najpotrebnije obaviti remont.

Koristeći endoskopiju mogu da se vrše pregledi turbogeneratora, bez vađenja rotora. Tako, na primer, na

jednom turbogeneratoru trebalo je da se obavi vizuelna kontrola rotora. Pregled rotora generatora i savitljivim endoskopom od staklenog vlakna, kroz rešetku ventilatora, nije pokazao nikakve opasne

promene u poređenju sa stanjem nađenim pri prethodnom remontu. Zato se odustalo od vađenja rotora, pa

i je nastavljena eksploatacija turbogeneratora. Pomoću savitljivog endoskopa obavlja se pregled

unutrašnjosti ventilatora, poklopca, klipova u žlebovima i čeonih delova namotaja rotora i statora,

uključujući i njihovo fotografisanje.

S obzirom na uspešnu primenu endoskopa u eksploataciji avionskih motora, proizvodači stabilnih gasnih

turbina odlučili su da se kao sastavni deo remonta i nadzora uvrsti kontrola endoskopima, kroz unapred podesno raspoređene otvore. Endoskopija pojedinih sklopova gasnih turbina omogućava da se obavi

vizuelna kontrola radnih i regulacionih lopatica turbina i kondenzatora, i to: pojava taloga, erozije,

visokotemperaturne korozije, promene boje delova posle prekoračenja maksimalne vrednosti temperaturnih naprezanja u regulacionim i radnim lopaticama turbina, erozione pojave i stvaranje prekida

žice za prigušivanje oscilacija i u bandažnoj žici regulacionih i radnih lopatica. Šuplje vratilo može

naknadno da se pregleda iznutra, kroz otvor za rashladni vazduh za vreme izvođenja remonta. Vešalice,

obloge za termičku zaštitu u komori za sagorevanje, ulazni kanali, kućica mlaznika – mogu da se

69

kontrolišu bez rasklapanja. Posle rasklapanja cevi gorionika može da se izvrši pregled prelaznih

elemenata do prvog reda lopatica i ustanovi da li su se pojavile pukotine usled toplotnog širenja i habanja.

U generatorima pare, koji se nalaze na drugom mestu prema korišćenju endoskopa – odmah iza parnih

turbina, glavno mesto pripada vizuelnoj kontroli opreme koja se nalazi pod pritiskom, kao što su, na

primer, paroskupljači, hladnjaci, zagrejači, liveni delovi, cevovodi i dr.

Noviji sistemi (pogotovo turbine) imaju specijalno predviđene priključke za endoskopiju – i to na onim

mestima gde su već bile zapažene anomalije (pukotine) ili na onim mestima gde se mogu očekivati

pukotine (na osnovu iskustva).

Endoskopija omogućava da se prošire granice kontrola, koje su se do sada izvodile i doprinosi njihovom pojednostavljivanju. Tako, na primer, mlaznici i merne dijafragme mogu da se kontrolišu na habanje do i

posle prijemnih ispitivanja. Ovde treba koristiti endoskope za kontrolu u teško pristupačnim zonama,

između zaklona i ozida sa strane dimnih gasova, kao što su, na primer, mesta učvršćenja cevi.

Metode kontrole boje

Često se na osnovu boje delova, usled određene fizičke promene sistema koji se posmatra, može se dijagnostikovati stanje tehničkog sistema. Često izražena promena boje pri promeni temperature (npr.

usijanost, termografija). Na primer, ako četkice elektromotora varniče, javlja se plav odsjaj.

Metode kontrole mirisa

Takođe, čulo mirisa se često koristi u dijagnostici, ali za kvalitativne ocene stanja jer je gotovo nemoguće

vršiti kvantitativna merenja mirisa. Preteranim povećanjem temperature (pregrevanjem) mašinskih i

elektro elemenata dolazi do pojave mirisa (varničenje, guma, plastika, itd.).

70

OBJEKTIVNE DIJAGNOSTIČKE METODE

U narednim poglavljima biće objašnjene sledeće objektivne dijagnostičke metode:

metode kontrole radnih parametara (energetski, toplotni i drugi postupci),

metode kontrole produkata habanja i sagorevanja (kontrole hemijskih sastava),

metode geometrijskih kontrola (utvrđivanje dimenzija delova sistema),

vibroakustične metode,

metode kontrola (ispitivanja) bez razaranja (magnetne kontrole, ultrazvučne kontrole,

radiografske kontrole itd.),

metode kontrola korozije i

metode kontrola električnih parametara (napona, struje, otpora itd.).

Metode kontrole radnih parametara

Metode merenja temperature

Za merenje temperature (praćenje termičkog stanja) mogu se koristiti sledeći uređaji:

kontaktni uređaji (termometri, termostati, termistori, termoparovi i sl.),

beskontaktni uređaji (termometarski pištolji, optički pirometri, radijacioni pirometari,

termografske kamere itd.) i

indikatorski uređaji (boje, temperaturne krede, papir, kuglice i slični materijali koji su

osetljivi na promenu temperature).

Koji će se uređaj koristiti zavisi od tehničkog sistema čija se temperatura želi meriti (pratiti). Sigurno je

da ni jedan uređaj nije potpuno i uvek primenjiv, već je više ili manje ograničen svojim karakteristikama,

bilo da se radi o površinskim merenjima temperature ili o merenju u unutrašnjosti nekog uređaja ili

sistema.

1. Kontaktni uređaji

Kod kontaktnih metoda merni element je u neposrednom kontaktu sa sredinom čija se temperatura meri.

Tačnost merenja uslovljena je nizom faktora koji određuju mogućnost toplotnog kontakta mernog elementa i merne sredine. Sa stanovišta održavanja, posebno je važna mogućnost praćenja termičkog

stanja čvrstih delova sistema na osnovu čega se može doneti ocena o termonaponskom stanju sistema.

Merenjem temperature fluida, pored ocene stanja procesa, može se indirektno sagledati temperatursko

stanje sistema.

Kontaktni uređaji obezbeđuju lokalnu indukciju (termometri) ili kontrolišu određenu funkciju

temperature (termostati). Uslov je da se ostvari dobar termički kontakt, bilo utisnućem u površinu ili

uronjenjem u fluid.

Najčešći i najjednostavniji oblici merenja temperature, koriste osobinu širenja žive i alkohola.

Bimetalni senzor se upotrebljava za merenje visokih temperatura, nisu pogodni za površinska merenja i

manje su osetljivi od senzora koji se koriste širenjem tečnosti.

2. Beskontaktni uređaji

Beskontaktne metode zasnivaju se na principu merenja elektromagnetne energije zračenja. Ove metode

su vrlo pogodne za primenu u održavanju, jer omogućavaju brzo utvrđivanje radne sposobnosti odnosno

tehničkog stanja celog sistema pri periodičnim kontrolama, naročito pogodne termovizijske kamere koje

daju sliku temperaturnog polja sistema.

Termometarski pištolj. – To je ručni instrument za precizno merenje površinske temperature, ili

predmeta u pokretu, bez dodira površine, sl. 4.1. Može da meri temperature bilo koje tečnosti i čvrstog

71

materijala – plastike, hemikalije, metala, gume, keramike, vlaknastih materijala, stakla itd. Postoji

nekoliko modela ovog termometra, a svaki je programiran da meri temperature određenog dijapazona –

od 20oC do 1650oC.

Može se upotrebiti za:

skeniranje površine za ’’grejne tačke’’ – otkazi provodnika ili spoljno oblaganjem

kontrolu visokih peći i kotlova, kao i temperature u cevima,

kontrolu električnih instalacija, motora, transformatora,

održavanje temperature grejnih elemenata,

očitavanje temperature topljivih metala itd.

Sl. 4.1. Termometarski pištolj

Optički pirometar. – Iskorišćen fenomen da se nevidljive radijacije na temperaturama iznad 50oC

pretvaraju u vidljive učestalosti, sl. 4.2. Kontrolisano zagrevanje vlakna odnosno boje vlakna upoređuje

se sa bojom zagrejanog tela ili gasa gde se želi merenje temperature i na osnovu istih boja očitavaju se temperature na instrumentu. Funkcija optičkih pirometara se zasniva na činjenici da svako telo na

temperaturi iznad apsolutne nule zrači energiju koja je srazmerna ukupnoj temperaturi tog tela i koja se

može izborom odgovarajućeg detektora precizno izmeriti i pretvoriti u informaciju o temperaturi.

Primena: U slučajevima gde je nemoguće obezbediti direktan kontakt sa objektom čija se temperatura meri, bilo zbog toga što se on kreće ili zato što je pod visokim naponom ili je iz drugih razloga

nepristupačan kao i tamo gde je prenos toplote sakontrolisanog medija na senzor (npr. termoelektrični)

loš, pirometri su idealano, a često i jedino rešenje.

Sl. 4.2. Fiksni optički pirometar

Radijacioni pirometri. – Imaju optički sistem koji energiju zračenja usmeravaju na senzor, a vidljivo

zračenje na okular da bi se time tačno lokalizovalo mesto merenja temperature. U zavisnosti od temperature, na senzoru se pojačava izlazna veličina i dovodi na instrument kalibrisan za direktno

očitavanje temperature. Opsezi merenja su od oko 50OC do 4000OC.

72

Infracrvene kamere (termografija – termovizija). – Kao beskontaktna temperaturna merna metoda,

infracrvena termografija omogućuje otkrivanje raznolikih potencijalnih grešaka i to bez potrebe prekida

procesa proizvodnje i troškova koji su povezani tim prekidom, sl. 4.3.

Sl. 4.3. Termovizijska kamera

Ovi instrumenti su vrlo složeni i sa širokim mogućnostima primene. Kod infracrvenih kamera otklonjen je

nedostatak radijacionog pirometra, koji očitava samo srednje vrednosti temperatura s posmatrane

površine. Posmatrana površina je izdeljena na hiljade manjih sastavnih površina a sa svake takve površine meri se intenzitet zračenja a time i temperatura. Termička slika pretvara se u vidljivu koja se prati na

ekranu a time kontroliše i usmeravanje kamere. Na ekranu dobijamo termičku sliku koja bi bila istovetna

onoj koju bi naše oči videle kada bi bile osetljive na toplotne, a ne samo na svetlosne zrake.

Kod merenja temperature sa površina, mogućnost primene ovih instrumenta, u odnosu na prethodne

pribore, vrlo je velika. Međutim, kada se radi o merenju temperature u nekoj unutrašnjosti ili kad su

merna mesta zaklonjena toplotnim izolacijama, mogućnost infracrvenih kamera je ograničena. Ipak

nedostatak se u većini slučajeva može izbeći, ako se radi o nekoj neispravnosti, zahvaljujući činjenici da

uvek postoji neki toplotni put od izvora zagrevanja do posmatrane površine.

Termovizija se nezamenljivo potvrdila i našla svoju primenu u svakodnevnoj praksi: u industriji čelika,

cementa i sličnim industrijama, postoje brojni postupci koji su vezani za stvaranje, očuvanje i distribuciju

toplote energije a mnogi procesi delovanja rada i kontrole su vezani za temperaturu.

Zahvaljujući termoviziji, u ovim industrijskim sistemima načinjen je veliki korak u dijagnosticiranju

stanja ozida u visokim pećima, livnim loncima, konvertorskim posudama za tečni metal, rotacionim pećima i sl. Stanje ozida, npr. kod vagona (lonca koji služi za transport od visoke peći do konvertora),

ranije je određivano na osnovu prenete količine tečnog metala. Sada, pomoću termovizije kontinualnim

praćenjem temperatura na omotaču, koje su u direktnoj zavisnosti od stanja ozida, određujemo granicu

bezbednog rada i vremena početka remonta lonca. Posle izvršenog ponovnog ozida, termovizijom se vrši

kontrola izvedenih radova (primer iz industrije čelika).

Primenom termovizije omogućena je kontrola ozida na svim procesnim pećima i dimnjacima, zatim sa

pronalaženjem zacepljenja i prskanja cevovoda, kontrola izolacija cevi utvrđivanje nivoa tečnosti u

rezervoarima, ne prekidajući proces rada sistema itd.

3. Indikatorski uređaji

Indikatorske metode za zasnivanju na osetljivosti pojedinih materijala (boje, krede, papira, kuglice) na promenu, odnosno porast temperature. Primenom ovih materijala može se samo ustanoviti približno

postignuta maksimalna temperatura neke površine, što u praćenju stanja nema većeg značaja ali ima za

razne radove održavanja.

Termoindikatori. – To su jednostavne metode za praćenje temperature koje se baziraju na topljenju materijala ili promeni boje pri određenim temperaturama. Oni mogu biti reverzibilni i ireverzibilni, tj. oni

koji zadržavaju prvobitnu boju kada temperatura postane niža od one na kojoj reaguje termoindikator i

oni koji trajno izgubio boju kada se premaši temperatura reagovanja. Ovakva vrsta indikacije koristi se u

slučajevima kada se radi o kontroli zagrevanja, kada ne postoji stalni nadzor na mernom mestu.

73

Metode merenja ugaone brzine i broja obrtaja

Merenje ugaone brzine i broja obrtaja koristi se za proveru rada motora , turbogeneratora , vretena alatnih

mašina i dr. Sem toga, merenje brzine vozila svodi se na merenje ugaone brzine. Pribore za merenje

ugaone brzine obrtanja vratila mašina nazivamo tahometri. Po principu rada oni mogu biti: mehanički

(centrifugalni, frikcioni, vibracioni i sl.), magnetno-indukcioni, električni, elektro-impulsni, fotoelektrični

i stroboskopski.

Indukcioni tahometar s vrtložnim strujama. – Princip ovog tahometra zasniva se na elektromagnetskoj

indukciji. Permanentni magnet obrće se zajedno sa osovinom koja je u vezi s mernim objektom čija se brzina meri. U polju magneta NS nalazi se cilindar u obliku čaše od dijamagnetnog materijala (Cu, Al,

bronza)

Indukcioni tahogeneratori. – Postoji više varijanti indukcionih tahogeneratora za merenje broja obrta

odnosno ugaone brzine:

sa obrtnim kalemom na rotoru i nepoktretnim permanetnim magnetima u statoru

sa obrtnim višepolom permanentnim magnetom – rotorom i nepokretnim namotajima u

statoru.

Merni princip stroboskopskog efekta. - Stroboskopski efekat omogućuje ispitivanja i merenja

periodičnih odnosa repetitivnih pojava na pokretnim objektima, koristeći bleskajuću svetlost koja se

emituje na merni objekat i čiji se učestalost bleskanja može podešavati. Sinhromzacijom učestalosti

bleskajuće svetlosti sa učestalošću pojave, tj. merene veličine, dobija se utisak da objekt miruje. Ta pojava nastaje zbog inercije čovečjeg oka koje brze redoslede kratkih blesaka prima kao neprekidnu

svetlost.

Stroboskop ima elektronsku ˝bljeskalicu˝ (elektronsku cev) punjenu neonom ili ksenonom. Na rešetku cevi dovode se periodični impulsi čija se učestalost može podešavati npr. pomoću multivibratora. Na

mernom objektu obeleži se jasna kontrastna oznaka, npr. bela crta ili slično.

Metode merenja pritiska

Često dolazi do otkaza delova mašine zbog maksimalnog pritiska i oscilacija pritiska u delovima sistema.

U praksi se ne može uvek jednostavnim sredstvima pomoći, a da pri tome ne dođe do ograničenja

produktivnosti koja se zahteva od mašine. Da bi se odstranio ili bar smanjio maksimalni pritisak najpre

treba objasniti kako da se izmeri maksimalni pritisci i kolebanja pritiska u kružnom kretanju (ciklusu).

Za merenje pritiska obično se koristi manometar. Manometri mogu da se priključe pomoću cevnog zavoja

na svako mesto ciklusa tako da se registruje pritisak koji vlada na određenom mestu. Pritisak koji traje

duže vreme može besprekorno da se meri na ovaj način. Manometri imaju određenu inerciju i ne mogu

reagovati na kratko trajanje pritiska.

Za ispitivanje pojave i merenje toka pritiska u cevima i komandnim organima preporučuju se korišćenje

˝boljij˝ mernih uređaja ili njihovo korišćenje od slučaja do slučaja.

Metode merenje protoka

Vezano za određivanje uslova gde se primenjuju merači protoka pomenućemo neke od

primenjenih rešenja u industriji:

cifarski merač protoka fluida,

hodomer,

cifarski merač zapremine fluida.

Svaka od metoda koju primenimo za merenje protoka ili zapremine fluida predstavlja problem za sebe, i to zbog neadekvatnog rešenja merača protoka i zapremine fluida. Sva tri primera imaju svoje osobenosti u

pogledu tačnosti, namene i mesta primene.

74

Metode merenja obrtnog momenta

U zavisnosti od režima rada mašine, obrtni moment može da bude statički i dinamički, dok dinamički

moment može da bude stacionaran (dM/dt=0) i nestacionaran M(t)≠0. (sl. 4.4.)

Sl. 4.4. Blok šema uređaja za beskontaktno merenje momenta na osovini koja rotira

Merenjem dinamičkog obrtnog momenta saznajmo o karakteru opterećenja (ravnomerno, periodično,

impulsivno itd.), čime se otkrivaju (dijagnosticiraju) uzroci i postupci za njihovo odstranjenje.

Za merenje se najviše primenjuju tenzometarske merne trake koje se najčešće lepe na elastični torzioni dinamometar i izvode se kao standardne merne jedinice ili kao merni uređaji u ugrađenom

pogonskom stanju. Obično se ovakve jedinice umeću između motora i ulaznog vratila neke radne mašine

i to pomoću krutih spojnica koje omogućuju radijalno i aksijalno podešavanje vratila.

Merenje obrtnog momenta (momenta torzije) tenzometarskim mernim trakama. - Kod vratila

opterećenih na torziju na površini se javljaju tangencijalni naponi pri čemu merne trake treba zalepiti pod

uglom α u odnosu na izvodnicu vratila pri kome se javljaju maksimalne dilitacije.

Mehanički torziometar sa stroboskopskom indikacijom obrtnog momenta. - Ovaj torziometar služi za merenje obrtnog momenta koji primaju radne mašine kao što su: centrifugalne pumpe, ventilatori,

turbokompresori i generatori. Koristi se i za merenje obrtnog momenta elektromotora, motora s

unutrašnjim sagorevanjem i dr. Torziometar se pri merenju stavlja između pogonske i radne mašine. Ovaj

torziometar se primenjuje za merenje konstantnih (stacionarnih) obrtni momenata.

Metode merenja mehaničke snage

Za merenje snage, rada i stepena iskorišćenja , koji su po prirodi proizvod ili količnik dveju mehaničkih veličina, koriste se složene računarske operacije. Mehanička snaga je proizvod obrtnog momenta i broja

obrtaja npr. kod motora s unutrašnjim sagorevanjem pritiska i protoka fluida, kod hidrauličkih motora ili

sile i brzine kod motornih vozila. U svakom slučaju moraju se izmeriti dve međusobne nezavisne veličine i združiti u proizvod. Multiplikacija se vrši računskim ili električnim putem. Osim toga, za određivanje

stepena iskorišćenja potrebno je najpre izmeriti ulaznu i izlaznu snagu, pre nego što se obrazuje količnik

[6, 7, 9].

Posebno mesto zauzima merenje indicirane snage motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Pri tome se pritisak u cilindru , u zavisnosti od puta klipa ili ugla kolenastog vratila, najčešće meri pijezoelektričnim

davačima s katodnim osciloskopom.

75

Metode merenja vremena

Većina mernih parametara sistema zavisi od vremena , odnosno vremenske su funkcije. Zbog toga je

potrebno meriti vreme. Za te svrhe koristi se konvencionalni i specijalnim merači vremena.

Pored uobičajenog merenja vremena, potrebno je meriti i trenutke vremena, odnosno kratke intervale, kao

npr. tačku paljenja smeše kod motora SUS i sl.

Metode merenja tvrdoće

Osnovni postupci za merenje tvrdoće su nemehaničke i mehaničke prirode. Pri tome se koriste statičke

(Rokvel, Vikers i dr.) i dinamičke (udarni otisak po minerološkoj skali i dr.) metode određivanja tvrdoće.

Metode za ocenu stanja tribomehaničkih sistema na osnovu analize produkata

habanja i sagorevanja u mazivu/ulju

Karakteristike maziva

Najčešće korišćeni postupak za smanjenje trenja i habanja je podmazivanje. Razdvajanje tarućih površina

slojem ili filmom neke materije omogućava da se relativna kretanja tela ostvare sa što manjim gubitkom

energije i neznatnim oštećenjem površina. Materije koje imaju takva svojstva nazivamo maziva.

Karakteristike maziva su određene osobinama baznih ulja i aditiva. Sve karakteristike maziva se mogu

podeliti na:

fizičke,

hemijske i

eksploatacione.

U fizičke karakteristike spadaju: gustina, viskoznost, indeks viskoznosti, tačka paljenja, tačka tečenja,

isparljivost, emulzivne osobine, sposobnost rastvaranja gasova i izdvajanja gasova, stvaranje pene, konzistencija i penetracija masti, tačka kapanja, izdvajanje ulja iz masti, boja, specifična toplota i toplotna

provodljivost i druge.

U hemijske karakteristike spadaju: oksidaciona stabilnost, termička stabilnost, vodootporne osobine,

neutralizacioni broj, sadržaj pepela, sadržaj koksa, sadržaj vode, saponifikacioni broj i druge.

U eksploatacione karakteristike spadaju: EP svojstva i otpornost na habanje (test sa četiri kugle),

otpornost mazivog filma (Timken test), antihabajuća svojstva maziva kod zupčanika (FZG test ili

RYDER test), antihabajuća svojstva hidrauličnih ulja (Vickers test) itd.

Kontaminacija i degradacija maziva/ulja

Postoje brojne mogućnosti za kontaminaciju ulja, a time i za njegovu degradaciju. Kontaminacija i

degradacija ulja u eksploataciji ne mogu se potpuno sprečiti ali se mogu znatno usporiti, što je veoma važno i za ulje i za mehanički sistem. Brzina i stepen degradacije ulja upravo su proporcionalni brzini i

stepenu kontaminacije. Zbog toga je važno sprečiti brzu kontaminaciju ulja pre i u toku upotrebe. Spektar

kontaminanata ulja dosta je širok. Svaki kontaminant utiče destruktivno na ulje, umanjujući mu fizičko-

hemijske i eksploatacione karakteristike, a konačne posledice su skraćenje veka ulja i motora.

1. Kontaminacija i degradacija maziva/ulja pre upotrebe

Na relaciji od proizvođača do korisnika ulja, postoji niz mogućnosti za njegovu kontaminaciju i

degradaciju, nekada i do stepena neupotrebljivosti. Mogući kontaminanti su: benzin, dizel gorivo, neka

druga ulja, voda, prašina i drugi atmosferski kontaminanti.

2. Kontaminacija i degradacija maziva/ulja u toku upotrebe

U toku eksploatacije ulja menjaju se: hemijski sastav i karakteristike baznog ulja, hemijski sastav i osobine aditiva, a to znači i hemijski sastav ulja u celini, kao posledica kontaminacije i degradacije.

Najznačajniji kontaminanti ulja su: degradacioni proizvodi baznog ulja, degradacioni proizvodi aditiva,

čestice metala koje nastaju zbog procesa habanja, čvrste čestice koje u ulje dospevaju iz okoline, voda i

produkti sagorevanja goriva.

76

U toku eksploatacije dešavaju se sledeće promene: kontaminacija ulja proizvodima sopstvene

degradacije, nesagorelim gorivom, proizvodima nepotpunog sagorevanja goriva i kontaminantima različitog porekla. Vrsta, osobine i poreklo kontaminanata ukazuju na prirodu i stepen promena.

Ljuspičasti opiljci metala npr. ukazuju na habanje, dok zrnca različite veličine ukazuju na zamor

materijala. Analiza hemijskog sastava metalnih čestica ukazuje na habanje određenog elementa

tribomehaničkog sistema.

Tokom upotrebe menjaju se tribološke karakteristike svih elemenata tribomehaničkog sistema. Čvrsti

elementi trpe fizičke, a mazivo fizičke i hemijske promene. Brzina degradacionih procesa i promena na

svim elementima sistema zavisi od ukupnih uslova pod kojima se odvijaju tribološki procesi u tribomehaničkom sistemu. Pošto su trenje i habanje dva glavna tribološka procesa svih elemenata

tribomehaničkog sistema (i maziva) postoji i može se utvrditi funkcionalna povezanost između njih i

uslova rada. To je upravo faktor na kome se zasniva dijagnostika stanja maziva, a preko nje i dijagnostika stanja delova mehaničkog sistema. Habanje čvrstih elemenata sistema je spor proces pa ga je teško pratiti,

a osim toga teško je često zaustavljati sistem i rasklopiti ga radi merenja pohabanosti. Kontrola promena

ulja mnogo je lakša. Treba samo naći korelacije između promena pojedinih elemenata. To se može uraditi

posmatranjem (eksperimentisanjem) na jednom karakterističnom sistemu. Za to je potrebno imati

opremljenu laboratoriju i stručno osposobljene izvršioce.

3. Kriterijumi za utvrđivanje stepena degradacije maziva/ulja

Za utvrđivanje stepena degradacije ulja koriste se različite dijagnostičke metode. Najpouzdanije rezultate daju laboratorijske analize ulja. Osim ove, postoje i metode koje se mogu izvoditi „na terenu“ i koje su

manje pouzdane (uljna mrlja, lubrisenzor itd.).

Promene stanja ulja u toku upotrebe mogu se konstatovati sa nekoliko testova:

količine taloga,

razređenje ulja gorivom,

hemijske promene u ulju nastale zbog oksidacije ili korozije,

stepena istrošenosti različitih metalnih delova.

Na osnovu laboratorijskih analiza može se utvrditi stepen degradacije ulja i na osnovu toga doneti odluka

da li je ulje za dalju upotrebu ili se mora menjati.

Metode kontrole karakteristika (kvaliteta) maziva/ulja

Ovde su navedene metode za kontrolu određenih karakteristika ulja (izgleda, viskoziteta, temperature paljenja, temperature sitnjavanja, sadržaja vode, ukupnog baznog broja, dielektrične čvrstoće, oksidacione

stabilnosti itd.).

Na osnovu fizičko-hemiskih karakteristika ne može se suditi o tribološkim ili performanskim osobinama

ulja. Takođe ne može se zaključiti koliki je vek sredstava za podmazvanje, odnosno koliko će neko mazivo ili ulje trajati, koliko dugo će podmazivati ili štiti neki deo od korozije, kakva je njegova

oksidaciona stabilnost ili otpornost na oksidacionu degradaciju. Ove osobine su upravo merilo kvaliteta

ulja, ali one se ne unose u „uverenju o kvalitetu maziva“.

Sve vrste ulja nisu podjednako osetljive na vode, tako da neke vrste ulja sa malim procentom vode u sebi

grade emulzije. Ulja kao što su trafo ulje, ulje za rashladne kompresore, avionska ulja, ulja za

podmazivanje medicinskih uređaja i opreme u svom sastavu ne smeju sadržati uopšte vlagu.

Mehaničke nečistoće i drugi abrazivni materijali u ulju, mogu učiniti da za kratko vreme ulje postane

neupotrebljivo kao sredstvo za podmazivanje. Ukoliko se među mehaničkim nečistoćama, nakon

tretiranja pentelom i bendelom nađu opiljci metala, neophodno je utvrditi njihov geometriski oblik.

Ukoliko se radi o ljuspicama, suočavamo se sa habanjem metalnih površina sastavnih delova kod kojih se vrši podmazivanje, dok ako je u pitanju neki drugi geometriski oblik, to ukazuje na zamor materijala

sastavnih delova sistema.

Zagađivači koji postaju oksidativnom degradacijom ulja utiču na povećanje viskoznosti. Određivanjem korozivnosti ulja i viskoznosti ulja može se odrediti da li je ulje upotrebljivo za podmazivanje ili ga treba

77

zameniti. Količina goriva u ulju može se odrediti destilacijom, na osnovu razlike tačke paljenja

(ključanja). Veća količina će sniziti viskoznost i pogoršati podmazivanje.

Uobičajeno je da se u praksi vrlo često govori, s jedne strane o konvencionalnoj ili klasičnoj

laboratorijskoj tehnici i metodologiji kontrole karakteristika (kvaliteta) maziva, i sa druge strane o

modernoj instrumentalnoj tehnici, koja je poslednjih godina toliko usavršena da u potpunosti pruža željene podatke. S obzirom na kompleksnost ove problematike, u praksi se, naravno u zavisnosti od

opremljenosti pojedinih laboratorija, koriste kombinovano sve poznate metode kontrole karakeristika

maziva u toku eksploatacije.

Dugi niz godina je većina laboratorija, koje su bile angažovane na analizi maziva iz eksploatacije,

proveravala određene fizičko-hemijske karakteristike maziva, kao što su:

viskoznost na različitim temperaturama,

temperatura paljenja,

neutralizacioni broj (kiselinski broj),

sadržaj nerastvorenih materijala u organskim rastvaračima,

dijalektrična konstanta ulja,

sadržaj goriva,

sadržaj vode,

boja itd.

Daljim usavršavanjem metoda za kontrolu karakteristika (kvaliteta) maziva kontrole su se proširila i na kontrolu kontaminacije maziva sa česticama metala kao i kontrolu same hemijske promene ulja i to ne

samo kvalitativno već i kvantitativno. Dosta je bila raspostranjena i tehnika tzv. papirne hromatografije ili

„uljna mrlja“ radi kvalitativne ocene naročito kod upotrebljivih motornih ulja po principu „ide ne ide“.

Kontrola mnogih ovih karakteristika kao i primenjene metode pokazale su se u kasnijoj praksi kao neadekvatne. Problem je u tome što su davno razvijene i bazirane su na tadašnjim mazivima. Jedna od

prevaziđenih karakteristka ulja iz eksploatacije je kontrola neutralizacijskog broja. Ova karakteristika je

nekada mogla da pruži određene informacije o stanju ulja, ali samo ukoliko ulje ne sadrži aditive ili sadrži veoma mali procenat aditiva. Sa pojavom ulja sa većim sadržajem aditiva ova karakteristika je postala

beskorisna.

Metode za kontrolu karakteristika ulja/maziva koje se danas koriste su:

gasna hromatografija,

atomska apsorciona i emisiona spektroskopija,

infracrvena spektroskopija,

ultraljubičasta spektroskopija,

masena spektroskopija,

membranska filtracija,

nuklearno magnetna rezonanca.

Sve ove metode kada se primenjuju zasebno daju određene informacije o ispitivanom organskom

jedinjenju. Međutim, njihova puna snaga, i u mnogo čemu komplementarnost, sagledava se tek

kombinovanjem podataka dobijenih pomoću više njih, tek tada fragmentarne informacije počinju da se

uklapaju u jednu logičnu celinu.

Kombinovana spektroskopska analiza, zajedno sa gasnom hromatografijom kao separacionom metodom,

predstavlja najmoćnije sredstvo sa kojim savremena analitika organskih jedinjenja raspolaže. U kombinaciji sa ovim metodama koristi se i neke druge, kao što je npr. membramska filtracija, pa iako sve

one nisu standardizovane, veoma su široko primenjuju. Najznačajnije među ovim metodama su pre svega

atomska spektroskopija i infracrvena spektroskopija, koje u kombinaciji sa membranskom filtracijom

pružanju najveći broj najpouzdanijih podataka.

78

Danas je u svetu razvijeno više metoda kontrole ulja u eksploataciji na osnovu kojih se može oceniti

stanje triboloških sistema. Prema vrsti parametara, odnosno veličina do kojih se želi doći merenjem,

postoje metode za ocenu stanja tribmehaničkih sistema (sistema trenja ili tarnog sistema) na osnovu:

1. Kontrole fizičkih veličina maziva/ulja (pritiska, zapremine, protoka, vremena izvršenja ciklusa

itd.),

Redovnom kontrolom zapremine ulja u motoru može se doći do podataka o veličini potrošnje ulja za

podmazivanje (prekomerna potrošnja znači da su istrošeni klipni prstenovi).

2. Analize sadržaja produkata habanja i sagorevanja u mazivu/ulju (količine, oblika, sastava,

veličine, trenda porasta)

Dosadašnje iskustvo je pokazalo da najefikasniju ocenu trenutnog stanja i ponašanja jednog

tribomehaničkog sistema (sistema trenja) daju produkti habanja (čestice) koji nastaju habanjem. Proučavanjem uzorka maziva/ ulja, koji sadrži čestice nastale habanjem, omogućava da se u ranim

fazama korišćenja oceni stanje tribomehaničkog sistema (sistema trenja ili tarnog sistem).

Koncentracija čestica u uzorku i njihova raspodela po dimenzijama pokazuju: brzinu habanja i stepen

pohabanosti.

Normalnom režimu rada tehničkog sistema odgovara ujednačena koncentracija sitnih čestica. Nagla

pojava krupnih čestica u mazivu/ ulju, ukazuje na početak katastrofalnog habanja. Jedan od najvažnijih

triboloških problema je uspostavljanje korelacije (odnosa) između parametara čestica habanja i samog režima habanja. Za kvantitativnu ocenu habanja važno je da se pravilno odredi mesto i momenat uzimanja

uzorka ulja, kao i mogućnost odvajanja metalnih čestica nastalih habanjem čvrstih čestica drugačijeg

porekla (za ovo su nabolje magnetne metode). Metode se mogu podeliti u dve osnovne grupe: spoljašnja

analiza uzorka ulja i unutrašnja analiza čestica habanja.

Odstupanje od normalnog trenda porasta količine produkata habanja u ulju je znak da su moguća znatnija

oštećenja, što ukazuje na potrebu potpune dijagnostike kako bi se ustanovio uzrok habanja. Veći delići

produkata habanja nošeni uljem sakupljaju se u filteru kao i ostale nečistoće, ili na magnetnom sakupljaču. Ispitivanjem ovih nečistoća pod mikroskopskom može se dobiti osnovna informacija o

veličini i obliku delića, a spektroskopskim metodama određuje se sastav. Manji delići koji prolaze kroz

uloške filtera nalaze se u suspenziji u ulju. Utvrđivanje prisustva delića metala u suspenziji daje najranije upozorenje da se delovi sistema oštećuju. Određivanjem sastava produkata habanja može da se utvrdi

njihov izvor nastajanja. Poznavanjem vrste konstruktivnih materijala od kojih su izrađeni delovi sistema i

poređenjem sa produktima habanja dolazi se do zaključaka koji su delovi izloženi habanju.

Atomska spektroskopija

I atomska apsorpciona i atomska emisiona spektroskopija su metode preko kojih se određuje sadržaj

metala u uljima. Određivanjem sadržaja metala u ulju bez obzira na njegovo poreklo, dolazi se do podataka o intenzitetu habanja pojedinjenih delova, o kontaminaciji ulja u toku eksplatacije, naravno

uzimajući u obzir koncentraciju određenih elemenata koji potiču iz aditiva.

U tabeli 4.1. je prikazano poreklo pojedinjenih elemenata koji se kvantitativno određuju kod motornih

ulja.

Tabela 4.1. Poreklo pojedinjenih elemenata koji se kvantitativno određuju kod motornih ulja

Elementi u motornom ulju

Habanje Kontaminacija Aditivi

Fe

Pb Si P

Cu Pb Zn

Cr B B

Al Ca Ca

Ni Al Ba

Ag Na Na

79

Sn Mg

Kod ove metode nema potrebe za pripremom uzorka, već se on samo sagori tako da se preko emisije

talasa određene talasne dužine dobije koncentracije svih željenih metala.

Kod atomske spektroskopije uzorak se rastvori u pogodan rastvor u pogodnom rastvaraču u koncentraciji

da obezbedi u potpunosti neophodno usisavanje i da tako umanji razlike u viskozitetu.

S obzirom na različito poreklo pojedinih elemenata, pri ispitivanju ulja metali se posebno određuju iz uljnog dela, a posebno iz nerastvorenog dela radi analize procesa habanja, ređe, kontaminacije. Primera

radi, olovo se pojavljuje u ulju i kao proizvod habanja ležajeva kod motora sa unutrašnjim sagorevanjem,

a takođe i kao čisti kontaminant iz etiliziranog benzina. Sličan primer važi i za aluminijum čije je prisustvo u motornom ulju u principu vezano za habanje aluminijumskih klipova, ali isto tako može da

bude prisutan i iz prašine ili drugih nečistoća iz okolne atmosfere. Bor je u principu kontaminant iz

rashladnih fluida motora sa unutrašnjim sagorevanjem koji sadrže bor, a takođe je i aktivni ingredijent

aditiva upotrebljenih u formulacijama motornih ulja. Slično je sa kalcijumom koji je u formi detergentnog

disperzanta deo aditiva ili spoljne kontaminacije sa vodom ili, čak, iz prašine kod nekih lokaliteta.

Atomskom apsorpcionom spektroskopijom fosfor se ne može direktno analizirati, a ova metoda takođe

ima i lošu senzibilnost za određivanje bora, dok je korelacija između dobijenih rezultata za kalcijum kod različitih laboratorija ponekad loša, pre svega zbog teškoća da se održi konstantna viskoznost rastvora

ulja o organskom rastvaraču.

Za istraživanje u ovoj oblasti, a isto tako i za praksu, važna je činjenica da se atomskom apsorpcionom spektroskopijom u pogledu sadržaja gvožđa, u principu dobijaju nešto niže vrednosti u odnosu na one

dobijene emisionom spektroskopijom. Za proučavanje stepena hemijskih primesa maziva u toku

eksploatacije, kao i za, identifikaciju kontaminacije nekim drugim, pre svega tečnim kontaminantima za

određivanje organskih jedinjenja, koriste se spektroskopske metode. Najširu primenu našle su masena spektrometrija, nuklearna magnetna rezonanca, ultraljubičasta i infracrvena spektroskopija. Sve ove

metode zasnivaju se na određenim fizičkim osobinama materije.

Metoda spektrometrijske analize

Spektrometrijska analiza je metoda za utvrđivanje i kvantifikovanje metalnih čestica nastalih habanjem,

zaprljanjem i sl. Uzorak ulja se pobuđuje tako da svaki element emituje ili apsorbuje određenu količinu

energije što ukazuje na koncentraciju elemenata u ulju, sl. 4.5 i sl. 4.6.

80

Sl. 4.5. Princip detekcije spektroskopijom

Rezultati predstavljaju koncentraciju svih rastvorenih metala i čestica. Oprema za spektrometrijsku

analizu danas predstavlja standardnu opremu laboratorija za analizu ulja, koja obezbeđuje informaciju o

stanju mašine, zaprljanju i habanju relativno brzo i tačno.

Spektroskopija je manje-više „slepa“ za veće čestice u uzorku ulja, tačnije za čestice veće od 10 μm u prečniku, a koje su pokazatelj pojave izrazito povećanog habanja. Nekoliko vrsta habanja (kao što su:

habanje kao posledica raspadanja materijala pod uticajem toplote, nekoliko kliznih habanja i rezno

habanje) generiše velike čestice koje se ne mogu otkriti spektroskopijom.

Veličina čestice pri kojoj spektrometri počinju da gube sposobnost detekcije zavisi od brojnih faktora kao

što su vrsta i tip spektrometra, ali gledajući generalno spektrometri gube sposobnost detekcije čestica

prečnika između 1 i 10 μm. Ovo je glavni nedostatak spektrometrijske analize.

Analiza ulja spektroskopijom našla je dobru primenu kod motora sa unutrašnjim sagorevanjem i

hidrauličnih sistema, jer su pohabane čestice najčešće sitne. Ove male čestice se ravnomerno rasporede u

uzorku ulja i lako sagore u spektrometru, tako da operater ima jasno očitavanje.

81

Sl. 4.6. Dijagram talasa prisustva čestica u ulju (dva vizuelna pristupa detekciji)

Infracrvena spektroskopija

Značaj infracrvene spektroskopije, primenjene za analizu hemijskih promena kao i kontaminacije kod

maziva, je i u činjenici da se veoma veliki broj značajnih podataka može dobiti, a da se na uzorku ne vrši

separacija, tj. razdvajanje komponenata. U ovoj oblasti najviše se koristi diferencijalna infracrvena analiza. Kod ove analize u spektrofotometru sa dvostrukim talasom upoređuju se dva uzorka, i to uzorak

ulja iz eksploatacije sa uzorkom svežeg ulja. U zavisnosti od intenziteta apsorpcije kvantitativno, u

jedinicama apsorpcije ili zapreminskim procentima, dobija se istovremeno više vrednih podataka. Intenzitet apsorpcije dobija se merenjem apsorpcije različitih talasnih dužina od osnovne linije i podelom

iste debljinom ćelije u centimetrima.

Membranska filtracija

Ova analiza se obavlja na veoma jednostavnoj aparaturi i zasniva se na filtriranju u vakumu prethodno

odmerene količine uzorka ulja rastvorenog u N-pentanu, kroz odabrane kalibrisane membrane. Ove

membrane su izrađene na bazi celuloznih estara i imaju pore jednakih dimenzija koje su ravnomerno

raspoređene po njihovoj površini.

Pod uslovom da se analiza obavlja pedantno, dobijeni rezultati se veoma dobro podudaraju sa

određivanjem veličine čestica putem elektronskog mikroskopa. Suštinski značaj membranske filtracije je

dvojak. Pre svega do podataka se dolazi u trenutku pojave rasta veličine čestica nastalih procesom starenja ulja, odnosno do njihove aglomeracije. Ovaj proces zavisi od nekoliko činilaca od kojih su

najznačajniji brzina i međusobno rastojanje čestica u kretanju, količina čestica i disperzantni nivo ulja.

Drugi značaj membranske filtracije je u njenim mogućnostima da izvrši selekciju čestica dospelih u ulje kontaminacijom sa strane. To je naročito bitno za pojavu čestica mineralnog porekla koje filter za ulje ne

može da odstrani.

Uzimanje uzoraka je osnovni preduslov za dobijanje pouzdanih rezultata u analitici istrošenih čestica. Uzorci ulja treba da omogućavaju dobijanje prosečnog sastava ukupnog ulja, osim toga, svi se uzorci

moraju uzimati po istom postupku. Vremenski razmak uzimanja uzoraka zavisi od mašine o kojoj je reč i

načina njenog korišćenja.

Za određivanje veličine i oblika istrošenih čestica često se primenjuje polarizacioni, svetlosni mikroskop sa svetlosnim izvorima iznad i ispod uzorka i jednim grejnim telom. Elektronski mikroskop je, nasuprot

tome, podešen za uveličavanje malih čestica, kao i za kvalitativnu i kvantitativnu hemijsku analizu.

Podela čestica habanja po veličini može se odrediti optičkom procenom raspoređenosti po staklenoj ploči.

Udeo malih i velikih čestica se može meriti registrovanjem intenziteta svetlosti duž jedne određene linije.

Razlika između metalnih i nemetalnih čestica može se utvrditi svetlosnim mikroskopom. Razne metalne

čestice određuju se prema boji. Uvođenjem gasova, isparenja ili drugih reagensa izaziva se promena boje. Osim toga, gvozdene čestice, koje se nalaze na staklenoj ploči, razvijaju boje otpuštanja tipične za čelik,

putem zagrevanja specijalnim postupkom.

Na osnovu oblika i veličine istrošenih čestica dobijaju se podaci o stepenu istrošenosti. Osnovni tipovi

vrsta habanja su adhezivno habanje (tačkasto hladno zavarivanje), abrazivno habanje (brusno trošenje),

tribohemijsko habanje, kao i pojave zamora i oštećenja površine.

U procesu habanja mogu da sudeluju razni faktori, ali je međutim neophodno, da se uvek jasno utvrdi

preovlađujuća vrsta tog habanja. Trošenje može da bude izraženo u različitoj meri. Pri jakom habanju

odvajaju se delići sa ekstremno deformisanih slojeva površine.

Habanje može da se podeli na razne stepene težine u zavisnosti od veličine čestica i oksida sadržanih u

uzorku, tabela 4.2. [9].

Tabela 4.2. Stanje istrošenosti kod pohabanih površina

Stanje Opis čestica i najveće

istezanje Opis stanja površine

Stepen

habanja

82

1. Slobodne metalne čestice

uglavnom manje od 5 µm

Polirane do veoma hrapave, jedna od

površina može da bude polirana, dok suprotna ostaje nepromenjena

zanemarljiv

2. Slobodne metalne čestice uglavnom manje od 5 µm

Zbog kombinacije raznih vrsta habanja

jednoobrazan gladak sloj sa malo brazdi,

već prema broju čestica u ulju neznatan

3. Slobodne metalne čestice

uglavnom manje od 150 µm

Izbrazdane, sa znacima plastične

deformacije i pukotinama površine visok

4.

Crvene, oksidne čestice

do150 µm ili u obliku

grumenčića

Izbrazdana sa oksidnim područjima površine visok

5. Crne oksidne čestice do 150

µm

Izbrazdana sa oksidnim područjima

površine visok

6. Slobodne metalne cestice Jako izbrazdana, znatno plastično

izobličenje ii zamašćenost materijala razoran

Osnovno ograničenje za primenu dijagnostike preko produkata habanja je zatvoren sistem u kome se

nalazi ulje.

Na to koliko je bitno pratiti priraštaj produkata habanja u ulju najbolje ukazuju istraživanja obavljena na

hidrauličnim instalacijama. Utvrđeno je, na primer, da oko 70% problema u radu dolazi od visokog

sadržaja produkata habanja u hidrauličnom ulju. U navedenom slučaju se produkti habanja registruju kao

uzročnik potencijalnog otkaza i kao posledica prethodnih triboloških procesa.

U toku eksploatacije u ulju dolazi do povećanja koncentracije i promene veličine čestica, sl. 4.7.

Sa sl. 4.7. je očigledno da dijagnostička oprema mora prvenstveno da identifikuje koncentraciju i

raspored dimenzija produkata habanja. Prema preovlađujućim dimenzijama može se oceniti stanje

podmazanosti kontaktnih elemenata i uslovima ostvarenja kontakta.

Sl. 4.7. Promena koncentracije i veličine čestica u toku vremena

Metoda analitičke ferografije

Analitička ferografija je metoda koja odvaja pohabane magnetne čestice iz ulja. Ove čestice se sležu na

staklenu površinu poznatu kao ferogram. Mikroskopsko ispitivanje omogućava da odredimo tip habanja, a verovatno i izvor habanja u mašini. Analitička ferografija je jedan izuzetan indikator izrazito povećanog

habanja delova od neobojenih metala, ali je neprikladna u slučaju habanja delova od obojenih metala.

Test je od izuzetne koristi kod već uspostavljenog procesa habanja. Rezultati uključuju izveštaj o veličini, morfologiji i količini čestica od neobojenih metala i nečistoća. Ferografija je dosta rasprostranjena

tehnologija analize pohabanih čestica. Predstavlja dijagnostičko-prognozirajuću tehniku koja nudi jedan

83

pogodan način tačnog ocenjivanja “on-line” stanja podmazivanih delova u kontaktu bez isključivanja

mašine. Jedna automatizovana verzija ove tehnike je DR (Direct Read) ferografija, sl. 4.8., koja meri odnos krupnih i sitnih čestica u ostacima uljnog uzorka. Mala količina uzorka se razređuje rastvaračem i

pušta da teče kroz malu kapilarnu cev koja se kreće kroz magnetno polje. Dva optička senzora su

nezavisno jedan od drugog postavljeni na ulaz i neznatno usmereni niz kapilarnu cev mereći gustoću čestica neobojenih metala sabranih na oba mesta. Ovi podaci se mogu koristiti pri određivanju

koncentracije pohabanih čestica i indeksa ozbiljnosti situacije.

Sl. 4.8. Princip detekcije ferografijom

Kada se DR ferogram pojavio ’70. godina, doživeo je veliki uspeh, zahvaljujući sposobnosti otkrivanja

kako velikih tako i malih čestica neobojenih metala u ulju, kao i sposobnosti određivanja njihovog odnosa

koji karakteriše pojavu povećanog habanja kod mašina sa rotacionim delovima. DR ferografija je i dalje bazirana na magnetnom odvajanju, tako da se ovaj princip ne može koristiti u slučaju čestica od obojenih

metala bilo koje veličine, kao i u slučaju anorganskih nemetalnih čestica (pesak, nečistoće i sl.). Ovaj

nedostatak dolazi do izražaja posebno kod monitoringa opreme sa kritičnim delovima od obojenih metala.

Zbog toga, tradicionalna spektroskopija, ostaje sastavni deo analize ulja upravo zbog sposobnosti da

otkrije sitne čestice obojenih metala.

Kombinacija DR ferografije i spektrometra dovela je do pojave Rotrode Filter Spektroskopije (RFS)

popularne metode ekranizacije uljnih uzoraka radi detekcije povećanog habanja. Međutim, čak i u

kombinaciji, ove metode ne mogu detektovati krupnije čestice obojenih metala.

84

Metode kontrole sadržaja čvrstih čestica u ulju

Najvažnije metode kontrole sadržaja čvrstih čestica u ulju su navedene u nastavku.

1. Kontrola sadržaja čvrstih čestica u ulju izdvajanjem u epruveti delovanjem centrifugalne sile

Izdvajanje sadržaja čvrstih čestica u ulju postupkom centrifugiranja, spada u metode koje se zbog niskog

sadržaja čvrstih čestica u hidrauličnom ulju i nepreciznosti rezultata retko koriste. U epruvetu se uzme uzorak ulja koji se stavlja u laboratorijsku centrifugu. Pošto su gustina ulja i čvrstih čestica različite, zbog

delovanja centrifugalne sile dolazi do izdvajanja čvrstih čestica.

2. Kontrola sadržaja čvrstih čestica u ulju izdvajanjem magnetnom metodom, postupak ferografije

Postupak magnetnog izdvajanja čvrstih čestica se takođe koristi za ispitivanje zapreminskog učešća

čvrstih čestica u ulju. Postoji više različitih postupka, ali se većina sastoji u sledećem: ispod blago

nagnute cevi postavljeni su magneti koji pomoću magnetne sile izdvajaju čvrste čestice iz ulja i drže ih na

donjem delu cevi.

3. Kontrola sadržaja čvrstih čestica u ulju vaganjem

Zapreminsko učešće čvrstih čestica se određuje vaganjem. Ispitivanje se može izvesti analizom sastava

čvrstih čestica na osnovu koga se definiše njihovo poreklo. Nedostatak ove metode je što nije moguće

utvrditi veličinu čestica i njihov broj, kao ni sadržaj nemagnetnih čvrstih čestica.

4. Kontrola čvrstih čestica u ulju merenjem dielektičkih karakteristika ulja

Metoda merenja promene dielektičkih karakteristika ulja svrstava se u tzv. brze metode. Na osnovu izmerene promene električne provodljivosti ulja ocenjuje se sadržaj čvrstih čestica ulja. Prednost ove

metode je u jednostavnosti uređaja i brzom dobijanju rezultata ispitivanja, nedostatak je što se može

iskoristiti samo za grubu ocenu sadržaja čvrstih čestica.

5. Kontrola sadržaja čvrstih čestica u ulju brojanjem filtriranih čestica

Metoda brojanja izdvojenih čestica je jednostavna i pogodna za ispitivanje u pogonskim i laboratorijskim

uslovima. Uzorkovanje ulja vrši se ručnom pumpom, sa karakterističnih mesta hidrauličkog sistema. Od

celokupnog uzorka izdvaja se 20 ml ulja i ono se rastvara rastvaračem i propušta kroz filter papir finoće filtriranja 0,8 μm. Filter papir se zajedno sa izdvojenim česticama suši, a zatim se preko mikroskopa

fotografiše sa uvećanjem. Zatim se na fotografiji broje izdvojene čestice po veličinama koje su usaglašene

sa standardom na osnovu koga se definiše čistoća ulja. Dobijeni broj se množi sa koeficijentom odnosa

ukupne i snimljene površine, a potom se definiše klasa ulja.

Metode kontrole karakteristika fluida u hidrauličnim sistemima

1. Utvrđivanje ciljnog nivoa čistoće

Opšte prihvaćena i najčešće korišćena metoda za određivanje nivoa kontaminacije hidrauličnog fluida

čvrstim česticama, definisana je standardom ISO 4406. Paralelno se, u ove svrhe, koristi i standard NAS

1638. ISO 4406 je oznaka nivoa čistoće radnog fluida, koja se sastoji od tri broja međusobno odvojenih sa

„/”.

Kada se definiše ciljni nivo kontaminacije radnog fluida za neki hidraulični sistem treba uzeti u obzir:

pojedinačne zahteve ugrađenih komponenti, zahteve sistema kao celine, uslove rada hidrauličnog sistema.

Sistemi sa komponentama proporcionalne, a naročito servo hidraulike su sa tog aspekta najzahtevniji.

Povećanje pritiska u hidrauličnom sistemu podstiče razorno dejstvo čvrstih čestica na radne površine

komponenti, pa su u skladu s tim i zahtevi za čistoćom fluida veći u sistemima sa visokim pritiskom.

2. Redovna kontrola čistoće fluida

Pre nekih 30 godina na svetskom tržištu su se pojavili prvi prenosni uređaji za on-line kontrolu

kontaminacije radnog fluida. Ovi instrumenti se sastoje od senzora, koji se na posebno određenom mestu

priključuje na hidrauličnu instalaciju i delu za kondicioniranje signala i prikazivanje rezultata. Senzorski

deo se sastoji od izvora laserskog zraka i foto detektora između kojih prolazi struja radnog fluida. Čestice u fluidu zaklanjaju foto detektor što za posledicu ima stvaranje naponskog signala koji je proporcionalan

veličini, odnosno broju čestica. Izlaznu vrednost predstavlja ISO 4406 kod čistoće fluida u ispitivanoj

instalaciji, s tim što je moguće odrediti i broj čestica u opsezima do 25 μm, 50 μm i 100 μm.

85

Poznato je da su poremećaji u radu i otkazi hidrauličnih sistema građevinskih, rudarskih i poljoprivrednih

mašina, transportnih sredstava, brodova, aviona i mašina u industriji, posledice kontaminacije i degradacije hidrauličnih fluida. Brzina i stepen kontaminacije i degradacionih promena hidrauličnih

fluida zavise od ispravnosti sistema, okruženja i uslova rada, kao i od kvaliteta samog fluida.

Postoje dve grupe kontaminanata. Prvu grupu čine „autokontaminati“ – smole i kisele materije koje nastaju termooksidativnom degradacijom ulja i aditiva. Drugu grupu čine vlaga/voda, čestice metala i rđe,

prašina dospela iz atmosfere kroz oštećene filtere i sve nečistoće zaostale u sistemu iz ranijeg perioda

(npr. još od montaže ili remonta).

Svaki od kontaminanata na svoj način negativno utiče na rad i radni vek ulja i sistema. Smole nižih molekulskih masa rastvaraju se u ulju i povećavaju mu viskoznost. Viši polimeri nerastvorivi su u ulju i

izdvajaju se u vidu čvrstih taloga po svim površinama sistema. Kisele materije, nastale oksidacijom

ugljovodonika ili razlaganjem aditiva, rastvaraju se u ulju i mogu izazvati veća korozivna oštećenja sistema. Porast njihove koncentracije kontroliše se određivanjem kiselinskog broja. Voda spada u grupu

najštetnijih kontaminanta.

3. Kontrola fizičko-hemijskih karakteristika ulja

Sistematičnim praćenjem promena viskoznosti, kiselinskog broja, sadržaja vlage/vode, sadržaja i vrste nerastvornih taloga u n-pentanu i benzenu, korozije, deemulzivnosti i sposobnosti za brzo izdvajanje

rastvorenog vazduha, odnosno, sklonosti građenju stabilne pene, mogu se preduprediti velike štete.

Porast viskoznosti može biti posledica rastvaranja smola koje nastaju oksidacijom ulja. Međutim, i porast i sniženje mogu biti posledica dolivanja ulja više ili niže viskozne gradacije od propisane. Toleriše se

promena +/-10%.

Penušanje – sklonost građenju stabilne pene takođe se mora kontrolisati. Penu sa fluidom gradi rastvoreni vazduh prilikom promena radnih pritisaka i temperatura. Savremeni hidraulični fluidi sadrže aditive za

brzo oslobađanje vazduha, ali kada se oni istroše, ta sposobnost se gubi, stvara se stabilna pena, ubrzava

se oksidacija ulja, povećava se korozivnost. To može imati za posledicu velike poremećaje u radu sistema

i ubrzano habanje delova, pa i otkaz.

Nerastvorivi talozi u n-pentanu potiču od smolastih oksidacionih proizvoda i neorganskih abrazivnih

čestica. Toleriše se sadržaj do 0,2% m/m. Nerastvorivi u benzenu su sve neorganske abrazivne čestice.

Toleriše se sadržaj do 0,1% m/m, a u finijoj hidraulici i ispod toga.

Sve spomenute promene hidrauličnih fluida mogu se određivati samo u specijalizovanim laboratorijama.

Međutim, mali je broj takvih laboratorija, nisu svima ni dostupne, analize dugo traju, nisu ni jeftine, a

dobijeni rezultati traže stručnu interpretaciju. Korisnike hidrauličnih fluida često zanima samo da li je ulje za dalju upotrebu ili nije, te kako da ga kontrolišu sami na licu mesta. U novije vreme to se može raditi

pomoću Hydroil Sensor-a, prenosnog, elektronskog aparata koji je specijalno prilagođen za pouzdano

merenje promene dielektrične konstante hidrauličnih ulja u toku njihove upotrebe. Dielektrična konstanta

je merilo sposobnosti ulja da provodi električnu struju. Čista ulja su izolatori, ali prisutni aditivi menjaju tu osobinu, tako da svako hidrauličko ulje karakteriše određena provodljivost, odnosno dielektrična

konstanta.

4. Ocena stanja uljnog punjenja

U toku eksplatacije ocenu stanja uljnog punjenja veoma je teško doneti u koliko se sa sigurnošću ne znaju

tačne polazne i dozvoljene veličine pojedinih parametara.

U toku korišćenja viskoznost ulja raste. Dozvoljen porast viskoznosti se keće do 10%. Pad viskoznosti

nam ukazuje da je došlo do mešanja sa uljem niže viskoznosti unutar hidrauličnog sistema. Izuzetno kod ulja sa visokom vrednošću indeksa viskoznosti, u početnoj fazi može doći do pada viskoznosti zbog

izdvajanja polimera, aditiva za stabilizaciju viskoznosti kod promena temperatura.

U toku eksplatacije gustina ulja raste. Zavisno od polazne vrednosti dozvoljava se porast gustine od 5 do 10%. Kod ocene ove karakteristike neophodno je voditi računa da gustina novog ulja iste viskoznosti

zavisi od porekla baznog ulja.

Porast temperature paljenja, ukazuje na prisutan proces starenja ili isparavanja lakoisparivih komponenti.

86

Pojava pene u rezervoaru, do koje može doći nakon izvesnog vremena korišćenja, predstavlja signal da je

došlo do izdvajanja aditiva antipenušavca koji se dodaje ulju u milionitim delovima zapremine. Naknadni

pokušaji dodavanja ovog aditiva ne daje zadovoljavajući rezultat.

Parametri na osnovu kojih se donosi kriterijum za ocenu stanja ulja su:

Zahtevi hidrauličkih komponenti u sistemu koji se odnose najstrože na hidraulične pumpe

(odnosno na njihovu kostrukciju), servo – razvodnike i veličinu rezervoara.

Stepen dinamičkog opterećenja radnog fluida - obuhvata dinamičke karakteristike radnog

procesa, gde se prvenstveno posmatraju radni pritisci, brzina strujanja ulja kao i brzina

njihovih promena u toku rada, udari, oscilovanja, promena smera strujanja.

Klimatski uslovi okruženja hidrauličnog sistema – uticaj spoljašnjih faktora na rad

hidrauličnog sistema gde se pre svega uzima u obzir temperatura, vlaga, prašina i drugi

zagađivači.

Metode geometrijskih kontrola (utvrđivanja dimenzija delova sistema)

Metode merenja zazora

1. Statičko merenje zazora ekscentričnosti

Pri merenju radijalnog zazora kod ugrađenih osovina – vratila sabira se radijalni zazor kotrljajućeg ležaja

i elastične deformacije u ležaju prouzrokovane radijalnim opterećenjem ležišta.

U oblasti ugrađenih zazora uticaj deformacije može biti vrlo veliki. Pošto je tačnost obrtanja rotora

određena ukupnom sumom radijalnih zazora (odstupanja) to ova metoda utvrđivanja radijalnih zazora

dobija sve više na značaju.

Kod statičkog merenja zazora (sl. 4.9.) odstupanja prvo se meri položaj ose vratila – osovine u odnosu na neku tačku bez dodatnog opterećenja. Zatim se vratilo – osovina opterećuje jednom silom koja deluje u

istom pravcu ali je suprotnog smera i čiji je intenzitet jednak dvostrukom opterećenju ležišta. Iz razlike

rezultata utvrđuje se radijalno odstupanje. Ovo statičko merenje ponavlja se okrećući svaki put vratilo –

osovinu za 120°. Kao vrednost merenja uzima se srednja vrednost merenja.

Sl. 4.9. Statičko merenje radijalnog zazora: K – komparator; Z – radijalni zazor; F – opterećenje ležišta

Dodatnim opterećenjem vratila – osovine silom intenziteta dvostrukog opterećenja ležišta istog pravca a suprotnog smera postiže se u gornjem položaju vratila – osovine ista deformacija – elastična kao i u

normalnom položaju.

2. Dinamičko merenje zazora

Dinamičko merenje radijalnih zazora bazira se na ponašanju vratila – osovina pri okretanju u ležištima sa

zazorom. Ako su posmatrani sistemi vratila – osovina simetrično izvedeni i opterećeni onda se mogu

uporediti sa teorijskim modelom. Ovakav radni model vratila – osovine sa krutim kliznim ležištem

pokazuje sve osobine interesantne za dijagnozu koje se dokazuju i kod komplikovanih stvarnih modela

ležišta.

87

Metode kontrole odstupanja oblika i položaja površina delova sistema

U proizvodnji ili u procesu održavanja se primenjuju sledeći osnovni postupci kontrole:

stoprocentna kontrola gotovih (ili ispitivanih) komada;

delimična kontrola (kontrola uzoraka) gotovih (ili ispitivanih) komada;

statistička kontrola;

aktivna kontrola ili kontrola komada u procesu izrade (ili u procesu funkcionisanja);

kontrola proizvodnih tehničkih sistema.

Stoprocentna kontrola gotovih komada primenjuje se pri nestabitniom tehnološkom procesu ili kada je neophodno da se primeni oprema, koja daje rasturanje mera sa zonom koja prelazi polje dopuštenog

odstupanja; pri tom je neizbežna izvesna selekcija komada pri kontroli. Stoprocentna kontrola je

ekonomski opravdana pri sortiranju komada na grupe za selektivnu montažu. Za ovu kontrolu koriste se kako univerzalna (u individualnoj i maloserijskoj proizvodnji), tako i specijalna sredstva kontrole (u

velikoserijskoj i masovnoj proizvodnji) – poluautomati, mehanizovani i ručni kontrolni pribori.

Delimična kontrola (kontrola uzoraka) gotovih komada, tj. kontrola izvesnog broja komada uzoraka

uzetih iz date partije, primenjuje se pri stabilnom tehnološkom procesu, kada su slučajna kolebanja mera u partiji mala, a izmena tačnosti rada mašina u toku vremena teče relativno polako i bez oštrih skokova.

Pritom srednja mera komada uzetih nasumice iz partije, karakteriše tačnost rada mašine, omogućava da se

ona prati, a znatna razlika u merama izabranih uzoraka ukazuje na neispravnost opreme. Za delimičnu kontrolu primenjuju se univerzalna sredstva i pribori na kojima se mere očitavaju na skali. Ali, ako je

delimična kontrola pokazala postojanje škarta u partiji komada, i ona podleže stoprocentnoj selekciji, pa

je u tom slučaju moguća primena ma kakvog sredstva kontrole, sve do automata koji odbacuje škart.

Ako se utvrdi ekonomski opravdan i proračunat sistem delimične kontrole, koji određuje periodičnost i opseg odabiranja u zavisnosti od rezultata merenja i koji predviđa bilo kakav oblik matematičke analize

rezultata svakog odabiranja, onda se takva kontrola naziva statističkom. Pritom mogu biti primenjena

sredstva koja mehanizuju merenje objekata, beleženje rezultata ili njihovu analizu.

Aktivna kontrola ili kontrola komada u procesu obrade, dozvoljava neposredno dejstvovanje na

tehnološki proces. Taj vid kontrole primenjuje se celishodno na završnim operacijama (brušenje,

honovanje), gde se mera menja od komada do komada zbog habanja i korekcije abrazivnog alata. Ovi uređaji obezbeđuju, u zavisnosti od konstrukcije, očitavanja na skali, signal, komandu za promenu

pomaka, korekciju kruga, promenu komada, zaustavljanje ili doterivanje mašine. Automatski regulatori,

koji reaguju na kolebanja srednje aritmetičke mere nekoliko komada tekućeg odabiranja, ponekad se

nazivaju statističkim. U grupu sredstava aktivne kontrole spadaju takođe uređaji koji kontrolišu komad ne u procesu obrade, već odmah po njenom završetku. Oni se obično primenjuju na mašinama sa

neprekidnim kretanjem radnog komada (brusilica za ravno brušenje sa obrtnim stolom).

Kontrola proizvodnih tehničkih sistema vrši se nezavisno od drugih oblika kontrole, radi otkrivanja i registrovanja kinematskih grešaka opreme provera složenih alata za oblikovanje – pužnih glodala,

nareznica i dr. – takođe spada u ovaj vid kontrole.

1. Odstupanja oblika

Pri posmatranju odstupanja oblika realne površine od geometrijskog oblika datog na crtežu, hrapavost

površine ne uzima se u obzir. Geometrijska površina datog oblika, koja je po svojim dimenzijama i

položaju najbliža realnoj površini, naziva se naležućom površinom, ona se uzima kao baza za očitavanje

odstupanja oblika. Za realnu ravnu površinu naležuća površina je dodirna ravan, postavljena tako da rastojanje od najudaljenije tačke površine do nje bude najmanje,za spoljnu cilindričnu površinu to je

opisani pravi kružni cilindar. Odstupanja oblika profila, koji nastaje presecanjem realne površine sa

ravnima datoga pravca, očitavaju se od naležućih linija.

2. Ovalnost

Najveći i najmanji prečnik postavljeni su približno u dva međusobna upravna pravca: za veličinu

ovalnosti usvaja se razlika između najvećeg i najmanjeg prečnika preseka, tj. udvostručena veličina

odstupanja od kruga.

88

3. Neparalelnost

Neparalelnost ravni određuje se pomoću razlike rastojanja između tačaka naležućih ravni na datoj dužini. Neparalelnost ose cilindrične površine i ravni određuje se pomoću razlike rastojanja između ose naležuće

cilindrične površine i naležuće ravni na datoj dužini.

4. Neupravnost

Neupravnost ravni je odstupanje ugla, koji nastaje između dve naležuće površine, od pravog ugla,

izraženo u linearnim jedinicama na datoj dužini.Neupravnost ose cilindrične površine i ravni je razlika

rastojanja od ose cilindrične površine do normalne ravni na datoj dužini; normala prolazi kroz tačku

preseka ose i ravni. Neupravnost osa cilindričnih površina je razlika rastojanja ose jedne dodirne površine

do ravni, upravne na osu druge dodirne površine; meri se na datoj dužini.

Metode kontrola bez razaranja

Ispitivanja bez razaranja predstavljaju interdisciplinarnu tehniku za proveru proizvoda i sistema da li vrše

svoju funkciju na pouzdan i ekonomičan način. Pod proverom se podrazumeva testiranje s ciljem

lociranja i kategorizacije stanja materijala i eventualnih grešaka. Ovi testovi se sprovode tako da ne promene funkcionalnost i objekta koji se ispituje. Time se obezbeđuje balans između kontrole kvaliteta i

kontrole troškova.

Ova ispitivanja podrazumevaju merenje neke fizičke osobine ili efekata usled kojeg može doći do otkaza

ili oštećenja. Ovim ispitivanjima se ne mere apsolutni paramatri, kao što su pritisak i temperatura. Sklone

su pojavi grešaka, kao i sve druge vrste merenja posebno kad obuhvata kombinaciju više metoda merenja.

Ovom metodom se kontrolišu posude pod pritiskom, rezervoari, ventili i

U ova ispitivanja spadaju vizuelna i makrooptička dijagnostika, ispitivanje penetrantima, ispitivanje

magnetnim česticama, ispitivanja ultrazvukom, radiografska ispitivanja i mnoga druga.

Kontrola bez razaranja ili defektoskopija uključuje razradu tehnologije detekcije grešaka i procene uticaja

grešaka na kvalitet materijala sastavnih delova sistema. Metode kontrole bez razaranja se temelje na

fizičkim svojstvima materijala koji se ispituje [20, 22].

Svaka metoda namenjena je detekciji određene grupe grešaka vezane nekom zajedničkom karakteristikom

ili pak sprovođenju određenog merenja. Metode su pogodne za prognozu nivoa pouzdanosti sistema.

Osnovne prednosti metoda kontrole bez razaranja su [20, 22]:

mogu se sprovoditi direktno na delu ili konstrukciji, nezavisno od cene iste i naravno bez

uticaja na funkcionalnost,

moguće je provesti 100% kontrolu,

uzorak je reprezentativan,

isti objekt može se ispitivati s više metoda ili ponoviti ispitivanje,

može se vršiti kontrola objekta u eksploataciji,

mogu se pratiti kumulativni efekti uticaja greške,

može se pratiti mehanizam loma delova sistema,

nije potrebna priprema objekta za sprovođenje kontrole osim čišćenja,

kontrola se često može sprovesti ne zaustavljajući pogon,

oprema za ispitivanje je u principu pokretna (instrumenti za ispitivanje).

Osnovna ograničenja [7,8]:

svojstva objekta (tehničkog sistema) u većini se mere indirektno,

pojedine metode zahtevaju pojačanu zaštitu na radu,

interpretacija rezultata kontrole zahteva odgovarajući obučeni kadar.

89

S obzirom da se metode kontrole bez razaranja temelje prvenstveno na fizičkim svojstvima materijala to

je logična podela metoda prema fizičkim svojstvima koju primenjuju. Ovom podelom razlikuje se 10

osnovnih grupa metoda (postupaka):

zvučne metode,

metode kapilarnosti,

magnetske metode,

optičke metode,

radijacijske metode,

radiotalasne metode,

toplotske metode,

proticajne metode,

električne metode,

elektromagnetske metode.

Unutar svake kontrole postoji niz metoda zavisno od karaktera energetskog polja koje se koristi u metodi.

Ova podela može biti data kao u tabeli 4.3. Ovde će biti opisani neki karakteristični postupci.

90

Tabela 4.3. Lista najvažnijih ispitivanja bez razaranja

Postupak ispitivanja bez razaranja ili

uređaj za te svrhe Glavne oblasti primene

Radiografija Debljina zida, kvalitet vara, naprsline, skrame, oblici

korozije, talozi, blokade, itd.

Ultrazvuk Debljina zida, kvalitet vara, naprsline, skrame, slojevite

pukotine, oblici korozije

Mehanička kalibracija Debljina zida

Vrtložna struja Debljina zida, oblici korozije

Magnetni prah Otkrivanje naprslina

Penetracija boje Otkrivanje naprslina

CaCO2 (H2O) test sa krečnim mlekom Otkrivanje naprslina (pri višoj temperaturi)

CaCO3 (test-benzin) Otkrivanje naprslina (na temperaturi okoline)

Vrtložna struja Otkrivanje naprslina

Prigušivanje zvuka Otkrivanje naprslina, promene na finim strukturama,

krtost, apsorpcija

Emitovanje zvuka Otkrivanje naprslina i curenja

Otisak Otkrivanje naprslina, opšte pogoršanje stanja kod finih

struktura (sklopova)

Portabl mikroskop Otkrivanje naprslina, opšte pogoršanje stanja kod finih

struktura (sklopova)

Test-trake za koroziju (Coupon) Relativan rast korozije

Električna sonda Relativan rast korozije

Hidrostatički opit (ispitivanje po pritiskom) Opšte otkrivanje curenja

Vakuum-test Opšte otkrivanje curenja

Test pomoću mehura sapunice Opšte otkrivanje curenja

Izotopi (tečni/gasoviti) Opšte otkrivanje curenja

Izotopi (čvrste kuglice) Zapušenje

Pirometar Temperatura (merenje spolja)

Termometar Unutrašnja upotreba

Bimetalna traka Unutrašnja upotreba

Termoboje (termokolori) Temperatura površine

Termolak Temperatura površine

Termovizija (termografija) Temperatura površine

Termometarski papir Temperatura površine

Mikrotester Debljina nemetalnih slojeva

Električni tester pora (sunđer) Curenje u neprovodničkim zaštitnim slojevima

Električni tester pora (četka) Curenje u neprovodničkim zaštitnim slojevima

Unutrašnje televizijsko posmatranje Procena stanja površine

91

Spoljnotelevizijsko posmatranje Procena stanja površine

Endoskopija Procena unutrašnjeg stanja površine

Opšte vizuelno ispitivanje Procena stanja površine, konstrukcije, izolacije itd.

Merenje tvrdoće Mehaničko pogoršanje

Zvučno testiranje Mehaničko pogoršanje i otkrivanje curenja (i pod

zemljom)

Analiza površinskih naslaga Određivanje hemijske agresivnosti

Analiza strujanja Otkrivanje nečistoća, turbulencija

Merenje otpora Određivanje stanja unutrašnjeg dela u neprovodničkim

materijalima

Magnetna metoda

Pri magnetnim ispitivanjima, predmeti se prvo namagnetišu. Magnetisanje predmeta može se vršiti pre ili

u toku ispitivanja. Pre ispitivanja magnetišu se oni predmeti kod kojih je zaostali magnetizam dovoljan da

omogući ispitivanje. U toku ispitivanja magnetišu se predmeti kod kojih zaostali magnetizam nije dovoljan da se izvede ispitivanje, kao i predmeti velikih dimenzija i složenog oblika. Predmet koji se

ispituje postavi se između polova elektromagneta, kroz čije namotaje prolazi jednosmerna ili naizmenična

struja, sl. 4.10.

Sl. 4.10. Princip stvaranja magnetnog polja i sakupljanja feromagnetnih čestica

Princip rada magnetne metode zasniva se na izlaganju predmeta ispitivanja dejstvu magnetnog polja.

Kada je predmet ispitivanja homogen linije magnetnog polja u njemu su prave i ravnomerno raspoređene.

Kada u predmetu postoji defekt (pukotina, zarez, oštar prelaz, uključak, prslina i sl.) u zavisnosti od veličine i položaja defekta, linije magnetnog polja se deformišu oko defekta, odnosno dolazi do skretanja

i promene koncentracije (rasipanja) linija magnetnog polja oko defekta.

Različita koncentracija linija magnetnog polja utiče na promenu magnetnog fluksa na površini predmeta. Veličina rasipanja i skretanja linija magnetnog polja zavisi od dimenzija i dubine defekta u odnosu na

linije magnetnog polja. Najveće odstupanje nastaje kada greška stoji normalno na pravac linija

magnetnog polja, sl. 4.11. Pri detekciji grešaka magnetnom metodom važan uslov je da pravac linija magnetnog polja bude normalan na glavnu ravan greške, jer se greške ne opažaju ako je pravac linija

magnetnog polja paralelan sa pravcem greške. Kako je raspored i oblik grešaka nepoznat, da bi se

pravilno odredila veličina greške, u praksi se ispitivanje izvodi u dva međusobno normalna pravaca.

S obzirom da su linije magnetnog polja nevidljive, a da bi greške u materijalu bile uočljive, površina predmeta koji se ispituje posipa se feromagnetnim prahom. Feromagnetni prah se nanosi na ispitivanu

površinu u suvom stanju ili u suspenziji (pomešan sa petrolejem ili transformatorskim uljem).

Feromagnetni prah je crni magnetit Fe2O3 (1 µm). Kada se nađu u magnetnom polju feromagnetne čestice se sakupljaju najgušće na mestu gde je najveća gustina linija magnetnog polja, odnosno na mestu gde se

nalazi defekt, sl. 4.12.

92

U posebnim slučajevima koriste se obojene suspenzije i fluorescentne magnetne suspenzije čije svetleće

čestice olakšavaju kontrolu teško pristupačnih mesta, sl. 4.13.

Aparati kojima se vrše magnetna ispitivanja nazivaju se ferofluks ili magnetofluks aparati. Posle

završenog ispitivanja često se namagnetisani predmeti moraju razmagnetisati. Razmagnetisanje predmeta

se vrši u posebnim aparatima ili je u ferofluks aparatu ugrađen poseban deo za demagnetizaciju.

Magnetna metoda se koriste za detekciju grešaka na površini ili neposredno ispod površine feromagnetnih

materijala, kao što su: gvožđe, nikl, kobalt, ugljenični, niskolegirani, i neki legirani čelici. Koristi se za

lociranje unutrašnjih i površinskih diskontinuiteta samo u feromagnetnim materijalima (pore, pukotine,

strana tela i dr.). Dobro otkriva male i plitke površinske pukotine, ali i greške ispod površine koje nisu na velikoj dubini. Ako je greška fina, oštra i blizu površine (npr. nemetalni uključak) ova metoda će je

otkriti. Ako je greška na većoj dubini, indikacija će biti manje uočljiva. Indikacija se javlja direktno na

ispitivanoj površini i reflektuje se kao slika stvarnog oblika greške. Praktično nema ograničenja u veličini ili obliku ispitivanih objekata. Nije potrebno prethodno čišćenje. Moguće je otkriti čak i pukotine koje su

ispunjene drugim materijalom.

Sl. 4.11. Poprečne i podužne greške

Glavno područje primene ove metode je za ispitivanje poluproizvoda, kao što su: metalne šipke i gredice, limovi, otkivci i limeni komadi. Ova metoda se koristi i za ispitivanje: vratila, ramova, nosača, zamajaca,

lopatica turbina, kuka, varova, lekilnih užadi, cevi i sl. Metoda se može koristiti za merenje: debljine

slojeva, varijacija u strukturi, veličine zrna, tvrdoće i dr.

93

Sl. 4.12. Princip prostiranja linija magnetnog polja i sakupljanja feromagnetnih čestica

Sl. 4.13. Upotreba fluorescentnih magnetnih suspenzija za detekciju grešaka

Penetralna metoda

Penetralna (kapilarna) metoda se primenjuje pri detekciji površinskih grešaka, kao što su naprsline, zarezi, pore i sl. Ova metoda se zasnova na primeni kapilarnih sila. Mogu se konstatovati greške čija je

širina veća od 0,001 mm i koje su dublje od 0,01 mm.

Pre ispitivanja predmeti se dobro očiste od svih nečistoća. Penetrirajuća tečnost (penetrant) ima sposobnost da prodire u vrlo uske zazore do 0,01 mm i da bude lako absorbovana od strane razvijača, sl.

4.14.

Sl. 4.14. Penetracija

Postupak ispitivanja se izvodi na sledeći način, sl. 4.15, na ispitivanu komponentu se nanosi tečnost velike sposobnosti vlaženja i kapilarnosti koja prodire u površinske pukotine. Zatim se višak tečnosti

uklanja sa površine. Na površinu se nanosi razvijač (prah) da ”izvuče” zarobljeni penetrant iz pukotine na

površinu komponente gde postaje vidljiv. Penetrant se uvuče u pukotine, koje onda postaju vidljive.

94

Sl. 4.15. Postupak ispitivanja

Penetranti su specijalne tečnosti ili sprejevi (britemor, hidrofilan), kojima se prska ispitivana komponenta.

Najčešća su ispitivanja:

petrolejem ili uljem,

fluorescentnim tečnostima i

obojenim tečnostima.

Vizuelni pregled je najvažiji korak u procesu. Penetranti koji su u upotrebi sadrže flouroscentnu

komponentu, tako da se pregled vrši pomoću UV lampe čime je povećana osetljivost testa. Ako se koriste

boje onda se uzimaju one koje imaju kontrast između defekta i normalne površine.

Kod ispitivanja pretrolejom ili uljem predmeti se urone u vruć petrolej ili ulje i drže neko vreme. Pod

uticajem kapilarnih sila dolazi do prodiranja tečnosti u sitne pore i pukotine. Posle brisanja tečnosti sa

površine i hlađenja dolazi do skupljanja pukotine i istiskivanja ulja na površinu. Na površini se pojavljuju

mrlje i mesto gde se nalazi greška postaje uočljivo.

Fluorescentna ispitivanja se takođe zasnivaju na primeni kapilarnih sila, sl. 4.16. Za ispitivanje se

koriste fluorescentne tečnosti, koje kada se osvetle ultra-ljubičastom svetlošću imaju svojstvo emitovanja

sopstvene svetlosti. Ova sposobnost materija naziva se fluorescencija. Svojstva fluorescencije imaju mnoga mineralna ulja, kao što su: transformatorsko, avionsko itd. Predmeti koji se ispituju prethodno se

dobro očiste od svih nečistoća, a zatim urone u posudu sa fluorescentnom tečnošću i drže nekoliko

minuta, ili se tečnost nanosi pomoću četkice na površinu predmeta. U novije vreme to se radi prskanjem.

Nakon toga predmeti se peru mlazom hladne vode, a zatim se suše u struji toplog vazduha. Osušene površine se posipaju prahom koji ima veliku moć apsorpcije, kao npr. magnezijum oksid, silicijum oksid

itd. Prašak izvlači na površinu fluorescentnu tečnost, a delimično prodire i u pukotine. Suvi prašak se sa

površine predmeta uklanja strujom vazduha ili lakim udarcima po predmetu, tako da se zadržava samo na ovlaženim mestima. Predmeti se unose u zamračenu prostoriju i osvetljavaju se ultra-ljubičastom

svetlošću. Mesta na kojima se zadržala fluorescentna tečnost počinju da svetle. Prema veličini greške

imamo slabiju i jaču fluorescentnu svetlost. Pri ispitivanju zavarenih spojeva od kojih se zahteva nepropustivost za tečnost i gasove koristi se fluorescentni metod. Fluorescentna tečnost se nanosi sa jedne

strane a osvetljava sa druge. Ako je šav porozan, tada će fluorescentna tečnost proći kroz pore, a pri

osvetljavanju sa ultra-ljubičastom svetlošću dolazi do fluorescencije.

Sl. 4.16. Ispitivanje penetrantima sa fluorescentnom bojom

Najveću primenu našlo je ispitivanje obojenim tečnostima. Princip rada je potpuno isti kao i kod

prethodnih načina ispitivanja. Prednost ovog načina ispitivanja je što se greška može otkriti i pri dnevnom

osvetljenju.

Osnovna prednost ove metode je u njenoj jednostavnoj primeni, a ostale prednosti su:

dobra vidljivost šupljina na površini,

nema potrebe za velikom stručnošću,

ne traži veću primenu pa je cena relativno niska,

može se primenjivati na svim metalima.

95

Nedostaci metode:

kvalitet zavisi od stanja površine,

mogućnost upotrebe samo na odgovarajućim temperaturama,

nemogućnost primene na površinama koje su prethodno bile bušene,

mora imati zaštitu od atmosferskih uticaja,

ne primenjuje se kod spojeva sklonim koroziji.

Metoda ultrazvuka

Jedna od metoda, koja se u poslednje vreme često koristiti za ispitivanje materijala (delova sistema) je

metoda ultrazvuka.

Ultrazvučna defektoskopija je zasnovana na sposobnosti ultrazvučnih talasa da u vidu usmerenog snopa

prodiru kroz materijal, a odbijaju se od raznih nehomogenosti. To omogaćava detekciju raznih grešaka, čak i kada su one u dubini materijala, tj. kada je primena magnetne metode nemoguća, a primena

rendgenskih i gama zraka ograničena debljinom materijala.

Pod ultrazvukom se podrazumevaju mehanički talasi učestalosti preko 20 kHz, što se smatra granicom

čujnosti čovečijeg uha. Mehanički talasi predstavljaju elastična treperenja delića u čvrstim, tečnim telima. Učestalost treperenja se izražava u broju treptaja u jedinici vremena, a jedinica za učestalost je herc Hz

što predstavlja jednu punu oscilaciju u jedinici vremena. Danas se proizvode ultrazvučni talasi do 1000

MHz, a za ispitivanje materijala (delova sistema) uglavnom se koriste učestalosti do 10 MHz.

Metoda (postupci) prodirućih tečnosti ima jedan važan nedostatak, a to je da može detektovati samo one

greške koje su na površini i koje dozvoljavaju prodiranje obojene tečnosti. O onome što se nalazi ispod

površine ova metoda ne može ništa reći. Magnetna metoda delimično otklanja taj nedostatak, jer ona

detektuje i „pune“ nedostatke, kao što su začepljenje ili podpovršinski mehuri vazduha, samo ako se ne nalaze isuviše ispod površine. I ova metoda, međutim, ima svoje ograničenje u tome što može ispitivati

samo materijale (delove sistema) koji se mogu namagnetisati. U ovom slučaju, materijalima koji se ne

mogu namagnetisati treba smatrati ne samo sve materijale koji nisu feromagnetni, već i one delove koji, iako su feromagnetni, ne mogu biti podvrgnuti ispitivanju magnetnom metodom – jer bi ih čak i

eventualni, lagani tragovi preostalog magnetizma učinili neupotrebljivima. Ultrazvučna metoda, se može

prilagoditi i materijalima (delovima sistema) koji nisu feromagnetni, i može otkriti nedostatke (metalne

pločice, pukotine) koji su prilično duboko u unutrašnjosti komada.

Ova metoda postavlja kao uslov – da materijal (deo sistema) bude provodnik zvučnih talasa i u praksi se

može primenjivati na skoro svim materijalima, od metala savršene metalurške strukture pa sve do betona

za mostove, brane itd.

Metode (postupci) ispitivanja ultrazvukom koriste se u održavanju za kontrolu stanja vratila, zupčanika i

drugih delova, zatim varova na cevovodima i sudovima pod pritiskom, za merenje debljina zidova

podložnih koroziji i dr. Područje u kome je ova metoda našla primenu je u ispitivanju kod zavarivanja, a posebno kod specijalnih zavarivanja. Ultrazvučna kontrola se u metalurškoj praksi najčešće koristi kod

ispitivanja odlivaka, otkivaka, traka i profila, cevi. Delovi sistema koji se ispituju bez razaranja uglavnom

su od čvrstog materijala (gvožđe, čelik, aluminijum, barak, titan itd). Ultrazvučne metode se koriste i za merenje debljine zidova koji nisu pristupačni sa obe strane do debljine 23 mm sa tačnošću 0,01 mm.

Metoda se koristi, jer je pokazala dobre rezultate u sistemima koji su bitni čak i po život ljudi kao što je

slučaj u mostovima.

Ispitivanje ultrazvukom zasniva se na pronalaženju i određivanju lokacije defekta u materijalu, koji se nalaze na dubini od 1 do 2.000 mm kod metalnih i nemetalnih materijala, pomoću propuštanja

ultrazvučnih talasa kroz materijal.

Izvor ultrazvuka i krajnji prijemnik su isto od čvrstog materijala. Da bi se ultrazvuk sproveo kroz metalni uzorak treba dovesti u kontakt generator ultrazvuka s uzorkom, a uzorak s prijemnikom. Pošto su sva tri

elementa čvrsta, koeficijent transmisije bi trebalo da spada u slučaj čvrsto-čvrsto-čvrsto.

Način otkrivanja grešaka u materijalu zasniva se na tonskom, impulsno-eho i rezonantnim metodama,

koje registruju na odgovarajući način ulazne i izlazne talse - “signale“. Prolaskom kroz homogeni

96

materijal, npr. kod slične konstrukcije kako bi se sprečilo isticanje fluida koji sadrže. Greške u kritičnim

komponentama takvih konstrukcija mogu dovesti do katastrofalnih posledica.

Metode ultrazvučnog ispitivanja mogu se podeliti na:

metode prozvučavanja,

impulsne eho metode i

rezonantne metode (sa rezonansom).

Metoda prozvučavanja služi za konstatovanje grešaka u materijalu na osnovu slabljenja intenziteta

ultrazvučnih talasa propuštenih kroz materijal. Kod ove metode koriste se dva ultrazvučna vibratora,

jedan kao odašiljač, a drugi kao prijemnik. Ako se intenzitet propuštenih ultrazvučnih talasa menja, znači

da je u materijalu nastupila refleksija usled prisustva grešaka različitog akustičnog otpora [7,8].

Impulsna eho metoda može da bude takođe sa dva vibratora, ali može da bude i sa jednim koji

naizmenično radi kao odašiljač i kao prijemnik, sl. 4.17.

Sl. 4.17. Određivanje grešaka impulsno-eho metodom

Ova metoda koristi eho odaslanog impulsa za utvrđivanje homogenosti materijala (dela sistema).

Ultrazvučni talas prolazi kroz ispitivani materijal, a reflektuje se onda kada naiđe na graničnu površinu

između dve sredine različitih akustičnih otpora. Ako u materijalu (delu sistema) nema grešaka onda će se ultrazvučni talasi reflektovati od suprotne površine komada, tj. neće moći da pređe u vazdušnu sredinu

[20, 22]. Ako u materijalu postoji greška (šupljina, pukotina, uključci) različitog akustičnog otpora od

akustičnog otpora materijala, refleksija će nastati ranije i registrovaće se u vidu eha na ekranu katodne

cevi. Impulsna-eho metoda se koristi kod lociranja grešaka i merenja debljine. Dubina greške se određuje vremenom od početnog impulsa i eha koga proizvede greška. Veličina greške se određuje poređenjem

amplitude signala reflektovanog zvuka sa referentnom amplitudom (od poznate veličine). Kod impulsne-

eho metode prolaz ultrazvučnih talasa kroz materijal, zasnovan je na istom principu kao i kod impulsnih uređaja, sa tom razlikom što se signali – ulazni i izlazni uočavaju na ekranu u vidu svetlosnih signala.

Signal greške nalazi se između ulaznog i izlaznog signala na odstojanju koje je proporcionalno dubini

lokacije greške.

Osnovna oprema za ispitivanje ultrazvuka:

elektronski generator signala,

sonda koja emituje snop ultrazvučnih talasa,

kuplant za transfer energije iz sonde,

kuplant za transfer energije u sondu,

sonda za prihvatanje odbijenih ultrazvučnih talasa,

pojačalo/demodulator,

displej ili indicator,

elektronski referentni sat itd.

97

Za merenje debljine zida deblje od 8 mm koristi se metoda odjeka. Tačnost merenja metodom odjeka je

manja od kontaktne metode rezonance, koja ima visoku tačnost, ali je merenje sporije.

Metodom rezonancije moguća je kontrola debljine zida kod cevi prečnika od 3 mm i debljine zida od 0,2

mm. Tačnost ove metode je od 0,1 do 0,2% od debljine merene debljine zida.

Za merenje debljine zida koristi se digitalni pokazivački ultrazvučni instrument, za brzo određivanje bez oštećenja debljine na čeliku ili aluminijumu, sa mogućim modifikacijama za primenu na ostalim

materijalima. Instrument meri debljine od 1,2 do 300 mm sa stepenom greške od 0,1 mm na celom

rasponu. Može se koristiti za merenje:

debljine zida,

debljine čeličnih ploča,

stepena korodirane debljine zida,

nagriženosti na zavojima cevi,

debljine nagriženosti i naslaga,

debljine zidova cisterni za benzin i ostalih sudova itd.

Ultrazvučni SPM mikrofon služi za lokalizovanje pukotina u sistemu pod pritiskom ili vakuum-sistemom.

Akustična produžna cev služi kao zaštita od štetnih uticaja sa strane, tako da i najmanje pukotine možemo

lako lokalizovati.

Mesta na kojima dolazi do propuštanja unutar gasovitih ili vazdušnih sistema mogu se utvrditi uz pomoć

prijemnika sa opipnom sondom.

Prednosti ove metode su:

nema opasnosti po osoblje, opremu i materijale u okolini;

portabilnost (prenosivost);

generiše izlaz koji se lako obrađuje računarom itd.

Nedostaci ove metode su:

manuelni način rada zahtijeva iskustvo i veliku pažnju;

za razvoj procedura ispitivanja potrebno je veliko tehničko znanje;

teško je ispitivati tanke delove, nepravilne oblike, hrapave površine;

teško se detektuju defekti koji su neposredno ispod površine;

potrebni su kuplanti i referentni standardi itd.

Metoda vrtložnih struja

Ovaj postupak ispitivanja vrtložnim strujama u praksi prikazuje dve karakteristike (tabela 4.4.):

merenje je indirektno i zato zahteva (po potrebi) baždarenje istrumenta za svaku seriju

predmeta delova u ispitivanju;

vrši se kontrola bez stvarnog dodira s predmetom. Radi se o metodi koja se izvodi

jednostavno, brzo, može se automatizovati i nije preskupa.

Tabela 4.4. Primena ispitivanja vrtložnim strujama

Ključni proces i konačni rezultat

Vrtložne struje se lokalno unose u objekt ispitivanja. Indukovana

reaktivna sonda, odnosno magnetsko polje indukovanih struja ukazuje

na postojanje grešaka pri površini dela

Medij/energija Indukovana struja u frekventnom području od niskih audio do visokih

frekvencija

98

Indikacija Poremećaj u indukovanim strujama i indukovano magnetsko polje

Prijem/uočavanje Sondom

Registracija Analogno, osciloskop

Baza za interpretaciju Diferencijalna ili komparativno, uz referentni etalon

Nepravilnost/greška Tehnološke greške

Struktura Varijacija strukture, tvrdoća

Dimenzije Debljina stenki i presvlaka

Fizičko-mehanička svojstva Vodljivost i permeabilnost

Kompoz. ili hem. analiza Varijacije sastava

Servisne greške Kvalitet obrade, zaostala naprezanja

Materijal Elektrovodljivi materijali, poluprovodnici

Objekti/Pozicija Površina i podpovršina, jednoliko oblikovana

U proizvodnji Kontrola, sortiranja materijala

U eksploataciji Servisne greške

Primeri

Cevi, žice, nemagnetske presvlake na magnetnoj podlozi, turbinske

lopatice i diskovi, nevodljive presvlake na vodljivoj podlozi, zavareni

spojevi, delovi motora

Pristup, kontakt Nije potreban kontakt ali je nužna mogućnost dolaženja sonde blizu

površine objekta

Objekt Greška mora biti pri površini

Osetljivost – razlučivanje Pukotine do veličine 0,2 [mm] debljine

Interpretacija Lažne greške su moguće radi više uticajnih varijabli

Ostali uslovi Niska penetracija, ograničena na tanke zidove ili greške pri površini

Ključni termini Dubina penetriranja, analize impedance, višeparametarska metoda,

beskontaktna kontrola

Metode kontrole u zamenu Magnetn kontrola, Penetrantska kontrola

Iz elektrotehnike dobro je poznat odnos recipročne zavisnosti koji je uspostavljen između dva kruga koji

to treba dobro zapaziti, nisu električno (galvanski) povezani, promenu jačine električne struje primara

signalizira – osim ampermetra Ap – takođe i ampermetar As i obrnuto kad bi bilo moguće menjati jačinu

struje Is promenu bi registrovao ne samo ampermetar As već i ampermetar Ap.

Drugim rečima s obzirom na odnos reprociteta koji postoji između ta dva kruga jedan jedini ampermetar

je u stanju da signalizira promenu u bilo kojem od dva kruga – zbog toga što oni međusobno utiču jedan

na drugi.

Umetanje promenljivog otpora u krug kojim teče električna struja omogućava promenu jačine struje.

1. Primena mikroprocesora i minikompjutera u sistemu ispitivanja cevi izmenjivača toplote

pomoću vrtložnih struja

Najsavremeniji sistem za ispitivanje cevi izmenjivača toplote metodom višeučestalih vrtložnih struja

sastoji se iz tri osnovna sistema:

sistem za prikupljanje podataka,

sistem za analizu podataka,

sistem za obradu rezultata ispitivanja.

99

1. Prikupljanje podataka. – Sistem za prikupljanje podataka sastoji se iz sistema za beleženje

podataka, pozicionera, transportera sonde, pripadajućih kablova i pomoćnih uređaja. Kompletan sistem za

prikupljanje podataka upravljan je pomoću mikroprocesora i minikompjutera.

Sistem za beleženje podataka je digitalni sistem, koji omogućava znatno povećanje dinamičkog opsega

ispitivanja kao i lakši rad osoblju specijalizovanom za ovu vrstu ispitivanja. Parametre ispitivanja zadane pomoću kompjutera realizuje taster, koji pomoću generatora frekvencija, analognog procesora sa dva 16–

bitna analogno–digitalna konvertora i ulazno–izlaznog upravljača generiše ispitne frekvencije u opsegu

od 10 [kHzg do 1 [MHz]. Sistem omogućava ispitivanja sa četiri zavojnice frekvencije ili osam zavojnica

i dve frekvencije istovremeno, kao i bilo koju drugu kombinaciju broja zavojnica i frekvencija. Pomoću

programa za prikupljanje podataka može se uspostaviti 16 specifičnih ispitnih konfiguracija.

Taster prikuplja podatke ispitivanja i šalje ih do kompjutera koji ih istovremeno sa prikupljanjem

prikazuje na monitoru u obliku sličnom klasičnom analognom tasteru. Nepromenjeni podaci se beleže pomoću digitalnog kasetofona za analizu. Jedna od bitnih prednosti ovog načina zapisivanja je da se

zapisuju podaci u svom osnovom obliku nepromenjenom podešavanjem prilikom prikupljanja. Uz

parametre ispitivanja i ispitne podatke beleži se automatski tačna oznaka ispitane cevi i tačno vreme

ispitivanja. Svi podaci se beleže na prethodno formatizovanu digitalnu kasetu.

Zadatak pozicionera koji se nalazi u komori je da tačno postavi ispitnu sondu ispred cevi koju treba

ispitati. Pri projektovanju pozicionera najviše pažnje posvećuje se lakoj i brzoj montaži, mogućnosti

dugotrajnog rada za potrebe održavanja, te preciznom pozicioniranju. Najnoviji pozicioner montira se kopletno bez ulaženja osoblja u komoru izmenjivača toplote i isključuje potrebu za identifikacijskim

pločama. Nakon učvršćivanja na otvor za ulaz, mehanizmi pokretani elektromotorima, kontrolisani

kompjuterom i odgovarajućim programom, postavljaju pozicioner u radni položaj. Pomoću TV kamere na pozicioneru operater određuje referentne tačke za identifikaciju cevi. Uz pomoć preciznih “endokera”

upravljač automatski izračunava lokaciju svake cevi koju treba ispitati.

Najnoviji transporter sonde upravljan je takođe pomoću kompjutera u skladu sa planom ispitivanja svake

pojedinačne cevi. Ovo omogućava rad sa promenljivim brzinama transportera sonde. Takođe je omogućeno automatsko zaustavljanje na lokacijama određenim programom i proračunatim na temelju

dužine pojedinih cevi.

2. Analiza podataka. – Najsavremenije komponente i razvijeni programi omogućavaju izuzetno kvalitetnu i brzu analizu podatka uz mogućnost dobijanja trajnih izveštaja pomoću grafičkog štampača.

Istovremeno se mogu posmatrati parametri ispitivanja, zapisi pisača Lissajousove krive i brojčani podaci.

Budući da se reprodukuju podaci u svom osnovnom obliku, prilikom analize je moguće izvršiti podešavanje prema potrebi. Automatsko izračunavanje faznog signala maksimalne vrednosti amplitude i

aksijalne udaljenosti znatno skraćuje vreme analize te povećava kvalitet i pouzdanost. Pregled

zabeleženih podataka omogućava laku analizu i gotovo nevidljivih indikacija. Odgovarajući program

omogućava i automatsku analizu podataka do određenog stepena, što može poslužiti kao dodatna kontrola

rezultata ispitivanja.

3. Obrada rezultata ispitivanja. – Budući da se prilikom svakog ispitivanja prikupi i analizira veliki broj

podataka neminovno je bilo uvođenje kompjuterske obrade rezultata ispitivanja. Zahvaljujući razrađenom programu za obradu ovih podataka moguća je brza i kvalitetna obrada. Plan ispitivanja može se vrlo brzo

uporediti sa stvarno ispitanim opsegom da bi se dobio postotak ostvarenja plana i podatak o preostalom

opsegu. Osim toga mogu se vrlo brzo dobiti razne statističke obrade rezultata ispitivanja kao što su

postoci određenih indikacija ili histogrami. Takođe se vrlo jednostavno mogu dobiti nacrti cevnog zida sa

rezultatima ispitivanja nacrtanim na razne načine, sl. 4.18. 1, 3.

100

Sl. 4.18. Skica debljine zida cevi sa ucrtanim visinama izmerenim metodom vrtložnih struja

2. Primena rotirajuće sonde u ispitivanju izmenjivača toplote

Najbolje rezultate u pogledu osetljivosti i tačnosti dimenzionisanja oštećenja na cevima izmenjivača

toplote u području cevnog zida dala je od svih danas poznatih specijalnih sondi u svetu tzv. rotirajuća

sonda, sl. 4.19.

Sl. 4.19. Rotirajuća sonda za ispitivanje izmenjivača toplote metodom vrtložnih struja

Radiografske metode

Ova metoda zasniva se na ozračivanju komada koji se ispituje i registruje promene zračenja na

nehomogenim mestima pomoću foto metode.

Radiografska ispitivanja mogu koristi rentgenske x-zrake i radioaktivne γ-zrake.

Rentgenske kontrole

Rentgenskim kontrolama se otkrivaju unutrašnje greške pomoću ozračivanja rentgenskim x-zracima, uz

registrovanje jačine prozračivanja. Prolaženjem rentgenskih zraka kroz materijal i grešku, zbog različite

apsorpcije, dolazi do različite jačine ozračivanja filmske emulzije foto filma koji se nalazi iza ozračenog komada-greške. U cilju dobijanja fotosnimka – „radiograma“ stavlja se na ispitivani komad između

izvora zračenja odnosno rentgenske cevi i kasete sa filmom na što manjem odstojanju. Zavisno od

veličine greške, njene gustine, lokacije i osetljivosti filma zavisi i stepen ocrnjenja.

Zahvaljujući maloj talasnoj dužini odnosno visokoj energiji kvanta, rengenski zraci imaju svojstvo da prolaze kroz neprovidne predmete, da dejstvuju na fotoploču (fotoefekat), da izazivaju luminiscenciju

nekih hemijskih jedinjenja, da jonizuju gasove, kao i da deluju na živi organizam i da zavisno do doze

zračenja budu štetni ili korisni.

Obzirom da materijali imaju različitu gustinu i to je njihova sposobnost propuštanja zračenja različita,

tako da manje propuštaju zrake ukoliko je njihova atomska težina veća. Ovo svojstvo koristi se pri

101

ispitivanju. Tako će po prolazu X - zraka kroz materijal biti više apsorbovani oni zraci koji prolaze kroz

homogeni - zdravi deo, a manje će biti apsorbovan onaj deo zraka koji prolaze kroz nehomogeni deo zbog čega će na filmu biti jače „zacrnjenje“, sl. 4.20. Stoga će sve greške, šupljine, pore, prsline i slični defekti,

biti jasno uočljivi na filmu koji je jednovremeno trajni dokument kvaliteta dobijen bez razaranja komada.

.

Sl. 4.20. Ispitivanje bojom koja koristi kontrast između defekta i normalne površine

Gamagrafija

Kod radioaktivnih γ zraka odnosno gamagrafije ispituju se i registruju promene zračenja na nehomogenim

mestima pomoću foto metode, kao i kod rentgenskih zraka, sl. 4.21.

Sl. 4.21. Šema ispitivanja pomoću γ-zraka

Gama zračenje, suprotno od rentgenskog, nastaje spontanom radijacionom emisijom posebnih materijala:

prirodnih (radijum, radon, mezotorijum) ili veštačkih (veštački radioelementi). Ovi elementi emituju

gama zrake određene i stalne talasne dužine, koji su karakteristični za svaki radioelemenat.

Dokument kvaliteta je radiogram odnosno fotosnimak na kome se mogu uočiti greške proizvoda bez

njegovog razaranja isto kao i kod rentgenskih ispitivanja, sl. 4.22. Da bi se napravio radiogram potrebno

je da se iza predmeta koji se ispituje postavi gumena kaseta sa fotofilmom, tzv. industrijski rentgenfilm.

Iza gumene kasete sa filmom, radi boljeg kontrasta na filmu, postavlja se olovni podmetač u cilju

sprečavanja sekundarnog zračenja koje bi nastalo rasturanjem gama zraka od okolnih metalnih predmeta.

Zacrnjenje negativa pri snimanju zavisi od apsorbcije metala, što znači da će svaka greška u proizvodu

odnosno nehomogenost u materijalu biti pokazana na filmu različitim zračenjem. Pri tome je kvalitet snimka utoliko bolji ukoliko je ozračen film kontrastniji i veća razlika između pojedinih granica kontura.

Osetljivost radiograma, tj. njegova „dobrota“, se ceni veličinom najmanje greške koja je utvrđena na

negativu pomoću kontrolnika, tzv. penetratora, odnosno indikatora. Indikatori su kontrolnici za ocenu

kvaliteta foto snimka - radiograma i rendgenograma.

102

Sl. 4.22. Rentgenski snimci zatvorenih spojeva na greškama (prsline-gore, uključci-dole)

Holografija

Holografija je fotografski postupak bez sočiva pomoću koga je moguće optičke talase rekonstruisati na

određenom mestu u prostoru da bi se utvrdile amplitude i raspodele faza, sl. 4.23. Da bi se dobio

hologram, potrebna je koherentna svetlost - vremenski i prostorno. Ova metoda dijagnostike može se

koristiti upoređivanjem dva stanja iz dva različita vremenska trenutka pri promeni opterećenja (npr. natprtisak ili potpritisak, zamora na savijanje i pad vibracije pri merenju krutosti masina i dr.) za

utvrđivanje lepljenih i zavarenih spojeva, u avioindustriji itd. Holografija je posebna vrsta fotografije koja

omogućava, trodimenzionalno posmatranje predmeta.

Sl. 4.23. Zraci svetlosti u hologramu

103

Interferencijski nastao unutar holografskog materijala ostaje zabeležen u meterijalu nakon što zraci njime

više ne prolaze, sl. 4.24.

Sl. 4.24.

Vrste holograma:

transmisijski,

refleksijski hologrami za belo svetlo,

hologrami sa nekoliko slika,

multipleksirani hologrami itd.

Holografski materijali moraju ispunjavati neke uslove:

izvrsna optička svojstva,

visok dinamički razvoj,

visoka osetljivost,

stabilnost itd.

Holografija u nauci i tehnologiji:

fotografisanje brzih pojava,

dubinsko snimanje atoma,

holografske memorije,

avio i vojna industrija,

medicina itd.

Metode kontrole korozije

1. Vrste korozije

Vidovi ispoljavanja korozionih oštećenja uslovljeni su vrstom konstrukcionog materijala, sredinom sa kojom materijal kontaktira, termičkim i mehaničkim naprezanjima u toku eksploatacije. Koroziona

otpornost materijala ne zavisi samo od njegovog hemijskog sastava, već i od rasporeda u kristalnoj

rešetki, odnosno strukturnih transformacija izazvanih naprezanjem materijala pri eksploataciji.

Oštećenja sastavnih delova sistema usled korozije se prema svom pojavnom obliku mogu podeliti u tri

grupe:

erozivna korozija ili habanje (smanjenje debljine zidova),

lokalni procesi korozije (rupe i sl.),

procesi korozije koji stvaraju pukotine u vezi sa mehaničkim naprezanjem (fino razgranata

korozija).

Poznavanje unutrašnjeg stanja nekog dela sistema zahteva da se često izvrši osmatranje okom, što je kod

cevovoda najčešće slučaj [7,8].

104

Često se za osmatranje koristi endoskop kao uređaj koji dozvoljava da se izmeri dubina mesta napadnutih

korozijom [20, 22].

Koliko korozija ugrožava površine delova, obično se procenjuje na osnovu boje i debljine korozionog

sloja (tabela 4.5.)

Tabela 4.5. Stepen korodiranosti

Boja Stepen korodiranosti

Svetlosmeđi oksid

Nastaje u toku 10-15 dana, na otvorenom prostoru pri

kišovitom vremenu. Može se razblaženom sonom ili

sumpornom kiselinom odstraniti.

Crveni oksid Udubljenja u površini metala. Može se lako odstraniti

pomoću nekog hemijskog sredstva.

Tamnosmeđi oksid Relativno duboka udubljenja u površini.

2. Kontrola stanja korozije

Pod “kontrolom stanja” ovde se podrazumeva skup svih mera koje se primenjuju u normalnim proizvodnim uslovima jednog tehničkog sistema, odnosno pojedinačnog dela. Tu spadaju, na primer,

posebne analize, merenja elektro–hemijskih potencijala i merenja brzine korozije pomoću uzoraka ili

elektro–hemijskih senzora, primena gasne analize, termoelemenata, uređaja za praćenje stanja, kontrolnih

otvora, pirometara, televizijskih kamera i dr. Kao i postupci ispitivanja bez razaranja.

Uopšte uzevši, praćenjem stanja treba da se ostvare dva cilja:

dobijanje informacija o postojanosti korozije i njenom napredovanju; one doprinose

poboljšanju koncepcije održavanja i omogućavaju ograničenje broja pregleda stanja pri

zaustavljanju naročito osetljivih delova,

dovođenje radnih uslova čitavog tehničkog sistema na stepen sa minimalnim napredovanjem

korozije. To se izvodi pomoću korelacije rezultata praćenja stanja i radnih parametara i

primenom dobijenih podataka u vođenju procesa.

Sa stanovišta rada sistema postupci praćenja stanja sistema se mogu svrstati u dve zasebne grupe. U prvoj

grupi se nalaze postupci praćenje stanja koji se primenjuju dok sistem radi, dok se u drugoj grupi nalaze

pregledi stanja koji zahtevaju zaustavljanje sistema. Druga grupa se primenjuje u većini slučajeva, mada se, kao što je poznato, i za vreme rada sistema mogu uspešno primeniti postupci ispitivanja bez razaranja

(na primer: analiza pomoću odašiljanja zvuka, ultrazvučna ispitivanja itd.) [20, 22].

Prva grupa se, dalje može podeliti na tri podgrupe: u jednoj podgrupi su tečni procesni medijumi

(odnosno medijumi koji su se kondenzovali), u drugoj su gasoviti procesni medijumi, a u trećoj su medijumi koji su nastali od kondenzovanih para ili smeša dveju faza. Tako je, na primer, samo pri

praćenju pojava korozije u vlažnoj sredini ispravno meriti potencijal, provodljivost i srodne veličine.

Nasuprot tome, za praćenje korozije u suvoj sredini karakteristična su merenja magnetskog permeabiliteta, temperature zida ili tačke rose, a takođe i u slučajevima prisustva rastvorenih soli, koje

koroziju mogu da izazovu procesom mešanja. Konačno, postoji i još nekoliko drugih pouzdanih

postupaka koji se mogu primeniti. Ovde spadaju postupci analize, primena sondi za određivanje brzine

korozije ili korišćenja senzora osetljivih na vodonik i kiseonik [7,8].

Sa stanovišta podataka i informacija postoje “aktivni” i “pasivni” postupci praćenja. Oni se odlikuju

sledećim osobinama:

aktivni postupci nazivaju se tako, jer dozvoljavaju korigujuće, “terapeutske” radnje (akcije), i

to kao dopuna preventivnim merama,

pasivni postupci nose naziv, zbog toga što pružaju samo informacije o mogućoj pojavi

kritične korozije, od koje može da zavisi bezbednost ili otpornost sistema, odnosno dela.

105

3. Ciljevi ispitivanja korozionih procesa

Ispitivanje korozionih procesa je neophodno i izvodi se radi sledećih ispitivanja [20, 22]:

Ispitivanje ponašanja materijala. - Pri korišćenju raznih materijala potrebno je znati

njihovu stabilnost u raznim sredinama.

Ispitivanje korozione sredine. - Gasovi, tečnosti, kao i kombinovani sistemi mogu

korozivno delovati na pojedine materijale, pa je poželjno ispitivati njihovo dejstvo pri

različitim uslovima (povišena temperatura, povšeni pritisak,...).

Ispitivanje tehnoloških procesa. - U raznim tehnološkim procesima materijali su izloženi

kontinualnom, periodičnom ili oscilirajućem dejstvu agresivne sredine, pa je potrebno

ispitivati ponašanje materijala pri tim uslovima. Mnoge oscilacije tehnoloških parametara,

koje nisu predviđene pri projektovanju, donose velike štete.

Procena štete od korozije. - Svi materijali koji se koriste u tehnološkim procesima

propadaju, u nekim slučajevima zbog same tehnologije, a u nekim slučajevima zbog

neželjenog procesa korozije. Potrebno je razdvojiti ova dva efekta, i na što realniji način

proceniti štetu od korozije.

Ciljevi ispitivanja korozionih procesa se mogu definisati kroz sledeće stavke [20, 22]:

Proučavanje mehanizma korozije. - Ovo je od fundamentalnog značaja jer se na bazi

eksperimentalnih rezultata iznalaze kinetika rastvaranja materijala i postavlja mehanizam

razlaganja ispitivanih materijala. Nađeni rezultati ukazuju na koji način pojedine

komponente utiču na brzinu korozije materijala. Mnoge korisne informacije se mogu

dobiti iz ovih ispitivanja.

Utvrđivanje uzroka korozije. - Pri ovim ispitivanjima bitno je saznati koja vrsta (ili vrste)

korozije dominira i šta izaziva tu pojavu. Na osnovu toga moguće je predvideti i

odgovarajuču zaštitu materijala.

Ispitivanje metoda za sprečavanje korozije. - Kada se utvrdi uzrok korozije materijala,

onda se prelazi na ispitivanje metoda zaštite. Pri ovim ispitivanjima se dolazi do

optimalnih rešenja. Moguće je menjati režim tehnoloških procesa i poboljšati kontrolu

pojedinih operacija u tim procesima, a često se materijali štite inhibitorima;

elektrohemijski, prevlakama i sl.

Ispitivanje uticaja korozionih produkata na glavne produkte u tehnološkom procesu. -

Ovo je važna faza pri ispitivanju korozionih procesa, naročito kada se grade rastvorni

produkti i kada se radi o takvom tehnološkom procesu gde se glavni produkti direktno

koriste za ishranu ili neke druge potrebe čoveka (prehrambrena industrija, farmaceutska

industrija, kozmetička industrija i sl.). U ovim procesima može se desiti, da usled korozije

uređaja u kojima se izvodi tehnološki proces, dođe do zagađivanja glavnog produkta, a

samim tim i trovanja čoveka.

Izbor najpogodnijeg materijala. - Pri razvoju tehnoloških procesa paralelno treba raditi na

iznalaženju materijala koji će biti otporni u sredinama zastupljenim u ispitivanim

procesima. Na primer, ako se u procesu predviđa korišćenje hlorovodonične kiseline onda

se moraju iznaći materijali (cevi, rezervoari, pumpe, ...) koji su otporni na dejstvo ove

kiseline.

Ponašanje novih materijala u raznim sredinama. - Pri sintezi novih materijala vrlo je

bitno znati i stabilnost tih materijala u pojedinim sredinama, jer se na osnovu toga može

predlagati primena tih materijala. Pri merenju sastava ili načina dobijanja materijala

menjaju se i korozione karakteristike novih materijala, pa se na osnovu tih ispitivanja

mogu odabrati materijali sa odgovarajućim sastavom i sa odgovarajućom tehnologijom

dobijanja, koji će biti stabilni u raznim sredinama.

4. Metode ispitivanja korozionih procesa

106

Metode ispitivanja korozionih procesa su različite, a sama ispitivanja se provode na nekoliko nivoa [20,

22]:

Laboratorijska ispitivanja. - Ovim ispitivanjima se dobijaju podaci na osnovu kojih se

može suditi o brzini korozije u definisanim uslovima. U laboratoriji je moguće podešavati

parametre (koncentraciju, pritisak, brzinu kretanja, temperaturu, aeraciju, ...) koji utiču na

proces oksidacije metala ili rastvaranja nemetala. Jednostavnim variranjem vrednosti ovih

parametara i praćenjem brzine korozije srazmerno lako se dolazi do zaključaka koji

ukazuju koji parametri i na koji način utiču na brzinu korozije ispitivanih materijala.

Terenska ispitivanja. - Ova ispitivanja se izvode na terenu da bi se utvrdio uticaj atmosfere

na stabilnost materijala. Terenska ispitivanja su, uglavnom dugotrajna.

Eksploatacijska ispitivanja. - Često se dešava da se rezultati koji su dobijeni pri

laboratorijskim ispitivanjima ne potvrđuju u praksi, odnosno ispitivani materijal se

drugačije ponaša u pogonskim uslovima. Jedan od razloga za ovakvo ponašanje materijala

je i prisutnost raznih primesa u tehnološkim rastvorima, a poznato je da pojedine primese

mogu imati veliki uticaj na brzinu korozije. Radi toga su poželjna eksploatacijska

ispitivanja koja se, uglavnom, izvode na dva načina: direktan i indirektan način

ispitivanja. Pri direktnom ispitivanju analizira se oprema, i to nedestruktivnim metodama,

bez prekida proizvodnje. Indirektnim metodama se analizira sastav rastvora koji se koristi

u procesu, kao i njihov uticaj na materijale koji se postavljaju kao sonde.

Pri svim nivoima ispitivanja mogu se koristiti sledeće metode [20, 22]:

1. Vizuelna metoda:

- Optička mikroskopija,

- Metalografska analiza,

- Elektronska mikroskopija itd.

2. Gravimetrijska metoda pražnjenje sekundarnih pojava:

- Merenje promene zapremine izdvojenog vodonika,

- Merenje promene zapremine kiseonika,

- Merenje koncentracije komponenata u rastvoru,

- pH- metrija,

- Potenciometrija,

- Spektrofotometrija,

- Plamena fotometrija,

- Volumetrija itd.

3. Metoda merenja dimenzija:

- Merenje promene dimenzije,

- Merenje dubine pitinga itd.

4. Mehaničke metode:

- Otpornost na savijanje,

- Otpornost na torziju,

- Merenje deformacije,

- Merenje tvrdoće,

- Pritisna čvrstoća itd.

107

5. Optičke metode:

- Elipsometrija,

- Interferometrija,

- Merenje refleksije svetlosti itd.

6. Električne metode:

- Merenje električnog otpora,

- Druge metode.

- Elektrohemijske metode:

- Merenje potencijala,

- Merenje struje,

- Polarizacija,

- Linearna voltametrija,

- Hronoamperometrija,

- Hronopotenciometrija,

- Galvanostatska ispitivanja itd.

7. Ostale metode:

- Metode za karakterizaciju korozionih produkata,

- Metode za karakterizaciju površina itd.

Analiza tehnoloških procesa je neophodna pri sagledavanju korozionih procesa koji se odigravaju u tom procesu. Svaka faza tehnološkog procesa se mora detaljno analizirati da bi se izveli pravilni zaključci. Na

primer, ako se posmatra faza obrade metala uz korišćenje emulzije i ako se posle izvesnog vremena javi

korozija rezervoara u kome se nalazi emulzija, onda se može, u zavisnosti od vrste korozije, pretpostaviti

sledeće [7,8]:

Ako rezervoar korodira po dnu, izrazita je piting korozija, onda se verovatno pri procesu obrade metala

stvaraju sitne čestice metala koje se talože na dnu rezervoara. Ispod tih čestica smanjuje se koncentracija kiseonika, što može da dovede do korozije, a isto tako, te čestice mogu biti elektropozitivnije od metala

od kojeg je napravljen rezervoar, pa to može prouzrokovati kontaktnu koroziju. Ako rezervoar korodira

ispod linije razdvajanja tečne i gasovite faze, onda razlog za to može biti korozija u zazorima,

diferencijalna aeracija ili korozija usled lepljenja uljnih kapi koje su se izdvojile iz tečne faze. Vremenom može doći i do oksidacije ulja, što dovodi do povećanja kiselosti emulzije, a ujedno i veće korozione

agresivnosti [20, 22].

Metode kontrole električnih parametara

Postupci električne kontrole koriste se za određivanje veličina i promena napona, struje ili drugih

električnih veličina, kao što su, na primer:

slabljenje kontakta,

slabljenje izolacije,

slabljenje dielektričnosti,

slabljenje emisione moći,

varničenje,

razdešenost elektronskog kola,

otkaz lemljenog spoja,

108

slabljenje električnih karakteristika,

oslabljeno napajanje električnom energijom.

1. Merenje električnih parametara

Na sl. 4.25. data je moguća klasifikacija električnih parametara.

Električni pribori za merenje parametara dele se u nekoliko većih podgrupa: voltmetri, ampermetri,

kombinovani pribori, fazometri, ispitne stanice i dr.

Kontrola (ispitivanje) električnih parametara na električnim mašinama vrši se uz pomoć protokola o

ispitivanju.

Sl. 4.25. Klasifikacija mernih električnih parametara

2. Sistem za izravnavanje vršnih opterećenja

Sistem je namenjen smanjivanju vršnih opterećenja kod potrošnje električne energije isklapanjem

opterećenja. Sastavljen je (sl. 4.26) iz:

upravljačke jedinice,

109

video terminala,

pisača (ili druga izlazna jedinica),

sabirnih stanica,

priključnih ploča kod opterećenja,

mikroračunarskih stanica za vođenje sopstvenih izvora električne energije,

mikroračunarskih stanica za lokalnu automatizaciju pojedinih procesa.

Sl. 4.26. Sistem za izravnavanje vršnih opterećenja

Odlike mikroračunarskog sistema za izravnavanje vršnih opterećenja su sledeće:

smanjenje troškova za električnu energiju sa minimalnim uticajem na proizvodni proces,

modularna mikroračunarska izvedba upravljačke jedinice i sabirnih stanica omogućava

veliku prilagodljivost i mogućnost širenja,

serijski prenos podataka između upravljačke jedinice i sabirnih stanica smanjuje troškove

ugradnje,

mogućnost vođenja sopstvenih izvora električne energije,

mogućnost uključenja lokalne automatizacije pojedinih procesa,

mogućnost registracije upravljačkih akcija i potrošnje električne energije na trajnim

medijima: papirna traka, magnetna traka, ispisivanje na pisaču,

centralni nadzor nad stanjem onog dela proizvodnog procesa, koji je priključen na SIK 80.

3. Nadzor vršne snage

Posledica nejednake potrošnje električne energije je povećanje troškova proizvodnje, prenosa i

distribucije električne energije i potreba za većim kapacitetima elektroenergetskog sistema.

Potrošači električne energije, pomoću izravnavanja potrošnje, mogu da utiču na ravnomernost potrošnje i

time na svoje i celokupne troškove za električnu energiju. Sprovođenje mera za izravnavanje potrošnje posebno je efikasno sa mikroračunarskim sistemom za izravnavanje vršnih opterećenja. Sistem smanjuje

vršna opterećenja pri potrošnji električne energije isključivanjem opterećenja.

Obračunsku vršnu snagu predstavlja najveća prosečna snaga u jednom od mernih intervala u

obračunskom periodu. Dužina mernog intervala obično je 15 minuta, a obračunski period mesec dana.

110

Kod isključivanja opterećenja je upotrebljen metod predviđanja potrošnje. Na taj način, kod svakog

merenja energije sistem na osnovu dotadašnje potrošnje u intervalu, trenutne snage i vremena koje je preostalo do kraja mernog intervala, predviđa potrošnju do kraja 15–minutnog intervala. Ako je

predviđeno prekoračenje postavljenog ograničenja, počinje da se isključuju opterećenja. U suprotnom,

kada predviđena vrednost ne prelazi postavljeno ograničenje, počnu se uključivati prethodno isključena opterećenja. Opterećenja se isključuju po ugrađenom algoritmu, koji uzima u obzir njihova radnu snagu,

prioritet i dužine isključenja.

U tački A algoritam (sl. 4.27) predvidi se krajnja potrošnja E0, koja je iznad ograničenja E. U zavisnosti

od prioriteta, izaberu se dva opterećenja. Isključenjem prvog opterećenja na kraju mernog intervala

dostigne se potrošnja E1, odnosno isključenjem oba opterećenja dostigla bi se potrošnja E2.

Sl. 4.27. Nivoi potrošnje električne energije

Dijagnostika električnih kola (DEK)

1. Predmet dijagnostike električnih kola

Dijagnostika električnih kola (DEK) kao naučni pravac formirala se u toku poslednjih 30 godina i postigla je najveći uspeh u oblasti analize objekata koji se mogu opisati metodama matematičke logike. Takav

stav prema DEK (dijagnostici električnih kola) može se opravdati samo u slučaju ako se njihove šeme

razbiju na podšeme (blokove) i ako se ti dovoljno krupni blokovi razmatraju kao posebni objekti za

dijagnostiku.

Električna kola (EK) predstavljaju kategoriju kontinualnih sistema, koja je veoma pogodna za

proučavanje zbog toga što je matematički skup za njihovu analizu i sintezu veoma duboko razrađen. Ipak,

neprekidni rast složenosti EK i povećanje odgovornosti funkcija koje oni izvode stavljaju pred teoriju kvalitativno nove zadatke. U sadašnje vreme znatno je porasla složenost elektronske aparature, čiju

osnovu čine integralne mikrošeme sa veoma visokim nivoom integracije komponenata. Uspešno

rešavanje zadataka dijagnostike takvih šema doprinosiće otkrivanju najsuštinskijih faktora koji utiču na karakteristike aparature, usavršavanju metoda i sredstava automatizovanog projekiovanja, a takođe i

tehnologije za njenu izradu. Razvoj elektroenergetskih sistema takođe pokreće zadatke vezane za

dijagnostiku složenih EK i za korišćenje rezultata dijagnostike za povećanje sigurnosti i kvaliteta rada takvih sistema. Na taj način kompleks problema DEK sastoji se u razradi metoda oblikovanja zadataka

dijagnostike, istraživanju njihovog razrešavanja i izradi odgovarajućih računarskih algoritama.

2. Zadaci dijagnostike električnih kola

Svako istraživanje EK podrazumeva korišćenje četiri kategorije: topologije EK kao opis načina spajanja njegovih elemenata; upravo elemenata, koje određuju sopstveni parametri i u skladu sa tim komponentne

111

jednačine (veze između dodatih uz elemente struja i napona); delovanja na EK, a kao njihov rezultat

pojavljuju se nezavisni izvori EDS i struja, i na kraju, njegovih reakcija, tj. struja i napona koji se

pojavljuju u njemu.

Tradicionalno formirani zadaci teorije EK razlikuju se u svojim postavkama. Tipičan zadatak analize EK

podrazumeva zadatom njegovu topologiju, vrstu i vrednost parametara elemenata, a takođe ulazne uticaje; određuju se njegove reakcije. Zadatak sinteze formuliše se kao zadatak pronalaženja topologije, karaktera

i parametata EK koji obezbeđuju zahtevane reakcije EK na ranije uslovljena delovanja; u zadatku sinteze

postoje specifična ograničenja koja orijentišu njegovo rešavanje na fizičku realizaciju izgradnje EK.

Zadatak identifikacije EK blizak je po svojoj postavci zadatku sinteze, zahtevajući izgradnju maksimalno jednostavnog modela šeme na osnovu znanja o delovanju i reakciji EK; njegova ograničenja

podrazumevaju matematičko ili fizičko modeliranje EK. Neznatne na prvi pogled metodske razlike u

postavljanju zadataka sinteze i identifikacije kola dovode na kraju do suštinske protivrečnosti u njihovom

formulisanju u konkretnim prilazima i metodama rešavanja.

Sada ćemo proanalizirati karakteristike zadataka DEK. Za osnovu ćemo uzeti opšteprihvaćenu

terminoligiju tehničke dijagnostike i elektrotehnike i konkretizovati odgovarajuće pojmove u ovom

slučaju za EK, koja su objekat dijagnostike. Naravno da prilikom formulisanja, opisivanja i rešavanja zadataka DEK koji su se pojavili na granici naučnih pravaca, poštujući navedene standarde neće se uvek

moći bukvalno zadovoljiti njihovi zahtevi.

Pod tehničkim stanjem električnog kola podrazumeva se ukupnost podvrgnutih promena u procesu eksploatacije, koje se karakterišu u određenom momentu kao obeležja utvrđena tehničkom

dokumentacijom za taj objekat. Obeležja tehničkog stanja mogu biti kvalitativne i (ili) kvantitativne

karakteristike. Obično u teoriji EK i dinamičkih sistema termin “stanje” asocira na režim rada objekta,

koji zavisi od ulaznih uticaja.

Osobine EK se zadaju njegovom topologijom i ukupnošću vrednosti parametara elemenata, a upravo te

kategrije određuju tehničko stanje EK.

Pošto se izmene topologije EK u procesu proizvodnje ili eksploatacije mogu interpretirati kao krajnje izmene parametara njegovih elemenata pokazuje se svrsishodnim, prilikom formulsanja zadataka DEK,

smatrati topologiju poznatom i dozvoljavati kao moguće samo promene parametara EK.

U primeni na EK za određivanje njihovog tehničkog stanja dovoljno je odrediti parametre svih elemenata.

(Ovde nema suštinskog značaja pitanje o tačnosti određivanja vrednosti parametara samo da ta tačnost

zadovoljava ciljeve koji su postavljeni pred zadacima dijagnostike.) Po pravilu parametri na svim elementima EK podvrgnuti su promeni u procesu proizvodnje ili eksploatacije; neki od njih mogu se

smatrati poznatima. Sada je moguće formulisati tipičan sa tačke gledišta teorije EK, zadatak DEK. U

zadatku DEK zadati su: topologija EK, ulazni uticaji i neki parametri EK. Sem toga poznate su rekcija kola na ulazne uticaje. Određuju se nepoznati parametri elemenata. U takvoj postavci zadatak DEK blizak

je zadatku identifikacije, ipak u potpunosti on se ne podudara ni sa jednim od gore formulisanih zadataka

teorije kola.

3. Osnovni pojmovi dijagnostike električnih kola

Dijagnostički parametri to su parametri objekta električnog kola koji se koristi na utvrđen način za

određivanje njegovog tehničkog stanja. Ako se njihove vrednosti ne mogu neposredno odrediti onda se

one izračunavaju na osnovu izmerenih parametara i druge apriorne informacije o objektu. Dobijanje

vrednosti dijagnostičkih parametara i njihovo upoređivanje sa zahtevima koji potvtđuju ispravnost, stanje

pravilnog funkcionisanja omogućava da se imenuje vid tehničkog stanja.

Pojam parametra široko se koristi u tehnici. Razlikuju se parametri proizvoda, EK, elemenata. Pod

unutrašnjim parametrima EK podrazumevamo parametre njegovih elemenata. Sem toga, govori se takođe

o ulaznim i izlaznim parametrima EK. Sa tačke gledišta dijagnostike za izlazne (izmerene) parametre EK uzimaju se struje i naponi koji su dostupni za merenja. Ulazni uticaji na EK prilikom izvršenja

dijagnostike su električni signali (izvori napona i struje), kao i opterećanja na poznat način varirajući

pasivni elementi. Njihove kvantitativne karakteristike su ulazni parametri DEK.

Kao dijagnostički parametri EK mogu se pojaviti izlazni (izmereni) parametri elemenata EK i parametri režima koji se ne mogu neposredno izmeriti. Nemogućnast neposrednog merenja vrednosti nekih

dijagnostičkih parametara prihvata se u znatnoj meri kao tehničko ekonomska nesvrsishodnost. Tako se

112

preciziranje parametara modela energetskog sistema izvodi na osnovu postojeće informacije o njenom

funkcionisanju u nekim radnim režimima teoretski se može zamisliti merenje njegovih dijagnostičkih parametara u specijalno stvorenim režimima, koji možda zahtevaju prekid njegovog normalnog

funkcionisanja, mada je to po pravilu praktično nemoguće.

Pretpostavimo dalje da su dijagnostički parametri unutrašnji parametri elemenata EK. Njihovo određivanje na osnovu vrednosti izmerenih pararnetara ili karakteristika i čini gore formulisani zadatak

DEK. Vrednosti untrašnjih parametara na najkompaktniji način odražavaju tehničko stanje EK i

predstavijaju njegovu invarijantu.

Neka kao dijagnostički budu parametri režima EK koji se ne mogu neposredno izmeriti. U tom slučaju ukupnost vrednosti parametara elemenata EK, za čije je dobijanje neophodno rešiti zadatak DEK, zadaju

se proizvoljne karakteristike EK kako u uslovima eksperimenta tako i na mnogim raznim električnim

režimima, momentima vremena i možda destablizirajućim faktorima. Na taj način gore određeni zadatak DEK podleže rešavanju u svim u praksi interesantnim slučajevima DEK. Pošto je obim radova znatno

veći od obima radova zadataka analize, onda je on osnova za određivanje tehničkog stanja EK (sl. 4.28.).

Sl. 4.28. Strukturna šema procesa dijagnostike električnih kola

Prilikom formulacije zadatka DEK pojavljuje se pitanje o zahtevanoj dubini dijagnosticiranja, koja se

izražava u preciznosti određivanja vrednosti dijagnostičkih parametara. Ako se kao dijagnostički pojavljuju parametri elemenata onda se zahtevana preciznost određivanja njihovih vrednosti zadaje

apriori, polazeći od zahteva za preciznost određivanja vrste defekta. Dubina dijagnosticiranja može se

zadati ili u formi kvalitetnih kategorija vrste: “stanje tipa prekida” (“tipa kratak spoj”) ili “parametar po

standardu” “iznad norme” “ispod norme”, ili u formi kvantitativnih vrednosti, koji određuju

maksimalnu tačnost vrednosti parametara elemenata. U literaturi u prvom slučaju govori se o problemu

fault, isolation, a u drugom component simulation. U domaćoj literaturi nema specijalnih termina koji

razlikuju takve zadatke; radi kratkoće prvi se može nazvati zadatak traženja otkaza (defekta), a drugi

proračun vrednosti parametara. Naravno da modeli i algoritmi koji se koriste u ovoj ili onoj postavci su različiti. Ako su u prvoj više upotrebljavane i jednostavnije logičke metode, u drugoj se zahteva detaljnije

opisivanje jednačina funkcionisanja EK; ovde logičke metode nisu efikasne. Treba istaći da ako su teorija

i algoritmi zadataka analize EK dobro proučeni onda se teorija i metode rešavanja zadataka DEK intenzivno razrađuju tek od nedavno. Do sada još nije stvorena celovita teorija rešavanja zadataka DEK.

To se posebno odnosi na zadatke tipa proračuna vrednosti parametara.

4. Savremeni pravci istraživanja dijagnostike električnih kola

U sadašnjem trenutku može se nabrojati nekoliko različitih stavova o rešavanju zadataka DEK. Jedan od takvih stavova ostvaruje se u zadacima traženja otkaza (defekta) u kojima predhodno treba nabrojati

113

mnogo mogućih stanja EK. Ovde se može govoriti o konačnom velikom broju neispravnosti, na primer

prekida i kratkih spojeva. Radi formalizacije opisa rada EK u svakom takvom stanju smatra se korisnom

primena simboličnih metoda analize.

U nizu slučajeva prirodno je angažovanje teorijsko verovatnih metoda u rešavanju zadataka

dijagnostike. Kao prvo, to je neophodno u donošenju odluke o mestu otkaza (defekta) EK, koji je po

najverovatnijoj oceni uslovio odgovarajuće reakcije. Drugo, kod postojanja opisa verovatnoće oblika

parametara i nepreciznosti merenja u nekim slučajevima formuliše se funkcional, čija minimalizacija daje

tačkastu ocenu stanja EK prema kriterijumu maksimuma verovatnoće.

U čitavom nizu radova razmatra se dijagnosticiranje sistema, koji takođe uključuju EK. Za njihovo

opisivanje potpuno se formalizuje: smatraju se zadatim analitički (ili u drugom vidu) koeficijenti prenošenja, raspored posebnih tačaka na kompleksnoj ravni i druge karakteristike kao što su funkcije

traženih parametara. Takav „sistemski” stav ignoriše veliku rezervu apriorne informacije, koja se sastoji u

detaljnom i preciznom opisu EK.

Može se takođe označiti ciklus istraživanja u kojima se rešenje zadataka dijagnostike bazira na kategorijama teorije upravljanja. Ograničenost mogućnosti takvog gledišta je u tome što se variranje

traženog parametra od njegove nominalne vrednosti dozvoljava u prilično malom dijapazonu. U tom

smislu metode dijagnostike koje se baziraju na teoriji upravljanja zauzimaju suprotnu poziciju u odnosu

na metode koje su orijentisane na traženje “katastrofalnih” otkazivanja.

Značajano interesovanje predstavljaju zadaci DEK tipa proračuna parametara, koji na suštinski način

uzimaju u obzir odlike EK kao takve: podaci o poznatim parametrima, topologiju i sl.

Vibrodijagnostika

Vibracije mašina

Vibracije koje se javljaju na mašinama predstavljaju kretanje mehaničkih komponenti mašine napred -

nazad kao njihova reakcija na unutrašnje i spoljašnje sile, odnosno oscilatorno kretanje krutog tela u odnosu na svoj ravnotežni položaj. Uzročnik kretanja je poremećajna prinudna sila koja po svojoj prirodi

može biti determinisana i slučajna, a slobodnim vibracijama nazivamo periodično kretanje koje telo

izvodi po prestanku delovanja poremećajne sile [32].

Na slici 3.1. prikazan je primer mašinskog sklopa u vidu opruge o koju je okačena masa m u vidu krutog tela. Ukoliko neka oscilirajuća sila (npr. debalans) deluje na masu, ona će oscilirati gore - dole oko svog

neutralnog položaja, odnosno položaja mirovanja. Ukoliko na oscilirajuću masu postavimo olovku te

povučemo papir preko olovke nekom konstantnom brzinom, dobićemo gotovo idealan sinusoidni talas

[32].

Slika 3.1. Oscilirajuća masa [32]

Ova prezentacija kretanja mašinskog sklopa naziva se signalom u vremenskom domenu. Sinusoidni talas

predstavlja položaj mase u odnosu na vreme. Merenjem udaljenosti između najviše i najniže tačke na sinusnom talasu dobijamo ukupnu udaljenost koju pređe masa. Ovaj primer pokazuje da merenja mogu

114

dosta precizno opisati pojave koje se javljaju na stvarnoj mašini. Za vibracije se pojam "pomeranja"

koristi kako bi se opisala udaljenost koju prelazi neki objekat koji osciluje.

Pomeranje je promena udaljenosti ili pozicije nekog objekta relativno u odnosu na referentnu tačku (u

ovom slučaju u odnosu na neutralnu poziciju mase). Veličina pomeranja se označava kao njegova

amplituda. Što je viša amplituda signala vibracija to je i vibracija opasnija. Amplituda ili veličina

vibracija proporcionalna je količini sile koja deluje, što znači veća sila više i vibracija.

Postoje tri osnovna tipa sila bitnih za analizu [32]:

udarne sile (labavi delovi, kao što su udaranja u cevovodima, kotrljajni elementi u ležaju

udara u pukotinu i sl.),

periodične sile (sile koje se ponavljaju kao što je debalans ili necentričnost) i

slučajne sile (variraju s vremenom, kao što su turbulencije u cevovodima, kavitacija pumpi i

sl.)

Polazeći od uzroka nastanka vibracija moguće je izvršiti njegovu podelu na:

prinudne vibracije izazavane periodičnim spoljnim silama. Pri poklapanju frekvencije tih

vibracija sa jednom od sopstvenih frekvencija mašine, pojavljuju se najintezivnije

prinudne vibracije (rezonancije). Rezonancija može bitno izmeniti radne karakteristike

mašine i pri njoj se pojavljuju velika opterećenja koja deluju na određene elemente mašina

sa stanovišta čvrstoće i trajnosti;

slobodne vibracije sa prigušenjem koje nastaju u prelaznim režimima rada u koje spadaju:

uključivanje mašine u rad, opterećenje i rasterećenje, kao i prelazi sa jednog režima na

drugi;

samopobudne vibracije koje su uslovljene dinamičkom nestabilnošću pri nekim režimima

rada.

Vibracije u toku rada na mašinama mogu da se prenose u dva pravca i to u pravcu:

temelja (okolne sredine) i

zone kretanja obrtnih masa.

Moguća podela vibracija prema načinu pobude je na:

unutrašnje vibracije kojima je izvor mašina za koju se određuju njene dinamičke

karakteristike i

spoljašnje vibracije koje dolaze iz okoline.

Osnovne veličine vibracija

Vibracije su u opštem smislu periodična kretanja koja se u svim svojim pojedinostima ponavljaju nakon

izvesnog vremenskog intervala, nazvanog periodom vibracije, koji se obeležava slovom T. Period T meri

se obično u sekundama, a njegova recipročna vrednost je frekvencija ili učestalost [32]:

2

1

Tf

(3.1)

Izražava se u hercima [Hz] i predstavlja broj perioda u sekundi. To se ponekad skraćuje i nazina se "cyps" (boj ciklusa u sekundi). Najuobičajenija frekvencijska jedinica koja se koristi u praćenju stanja i analizi

rotacione opreme su ciklusi u minuti (cycles per minute-CPM), zbog veze sa rotacijom vratila. Većina

analiza se danas izvodi korišćenjem frekvencije umesto perioda.

U nemačkoj literaturi, a kasnije i u čitavoj Evropi broj perioda u sekundi naziva se "hertz" u čast prvog

eksperimentatora radio talasa, a koje su u stvari električne vibracije. Kod mašina sa jednim stepenom

slobode kretanja, u mnogim slučajevima, vibracije su prilično čiste, merenje frekvencija je znatno lakše pri čemu one daju najjasniju sliku o uzroku vibracija. Za frekvencije ispod cca 100 perioda u sekundi

koriste se trakasti tahometri sa jednom ili više traka, a proizvodi ih "Westunghous Corporation".

115

Za nebalansiran motor na primer, puno je jednostavnije posmatrati rotor preko broja obrtaja i cikluse u

minuti ili sekundi (frekvencija) nego vreme potrebno za jedan obrt (period). Veze između frekvencije i vremena su vrlo jednostavne, tj. jedno je recipročna vrednost drugog. Primera radi za ventilatore brzine

1.500 o/min fundamentalna frekvencija je 25 [Hz] (60 [s]).

Pri analizi vibracija, bitno je analizirati dve komponente signala vibracija:

njegovu frekvenciju i

njegovu amplitudu.

Amplituda je veličina signala vibracija, koja ukazuje na ozbiljnost greške. Što je amplituda veća, veći je i

problem. Amplituda zavisi uglavnom od tipa mašine.

Frekvencija je broj koji pokazuje koliko se puta ciklus vibracija pojavljuje u datom vremenskom periodu.

Frekvencija na kojoj se vibracija pojavljuje, ukazuje na tip greške. Greške na mašinama često stvaraju značajne frekvencije ili uzroke frekvencija. Određivanjem frekvencije na kojoj se pojavljuje vibracija

moguće je izvesti precizno određivanje uzroka ili izvora. Važno je povezati"uzrok i posledicu". Na

primer, ako amplituda vibracija raste u području frekvencija oštećenja ležaja, tada verovatno postoji

problem sa ležajem. Ipak, najčešće ležaj sam za sebe nije izvor problema. Obično neki drugi problem sa mašinom uzrokuje otkaz ležaja. Kada se odredi oštećenje ležaja, trebalo bi tražiti druge simptome greške,

kao što su necentričnost ili debalans.

Za čisto sinusoidno kretanje, vrh amplitude iznad nulte linije (neutralni položaj) jednak je vrhu negativne amplitude ispod nulte linije. Na sl.3.2. prikazano je pomeranje do vrha i pomak od vrha do vrha. Za

vibracije je važan ukupni put koji deo ili vratilo pređe unutar zazora ležaja. Stoga se amplituda pomeranja

uvek prikazuje kao vrednost od vrha do vrha. Od početne tačke u vremenu (nula), amplituda je takođe

nula kao što je prikazano na ispisu amplitude u odnosu na vreme, slika 3.2. Kada sinusoidni talas prođe kroz svoj pozitivni i negativni vrh te se ponovo vrati u nulu, završen je jedan pun ciklus. Ukoliko je

vibracija posledica debalansa vratila, vratilo mašine će završiti jedan obrtaj u jednom ciklusu. Važno je

shvatiti vezu između ciklusa i rotacije vratila jer su oni u vezi sa frekvencijom i konačno fazom [32].

Slika 3.2. Osnove sinusnog talasa [32]

Vreme potrebno za završetak jednog ciklusa vibracija naziva se period, a u ovom primeru na slici 3.2 period je 0,5 sekundi po ciklusu. Period je važan kada tražimo događaje, kao što je na primer slučaj kada

kotrljajni element ležaja (kuglica ili valjak) udara u oštećenje na kotrljajnoj stazi. Ukoliko je vreme

između serije događaja poznato tražiće se uzrok u signalu sa određenim periodom.

Spoljna pobuda vibracija

Transportna sredstva kao što su motorna i železnička vozila pri kretanju po podlozi, izložena su pobudi vibracija usled neravnina. Pobuda vibracija je vremenska funkcija koja zavisi od veličine neravnina i

brzine kretanja vozila. To je posebna vrsta pobude, različita i fazno pomerena na svakom od točkova za

koju su razvijeni i odgovarajući modeli za njenu analizu. Letelice i druga transportna sredstva sa

116

povećanim otporom vazduha izložena su dejstvu vrtloga u struji vazduha što takođe deluje kao pobudna

vibracija. Vrtloženje je posledica promene pravca struje vazduha, a intezitet ovih uticaja je veći ako je promena pravca strujnih linija nagla. Osim vrtloga makroskopskih razmera, u blizini površine koju

opstrujava vazduh i druge vrste fluida usled zahvata sa neravninama na površini nastaje mnoštvo vrtloga

mikroskopskih razmera. Zidovi osetljivi na ovu vrstu pobude mogu biti dovedeni u stanje oscilovanja ili

talasnog kretanja u materijalu ovih zidova.

Kod energetskih mašina pretvaranje jednog oblika energije udrugi, prate poremećajni procesi i pobudne

dinamičke sile. Tipičan primer je motor sa unutrašnjim sagorevanjem čiji rad prati niz poremećajnih

procesa. Najvažniji radni proces koji se odvija u prostoru za sagorevanje, sastoji se od usisavanja,

komprecije, sagorevanja i ekspanzije.

Složene vremenske funkcije pobudnih sila mogu biti razložene u skup elementarnih sinusnih funkcija

primenom Furijerovih transformacija. Analiza i kontrola radnih procesa kako oni ne bi bili pobuda vibracija predstavlja posebno pitanje koje se rešava izučavanjem procesa i primenom odgovarajućih

specifičnih rešenja za svaki od navedenih mašinskih sistema.

Unutrašnja pobuda vibracija

Između pokretnih delova mašinskih sistema odvijaju se procesi koji mogu da pobude vibracije samog

sistema odnosno mogu da dovedu do stvaranja sila koje pobuđuju vibracije. To su u prvom redu

inercijalne sile, zatim sile sudara delova, sile trenja odnosno klizanja delova i kotrljanje.

Usled rotacije projekcije centrifugalne sile menjaju se po pravilnoj sinusnoj funkciji koja može

predstavljati pobudu čija je učestanost proporcionalna učestanosti rotacije, a intezitet proporcionalan

neuravnoteženoj masi, rastojanju težišta neuravnotežene mase od ose obrtanja i učestanosti obrtanja odnosno kvadratu ugaone brzine. Oscilatorno kretanje ostvaruje se kod klipnih i sličnih mehanizama.

Zavisno od ubrzanja pri ovom kretanju i od mase mašinskog dela koji ostvaruje ovo kretanje, indukuju se

inercijalne sile i momenti koji mogu biti delimično međusobno uravnoteženi.

Sudari mašinskih delova u sklopovima najčešće nisu predviđeni u izvršenju njihove funkcije. Uglavnom

su posledica odstupanja od idealizovanog stanja u pogledu geometrije, kretanja i sl. Navedeno se može

objasniti na primeru zglobnih veza mašinskih delova, u ovom slučaju na primeru veze klipa i klipne

poluge. Da bi se ostvarila pokretljivost između otvora i osovinice mora postojati zazor. I usled promene smera kretanja u ovom zazoru se ostvaruje sudar. Ako je pokretna masa m izložena dejstvu sile F, njeno

ubrzanje se možeo drediti preko jednačine, a putanja koja je jednaka zazoru u zglobu Z savladava tokom

vremena. U trenutku dodira na jednoj strani relativna brzina dodirnih površina je jednaka nuli, a u dodir

na drugoj strani površine stupaju brzinom sudara 𝑣s. Brzina sudara se povećava sa povećanjem zazora i sa

povećanjem spoljnjeg opterećenja [32].

ssm

mF

a (3.2)

saFZ

t2

(3.3)

sm

tavs

(3.4)

sm

mFZ

vs

2

(3.5)

Kotrljanje delova u dodiru je proces koji slično sudaru, dovodi do promene elastičnih deformacija

velikom brzinom. Pod opterećenjem na dodiru kotrljajnog tela i podloge ostvaruje se elastična deformacija. Pri kretanju (kotrljanju) elastične deformacije se naglo oslobađaju pri čemu se stvaraju

nove. Proces se obnavlja uz intezivno pomeranje tačke dodira. Na mestima koja su oslobođena pritiska,

pod dejstvom elastičnih sila, ostvaruje se poprečno oscilovanje površinskog sloja.

117

Klizanje mašinskih delova može da dovede do pobude talasa u elastičnoj sredini mašinskog dela slično

procesu kotrljanja. Talasi se prostiru u ravni površinskog sloja, za razliku od kotrljanja gde su talasi pretežno u pravcu upravnom na površinski sloj. Usled međusobnog zahvatanja neravnina na površinama i

sile trenja, ostvaruju se elastične deformacije u pravcu klizanja. Delići površine koji izađu iz zahvata

oslobađaju se svih deformacija i pod dejstvom eastičnih (restitucionih sila) ostvaruju talasno kretanje.

Sklopovi mašinskih delova uglavnom uključuju sve navedene pobudne procese s tim što su neki izraženi

u višem stepenu u odnosu na drugi. Karakteristični sklopovi koji najčešće predstavljaju izvore pobudne

energije u mašinskim sistemima su zupčasti parovi i kotrljajni ležajevi. Sprezenje zubaca zupčanika

počinje sudarom. Osim toga sudari zubaca su mogući i pod drugim uslovima. Dalji tok sprezanja se odvija tako što se tačka dodira pomera duž boka zupca kombinacijom klizanja i kotrljanja i usporavanja

obrtnih masa i do pojave ubrzanja i usporenja ovih masa. Tako nastaju inercijalne sile koje zajedno sa

silama sudara zubaca i dugim uticajima čine unutrašnje dinamičke sile zupčanika. Habanjem zubaca

intezitet inercijalnih sila i sila sudara se značajno uvećavaju.

Kotrljajni ležajevi mogu imati miran rad samo ako su izuzetno visoke tačnosti geometrije, podmazani na

odgovarajući način i nisu opterećeni. Usled zazora u ležaju kotrljajna tela ostvaruju radijalno oscilatorno

kretanaje koje dovode do inercije i udara o kotrljajne staze. Oblik ovih staza je takođe sa odstupanjem što dovodi do pojave odgovarajuće inercije. Nosač kotrljajnih tela (kavez) može biti izvor dodatne

neuravnoteženosti pri rotaciji. Dodirne površine posle obrade, a naročito posle manjih oštećenja obiluju

mikroneravninama koje ulaze u međusobni dodir sudarima.

Osnovne veličine merenja vibracija

Zbog lakše analize u praksi vibracije se sastoje od mnogo različitih komponenti frekvencija. Za opštu procenu stanja mašine koristi se širok dijapazon merenja frekvencija, tj. sve vibracije u okviru velikog

raspona frekvencija se mere simultano.

Veličine jedinica vibracija koje se mogu meriti su:

pomeranje x,

brzina pomeranja v i

ubrzanje (akceleracija) a.

Kada posmatramo vibrirajuću zvučnu viljušku mi razmatramo amplitudu talas kao fizički pomeraj krajeva viljuške na bilo koju stranu od položaja mirovanja, osim pomeraja možemo takođe opisati kretanje kraka

viljuške u smislu njegove brzine i njegovog ubrzanja. Oblik i period vibracije ostaju isti bilo da se

posmatra pomeraj, brzina ili ubrzanje. Glavna razlika je da postoji fazna razlika između krivih amplituda

(vreme ova tri parametra).

Za sinusoidne signale, amplitude pomeraja, brzine i ubrzanja su matematički povezane u funkciji

frekvencije i vremena. Ako se faza zanemari, što je uvek slučaj kada se vrše merenja sa vremenskim

usrednjavanjem, tada se nivo brzine može dobiti delenjem signala ubrzanja sa faktorom proporcionalnim frekvenciji, a pomeraj se može dobiti delenjem signala ubrzanja faktorom proporcinalnim kvadratu

frekvencije.

Pomeranja (menjanje mesta) su promene u udaljenosti ili poziciji objekta relativno u odnosu na referentnu tačku (u ovom slučaju na neutralnu poziciju mase), slika 3.1 i 3.2. Pomeranje se obično meri

kao vrednost od vrha do vrha što je jednako ukupnoj udaljenosti koju prođe deo ili u slučaju vratila u

rukavcu ležaja, ukupan put vratila unutar zazora ležaja. Veličina pomeranja se označava kao njegova

amplituda. Stvaranje pomaka znači da postoji stvarna razdaljina u kojoj se objekat pomera, obično se izražava u [mm]. Pomeranje kao veličina najčešće se koristi u analizi prilikom merenja niskih vibracija na

mašinama obično nižim od 10 [Hz] odnosno (600CPM). Jedinice najčešće korišćenje za merenje

pomeranja su: [m], [mm], [μm].

Brzina je vremenska promena pomeranja. Brzina je odličan pokazatelj problema sa vibracijama u

aplikacijama sa srednjim brojem obrtaja, npr. debalans, necentričnost, mehanička labavost i frekvencija

oštećenja ležaja vidljive uznapredovanim scenarijima oštećenja ležaja. Najčešće se brzina pomeranja kao

veličina vibracija koristi za iskazivanje mernih vibracijaza mašine koje rade u srednje frekventnom području od 10 - 1.500 [Hz] odnosno (600-90.000 CPM). Najčešće korišćene jedinice merenja brine

118

pomeranja su: [m/s], [mm/s] ili ([m/s-1], [mm/s-1]). U opštem slučaju brzina vibracija se može izraziti

preko sledeće jednačine:

dtdx

v (3.6)

Ubrzanje (akceleracija) je veličina koja se koristi u detekciji ranih i uznapredovanih oštećenja ležaja i problema sa brzohodnim reduktorima. Ubrzanje predstavlja pojednostavljeno merenje amplituda ubrzanja

zavisno od frkvencije. Ubrzanje se najčešće koristi za visokofrekventne analize oko 5.000 [Hz], odnosno

(300.000 CPM), na sklopovima kao što su brzohodni menjači, odnosno elementima kao što su kotrljajni ležajevi. Ova veličina često nosi naziv kriva envelope (komercijalni naziv merne opreme "B&K Vibro").

Kriva envelopa je metoda envelope ubrzanja vibracija koja se izvodi tako što se pomoću vibrosenzora

(piezoelektričnog akcelerometra) meri ubrzanje vibracija ležajeva, a zatim se elektronskim putem određuje i indicira envelopa signala ubrzanja vibracija. U literaturi se za metode envelope koristi

skraćenica AE (acceleration enveloped). Merna jedinica za izmereno ubrzanje vibracija je gE, gde slovo

E označava da se radi o envelopi signala ubrzanja vibracija, nešto manje korišćena jedinica je (NB, 1

[g]=1 [m/s2]). Uopšteni izraz za promenljivo ubrzanje je dat sledećom jednačinom:

2

2

dtxd

a (3.7)

Ubrzanje i brzina se kotinualno menjaju, pri čemu se najčešće mogu meriti: jedna maksimalna vrednost ili

obe. Dok srednja vrednost obično može dati bolji prikaz sila koje su uzročnici pojave kretanja.

U području niskih učestanosti pomeranja su velika, a ubrzanja su mala. U oblasti visokih frekvencija

ubrzanja se jako povećavaju te su pri istom energetskom bilansu vibracija, pomeranja mala, slika 3.3.

Pogodno je meriti onu veličinu koja je dovoljno velika, a to su u oblasti niskih frekvencija pomeranja, dok je u oblasti visokih frekvencija to ubrzanje. Promene, nastale kao veličine pomeranja i brzine pomeranja

nižih frekvencija, pretvaraju se u električnu veličinu, pomoću induktivnih pretvarača. Relativnim

kretanjem pokrenutog dela pretvarača u odnosu na nepokretni, slika 3.4. a), indukuje se električna

energija koja se registruje i meri uz pomoć odgovarajućih elektronskih sistema. Pretvarači brzine pomeranja se oslanjaju na površinu odnosno masu koja osciluje, slika 3.4.b). Instrument se sastoji od

seizmičke mase čije oscilovanje pobuđuju vibracije koje se mere. Seizmička masa je parmanentni magnet

koji odgovarajućim namotajima u telu pretvarača dovodi do indukcije električne energije koja se meri. Ubrzanja se po pravilu mere posredstvom piezoelektričnih pretvarača. Jedan mogući oblik pvog

pretvarača prikazan je na slika 3.4 c). On se takođe oslanja (spaja) sa masom koja osciluje. Seizmička

masa m u pretvaraču svojom silom inercije opterećuje piezoelektrični kristal P. Najvažnija ososbina ovog

kristala (pločice) je da se pod opterećenjem (deformacijom) naelektriše.

Slika 3.3. Odnos pomeranja, brzine pomeranja i ubrzanja kod vibracija

Za visoke frekvencije dimenzije samog piezoelektričnog pretvarača su vrlo male (prečnika su oko 15 [mm]), a za niske frekvencije, zbog potrebe za većim seizmičkim masama, dimenzije se povećavaju.

Izmereno ubrzanje se intergraljenjem (elektronskim putem) može pretvoriti u brzinu pomeranja ili u

pomeranje, slika 3.3 b).

119

Slika 3.4. Osnovni principi rada pretvarača vibracija: a) induktivni pretvarač pomeranja, b)

induktivni pretvarač brzine pomeranja, c) piezoelektrični pretvarač ubrzanja

Izmerena veličina na svakom od navedenih principa (induktivni, piezoelektrični i laserski) je električna

energija koja se menja srazmerno promeni pomeranja, brzine ili ubrzanja. To je analogna vremenska funkcija koja se može zapisati na papiru, snimiti na magnetnoj traci ili posle konverzije u digitalni oblik

uneti u memoriju računara. Da bi se došlo do odgovarajućih pokazatelja o stanju mašinskog sistema i

vibracija, sprovodi se frekvencijska analiza (Furijerova transformacija) čiji je rezultat spektar vibracija. Za ovu analizu mogu se koristiti elektronski filtri sa analognim ili sa digitalnim principom rada. Izmerene

vrednosti se izražavaju u jedinicama dužine kao što su: [m/s], [m/s2] a još češće u broju ubrzanja zemljine

teže g ili u logaritamskoj jedinici decibel [dB].

oaa

L log10 (3.7)

gde su:

ao =1 [m/s2] ili a=g

3.7.9. Izolacija i prigušenje vibracija

Jedan od uspešnih načina izolovanja vibracija je instalisanje mašina na podlogama koje svojim

prisustvom redukuju protok energije na susedne objekte i životnu sredinu. U ovom slučaju

vibroizolaciono sredstvo - "vibroizolator", je specijalni deformabilni element čija je krutost srazmerno manja od krutosti elemenata vibro aktivnog sistema. U globalnom smislu, sistemi aplikovani u funkciji

izolovanja vibracija mogu se podeliti:

aktivne i

pasivne.

Aktivni sistemi vibroizolacije, podrazumevaju sisteme koji se pridodaju pobudi sa takvim

karakteristikama (masa, krutost) - sopstvenom frekvencijom, koja je bliska, odnosno jednaka prinudnoj frekvenciji pobude. Ovakvi sistemi se instaliraju najčešće u slučajevima i konstrukcijama kada nije

moguće ukloniti poremećajnu silu.

Pasivni sistemi vibro izolacije, podrazumevaju sisteme kod kojih je masa pobude znatno veća od mase tela koje je predmet vibro zaštite. U tehničkoj praksi to su najčešće slučajevi zaštite od vibracija radnog

mesta ili precizne opreme. Primarni cilj ovog vida vibro zaštite je smanjenje amplituda koje se prenose na

okolne sisteme.

Kod aktivne izolacije moraju se najpre odstraniti uzroci tj. unutrašnje pobude, dok je kod pasivnih potrebno eliminisati izvor spoljnih pobuda. Oba vida izolacije se efikasno rešavaju primenom pogodno

odabranih načina oslanjanja:

stabilan (krut temelj),

elastični temelj,

elastični podmetači.

Elastičan temelj je vrlo sličan stabilnom temelju s' tom razlikom što su kod njega elastične i prigušne

osobine dobijene oslanjanjem betonskog bloka na šuplja elastična tela, oblika cilindra od specijalne gume.

120

Drugi način smanjenja vibracija na mašinama alatkama je u njihovom samom postolju - nosećoj

konstrukciji mašine. Od postolja se traži: visoka krutost, visoko prigušenje, toplotna stabilnost,

tehnologičnost izrade, niska cena i dr.

Čelik i liveno gvožđe do sada su najprimenljiviji materijali za izradu postolja - noseće konstrukcije

mašina imaju samo neke od navedenih osobina. To su u prvom redu visoke čvrstoće odnosno modul elastičnosti, dok je npr. prigušenje loša strana ovih materijala. Odnedavno se došlo do saznanja da postoje

i drugi materijali koji imaju bolje tehničko tehnološke karakteristike za izradu postolja, pre svega

prigušenje vibracija. To su u prvom redu armirani beton i polimerbeton.

Količina armature u postolju mašine alatke zavisi od oblika postolja i namene mašine. Što je više

armature, temelj postaje čvršći, ali se smanjuje prigušenje i povećava cena izrade.

Primera radi za izradu postolja za mašine alatke koristi se polimerbeton. Sredstvo za vezivanje je najčešće

araldit, a armatura nije potrebna. Karakteristike temelja od polimerbetona su: visoka prigušenja, visoka krutost, jednostavna izrada, toplotna i hemijska stabilnost. Metalni delovi koji se smeštaju u temelj mogu

se stavljati u oplatu u procesu formiranja temelja ili se naknadno zalepiti za mašine čija su postolja rađena

od betona ili polimerbetona. Mnogo lakše se temelje za pod proizviodne hale, ili temeljenje uopšte nije

potrebno.

Vibrodijagnostika

Sistemi za praćenje stanja daju informacije o razvoju parametara mašine u toku vremena, pokazujući

tendencije i predviđajući moguće promene parametara. Sistemi za praćenje stanja koriste analizu

izmerenih signala da bi identifikovali tipove mogućih otkaza, ozbiljnost i lokaciju defekta. Još složeniji

problemi rešavaju se sistemima za prognozu stanja. Ovde se rešavaju problemi predviđanja mogućeg širenja postojećih defekata i prognoze preostalog vremena korišćenja. Savremeni sistemi za praćenje

stanja bazirani su na metodama bez razaranja.

Dijagnostičke metode koje se koriste za praćenje stanja (dijagnosticiranje) sistema mogu se podeliti u dve

glavne grupe:

Prva grapa se odnosi na test dijagnostičke metode. Ove metode zahtevaju neka spoljašnja

pobođivanja objekta ili upotrebu specijalnih signala za pomoćno praćenje - skeniranje

objekta. Stanje objekta se ocenjuje analizom izobličenja spoljašnjeg signala tokom

interakcije sa objektom dijagnoze. Parametri spoljašnjeg signala su dobro poznati i jedino

se razmatraju distorzije signala uzrokovane od objekta. Ove metode su bazirane na

prilično jednostavnim informacionim tehnikama i široko se upotrebljavaju u dijagnostici

stanja.

Druga grupa se odnosi na funkcionalne (operacione) dijagnostičke metode koje se odnose na

analizu prirodnih signala koje emituje mašina tokom svog normalnog rada.

Metode za nadzor mašina, bez obzira na vrstu dijagnostičkog signala, bile su bazirane na poređenju

veličine signala ili njegovih komponenti, i nivoa koji razdvaja dobra i loša stanja mašina. Bilo kakav prestup ustanovljenog nivoa registrovao bi se kao defekt. Savremeni sistemi za monitoring stanja potiču

od kontrolnih sistema i do sada su bili bazirani na ovim istim principima. Međutim, neki od sistema za

monitoring stanja sada omogućavaju ne samo kontrolu veličina parametara, već takođe analiziraju i

trendove (tendencije) ovih parametara i predviđaju datum kada će se prevazići nivo i pojaviti defekti.

Nivo uvežbanosti (iskustva) operatera u dijagnostici je veoma važan faktor kod sistema za monitoring

stanja. Ako kao kriterijum uzmemo nivo iskustva (opsežnosti znanja) operatera, možemo dijagnostičke

sisteme podeliti u tri grupe:

Prva grupa su profesionalni dijagnostički sistemi kod kojih operater bira tehniku i mernu

instrumentaciju. Iskustvo i znanje operatera potpuno definišu dubinu i tačnost dijagnostike

i predviđanja stanja.

121

Druga grupa su ekspertski dijagnostički sistemi. Ovi sistemi odgovaraju na tipična pitanja

operatera, tj. oni pomažu operateru da nađe rešenja za određene probleme. Ekspertske

sisteme mogu koristiti operateri bez znanja i iskustva eksperata, ali sa posebnom obukom.

Treća grupa su automatski dijagnostički sistemi. Ovi sistemi su bazirani na metodama

automatske dijagnostike. Automatski sistemi za operatera definišu rutinu merenja i ne

zahtevaju nikakvu specijalnu obuku u dijagnostici. Dva do tri dana obuke je dovoljno za

operatera sa bazičnom računarskom pismenošću da može samostalno raditi sa

automatskim dijagnostičkim sistemima.

Moderni sistemi za monitoring stanja koriste dijagnostičke metode i za identifikaciju defekata i za identifikaciju promena uslova rada. Takva kombinacija monitoringa stanja (dijagnostike) često povećava

kvalitet dijagnoze zato što promene u režimu rada mašina često menjaju dijagnostičke simptome defekata.

U isto vreme se komplikuje dijagnostički proces, i zahteva više kvalifikacije eksperata ili sofisticiranije

mašine za automatsku dijagnostiku sistema.

Sofisticiranije metode za monitoring stanja (dijagnostiku) vode povećanju mernih tačaka, a prema tome i

povećanju cene sistema. I za monitoring stanja (dijagnostiku), bira se ograničen broj kontrolnih tačaka za

agregat kada u njemu nisu prisutni snažni izvori vibracija, ali koje mogu definisati njegov životni vek. Najčešće su ove tačke na nosećim ležajevima. Za brze mašine, u kojima su ležišta glavni izvori vibracija,

koriste se dodatno dve do tri tačke na kućištu mašine koje su udaljene od ležišnih delova.

Zadatak monitoringa stanja je detekcija promena forme vibracija u mašini i njenim delovima koja se postiže stalnim merenjem. Kada su i najmanje promene detektovane, aktivira se sistem za monitoring

stanja i on izvršava puno dijagnostičko merenje korišćenjem fiksno postavljenih senzora. Jedino kada su

dijagnostički podaci nedovoljni za identifikaciju uzroka detektovanih promena, donosi se odluka o

preuzimanju dodatnih merenja pomoću „off-line” instrumenata.

Većina defekata koji nastaju u mašinskim delovima počinju da utiču na obrazac vibracija nekoliko meseci

pre nego što se pojavi otkaz. Izuzetak su neki instalacioni defekti ili defekti prouzrokovani nepravilnim

instrukcijama za rad mašina. Defekti se mogu pojaviti na bilo kom periodu životnog veka mašine i mogu se ubrzano razvijati do otkaza. Ukoliko su ovi defekti odsutni, nema potrebe za čestim merenjima, i

nameće se mogućnost projektovanja off-line sistema za dijagnostiku mašina korišćenjem povremenih

merenja vibracija. Ovi sistemi zahtevaju povremena merenja vibracija u intervalu od nekoliko nedelja ili

meseci, a takođe zahtevaju i visok kvalitet vibracionih i akustičnih merenja koje može vršiti samo iskusan

tehničar. Naročita teškoća je održati isti režim rada mašine tokom dijagnostike.

Kod metoda za automatsku dijagnostiku i predviđanje stanja prisutna je ista vrsta problema kao i kod

metoda koje zahtevaju odluku operatera. Najteži problem je izabirati merenja koja zahtevaju preciznost, pogotovo ako se razlikuju od prethodnih merenja. Izbor je otežan ako se uzme u obzir činjenica da može

postojati nekoliko razloga promena u stanju vibracija, i uzrok nisu samo razvoj defekata, već i promene

režima rada mašina, greške operatera u izboru lokacija mernih tačaka ili greške vezivanja senzora. Pored toga je za većinu mašina nemoguće održati isto opterećenje, brzinu rotacije i uslove okruženja od merenja

do merenja, pogotovo ako se merenja izvode u dugim intervalima vremena od nekoliko nedelja ili meseci.

U novije vreme posebna pažnja se posvećuje specijalnim dijagnostičkim metodama sposobnim za

automatsku dijagnostiku mašina i njenih delova. Prve ovakve automatizovane metode razvijene su za dijagnostiku kotrljajnih ležajeva. Danas se projektuju automatski sistemi za zupčaste prenosnike, naročito

menjače brzina. Takođe postoji baza za stvaranje sličnih sistema za dijagnostiku pumpi i rotora turbina.

Uskoro se očekuju sistemi za dijagnostiku naizmeničnih mašina.

Glavne metode vibracione i akustične dijagnostike imaju za cilj detektovanje početnih defekata u mašini i

njenim delovima. Detektovani defekti mogu se podeliti u tri glavne grupe u skladu sa njihovim uticajem

na obrazac vibracija dijagnosticiranih mašina:

prva grupa uključuje defekte koji menjaju karakteristike oscilatornih sila uzrokujući pojavu

vibracija i buke,

druga grupa uključuje defekte koji ne menjaju karakteristike oscilatornih sila, ali menjaju

mehaničke osobine delova u kojima se pojavljuju i

122

treća grupa sadrži defekte koji menjaju mehaničke osobine delova i sklopova mašine u kojoj

se vibracije šire.

Defekte prve grupe efikasno detektuju funkcionalne dijagnostičke metode. Defekte treće grupe efikasno

detektuju test dijagnostičke metode. Defekte druge grupe mogu detektovati i funkcionalna i test

dijagnostika. Ukoliko defekti imaju osobine prve i druge grupe, tada se po pravilu moraju upotrebiti

funkcionalne dijagnostičke metode za njihovu detekciju.

Tokom početnog stepena razvoja vibracione dijagnostike, najznačajniji uspeh postignut je u dijagnostici

cilindra i klipa kod motora sa unutrašnjim sagorevanjem. U toku rada motora stvaraju se udarni impulsi u određenim intervalima, a uslovljeni su načinom sagorevanja goriva i radom klipa. Poređenje različitih

vibracija cilindra pobuđenih udarima, uzimajući kao kriterijum inicijalno vreme, oblik i amplitudu

vibracija, čini mogućim detekciju defekata cilindra i grupe klipova i sistema paljenja. Ovo se postiže veoma jednostavnim sredstvima kao što su senzor vibracija i osciloskop. Poređenje parametara impulsnih

udara omogućava dosta jednostavnu dijagnostiku delova koji su izvor udara. Ali u isto vreme, ovi jaki

udari sprečavaju analizu vibracija stvorenih od drugih delova, npr. ležaja kolenaste osovine (radilice).

Zbog toga vibraciona tehnika nije jedina koja se upotrebljava u dijagnostici motora sa unutrašnjim

sagorevanjem.

Sledeći stepen razvoja vibracione dijagnostike koga možemo smatrati uspešnim je razvoj metoda i

sredstava za dijagnostiku kotrljajnih ležajeva pomoću šok impulsne metode. Ovi impulsi se javljaju

jedino u slučaju pojave defekata kotrljajnih i podmazujućih površina.

Kasnije su vibracione dijagnostičke metode bile primenjene za analizu vibracija pobuđenih silama trenja

ležajeva. Sile trenja, kao i visokofrekventne vibracije njima pobuđene, imaju slučajan karakter i intenzitet

im je nepromenjiv u vremenu.

Defekti mogu biti detektovani tokom njihovog inicijalnog razvoja, nekoliko meseci pre nego što se pojavi

otkaz. Savremeni automatizovani dijagnostički sistemi omogućavaju dijagnostiku ne tako čestim

merenjima defektnih ležajeva, definišući tip defekta, stepen njegovog razvoja, i daju preporuke za potrebne postupke održavanja ili zamenu ležajeva, daju prognozu perioda rada bez otkaza, i definišu

datum sledećeg merenja, ukoliko ležaj ne treba zameniti. U ovom slučaju broj dijagnostičkih merenja

tokom celog životnog veka ležaja ne prevazilazi 10 ili 15, i svaki interval između merenja ustanovio je

sam sistem prema dijagnostičkim rezultatima, tj. stvarnom stanju ležaja.

Objekti vibrodijagnostike

Dijagnostika zupčastih prenosnika je izazov. Tokom mnogih godina postojali su pokušaji da se oceni stanje prenosnika na osnovu pojave udara prilikom dodira oštećenih zubaca. Međutim udari nisu uvek

prisutni kada postoje oštećenja zubaca, naročito ako je defekt naprsli ili polomljeni zub. Sa razvojem

sistema za dijagnostiku ležajeva postaje evidentno da dinamička opterećenja na ležajevima generišu modulaciju amplitude sile trenja i visokofrekventne vibracije na isti način kao i oštećenja površina trenja.

U isto vreme, oštećenja zupčanika i zahvata zupčanika uzrokuju pojavu dinamičkih opterećenja (udara)

na ležajima zupčanika, a veličine određene dubinom oštećenja. Skori razvoj dopušta dijagnostiku

zupčastih prenosnika ne samo pomoću vibracija proizvedenih interakcijama zupčanika, već i pomoću udara na ležajevima detektovanih analizom vibracija ležajeva. Ovakvim vibrodijagnostičkim postupkom

moguće je identifikovati kolebanja zupčanika, habanje (šupljine i odlomke) i defekte zahvata zupčanika.

Dijagnostika rotora različitih tipova mašina jednako je važna. Rešenje ovog problema najuspešnije je analizom impulsa tečnosti ili gasa na lopaticama rotora. Problem stvara, pre svega, složenost merenja

impulsa pritiska prolazećeg protoka fluida kroz rotor. Prilično jednostavno rešenje može se primeniti na

pumpama i hidrauličnim turbinama, a odnosi se na merenje vibracija nastalih impulsima pritiska

nestišljivog (nekompresibilnog) fluida na njihovim kućištima. Dijagnoza rotora pomoću vibracija na

kućištu čini mogućim detekciju defekata kao što su kolebanja rotora, habanje lopatica, kavitacija.

Dijagnostika električnih kola mašina poboljšala se u svom kvalitetu kao rezultat predloga specijalista

da dijagnosticiraju ove probleme korišćenjem impulsa elektromagnetne sile koji se pojavljuju npr. zbog pokidanog namotaja ili nejednakosti vazdušnog procepa (zazora). Metode dijagnostike električnih mašina

pomoću vibracija korišćenjem parametara napona, struje i elektromagnetnog polja danas se široko

primenjuju. Pomoću vibracija se praktično mogu detektovati sva oštećenja električnih mašina.

123

Instrumenti za merenje i analizu signala vibracija

Projektovanje sistema za dijagnostiku i predviđanje stanja različitih tipova mašina danas je jedan od

obećavajućih trendova. Daje se mnogo pažnje projektovanju on line i off line sistema za automatsku

dijagnostiku i predviđanje stanja.

Razvoj dijagnostičke instrumentacije može se podeliti u tri etape:

Prva etapa vezana je za početni, inicijalni razvoj dijagnostike pomoću vibracija i akustike. Na

tom nivou ljudski čulni organi bili su sredstva za ocenu stanja mašine.

Sledeća etapa dolazi posle otkrivanja infrazvučnih mernih instrumenata i analizera spektra.

Rezultati istraživanja pokazali su da signal vibracije sadrži većinu dijagnostičkih

informacija, i ostali tipovi signala samo dupliraju informacije koje signal vibracije već u

sebi sadrži. Dodatno, dobija se evidencija da se defekt počinje razvijati mnogo pre nego

što se pojavi otkaz. Na mnogim tipovima mašinskih delova defekti se počinju razvijati

tokom prve polovine životnog veka mašine. U isto vreme defekti počinju da utiču na

vibracije mašinskih delova. Glavni problem je odvajanje promena u signalu vibracija

unesenih defektima delova od onih unesenih promenama opterećenja, brzine rotacije,

varijacijama temperature i drugih parametara mašine i okruženja. Ovo je najteži problem u

dijagnostici stanja mašine.

Treća etapa razvoja dijagnostičke instrumentacije dogodila se brzim napretkom računarske

tehnologije i hardvera. Na ovom nivou pojavili su se digitalni analizeri spektra, koji

dopuštaju istovremenu analizu na stotine grupa frekvencija. Nakon njih pojavili su se

ekspertski sistemi, a još kasnije sistemi automatske dijagnostike i sistemi za prognozu

(predviđanje) stanja koji mogu zameniti eksperta u dijagnostici. Pojava moćnih računara

stimulisala je razvoj novih dijagnostičkih tehnika baziranih na statističkim metodama za

prepoznavanje modela (obrazaca) koji se delimično upotrebljavaju za vibracionu i

akustičnu dijagnostiku mašina.

Sva sredstva za merenje i analizu vibroakustičnog signala objedinjuju tri tipa sredstava sa različitim

funkcijama. Prvi je senzor vibracija ili mikrofon koji transformiše mehaničke oscilacije u električni

signal. Drugi je filter koji selektuje komponente signala u željenoj frekvencijskoj grupi. Treći je detektor koji služi za ocenu intenziteta, veličine selektovanih komponenti signala. Filter nije neophodno povezan

iza senzora, niti je uvek električno kolo. On može biti akustični filter (npr. rezonator) ili mehanički filter,

npr. savitljiva postava instalirana pre senzora.

Najjednostavniji instrumenti su sredstva za merenje krajnjeg nivoa (najviše tačke), odnosno šok pulsni

detektori. Ukoliko ne postoje specijalni zahtevi za frekventnom grupom merenog signala, ne mora

postojati filter.

Brzi razvoj računara i značajno smanjenje njihovih cena dopušta upotrebu svih metoda uključujući i sofisticiranije dijagnostičke tehnike. Digitalni analizeri signala imaju praktično istu cenu kao i

jednostavna analogna sredstva, proteravajući ih iz dijagnostičke upotrebe.

Personalni računari sa A/D konvertorima smatraju se najpristupačnijim instrumentima za merenje vibracija i šuma. Takav instrumenat dozvoljava upotrebu bilo koje dijagnostičke tehnike i njihove

kombinacije. U tu svrhu mogu biti upotrebljene kvalitetne profesionalne zvučne kartice. Neke kompanije

proizvode specijalne računarske ploče sa odgovarajućim softverom za upotrebu u laboratorijama, a

postoje i verzije u vidu PC kartica za prenosne računare. Za merenje i analizu vibracija dovoljno je imati A/D karticu, uneti kružni interfejs senzoru vibracija, snabdeti energijom senzor, imati računar i

odgovarajući softver.

Analiza najvažnijih tendencija u razvoju računara pokazuje da će sledećih nekoliko godina kompaktni instrumenti sa ugrađenim moćnim računarima i standardnim operativnim sistemima biti široko dostupni

na tržištu. Očigledno je da će se instrumenti za merenje i analizu signala kretati u tom pravcu.

Razvoj računarske moći standardnih računara stimuliše još jedan pravac u razvoju dijagnostičke instrumentacije vezan za kombinaciju funkcionalne i test dijagnostike u jednom sredstvu. Da bi se to

postiglo, neophodno je uraditi multikanalnu obradu signala uključujući korelaciju, višekanalni spektar i

dr. Druga mogućnost je uključiti test signal generator u isto sredstvo.

124

Sredstva za merenje i analizu signala korišćena u „on-line” dijagnostičkim sistemima suštinski se ne

razlikuju od sredstava korišćenih u „off-line” sistemima. Jedina razlika je neophodnost ponavljanja merenja na istim kontrolnim tačakama u malim vremenskim intervalima da bi se obezbedilo isključenje

mašine na vreme, čak i samo u slučaju razvoja defekata, u cilju sprečavanja otkaza mašine.

Za sisteme „na liniji”, broj signala za merenje i analiza blokova određeni su brojem mernih tačaka i maksimalno dopuštenim intervalom između merenja. Broj senzora u jednom bloku može biti od jednog

do nekoliko desetina. Merni blokovi omogućavaju analizu vibracija i drugih fizičkih kvantiteta prema

pretraživanjima dijagnostičke stanice. Programski algoritmi automatski se menjaju u saglasnosti sa

dijagnostičkim rezultatima stanja mašine. Merni blok može pružiti analizu poređenja merenja i rezultata i zadatih nivoa dijagnostičkih parametara. Kada su intervali između merenja veliki, sistem sadrži jedan

merni blok. U ovom slučaju svi senzori povezani su sa ovim blokom preko kola komutacije. Merni blok

može biti u istom kućištu zajedno sa dijagnostičkom stanicom. Dijagnostička stanica može jednostavno predstavljati jedan računar povezan sa mernim blokovima preko mreže, ili više računara koji rade sa

paralelnim ili podeljenim funkcijama.

Perspektiva razvoja on-line sistema monitoringa stanja blisko je povezana sa napretkom u

mikroračunarskoj tehnologiji. Rezultat može biti podela funkcija između mernih blokova i dijagnostičke stanice. Merni blok može pružiti monitoring stanja i pozvati se na dijagnostičku stanicu jedino u slučaju

pojave defekata. Evidentno je da jedan dijagnostički sistem može raditi sa više mernih blokova,

kontrolišući stanje opreme unutar čitavog postrojenja (fabrike).

Nadzorno-merni lanac

Osnovu jednog nadzorno-mernog lanca čine:

senzori vibracija,

merno-analitička jedinica

računarski vibrodijagnostički sistem za monitoring i analizu

Senzori vibracija

Senzori su uređaji koji konvertuju fenomene u analogni električni signal. Shodno fizičkom fenomenu koji

nadziremo i merimo, kao i načinu izvedbe senzore možemo podeliti u određene grupe. Ovde će biti

prikazani merni senzori propratnih parametara procesa, odnosno oni koji se upotrebljavaju u dijagnostičke

svrhe.

Postoji mnogo vrsta senzora za pretvaranje mehaničkih parametara vibracija u električni signal, ali u

dosadašnoj praksi se primenjuju:

seizmički senzori vibracija,

piezoelektrični akcelorometri i

induktivni senzori.

Seizmički senzori vibracija, sl. 4.29., mere vibracijsku brzinu, sa frekventim opsegom od 10 Hz do 2000

Hz.

125

Sl. 4.29. Konstrukcija seizmičkog (elektrodinamičkog) senzora vibracija: 1 - pokretni namotaj (kalem), 2

- membranska opruga, 3 - permanentni magnet

Piezoelektrični akcelerometri, sl. 4.30., mere ubrzanje vibracija, sa mernim frekventnim domenom do

40 kHz. Upotrebljavaju se kod merenja i analize visokofrekventnih vibracija.

Sl. 4.30. Šematski prikaz piezoelektričnog senzora: 1 - kućište, 2 - opruga, 3 - seizmička masa, 4 -

piezoelektrični disk, 5 - baza, 6 - izlazni kontakt

Induktivni senzori, sl. 4.31., mere vibracijsko pomeranje, sa mernim frekventnim rangom do 2 kHz. To

su beskontaktni senzori vibracijskog pomeranja koji rade na principu vrtložnih struja, a mogu biti u

odvojenoj izvedbi kao merni lanac koji se sastoji iz vibracijskog pretvarača sa vrtložnim strujama, produžnog kabla i oscilatora i u integralnoj izvedbi, tzv. vibronecs-pretvarač, kod koga je vibracijski

pretvarač i oscilator u zajedničkom kućištu.

Sl. 4.31. Primeri izvedbe beskontaktnih senzora vibracija

Senzori za merenje i monitoring vibracija u industriji, prikazani su na sl. 432., sl. 4.33., sl. 4.34. i sl. 4.35 .

Sl. 4.32. Beskontaktni senzori pomeranja

Sl. 4.33. Industrijski senzori brzine

126

Sl. 4.34. Industrijski akcelerometri

Sl. 4.35. Transmiteri ubrzanja 4-20 mA

Merno-analitička jedinica

Signal iz senzora treba pojačati i kondicionirati da bi se na instrumentu mogle očitati ili zapisati

karakteristične vrednosti vibracija, tj. nivoi vibracija, frekvencijske komponente, fazni uglovi i sl.

Svi ti instrumenti u principu se mogu podeliti u tri grupe:

Instrumenti koji mere samo nivo vibracija (brzinu, ubrzanje ili pomak)

Druga grupa instrumenata osim merenja ima ugrađene frekvencijske analizatore, tj. može

analizirati vibracijski signal po frekvencijama. Najpoznatiji način frekvencijske analize je

brza Furijeova analiza.

Treća grupa instrumenata pored karakteristika prve dve kategorije omogućava merenje

faznog ugla između različitih vibracijskih signala ili između vibracijskog signala i triger

signala sa vratila rotora. Ovo ujedno omogućava: merenje brzine obrtanja, da se uradi

redna frekvencijska analiza (tracking filter), da se meri fazni ugao vibracijskog signala u

odnosu na položaj rotora.

Treba napomenuti da većina savremenih mernih instrumenata ima mogućnost povezivanja sa računarom

ili su sami u digitalnoj (računarskoj) izvedbi. Računar omogućava detaljnije analize signala u zavisnosti

od programa sa kojim se raspolaže.

127

2 SLIČNI ZADACI ĆE BITI NA KOLOKVIJUMU

Zadatak 2.

Ispituje se ispravnost m = 1100 delova sistema (provodnika). Rezultati ispitivanja smešteni su u 10

intervala jednake dužine t = 300 h. Broj provodnika koji su otkazali prikazan je u tabeli 8.3. Odrediti

srednje vreme otkaza T, pouzdanost elemenata (provodnika) R(t) i intenzitet otkaza (t) za deveti interval.

Tabela 8.3.

z 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

n 15 30 80 100 130 250 220 180 60 35

Rešenje zadatka 2. 1) Srednje vreme otkaza:

2

30030030

23000

151100

12

)tt()t(N

n1

Tz

1ii

2

3001500250

23001200

1302

300900100

2300600

80

2

300270035

23002400

602

3002100180

23001800

220

h4,9181100

1010250

2) Broj otkaza u devetom intervalu N(t9) = 60:

Broj ispravnih proizvoda na početku devetog intervala je:

n(ti) = n(2400) = 95 = n(t - t)

Broj ispravnih proizvoda na kraju devetog intervala je:

n(ti +t) = n(2700) = 35 = n(t)

Pouzdanost na kraju devetog intervala je:

)60180220250130100803015(1100

11)2700(R

03,097,0111001065

1

Brzina otkaza na kraju devetog intervala je:

hotkaza

1008,3300

2359560

t2

)t(n)tt(n)t(N

)2700( 3i

Zadatak 3.

Na transporteru valjačkog kvatro stana praćen je rad n = 200 kotrljajućih ležajeva od trenutka t1 = 0, do

trenutka t2 = 400 h. U ovom periodu otkazalo je N(t2) = 25 ležajeva.

Treba odrediti učestalost (frekvenciju) f(t) i intenzitet otkaza (t) za t2 = 400 h.

Rešenje zadatka 3. 200)t(n 1

25)400(N)t(N 2

400t2

h4000400ttt 122

128

h400tt 2

hotkaza

1012,3400200

25t)t(n)t(N

)t(f 4

21

22

2222

22

t2

)t(n)tt(n)t(N

)t(

n(t2) = n(t1) - N(t2)

n(400) = 200 - 25 = 175

hotkaza

103,3400

217520025

t2

)400(n)400400(n)400(N

)400( 4

2

Zadatak 12.

Za sistem poljoprivredne mašine (slika 8.5), metodom dekompozicije napisati izraz za pouzdanost

sistema R(t).

129

Slika 8.5: Blok dijagram poljoprivredne mašine (primer)

Rešenje zadatka 12.

)R1)(RR1(1R IIIIIIs

)R1)(R1)(R1(1R 321I

)RR1)(R1)(R1(1R 7654II

)R1)(RR1(1R 1098III

Zadatak 13.

Ako je za hidraulučni sistem valjaoničkog stana poznata jednačina pouzdanosti: )RR1)(RR1(1RR)R1)(R1()R1(1RR 9876543321s

treba nacrtati dijagram pouzdanosti.

Rešenje zadatka 13.

Slika 8.6: Blok dijagram hidrauličkog sistema valjaoničkog stana

Zadatak 14.

Izračunati pouzdanost složenog sistema, čija je šema data na slici 8.7., ako su poznate pouzdanosti

njihovih elemenata, koje su date u tabeli 8.4.

Tabela 8.4.

i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Ri 0,32 0,56 0,47 0,88 0,75 0,33 0,95 0,61 0,69 0,5

Rešenje zadatka 14. )R1)(RR1(1R IIIIIIs

565,0)47,01()56,032,01(1)R1)(RR1(1R 321I

995,0)95,01()33,057,01()88,01(1)R1)(RR1)(R1(1R 7654II

939,0)5,01()69,01()61,01(1)R1)(R1)(R1(1R 1098III

973,0)939,01()995,0565,01(1Rs

130

Slika 8.7: Blok dijagram složenog sistema

Zadatak 18.

U procesu rada livne mašine u periodu od 3 meseca, dobijena su vremena ispravnog stanja i vremena u otkazu, data u tabeli 8.7.

Za ove podatke odrediti:

a) ukupno vreme: ispravnog stanja, stanja u radu, organizaciono (administrativno), logističko, aktivne

opravke preventivnog održavanja, aktivne opravke korektivnog održavanja, aktivne opravke preventivnog i korektivnog održavanja, stanja u otkazu, kalendarsko;

b) nacrtati vremensku sliku stanja: vremena ispravnog stanja i vremena u otkazu vremena u radu i vremena u

otkazu, za preventivno održavanje, za korektivno; c) odrediti srednje vreme: ispravnog stanja u radu i u otkazu, između preventivnog i korektivnog održavanja;

između otkaza; aktivne opravke preventivnog i korektivnog održavanja i aktivne opravke preventivnog i

korektivnog održavanja [73].

Tabela 8.7.

Vreme

/interval 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

ti 30 36 28 76 60 19 40 52 39 78 54

tri 23 30 22 55 58 17 33 41 30 63 41

tOj 1 5 2 1 3 1 1 2 2 1 1

tLi 1 - 2 6 5 1 - 4 4 5 1

tpi 3 - - 2 - - - 2 - - 3

tCi - 5 3 - 4 8 10 - 1 3 -

Rešenje zadatka 18.

a) Ukupno vreme ispravnog stanja je:

h5125478283630tT11

1iiI

Ukupno vreme u radu je:

h4134163223023tT11

1i1,rr

Ukupno organizaciono (administrativno) vreme je: h2011251tT

11

1jj,oO

Ukupno logističko vreme je:

131

h29154415621tT9

1jj,1L

Ukupno vreme aktivne opravke preventivnog održavanja je: h103223tT

4

1jj,pP

Ukupno vreme aktivne opravke korektivnog održavanja je: h343135tT

7

1jj,cC

Ukupno aktivno vreme opravke je: h443410TTT cppc

Ukupno vreme u otkazu je: h93442920TTTT pcLOOt

Ukupno kalendarsko vreme je: h60593512TTT OtI

b) Vremenske slike stanja su:

1. Vremenska slika stanja vremena u ispravnom stanju i vremenu “u otkazu”

8.12.a: Vremenska slika stanja vremena u ispravnom stanju i vremenu “u otkazu”

2. Vremenska slika stanja vremena “u radu” i “u otkazu”:

8.12.b: Vremenska slika stanja vremena “u radu” i “u otkazu”

3. Vremenska slika stanja preventivnog održavanja:

8.12.c: Vremenska slika stanja preventivnog održavanja

4. Vremenska slika stanja korektivnog održavanja:

8.12.d: Vremenska slika stanja korektivnog održavanja

c) Srednje vreme ispravnog stanja je:

h5,4611512

T111

t111

tn1

T I

n

1ii,I

n

1ii,II

Srednje vreme u radu je:

132

h54,3711413

T111

t111

tn1

MTBMT r

n

1ii,r

n

1ii,rur

Srednje vreme u otkazu je:

)TTTT(m1

)tttt(m1

tm1

MDT cpLOcjpj

m

1jLjoj

m

1jj,Ot

h45,81193

T111

Ot

Srednje vreme između preventivnog i korektivnog održavanja je jednako srednjem vremenu u radu, odnosno:

h54,37MTBMTur

ili h54,371,35

14,531

25,1031

1

MTBM1

MTBM1

1MTBM

kP

jer je srednje vreme između preventivnog održavanja (slika 8.12.c):

)416330()41331758()552230(2341

tn1

MTBMpn

1ii,p

pP

h25,103MTBMP

Srednje vreme između korektivnog održavanja (slika 8.12.d):

h14,5363)3041(3317)5855(22)3023(71

tn1

MTBMcn

1ii,c

cC

Napomena: Da je ukupno (kalendarsko) vreme bilo duže za srednje vreme između održavanja i za srednje vreme u radu dobila bi se ista vrednost.

Zbog toga se ovde može usvojiti da je 37,54 ≈ 35,1.

Srednje vreme aktivne opravke preventivnog održavanja je:

h5,2410

T111

tn1

M p

n

1jj,p

ppt

p

Srednje vreme aktivne opravke korektivnog održavanja je:

h86,4734

T71

tn1

M c

n

1jj,c

cct

c

Srednje vreme aktivne opravke (preventivne i korektivne) održavanja je:

h4)3410(111

n

T

n

TT

nn

tt

M pccp

cp

n

1jj,c

n

1jj,p

cp

133

3 SEMINARSKI RAD

Seminarski rad treba napisati na 10-tak stranica o održavanju nekog tehničkog

sistema, npr. mašine, uređaja postrojenja, putničkih vozila, vatrogasnih vozila,

vatrgasnih sistema, vatrogasnih aparata, klima uređaja itd.

Seminarski rad treba da sadrži naslovnu stranu i sledeća poglavlja: Sadržaj, Uvod,

Cilj, Poglavlja glavnog dela u kojima je opisano održavanje tog tehničkog sistema,

Literaturu i eventualno Priloge.