MANUTENZIONE PREDITTIVA SUGLI IMPIANTI ELETTRICIOrientamenti attuali e prospettive future

Venerdì 26 Maggio 2017Presso Dipartimento Ingegneria Civile Uni. TN

LA MANUTENZIONE NEL SUO CONTESTO

SISTEMA

MANUTENZIONE

La manutenzione di un ImpiantoElettrico non può prescinderedal contesto di Sistema in cui si trova e dalla funzione svolta a servizio dello stesso

ESERCIZIO MANUTENZIONE

ESERCIZIO e MANUTENZIONE: due mondi spesso in conflitto tra di loro

Garantire la massima disponibilitàall’esercizio con il solo riferimentoai dati di targa dell’apparecchio.

SOLO FUNZIONALITA’

Garantire la massima efficienza dell’apparecchiopreservandone l’integrità per un impiego duraturonel tempo.

CONSERVARE VALORE

ESERCIZIO e MANUTENZIONE nell’organizzazione aziendale

Normalmente la funzione Manutenzione viene considerata subalterna a quella di Eserciziovenendo meno una visione univoca dell’interesse generale.

Vedi il caso della manutenzione segregata al periodo di ferie estivo.

ConduzioneAttività

Funzioniaziendali

Distinte

Complementari

In proprio

Tramite Terzi

Necessità di personalepreparato nel settore

Difficoltà di definireun contratto specifico ed individuare la ditta qualificata

Politiche diManutenzione

Manutenzione su guasto

Manutenzione preventiva

Ciclica

Su condizione

Predittiva

Migliorativa

A data costante

A età costante

Def. UNI 10147:“Combinazione di tutte le azioni tecniche ed amministrative, incluse le azioni di supervisione, volte a mantenere o a riportare una entità in uno stato in cui possa eseguire la funzione richiesta”.

Le varie forme di manutenzione

La manutenzione nella storia della tecnologiaAnni 1940-1950

Si ripara su guasto

Manutenzione Correttiva

Si presume che il sistema abbia delleSovrabbondanze.Gestione banale

Anni 1960-1970 Anni 1980-2000

Si tende ad evitare il guastoe conseguente fuori servizio

Manutenzione Preventiva

Si ha una programmazionecon interventi periodici osu condizione.Necessita di una gestionerelativamente semplice (anche a mano)

Si aumentano le informa-zioni tramite il monitoraggio

ManutenzionePredittiva

L’obiettivo è quello disfruttare i «segnali deboli»per contrastare le causeprimarie di guasto.Necessita di una gestioneComplessa (con mezzi Informatici)

Oggi

Si tende ad aumentarel’affidabilità

Manutenzione Migliorativa

L’obiettivo è più ambizioso in quantosi vuole migliorarel’affidabilità.Necessita di una gestionecomplessa.(con modelliingegneristici)

In tutti i casiPuò prevedere sostituzioni di componenti non usurati

Utile per garantire la continuità del servizio.

Per la continuità del servizio e per aumentareil valore dell’impianto

Visione temporale

passato presente futuro futuro

0 50 100

Perdita di produzione

Costi diretti di manutenzione

Predittiva

Preventiva

Su guasto

25 75

I COSTI COMPLESSIVI DI MANUTENZIONE

Riparazione: azione di semplice recupero del difetto prevalente

Revisione: azione accompagnata dalla rimozione delle cause di invecchiamento precoce (risanamentoambientale, aggiornamento del progetto, etc).

La manutenzione nel ciclo di vita di una macchina

( l’affidabilità nel tempo )

Esercizio Normale Esercizio Difettoso GuastoEtà

Livello critico

Revisione

Aff

idab

ilità

Margine di

sicurezza

revisione

Riparazione

Invecchiamento fisiologico

Invecchiamento precoce

Fine vita teorico

Manutenzione Ordinaria

Spese correnti

Manutenzione Straordinaria

Investimenti

La manutenzione secondo i costi

Orientata a mantenere le prestazioniper la prevista vita utile

- Può prolungare la vita utile e/o migliorarele prestazioni

- Determina un’incremento del valore

Costi propri

prevedibili

Costi indotti

Dipendono daltipo di intervento

Costi che dipendono dall’interventoe vanno commisurati al recupero di aspettativa di vita ed al costo disostituzione.

LA NORMATIVA SULLA MANUTENZIONE

Normativa generalevalida per ogni settore industriale

Norme CEI orientateprevalentementesulla sicurezza

ISO55000 Asset Management9001 Quality management systems17359 Condition monitoring and diagnostics of machines

UNI10144 Classificazione dei servizi di manutenzione10146 + 10685 Criteri per la formulazione di un contratto .. 10147 Manutenzione, terminologia 10366 Criteri di progettazione della manutenzione

CEIEN 50110-1 Esercizio degli impianti elettrici11-15 Esecuzione dei lavori sotto tensione ….78-17 Manutenzione delle cabine elettriche MT/MT

e MT/bt dei clienti/utenti finali

Si introduce un orientamentoal valore dell’impianto

- Conoscere il componente d’impianto(informazioni sulla tecnologia costruttiva)

- Conoscerne la storia di esercizio(informazioni sul singolo individuo ma anche sulla famiglia)

- Individuare i parametri significativi per valutare lo stato di funzionamentoed eventuali anomalie

- Disporre di un modello di comportamento dell’oggetto che possa definireil livello di usura e le eventuali patologie e prevedere il fine vita.

LE CONDIZIONI PER UNA MANUTENZIONE PREDITTIVALa Manutenzione Predittiva ha come obiettivo quello di misurare il tipo di usura di esercizioe valutare i segnali significativi per l’insorgere di malfunzionamenti orientando verso il miglior intervento manutentivo. Necessita quindi

L’INGEGNERIA DELLA MANUTENZIONE

L’attenzione odierna ai costi di esercizio e manutenzione di un apparecchio impone un’analisi dettagliata del processo di manutenzione sin dalla progettazione dell’apparecchio con riferimento a:

- Gli elementi essenziali per un piano di manutenzione

- Una valutazione dell’affidabilità

- Definizione delle parti di ricambio con relativa logistica

- L’accessibilità dei componenti per la manutenzione

NEL CONTESTO DELL’EVOLUZIONE INDUSTRIALE

La macchinaa vapore

Energia elettricaProduzione di serie

e

ElettronicaAutomazione

e

Connettività, Reti Internet delle cose

e

SMARTGRID

NELLA RETE INTELLIGENTE TUTTO E’ CONNESSO

MANUTENZIONE 4.0 NELL’INDUSTRIA 4.0

EFFICIENZAE VALORE

DELL’ASSET

EfficienzaServizi

EfficienzaEsercizio

EfficienzaEnergetica

EfficienzaManutenzione

GLI ORIENTAMENTI PER LA MANUTENZIONE PREDITTIVA(Industry 4.0 e smart factory)

E’ quindi possibile immaginare di disporre di un sistema di monitoraggio con elaborazione dei dati in tempo reale che possa definire i parametri utili per valutare:

- Usura dell’apparecchio

- Margini di sovraccaricabilità (curva di carico)

- Eventuali anomalie di comportamento

- Analisi delle cause delle anomalie

- Eventuali tipi di intervento manutentivo ed in quali tempi

- Eventuale monitoraggio mirato di alcuni parametri con periodicità più spinta del normale

IL FLUSSO DELLE INFORMAZIONI

MODELLOINGEGNERISTICO

Segnali di allarme

Segnali di esercizio

Monitoraggio on-lineparametri diagnostici

Raccolta dati dal manutentore

data-base

Individuoe

famiglia

Responso diagnostico

Piano manutenzione

ESEMPIO DI MODELLO INGEGNERISTICO PER TR DI POTENZARappresentazionedegli elementiconcorrenti.

FLUSSO LOGICO DEI PROVVEDIMENTI

Target

INPUT OUTPUT

ispezioni

segnali on line

dati esercizio

dati componente

storia componentee della famiglia

Elaborazionedati singoli

Elaborazionedati combinati

Correlazionedati storici

Elaborazionecomplessa

Individuazioneazione

Proposta di azione conprogrammamanutenzione

Modello ingegneristico di manutenzione

LE OPPORTUNITA’ OFFERTE DAL MONITORAGGIO ON-LINE

Temperatura olio alto

Corrente di carico

Ventilatori

Pompe

Gas disciolti: HYDRAN

Umidità

Indice motore VSC

Temperatura ambiente

Fattore di perdita

Correnti

Temperatura olio basso

Esempio di sistema di monitoraggio con funzionalità di controllo

Sala controllo di Stazione

Sistemamonitoraggio

e controlloon-site

comando

mo

nit

ora

ggio

segnalazione

Modello

Ingegneristico

monitoraggio

controllo

NEL FUTURO PROSSIMO: INTEGRAZIONE

In sala controllo arriverannoanche informazioni dal monitoraggio:Es. livello di sovraccaricabilità on-line

Piano di

manutenzione

DUE ESEMPI ATTUALI

SiemensPer trasformatori di potenza

ABBAnche per trasformatori di distribuzione

VERSO IL FUTURO

I costruttori consegneranno le apparecchiature dotate di sistema di monitoraggio.

Nel sistema di monitoraggio saranno presenti criteri di valutazione dei segnali con definizione di limiti di esercizio ed interventi di manutenzione.

Il manuale di manutenzione sarà quindi integrato nel sistema.

C’è il rischio che l’Esercente diventi sempre più un soggetto passivo.

VERSO IL FUTURO

Manutenzione orientata all’affidabilitàdel sistema e al valore dell’asset.

Ricadute sui contratti di manutenzione

Ricadute sui costi dei premi assicurativi.

Alcuni esempi di cattiva manutenzione o disattenzione verso l’impianto.

Le foto sono state fornite dal collega L. Rossatoe riguardano la sua attività di consulenza sui TR.

Scarica esterna tra i passanti a seguito sovratensione atmosfericaevitabile con l’adozione di idonei scaricatori.

TR 250 kVA 10-20/0,4 kVScarica tra spire e tra strati in zona centrale avvolgimento M.T. a causa di scarsotrattamento in forno ed autoclave. Il controllo dell’olio poteva evidenziare Il problema.

TR da 160 kVA 10-20/0,4 kV

Surriscaldamento connessione di b.t. per cattivo contatto.

Problema rilevabile da analisi olioe probabilmente anche da thermovision esterna.

TR 400 kVA 10-20/0,4 kV

Ossidazione spinta dell’olio con formazione di morchie

Le analisi olio e controllo temperature avrebberomonitorato il problema

TR da 1000 kVA 20/0,4 kV

Perdite notevoli d’olio sulle tenute del coperchio.Funzionamento prolungatoin sovraccarico testimoniatodal «biscottamento» dellaparte attiva (senza foto).

Mancato monitoraggio:- Carico- Temperature- Olio.

TR 25 MVA 132/15 kV

Scoppio isolatore passanteper cedimento isolamentointerno del passante

Il controllo periodico del tgdeviterebbe il problema.

TR 40 MVA 132/15 kV

Evidenti trasudamenti d’oliocon contemporaneo esercizioin sovraccarico

Mancato monitoraggio:- Carico- Temperature- Olio

TR surriscaldato ma ancora funzionante.

Mancato monitoraggio del carico e dell’olio.

TR 100 kVA 20/0,4 kVY/Zn11

Surriscaldamento dellazona centrale delle pareti di cassa per circolazione diflusso omopolare causatoda carico squilibrato.

Mancato monitoraggio:- Carico- Temperature- Olio.

IL MONDO DELLA MANUTENZIONE E’ COINVOLTO DA UNA VERA RIVOLUZIONE

Cambierà completamente l’approccio all’impianto dove saremo sommersi da molte più informazioni.

I sistemi saranno chiamati a fornire anche ipotesi di intervento.

Per superare il rischio della deresponsabilizzazione bisognerà formare il personale con conoscenze più approfondite sui componenti di impianto e sulle logiche di supervisione.

Ringrazio per l’attenzione e per la pazienza !!.

A voi la nuova sfida