Provoz pneumatických a elektropneumatických systémů má v porovnání s ostatními obvody používanými v průmyslové výrobě svá specifika. Jedním z nich je relativní jednoduchost celého zařízení, což je jeden z důvodů, který i v dnešní době Průmyslu 4.0 přispívá stále většímu rozšíření pneumatických prvků v celém spektru průmyslové výroby. Tato na první pohled určitá jednoduchost může také přinášet určité obtíže. Není jich mnoho, ale hlavní může být jisté podcenění nároků na návrh, provoz a údržbu pneumatických systémů. Takové situace mohou být příčinou nižší životnosti prvků a zvýšených nákladů na provoz celého stroje či zařízení. Následující článek představuje několik situací, při kterých může ke zmiňovanému podcenění docházet, a v druhé části se věnuje novým moderním řešením, která nám nabízejí dnešní technologie, shrnuté do iniciativy Průmysl 4.0. Relativní jednoduchost zařízení neznamená, že se má podcenit Na úvod je nutno poznamenat, že naprostá většina prvků v pneumatickém obvodu nepotřebuje náročnou údržbu během svého provozu po dobu své životnosti. Je ale rovněž zapotřebí uvést, že toto pravidlo platí pouze v případě, že je prvek správně používán a jsou dodrženy všechny provozní podmínky. Z toho plyne, že cesta k moderní údržbě začíná již ve fázi návrhu pneumatického systému a pokračuje v efektivním monitoringu provozních dat a parametrů. Klíčovým faktorem při návrhu pneumatických okruhů je určení správného typu a velikosti jednotlivých komponentů. Vysoké nároky na rychlý provozní takt stroje mnohdy svádí konstruktéry k výběru zbytečně velkých průměrů pneumatických pohonů. Každý zdvih takovéhoto válce, jehož síla je větší, než je nutné, vede k větší spotřebě stlačeného vzduchu spojené i s vyšší zátěží pro naše životní prostředí. Také dochází k většímu opotřebení stroje vedoucí ke kratším intervalům servisních zásahů. Znalost těchto nežádoucích jevů a jednoduchých metod, jak je účinně eliminovat, je „základním kamenem“ pro efektivní provoz výrobních strojů a zařízení. Proto si uveďme ještě několik dalších příkladů: Velmi často je plná pracovní síla vyžadována pouze v jednom směru pohybu válce. Bude-li pneumatický válec přesouvat předmět po podložce, bude tato plná pracovní síla nutná pouze ve směru přesouvání předmětu. Při vracení pneumatického válce do výchozí polohy není taková síla již nutná. Toto je další z faktorů, který bývá při návrhu pneumatických válců opomínán. Řešení je přitom jednoduché: škrticí ventil s vestavěným regulátorem tlaku umístěný na pneumatickém válci, který sníží pracovní tlak válce při jeho zpětném pohybu. Aby nedošlo ke zpomalení pohybu válce, na jeho druhý připojovací závit se připojí speciální škrticí ventil se škrcením na vstupu a funkcí pro rychlé napouštění a odvzdušnění stlačeného vzduchu. Snížíme-li tlak při zpětném pohybu pneumatického válce z 0,5 na 0,2 MPa, dosáhneme 25% snížení spotřeby stlačeného vzduchu. V mnoha provozech je vysoký provozní tlak stlačeného vzduchu vyžadován pouze pro chod několika lokálních aplikací, přičemž ostatní zařízení v hale mohou pracovat při nižší hodnotě provozního tlaku. Podaří-li se snížit systémový tlak v rozvodech např. o 0,1 MPa, dosáhneme 6 až 8% úspory na výrobě stlačeného vzduchu. Řešením může být nasazení místních zesilovačů tlaku, tzv. multiplikátorů, pro ta zařízení, která vyžadují vyšší provozní tlak. Multiplikátory produkují pouze reálně potřebné množství „zesíleného“ stlačeného vzduchu, což vede k nižším nákladům v porovnání se samotnou prvovýrobou stlačeného vzduchu o vyšším tlaku rozváděného do celého systému. Dalším místem, kde dochází k tlakovým ztrátám, kvůli kterým musí být vyšší tlak v rozvodu stlačeného vzduchu, je samotné vedení stlačeného vzduchu. Každý ohyb hadice, každé úhlové šroubení namísto přímého, každá nevhodně zvolená hadice znamená vyšší zátěž pro vedení stlačeného vzduchu. Jeden příklad za všechny: zapojení skládající se z 0,5 m dlouhé hadice o vnitřním průměru 6 mm, do které jsou z obou stran připojeny úhlové (L-typ) nástrčné spojky, má o celých 23 % nižší poměrný průřez oproti stejné hadici s přímými nástrčnými spojkami. Tento rozdíl se musí kompenzovat vyšším tlakem stlačeného vzduchu. Aplikace, které vyžadují vůbec nejvíce stlačeného vzduchu, jsou statické ofukové. Konstrukci, provozu a řízení takových systémů by se měla věnovat nejvyšší pozornost. Statické ofukovací aplikace bez trysky na výstupu (volná hadice nebo trubice bez žádného zakončení) má podíl poměrného průřezu samotného vedení k místu výstupu stlačeného vzduchu menší než 1. To znamená, že stlačený vzduch nemá žádnou překážku při proudění a dochází k velké tlakové ztrátě. Jednoduchou instalací trysky můžeme dosáhnout podílů poměrných průřezů např. 3,5 : 1. Tento poměr nám umožní snížit vstupní tlak o 40 % a následně i spotřebu stlačeného vzduchu o 75 % objemu při zachování stejných dynamických vlastností této ofukové aplikace. Ofukové aplikace by měly být aktivní pouze tehdy, kdy je jich zapotřebí. Ve všech ostatních případech by měl být přívod stlačeného vzduchu v ideálním případě automaticky uzavřen mechanickým nebo elektromagnetickým ventilem. Více příkladů se do tohoto článku již bohužel nevejde. Avšak specialisté společnosti SMC jsou připraveni na vaše dotazy a ochotni pomoci s řešením vašich problému v rámci programu zákaznických služeb. Kontaktní informace naleznete na konci tohoto článku. Údržba by měla být proaktivní a prediktivní Druhá část článku začíná otázkou, jaká by měla být moderní údržba pneumatických a elektropneumatických prvků? Na tuto otázku je mnoho odpovědí, jednou z nich může být TPM program údržby. V každém případě by moderní údržba měla být proaktivní, prediktivní a měla by efektivně využívat nástroje, které dnešní technologie světa Průmyslu 4.0 nabízejí. Pojem proaktivní údržba znamená, že vždy bychom měli zejména hledat příčiny problémů a ne jen opakovaně řešit jejich následky. To vyžaduje zkušené odborníky, kteří jsou schopni pravou příčinu problémů spolehlivě identifikovat. Příkladem proaktivní údržby může být monitoring úniků stlačeného vzduchu. Společnost SMC se problematikou spotřeby a úniků stlačeného vzduchu zabývá již dlouhou řadu let a v této oblasti přináší svým zákazníkům komplexní servis. Prvním krokem při detekci úniků stlačeného vzduchu je důkladná analýza zařízení. Během analýzy se aktivně i pasivně vyhledávají úniky a zároveň se zjišťují možnosti dalších úspor stlačeného vzduchu, např. v souladu s výše uvedenými příklady. Následným krokem je zavedení stálého monitoringu úniků stlačeného vzduchu. Společnost SMC nabízí unikátní řešení v podobě systému automatické detekce úniků (A.L.D.S.). Navíc implementací tohoto zařízení do řídicího systému stroje získáváme důležitá data, která nám pomáhají k identifikaci samotných příčin vzniků těchto úniků. Na stejném principu a logice jako u jednotlivých výrobních strojů můžeme tento systém aplikovat také na hlavní rozvody stlačeného vzduch. Vzorový projekt tohoto řešení se aktuálně realizuje ve výrobním závodě společnosti SMC ve Vyškově. Ve spolupráci se společností B&R jsou provozy Vyškovského závodu osazovány systémem pro měření, záznam a vyhodnocení spotřeby elektrické energie a stlačeného vzduchu. Jde o systém, ve kterém se vzájemně propojují produkty a nejmodernější technologie obou společností, společně s dlouholetými zkušenostmi v dané problematice. A co si můžeme představit pod pojmem prediktivní údržba? Na základě získaných dat a expertních zkušeností je možné odhalit závadu ještě dříve, než k ní dojde. V pneumatických systémech se prediktivní údržba často spojuje s pojmem preventivní údržba. Jedná se však o dva rozdílné pojmy. Jako příklad můžeme opět uvést obvod s pneumatickým válcem. Prediktivní údržba tohoto válce by znamenala v té nejjednodušší formě například porovnávání času nutného na přejetí pístu pneumatického válce mezi snímači koncové polohy. Delší čas (při neměnící se aplikaci) může znamenat začínající problém v chodu pneumatického válce, způsobeného kupříkladu vnikem kondenzátu do komor válce a vyplavením originálního maziva. Můžeme tak provést výměnu, nebo opravu pneumatického válce dříve, než dojde k závažnějšímu poškození s následkem neplánované odstávky výroby. Naopak, příkladem nástroje preventivní údržby mohou být komunikační jednotky pro ventilové terminály, které disponují modulem pro počítání cyklů připojených zařízení. Dosáhne-li jeden z těchto prvků přednastaveného počtu cyklů, dostane uživatel varovné hlášení, na jehož základě je možné provést či naplánovat preventivní údržbu daného zařízení. Počet cyklů, po kterých je nutné provést údržbu, může být odvozen z dat výrobce, nebo také empiricky sběrem dat a zkušeností z provozu, čímž se opět vracíme k pojmu prediktivní údržby. Článek představil vybrané příklady a řešení související s návrhem, efektivním provozem a údržbou moderních pneumatických systémů. Společnost SMC Industrial Automation CZ s. r. o. disponuje nejširším týmem odborníků, který je připraven vás v rámci programu Zákaznických služeb komplexně podpořit a nabídnout vhodné produkty a řešení pro provoz pneumatických a elektropneumatických systémů, včetně zaškolení a odborného poradenství. www.smc.cz/services
