在加拿大阿尔伯塔省埃德蒙顿附近的圣丹斯电厂，轴承的温度在短短三个小时内上升了20华氏度，但这并没有逃过可靠性工程小组的注意。该公司的状态监测系统已经发现了这一轻微上涨，并将6,000马力的锅炉给水泵列入了观察名单。随着系统继续跟踪超过3500个参数，以及位于卡尔加里的TransAlta公司阿尔伯塔热能集团的另外两个发电厂，张贴自动发生。
这是一件好事。系统已经向可靠性小组发出了预警，它需要为7天后发生的显著变化做好准备，届时气温将飙升近70华氏度。
更紧密的标签
这一事件表明，自从TransAlta公司加入投资状态监测设备的先进企业行列以来，Alberta Thermal公司在其业务中获得了巨大的洞察力。以TransAlta为例，这次升级是一项更广泛举措的一部分，该举措旨在为其设备注入无线自动化，以更密切地监控其遍布北美和澳大利亚的49家工厂中部分工厂的老化设备。因此，监控系统建立在一个由传感器和其他设备组成的无线通信网络上，该网络向位于伊利诺伊州莱尔(Lisle)的SmartSignal公司开发的名为EPI*Center的软件应用程序报告。
公司管理层选择有6个机组的圣丹斯电厂作为第一次输注的地点，是因为这家加拿大西部最大的燃煤电厂已经有30多年的历史了。然后，管理人员将阿尔伯塔热能集团的其他两个工厂连接到圣丹斯的EPI*中心。负责安装的运营技术团队可以将成功推广到公司内的其他工厂和小组。
监测系统成功的关键在于其检测小偏差的能力，并隔离异常的偏差，如锅炉给水泵轴承温度的上升。TransAlta发电业务的项目经理基思•克里斯蒂安森指出:“轴承温度上升20度本身并不一定是一个重要的指标。”“一天中，负荷变化，环境温度变化等等。然而，如果它没有回落，你就必须开始问到底发生了什么。”
由于轴承温度没有像往常一样下降，可靠性工程小组开始提出这个问题，并派出技术人员提供答案。在进行了振动分析之后，技术人员报告说轴承开始失效。谁也说不准它什么时候会失灵，但工程师们怀疑它是否能坚持到下一次例行维护的停机时间。因此，他们制定了一个维修计划，包括收集必要的部件，并指示操作员在损坏严重到足以触发警报时立即停止使用泵。
成本避免
克里斯蒂安森说:“通常的做法是一直运行泵，直到操作员有机会调查问题。”“如果我们这样做了，几分钟后就会对轴进行评分，我们就必须更换6000马力的发动机，才能重建轴。”由于这些部件都在手边，并且立即关闭泵，将损害限制在轻微的表面损伤，维修工作在9个小时内就恢复了，这比使用其他方法所需的时间缩短了25%左右。此外，维修费用也低得多。
可靠性工程人员将这样的结果很大程度上归功于供应商SmartSignal所称的基于相似性建模的预测模型。工作人员评估的大多数其他状态监测软件中的模型都专注于工程设计规范，例如特定轴承的最高工作温度。另一方面，SmartSignal的模型根据历史学家存储的一年读数的趋势，计算轴承温度、压力、流量和其他读数现在应该处于实时位置。克里斯蒂安森说:“如果它超出了预期的统计值，那么你就会向观察名单发出警报，然后有人会去检查它。”
该软件每五分钟扫描一次阿尔伯塔热能公司历史记录中的数据。工程人员采纳了SmartSignal的建议，开始时每10分钟扫描一次，但后来决定将时间缩短一半，以捕捉速度太快而没有注意到更大间隔的事件，比如启动时的震动。因此，很少能通过软件。克里斯蒂安森说:“这就像让你最好的操作员全天候待命，每隔五分钟查看机队中的每一件设备。”
他还发现该软件的计算方法更适合可靠性和维护。基于设计极限的软件假设某一特定型号的锅炉给水泵的每个部件本质上是相同的，因为它们的制造方式是相同的，以提供相同的流量，并在相同的压力和温度下运行。“然而，从工厂工程师的角度来看，泵是非常不同的，”克里斯蒂安森指出。“其中一个可能是重建的。另一个可能会有一个新的马达。然而，另一种可能有耦合器问题，因此有高振动。”EPI*中心解释了这些差异。
这样的结果是状态监测技术持续进步的产物，其中最大的进步是计算机数据采集、分析和报告。“在过去的几年里，收集大量的状态监测数据是不可能的，因为这在很大程度上是一个人工过程，”英维思系统公司(Invensys Systems Inc.)位于加州森林湖(Lake Forest)的Wonderware工厂智能产品产品经理吉姆·弗里德(Jim Frider)说，“现代工厂自动化和计算机监控可以在整个工厂过程中有效地收集数据，并提供大量准确、及时和详细的信息。”
弗里德补充说，传感器制造商也做出了重大贡献。他说:“现代固态传感器降低了监测工厂设备的成本，提高了数据的可靠性和质量。”“现在，数以千计的低成本传感器可以部署在过程工厂中，不仅可以帮助控制工厂过程，还可以为状态监测系统提供实时数据。”
超声学
此外，供应商一直忙于开发一些不寻常的应用程序。例如，俄亥俄州德尔塔市的北极星蓝镜钢铁公司(NSBS)使用超声波传感器来检测巨大轧辊上的应力和磨损的最初迹象，每天24小时工作，每年生产超过200万吨钢材。这项技术正在帮助平辊钢生产商减少计划外停机时间，每分钟的成本可能超过1000美元。
“我们主要关注失效的轴承和齿轮，”可靠性团队负责人马特·莫里斯(Matt Morris)说。“这台机器的所有传动装置都是独一无二的，我们没有备用的。”因为买一个新的通常需要至少六个月的时间，蹒跚前行或完全关闭可能会造成巨大的损失。事实上，成本压力是如此之大，以至于该公司曾经暂时用更软的材料替换了一个有裂纹的齿轮，因为它比最后的硬化齿轮制作得更快，可以同时充当拐杖。
考虑到这些压力，可靠性团队决定用状态监测系统取代人工振动分析和红外热像仪，该系统能够更早地发现问题，并自动收集数据和文件。莫里斯回忆说:“我们的方法领域非常狭窄，因为我们的许多大型轴承旋转非常缓慢。”此外,
在此过程中，传感器必须承受高温和剧烈的振动。
符合要求的技术是来自佛罗里达州劳德代尔堡的Swantech公司的超声波技术。该供应商的应力波分析测量轻微的冲击甚至摩擦，比NSBS使用的状态监测技术早了6个月。Swantech的首席执行官Ralph Genesi说:“传统的加速度计(振动传感器)已经被使用，并且仍然是大多数状态监测应用中使用的传感器。”“然而，它们所能提供的信息受到其设计物理特性的限制。”
“听力”摩擦
他指出，超声波和其他传感技术一直在发展，以克服这些物理限制，并提供更多层次的信息。他举了一个医疗行业使用的不同水平的诊断设备的例子。他说:“超声波技术为实时测量和深入了解机器的健康状况提供了一个新的维度。”
“倾听”摩擦的能力允许用户从一开始就检测和跟踪应力、磨损和其他损伤的进展。
传感器安装在每个轴承上，并直接向服务器中的Swantech卡发送连续的数据流。莫里斯说:“最初，Swantech系统是独立的。“但随着时间的推移，它被添加到我们的一级网络用于备份。现在，我们的主要业务系统(3级)也可以通过路由器访问这些信息。”获取这些信息不仅减少了生产损失，而且还让NSBS减少了300万美元的备件库存，避免了支付数千美元的紧急订单。所以大家一致认为，越早认识到问题越好。
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