Tilstandsovervågning for bygninger: hvad det er, og hvordan det fungerer

Foto af Carl Wragg på Unsplash.

Tilstandsovervågning er praksissen med at holde øje med et aktivs faktiske tilstand gennem dets sensorsignaler, så forringelse bliver synlig, før svigt gør. Det sidder mellem at køre en maskine, til den går i stykker, og at servicere den efter en fast kalender, og det udskifter antagelse med måling. I en erhvervsbygning betyder det pumper, ventilatorer, ventilationsenheder, kølemaskiner og de motorer, der driver dem, overvåget gennem data, bygningsautomationssystemet allerede indsamler.

Næsten alt, der er publiceret om emnet, handler om roterende maskineri i fabrikker. Lejer, gearkasser, akseljustering. Teknikken overføres til bygninger. Økonomien og instrumenteringen gør ikke, og det gab er, hvor de fleste bygningsteams sidder fast.

Hvad er tilstandsovervågning?

Tilstandsovervågning betyder at måle en eller flere parametre af en maskine, følge, hvordan de bevæger sig over tid, og bruge den bevægelse til at bedømme dens sundhed. Vibration, temperatur, strømtræk, tryk, flow. En enkelt aflæsning fortæller dig næsten intet. En tendens i den aflæsning, sammenlignet mod maskinens egen historie og mod dens identiske søskende, fortæller dig meget.

ISO publicerer generelle retningslinjer for dette under ISO 17359, som sætter loopet op: vælg udstyret, beslut hvilke parametre bærer information om dets svigtmodes, etabler en baseline, mål, sammenlign, handl. Intet i det loop er specifikt for en papirfabrik.

I en bygning bor de aktiver, det er værd at behandlingen for, i anlægsrummet og på taget. Kølemaskiner og deres kompressorer. Kedler. Primære og sekundære pumper. Kølertårne. Ventilationsenheder og deres ventilatorer. BMS'et trender allerede det meste af, hvad de aktiver rapporterer, normalt ved femtenminuttersopløsning, og ofte år tilbage. Aktivtilstandsovervågning starter derfor sjældent med et hardwareprojekt. Det starter med data, der allerede sidder, ulæst, i en historiker.

Tilstandsovervågning, prædiktiv vedligeholdelse og FDD

De tre termer bruges synonymt i leverandørmaterialer, og det bør de ikke. De beskriver forskellige ting, der overlapper stærkt i praksis.

Overlappet er reelt. Tilstandsovervågning fodrer prædiktiv vedligeholdelse, fordi der uden tilstandsdata er intet at forudsige fra. FDD overlapper med tilstandsovervågning, hvor en fejlregel læser samme signal, sig en tilluftventilator der kører uden for sit normale strømbånd. Distinktionen, der betyder noget operationelt, er omfang. FDD er stærkest på styresekvenser, hvor fejlbiblioteket er modent, og svigtet er et forkert setpunkt eller et fastklemt spjæld. Tilstandsovervågning er stærkest på mekanisk forringelse, hvor intet har fejlet endnu, og det eneste bevis er en langsom drift.

Hvilke signaler bærer tilstandsinformation

Ni signalfamilier gør det meste af arbejdet i en erhvervsbygning, og næsten alle rapporterer allerede et sted.

• Vibration på pumper, ventilatorer, ventilationssektioner og kølemaskinekompressorer. Det klassiske tilstandssignal, og det, bygninger normalt mangler.
• Motorstrøm og effekttræk. En pumpe, der trækker flere amp for samme opgave, fortæller dig om vingehjulet, lejerne eller fluiden.
• Leje- og motorviklingstemperatur. Langsom, entydig, billig at læse, hvor en probe eksisterer.
• Fremløbs- og returtemperatur, og delta-T mellem dem. En kollapsende delta-T tværs af en kølespiral er et af de mest informative tal i en bygning.
• Differenstryk tværs af filtre og spoler. Filterbelastning viser sig i data lang tid, før nogen går anlægsrummet igennem.
• Ventil- og spjældpositionsfeedback. En ventil fastklemt ved 100 procent i tre uger er stoppet med at modulere, så loopet ikke længere kan møde sit setpunkt.
• Kompressor-cyklustæller. Cyklusantal er akkumuleret slitage, og korttidscykling er både et symptom på et styringsproblem og en årsag til mekanisk skade.
• Kølemiddel-tilnærmelsestemperatur og overhedning på kølemaskinanlæg. En stigende kondensator-tilnærmelse betyder normalt tilslammede rør.
• Driftstimer. Uglamourøst, og grundlaget for enhver sammenligning mellem identiske enheder.

Otte af de ni kommer ud af BMS'et og målerdataene, uden at nogen rører en skruetrækker. Vibration er undtagelsen. Meget få erhvervsbygninger bærer vibrationsinstrumentering: deres maskiner er mindre end de, industriens tilstandsovervågningsmarked blev bygget omkring, og ingen specificerede accelerometre ved overdragelse.

Det er her, tilstandsovervågningssensorer som tilføjelse dukker op: batteridrevne trådløse accelerometre klemt fast på en pumpehus, der rapporterer over en lav-strøm-radio til en gateway. IoT-hardware til tilstandsovervågning af den type er nyttig, og det er også, hvor programmet stopper med at være en softwareøvelse og bliver en indkøbsøvelse, med leveringstider tilknyttet. Få værdi ud af de signaler, du har, før du køber det, du ikke har. Hvor et signal mangler, men kan udledes fra andre, kan en virtuel sensor nogle gange lukke gabet uden nogen hardware overhovedet.

Hvornår tilstandsbaseret overvågning er det rette valg

Tilstandsbaseret overvågning er ikke den rette strategi for hvert aktiv, og at foregive andet er, hvordan et program ender med at producere fire tusind alarmer, ingen læser.

Kør-til-svigt er rationelt. For et billigt, redundant, ikke-kritisk aktiv overstiger omkostningen ved overvågning omkostningen ved svigtet. En toiletudsugningsventilator i en bygning med masser af dem behøver ikke et accelerometer. Lad den gå i stykker, byt den, gå videre.

Kalenderbaseret forebyggende vedligeholdelse er også rationel, og ofte obligatorisk. En producents garanti kan kræve en dokumenteret årlig service, uanset hvad data siger, og et lovpligtigt inspektionsregime kan kræve et trykbeholderstjek ved et fast interval. Der vinder kalenderen, og tilstandsdata bliver understøttende bevis frem for en erstatning.

Tilstandsbaseret vedligeholdelse tjener sin plads, når aktivet er dyrt at reparere, dets svigt forstyrrer bygningen eller dens lejere, og dens forringelse genuint viser sig i et signal, du kan læse. Missede du bare en af disse, falder økonomien sammen. Et aktiv, hvis svigtmode er pludselig, uden en observerbar forløber, kan ikke tilstandsovervåges nyttigt til nogen pris.

Det er også her, online tilstandsovervågning adskiller sig fra den ældre rute-baserede praksis. Rute-baseret betyder en tekniker, der går anlægget igennem med en håndholdt analysator på en tidsplan, hvilket virker for et enkelt stort site og fejler for en portefølje af fyrre. Online tilstandsovervågning strømmer signalerne kontinuerligt, så tendensen er komplet frem for samplet én gang i kvartalet. Fjern-tilstandsovervågning tilføjer konsekvensen: ingen behøver være på taget for, at dataene ankommer. En porteføljeoperatør kan holde øje med kølemaskineanlæg tværs af hvert site fra ét sted, og sende en ingeniør kun, når der er noget, der er værd køretiden. Det er argumentet bag porteføljeniveau-BMS-analyse, og det er grunden til, at tilstandsovervågning skalerer bedre i en ejendomsgruppe end i en enkelt bygning.

Kølemaskineanlæg er, hvor signalerne betaler sig hurtigst

Kølemaskiner er den stærkeste kandidat i de fleste erhvervsbygninger. De er den dyreste post i anlægsrummet, deres svigt er tydeligt for hver lejer på en varm eftermiddag, og producentens egen controller rapporterer allerede fordamper- og kondensator-tilnærmelsestemperaturer, overhedning, kompressoramp og cyklustællinger.

De aflæsninger er tilstandssignaler og effektivitetssignaler på samme tid. En stigende kondensator-tilnærmelse peger på tilslammede rør, hvilket er et vedligeholdelsesfund. Det betyder også, at maskinen brænder flere kilowatt pr. enhed leveret kølig, hvilket er et omkostningsfund. Kølemaskineanlæg-optimering og tilstandsovervågning læser samme tal med forskellige spørgsmål i tankerne, og et seriøst program spørger begge.

Korttidscykling er det klareste eksempel. En kompressor, der starter og stopper gentagne gange, sliddes hurtigt op, og årsagen sidder næsten altid i staging-sekvensen frem for maskinen.

Hvor et tilstandsovervågningssystem eller software passer ind

Tilstandsovervågningssystemer i bygninger er mest software. Sensorerne er stort set på plads. Hvad der mangler, er laget, der læser dem kontinuerligt, ved hvad normal ser ud for hver maskine, og siger noget, når normal stopper. Det gab er, hvad tilstandsovervågningssoftware udfylder.

Det er opgaven, FrostLogic Explore gør. Den læser eksisterende BMS-punkter, energimålerdata og IoT-feeds, kører anomalidetektion tværs af seks metoder frem for en tærskelregel, forudsiger med konfidensgrænser, så en tendens ankommer med en ærlig erklæring om sin usikkerhed, og returnerer en prioriteret kø af, hvad der behøver opmærksomhed. Outputtet er et rangeret sæt beslutninger frem for endnu et dashboard at huske at åbne.

Explore er et beslutningslag, ikke et CMMS. Den forvalter ikke arbejdsordrer, holder ikke PM-planer, følger ikke reservedele eller udsender teknikere. Det er reelle opgaver, og et CMMS gør dem ordentligt. Hvad Explore gør, er at afgøre, hvilket aktiv der bør generere den næste arbejdsordre, og give grunden. Hvis værktøjet, du behøver, er det, der forvalter arbejdet selv, har vi skrevet software til prædiktiv vedligeholdelse-kategorien op separat.

Den praktiske pointe er mindre end de fleste leverandører ville ønske. De fleste bygninger kan starte tilstandsovervågning på data, de allerede ejer, og at få adgang til den historie er et integrationsspørgsmål frem for et hardwarespørgsmål.

Hvad fortæller din bygning dig ikke?

Fortæl os, hvad du forsøger at finde ud af: en kølemaskine, du har mistanke om driver, en pumpe, der fortsætter med at fejle uden tydelig grund, anlæg tværs af en portefølje, du ikke kan se fra der, hvor du sidder. Vi lytter først, og siger derefter ligeud, om Explore hjælper. 30 eller 60 minutter, dit valg. Ingen forpligtelse i begge tilfælde. Tag en snak med os.

Ofte stillede spørgsmål

Hvad er tilstandsovervågning? Det er praksissen med at følge et aktivs tilstand gennem dets sensorsignaler, så forringelse bliver synlig, før aktivet fejler. I en bygning betyder det at holde øje med pumper, ventilatorer, kølemaskiner og deres motorer gennem vibrations-, strøm-, temperatur-, tryk- og driftstimedata, og sammenligne hvad en maskine gør nu, mod hvad den gjorde, da den var sund.

Hvordan er tilstandsovervågning forskellig fra prædiktiv vedligeholdelse? Tilstandsovervågning er målingen. Prædiktiv vedligeholdelse er beslutningen, der følger af det. Du kan køre tilstandsovervågning uden nogensinde at ændre en vedligeholdelsesplan, og masser af bygninger gør, hvilket spilder indsatsen. Prædiktiv vedligeholdelse uden tilstandsdata under det er gætteri med et bedre navn.

Er tilstandsbaseret overvågning det samme som tilstandsovervågning? I praksis bruges de to termer synonymt, og ingen misforstår dig uanset. Hvor en distinktion trækkes, beskriver tilstandsbaseret overvågning vedligeholdelsesbeslutningen, der følger af data, hvilket betyder, at arbejde udløses af målt tilstand frem for af en dato. Tilstandsovervågning beskriver oftere selve målingen.

Hvilken data eller sensorer behøver et tilstandsovervågningssystem for at starte? Normalt intet ud over, hvad der allerede er installeret. BMS-trenddata, måleraflæsninger, ventil- og spjældfeedback og driftstimer dækker de fleste bygningsaktiver. Vibration er det almindelige gab og det ene tilfælde, hvor tilføjelsessensorer er værd at specificere, typisk trådløse accelerometre på kritiske pumper og ventilatorer. Start med eksisterende data, find hvor den bliver blind, og køb så hardware for de punkter.

Kan den køre fjernt, eller online tværs af flere sites? Ja, og det er, hvor det betaler sig mest. Online tilstandsovervågning strømmer signaler kontinuerligt frem for at afhænge af, at en tekniker går en rute med en håndholdt analysator, så fjern-tilstandsovervågning tværs af en portefølje behøver ingen på site, for at dataene ankommer. Nogen møder stadig op, når arbejdet er bekræftet.

Erstatter dette vores CMMS? Nej. Explore forvalter ikke arbejdsordrer, PM-planer eller reservedele, og den udsender ikke teknikere. Den fortæller dig, hvilket aktiv behøver opmærksomhed, og hvorfor. Dit CMMS er, hvor det resulterende arbejde bliver planlagt, tildelt og fulgt. Hvis arbejdsordreforvaltning er problemet, du forsøger at løse, er et CMMS det rette køb, og vi siger det ligeud.

Hvor meget historie behøver et tilstandsovervågningssystem, før det er nyttigt? Nok til at dække driftsforholdene, du bekymrer dig om, hvilket i en bygning betyder en fuld opvarmningssæson og en fuld kølesæson for de stærkeste baselines. Nyttige fund starter tidligere. At sammenligne identiske enheder mod hinanden, eller en maskine mod dens egen sidste måned, producerer resultater inden for uger.