Monitoraggio delle condizioni per gli edifici: cos'è e come funziona

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Il monitoraggio delle condizioni è la pratica di osservare lo stato reale di un asset attraverso i suoi segnali dei sensori, così che la degradazione diventi visibile prima del guasto. Si colloca tra far funzionare una macchina fino a romperla e servirla secondo un calendario fisso, e scambia l'assunzione con la misurazione. In un edificio commerciale significa pompe, ventilatori, unità di trattamento aria, chiller e i motori che li azionano, osservati attraverso dati che il sistema di automazione dell'edificio sta già raccogliendo.

Quasi tutto ciò che è pubblicato sull'argomento riguarda macchinari rotanti nelle fabbriche. Cuscinetti, riduttori, allineamento degli alberi. La tecnica si trasferisce agli edifici. L'economia e la strumentazione no, e quel gap è dove la maggior parte dei team di edificio si ferma.

Cos'è il monitoraggio delle condizioni?

Monitoraggio delle condizioni significa misurare uno o più parametri di una macchina, seguire come si muovono nel tempo e usare quel movimento per giudicarne la salute. Vibrazione, temperatura, assorbimento di corrente, pressione, portata. Una singola lettura non dice quasi nulla. Un trend in quella lettura, confrontato con lo storico della macchina e con le sue sorelle identiche, dice moltissimo.

ISO pubblica linee guida generali sotto ISO 17359, che delineano il loop: scegliere l'attrezzatura, decidere quali parametri portano informazione sui suoi modi di guasto, stabilire una baseline, misurare, confrontare, agire. Nulla in quel loop è specifico di una cartiera.

In un edificio, gli asset che meritano il trattamento stanno nella centrale tecnica e sul tetto. Chiller e i loro compressori. Caldaie. Pompe primarie e secondarie. Torri di raffreddamento. Unità di trattamento aria e i loro ventilatori. Il BMS sta già facendo trending della maggior parte di ciò che quegli asset riportano, di solito a risoluzione di quindici minuti e spesso con anni di storico. Il monitoraggio delle condizioni degli asset raramente inizia quindi con un progetto hardware. Inizia con dati che già siedono, non letti, in uno historian.

Monitoraggio delle condizioni, manutenzione predittiva e FDD

I tre termini sono usati in modo intercambiabile nel materiale dei vendor, e non dovrebbero. Descrivono cose diverse che si sovrappongono pesantemente in pratica.

La sovrapposizione è reale. Il monitoraggio delle condizioni alimenta la manutenzione predittiva, perché senza dati di condizione non c'è nulla da cui predire. Il FDD si sovrappone al monitoraggio delle condizioni ovunque una regola di guasto legga lo stesso segnale, ad esempio un ventilatore di mandata che gira fuori dalla sua banda normale di corrente. La distinzione che conta operativamente è lo scope. Il FDD è più forte sulle sequenze di controllo, dove la libreria dei guasti è matura e il guasto è un setpoint sbagliato o una serranda bloccata. Il monitoraggio delle condizioni è più forte sulla degradazione meccanica, dove nulla ha ancora guastato e l'unica evidenza è un drift lento.

Quali segnali portano informazione di condizione

Nove famiglie di segnali fanno la maggior parte del lavoro in un edificio commerciale, e quasi tutte riportano già da qualche parte.

• Vibrazione su pompe, ventilatori, sezioni AHU e compressori chiller. Il segnale di condizione classico, e quello che agli edifici di solito manca.
• Corrente del motore e assorbimento di potenza. Una pompa che tira più ampere per lo stesso duty ti sta dicendo dell'impeller, dei cuscinetti o del fluido.
• Temperatura di cuscinetti e avvolgimenti del motore. Lenta, inequivocabile, economica da leggere ovunque esista una sonda.
• Temperatura di mandata e ritorno, e il delta-T tra loro. Un delta-T che collassa su una batteria è uno dei numeri più informativi in un edificio.
• Pressione differenziale attraverso filtri e batterie. Il carico del filtro appare nei dati molto prima che qualcuno percorra la centrale.
• Feedback di posizione di valvole e serrande. Una valvola inchiodata al 100 percento per tre settimane ha smesso di modulare, così il loop non può più raggiungere il setpoint.
• Conteggio cicli del compressore. Il conteggio cicli è usura accumulata, e il corto-ciclo è sia sintomo di un problema di controllo sia causa di danno meccanico.
• Temperatura di approach del refrigerante e surriscaldamento sull'impianto chiller. Un approach condensatore in aumento di solito significa tubi sporchi.
• Ore di funzionamento. Poco glamorous, e la base di qualsiasi confronto tra unità identiche.

Otto di quelle nove escono dal BMS e dai dati dei contatori senza che nessuno tocchi un cacciavite. La vibrazione è l'eccezione. Pochissimi edifici commerciali portano strumentazione di vibrazione: le loro macchine sono più piccole di quelle intorno a cui è stato costruito il mercato industriale del monitoraggio delle condizioni, e nessuno ha specificato accelerometri alla consegna.

È qui che compaiono i sensori di monitoraggio delle condizioni aggiuntivi: accelerometri wireless a batteria fissati all'involucro di una pompa, che riportano via radio a basso consumo a un gateway. L'hardware IoT di monitoraggio delle condizioni di quel tipo è utile, ed è anche dove il programma smette di essere un esercizio software e diventa uno di procurement, con lead time. Tira valore dai segnali che hai prima di comprare quello che non hai. Dove un segnale manca ma è derivabile da altri, un sensore virtuale a volte può chiudere il gap senza hardware.

Quando il monitoraggio basato sulle condizioni è la scelta giusta

Il monitoraggio basato sulle condizioni non è la strategia giusta per ogni asset, e fingere il contrario è come un programma finisce per produrre quattromila allarmi che nessuno legge.

Run-to-failure è razionale. Per un asset economico, ridondante e non critico, il costo del monitoraggio supera il costo del guasto. Un estrattore bagno in un edificio che ne ha tanti non ha bisogno di un accelerometro. Lascialo rompere, sostituiscilo, vai avanti.

La manutenzione preventiva a calendario è anch'essa razionale, e spesso obbligatoria. La garanzia del produttore può richiedere un servizio annuale documentato qualunque cosa dicano i dati, e un regime di ispezione legale può richiedere il controllo di un recipiente in pressione a intervallo fisso. Lì vince il calendario, e i dati di condizione diventano evidenza di supporto piuttosto che sostituto.

La manutenzione basata sulle condizioni merita il suo posto quando l'asset è costoso da riparare, il suo guasto interrompe l'edificio o i suoi inquilini, e la sua degradazione appare davvero in un segnale che puoi leggere. Manca uno di questi e l'economia crolla. Un asset il cui modo di guasto è improvviso, senza precursore osservabile, non può essere monitorato per condizione in modo utile a nessun prezzo.

È anche qui che il monitoraggio delle condizioni online si separa dalla pratica più vecchia basata su route. Basata su route significa un tecnico che percorre l'impianto con un analizzatore portatile a calendario, che funziona per un sito grande e fallisce per un portafoglio di quaranta. Il monitoraggio delle condizioni online streama i segnali in continuo, così il trend è completo piuttosto che campionato una volta a trimestre. Il monitoraggio remoto delle condizioni aggiunge la conseguenza: nessuno deve essere sul tetto perché i dati arrivino. Un operatore di portafoglio può osservare l'impianto chiller su ogni sito da un solo posto e mandare un ingegnere solo quando c'è qualcosa che vale il viaggio. È l'argomento dietro l'analitica BMS a livello di portafoglio, ed è perché il monitoraggio delle condizioni scala meglio in un gruppo immobiliare che in un singolo edificio.

L'impianto chiller è dove i segnali ripagano più in fretta

I chiller sono il candidato più forte nella maggior parte degli edifici commerciali. Sono la voce più costosa della centrale tecnica, il loro guasto è ovvio per ogni inquilino in un pomeriggio caldo, e il controller del produttore già riporta temperature di approach evaporatore e condensatore, surriscaldamento, ampere del compressore e conteggi cicli.

Quelle letture sono segnali di condizione e di efficienza insieme. Un approach condensatore in aumento punta a tubi sporchi, che è un ritrovamento di manutenzione. Significa anche che la macchina brucia più kilowatt per unità di raffreddamento erogata, che è un ritrovamento di costo. L'ottimizzazione dell'impianto chiller e il monitoraggio delle condizioni leggono gli stessi numeri con domande diverse in mente, e un programma serio pone entrambe.

Il corto-ciclo è l'esempio più chiaro. Un compressore che parte e si ferma ripetutamente si usura in fretta, e la causa sta quasi sempre nella sequenza di staging piuttosto che nella macchina.

Dove si colloca un sistema o un software di monitoraggio delle condizioni

I sistemi di monitoraggio delle condizioni negli edifici sono per lo più software. I sensori sono in gran parte già in posto. Ciò che manca è lo strato che li legge in continuo, sa com'è il normale per ogni macchina e dice qualcosa quando il normale si ferma. Quel gap è ciò che il software di monitoraggio delle condizioni riempie.

È il lavoro che fa FrostLogic Explore. Legge punti BMS esistenti, dati dei contatori energia e feed IoT, esegue rilevamento delle anomalie su sei metodi piuttosto che una sola regola di soglia, prevede con bande di confidenza così un trend arriva con una dichiarazione onesta della sua incertezza, e restituisce una coda prioritaria di ciò che richiede attenzione. L'output è un set classificato di decisioni piuttosto che un altro dashboard da ricordarsi di aprire.

Explore è uno strato decisionale, non un CMMS. Non gestisce ordini di lavoro, non tiene calendari PM, non traccia ricambi né spedisce tecnici. Sono lavori reali e un CMMS li fa correttamente. Ciò che Explore fa è capire quale asset dovrebbe generare il prossimo ordine di lavoro, e dare il motivo. Se lo strumento di cui hai bisogno è quello che gestisce il lavoro stesso, abbiamo scritto separatamente la categoria del software di manutenzione predittiva.

Il takeaway pratico è più piccolo di quanto la maggior parte dei vendor vorrebbe. La maggior parte degli edifici può iniziare il monitoraggio delle condizioni sui dati che già possiede, e arrivare a quello storico è una questione di integrazione piuttosto che di hardware.

Cosa non ti sta dicendo il tuo edificio?

Raccontaci cosa stai cercando di capire: un chiller che sospetti stia driftando, una pompa che continua a guastarsi senza motivo evidente, impianti su un portafoglio che non puoi vedere da dove sei. Ascoltiamo prima, poi ti diciamo chiaramente se Explore aiuta. 30 o 60 minuti, a te la scelta. Nessun impegno in ogni caso. Parliamone.

Domande frequenti

Cos'è il monitoraggio delle condizioni? È la pratica di seguire lo stato di un asset attraverso i suoi segnali dei sensori così che la degradazione diventi visibile prima che l'asset guasti. In un edificio significa osservare pompe, ventilatori, chiller e i loro motori attraverso dati di vibrazione, corrente, temperatura, pressione e ore di funzionamento, confrontando ciò che una macchina fa ora con ciò che faceva quando era sana.

In cosa il monitoraggio delle condizioni differisce dalla manutenzione predittiva? Il monitoraggio delle condizioni è la misurazione. La manutenzione predittiva è la decisione che ne segue. Puoi eseguire il monitoraggio delle condizioni senza mai cambiare un calendario di manutenzione, e molti edifici lo fanno, sprecando lo sforzo. La manutenzione predittiva senza dati di condizione sotto è congettura con un nome migliore.

Il monitoraggio basato sulle condizioni è la stessa cosa del monitoraggio delle condizioni? In pratica i due termini sono usati in modo intercambiabile e nessuno ti fraintenderà in ogni caso. Dove si traccia una distinzione, il monitoraggio basato sulle condizioni descrive la decisione di manutenzione che segue i dati, cioè il lavoro è innescato dalla condizione misurata piuttosto che da una data. Il monitoraggio delle condizioni più spesso descrive la misurazione stessa.

Quali dati o sensori serve a un sistema di monitoraggio delle condizioni per iniziare? Di solito nulla oltre a ciò che è già installato. Dati di trend BMS, letture dei contatori, feedback di valvole e serrande e ore di funzionamento coprono la maggior parte degli asset dell'edificio. La vibrazione è il gap comune e l'unico caso in cui vale specificare sensori aggiuntivi, tipicamente accelerometri wireless su pompe e ventilatori critici. Inizia con i dati esistenti, trova dove diventano ciechi, poi compra hardware per quei punti.

Può girare in remoto, o online su più siti? Sì, ed è lì che ripaga di più. Il monitoraggio delle condizioni online streama segnali in continuo invece di affidarsi a un tecnico che percorre una route con un analizzatore portatile, così il monitoraggio remoto delle condizioni su un portafoglio non ha bisogno di nessuno in sito perché i dati arrivino. Qualcuno si presenta comunque una volta confermato il lavoro.

Sostituisce il nostro CMMS? No. Explore non gestisce ordini di lavoro, calendari PM o ricambi, e non spedisce tecnici. Ti dice quale asset richiede attenzione e perché. Il tuo CMMS è dove il lavoro risultante viene pianificato, assegnato e tracciato. Se la gestione degli ordini di lavoro è il problema che stai cercando di risolvere, un CMMS è l'acquisto giusto e lo diremo.

Quanta storia serve a un sistema di monitoraggio delle condizioni prima di essere utile? Abbastanza da coprire le condizioni operative che ti interessano, che in un edificio significa una stagione di riscaldamento completa e una di raffreddamento completa per le baseline più solide. I ritrovamenti utili iniziano prima. Confrontare unità identiche tra loro, o una macchina contro il suo stesso mese scorso, produce risultati in settimane.