Tilstandsovervåking for bygninger: hva det er, og hvordan det fungerer

Foto av Carl Wragg på Unsplash.

Tilstandsovervåking er praksisen med å holde øye med et aktivums faktiske tilstand gjennom sensorsignalene sine, slik at forringelse blir synlig før svikt skjer. Det sitter mellom å kjøre en maskin til den går i stykker og å servicere den etter en fast kalender, og det bytter ut antakelse med måling. I et næringsbygg betyr det pumper, ventilatorer, luftbehandlingsenheter, kjølemaskiner og motorene som driver dem, overvåket gjennom data byggautomasjonssystemet allerede samler inn.

Nesten alt som er publisert om emnet, handler om roterende maskineri i fabrikker. Lagre, gearkasser, akseljustering. Teknikken overføres til bygninger. Økonomien og instrumenteringen gjør ikke det, og det gapet er der de fleste byggteam sitter fast.

Hva er tilstandsovervåking?

Tilstandsovervåking betyr å måle én eller flere parametere for en maskin, spore hvordan de beveger seg over tid, og bruke den bevegelsen til å bedømme dens helse. Vibrasjon, temperatur, strømtrekk, trykk, gjennomstrømning. En enkelt avlesning forteller deg nesten ingenting. En trend i den avlesningen, sammenlignet mot maskinens egen historikk og mot dens identiske søsken, forteller deg mye.

ISO publiserer generelle retningslinjer for dette under ISO 17359, som setter opp loopen: velg utstyret, avgjør hvilke parametere som bærer informasjon om dets sviktmodus, etabler en baseline, mål, sammenlign, handle. Ingenting i den loopen er spesifikt for en papirfabrikk.

I en bygning bor aktivaene som er verdt behandlingen, i maskinrommet og på taket. Kjølemaskiner og kompressorene deres. Kjeler. Primære og sekundære pumper. Kjøletårn. Luftbehandlingsenheter og ventilatorene deres. BMS-et trender allerede det meste av hva disse aktivaene rapporterer, vanligvis i femtenminutters oppløsning, og ofte år tilbake. Aktivumtilstandsovervåking starter derfor sjelden med et maskinvareprosjekt. Det starter med data som allerede sitter, ulest, i en historiker.

Tilstandsovervåking, prediktivt vedlikehold og FDD

De tre begrepene brukes synonymt i leverandørmateriale, og det bør de ikke. De beskriver forskjellige ting som overlapper mye i praksis.

Overlappet er reelt. Tilstandsovervåking mater prediktivt vedlikehold, fordi det uten tilstandsdata ikke er noe å forutsi fra. FDD overlapper med tilstandsovervåking der en feilregel leser samme signal, si en tilluftsventilator som går utenfor sitt normale strømbånd. Distinksjonen som betyr noe operativt, er omfang. FDD er sterkest på styringssekvenser, der feilbiblioteket er modent, og svikten er et feil settpunkt eller et fastlåst spjeld. Tilstandsovervåking er sterkest på mekanisk forringelse, der ingenting har sviktet ennå, og det eneste beviset er et sakte avvik.

Hvilke signaler bærer tilstandsinformasjon

Ni signalfamilier gjør det meste av arbeidet i et næringsbygg, og nesten alle rapporterer allerede et sted.

• Vibrasjon på pumper, ventilatorer, luftbehandlingsseksjoner og kjølemaskinkompressorer. Det klassiske tilstandssignalet, og det bygninger vanligvis mangler.
• Motorstrøm og effekttrekk. En pumpe som trekker mer ampere for samme oppgave, forteller deg om løpehjulet, lagrene eller væsken.
• Lager- og motorviklingstemperatur. Sakte, entydig, billig å lese der en probe finnes.
• Tilluft- og returtemperatur, og delta-T mellom dem. En kollapsende delta-T over en kjølebatteri er ett av de mest informative tallene i en bygning.
• Differansetrykk over filtre og batterier. Filterbelastning viser seg i dataene lang tid før noen går maskinrommet gjennom.
• Ventil- og spjeldposisjonstilbakemelding. En ventil fastlåst på 100 prosent i tre uker har stoppet å modulere, slik at loopen ikke lenger kan møte settpunktet sitt.
• Kompressor-syklusteller. Syklusantall er akkumulert slitasje, og korttidssykling er både et symptom på et styringsproblem og en årsak til mekanisk skade.
• Kjølemedie-tilnærmingstemperatur og overheting på kjølemaskinanlegg. En stigende kondensator-tilnærming betyr vanligvis tilslammede rør.
• Driftstimer. Uglamorøst, og grunnlaget for enhver sammenligning mellom identiske enheter.

Åtte av de ni kommer ut av BMS-et og målerdataene, uten at noen rører en skrutrekker. Vibrasjon er unntaket. Svært få næringsbygg bærer vibrasjonsinstrumentering: maskinene deres er mindre enn de det industrielle tilstandsovervåkingsmarkedet ble bygget rundt, og ingen spesifiserte akselerometre ved overlevering.

Det er her tilleggssensorer for tilstandsovervåking dukker opp: batteridrevne trådløse akselerometre klemt fast på en pumpehus, som rapporterer over en lavstrøms-radio til en gateway. IoT-maskinvare for tilstandsovervåking av den typen er nyttig, og det er også der programmet stopper å være en programvareøvelse og blir en anskaffelsesøvelse, med leveringstider tilknyttet. Få verdi ut av signalene du har, før du kjøper de du ikke har. Der et signal mangler, men kan avledes fra andre, kan en virtuell sensor noen ganger tette gapet uten noen maskinvare i det hele tatt.

Når tilstandsbasert overvåking er det rette valget

Tilstandsbasert overvåking er ikke den rette strategien for hvert aktivum, og å late som noe annet er hvordan et program ender opp med å produsere fire tusen varsler ingen leser.

Kjør-til-svikt er rasjonelt. For et billig, redundant, ikke-kritisk aktivum overstiger kostnaden ved overvåking kostnaden ved svikten. En toalettavtrekksventilator i en bygning med mange av dem, behøver ikke et akselerometer. La den gå i stykker, bytt den, gå videre.

Kalenderbasert forebyggende vedlikehold er også rasjonelt, og ofte lovpålagt. En produsents garanti kan kreve en dokumentert årlig service uansett hva dataene sier, og et lovbestemt inspeksjonsregime kan kreve en trykkbeholderkontroll på et fast intervall. Der vinner kalenderen, og tilstandsdata blir understøttende bevis heller enn en erstatning.

Tilstandsbasert vedlikehold tjener sin plass når aktivumet er dyrt å reparere, svikten forstyrrer bygningen eller leietakerne, og forringelsen genuint viser seg i et signal du kan lese. Går du glipp av bare én av disse, faller økonomien sammen. Et aktivum hvis sviktmodus er plutselig, uten en observerbar forløper, kan ikke tilstandsovervåkes nyttig til noen pris.

Det er også her online tilstandsovervåking skiller seg fra den eldre rutebaserte praksisen. Rutebasert betyr en tekniker som går anlegget gjennom med en håndholdt analysator på en tidsplan, som fungerer for ett stort sted og mislykkes for en portefølje av førti. Online tilstandsovervåking strømmer signalene kontinuerlig, slik at trenden er komplett heller enn samplet en gang i kvartalet. Fjern-tilstandsovervåking legger til konsekvensen: ingen behøver være på taket for at dataene skal komme fram. En porteføljeoperatør kan holde øye med kjølemaskinanlegg over hvert sted fra ett sted, og sende en ingeniør bare når det er noe verdt kjøreturen. Det er argumentet bak porteføljenivå BMS-analyse, og det er grunnen til at tilstandsovervåking skalerer bedre i en eiendomsgruppe enn i en enkelt bygning.

Kjølemaskinanlegg er der signalene betaler seg raskest

Kjølemaskiner er den sterkeste kandidaten i de fleste næringsbygg. De er den dyreste posten i maskinrommet, svikten deres er tydelig for hver leietaker en varm ettermiddag, og produsentens egen kontroller rapporterer allerede fordamper- og kondensator-tilnærmingstemperaturer, overheting, kompressorampere og syklustellinger.

Disse avlesningene er tilstandssignaler og effektivitetssignaler samtidig. En stigende kondensator-tilnærming peker på tilslammede rør, som er et vedlikeholdsfunn. Det betyr også at maskinen brenner flere kilowatt per enhet levert kjøling, som er et kostnadsfunn. Kjølemaskinanlegg-optimalisering og tilstandsovervåking leser samme tall med forskjellige spørsmål i tankene, og et seriøst program spør begge.

Korttidssykling er det klareste eksempelet. En kompressor som starter og stopper gjentatte ganger, sliter seg selv raskt ut, og årsaken sitter nesten alltid i trappesekvensen heller enn maskinen.

Hvor et tilstandsovervåkingssystem eller programvare passer inn

Tilstandsovervåkingssystemer i bygninger er for det meste programvare. Sensorene er stort sett på plass. Hva som mangler, er laget som leser dem kontinuerlig, vet hva normalt ser ut for hver maskin, og sier noe når normalt stopper. Det gapet er hva programvare for tilstandsovervåking fyller.

Det er jobben FrostLogic Explore gjør. Den leser eksisterende BMS-punkter, energimålerdata og IoT-strømmer, kjører avviksdeteksjon over seks metoder heller enn én terskelregel, forutsier med konfidensgrenser slik at en trend kommer med en ærlig erklæring om sin usikkerhet, og returnerer en prioritert kø av hva som trenger oppmerksomhet. Outputet er et rangert sett med beslutninger heller enn enda et dashbord å huske å åpne.

Explore er et beslutningslag, ikke et CMMS. Det forvalter ikke arbeidsordre, holder ikke PM-planer, sporer ikke reservedeler eller sender ut teknikere. Det er reelle jobber, og et CMMS gjør dem riktig. Hva Explore gjør, er å avgjøre hvilket aktivum som bør generere neste arbeidsordre, og gi grunnen. Er verktøyet du trenger det som forvalter arbeidet selv, har vi skrevet opp programvare for prediktivt vedlikehold-kategorien separat.

Det praktiske poenget er mindre enn de fleste leverandører ville likt. De fleste bygninger kan starte tilstandsovervåking på data de allerede eier, og å få tilgang til den historikken er et integrasjonsspørsmål heller enn et maskinvarespørsmål.

Hva forteller ikke bygningen din deg?

Fortell oss hva du forsøker å finne ut av: en kjølemaskin du har mistanke om driver, en pumpe som fortsetter å svikte uten åpenbar grunn, anlegg over en portefølje du ikke kan se fra der du sitter. Vi lytter først, og sier deretter rett ut om Explore hjelper. 30 eller 60 minutter, ditt valg. Ingen forpliktelse uansett. Ta en samtale med oss.

Ofte stilte spørsmål

Hva er tilstandsovervåking? Det er praksisen med å spore et aktivums tilstand gjennom sensorsignalene sine, slik at forringelse blir synlig før aktivumet svikter. I en bygning betyr det å holde øye med pumper, ventilatorer, kjølemaskiner og motorene deres gjennom vibrasjons-, strøm-, temperatur-, trykk- og driftstimedata, og sammenligne hva en maskin gjør nå, mot hva den gjorde da den var sunn.

Hvordan er tilstandsovervåking forskjellig fra prediktivt vedlikehold? Tilstandsovervåking er målingen. Prediktivt vedlikehold er beslutningen som følger av det. Du kan kjøre tilstandsovervåking uten å noensinne endre en vedlikeholdsplan, og mange bygninger gjør det, som sløser bort innsatsen. Prediktivt vedlikehold uten tilstandsdata under det, er gjetting med et bedre navn.

Er tilstandsbasert overvåking det samme som tilstandsovervåking? I praksis brukes de to begrepene synonymt, og ingen vil misforstå deg uansett. Der en distinksjon trekkes, beskriver tilstandsbasert overvåking vedlikeholdsbeslutningen som følger av dataene, som betyr at arbeid utløses av målt tilstand heller enn av en dato. Tilstandsovervåking beskriver oftere selve målingen.

Hvilke data eller sensorer trenger et tilstandsovervåkingssystem for å starte? Vanligvis ingenting utover det som allerede er installert. BMS-trenddata, målleravlesninger, ventil- og spjeldtilbakemelding og driftstimer dekker de fleste byggaktiva. Vibrasjon er det vanlige gapet og det ene tilfellet der tilleggssensorer er verdt å spesifisere, vanligvis trådløse akselerometre på kritiske pumper og ventilatorer. Start med eksisterende data, finn hvor den blir blind, kjøp deretter maskinvare for de punktene.

Kan det kjøre fjernstyrt, eller online over flere steder? Ja, og det er der det betaler seg mest. Online tilstandsovervåking strømmer signaler kontinuerlig i stedet for å avhenge av at en tekniker går en rute med en håndholdt analysator, slik at fjern-tilstandsovervåking over en portefølje ikke behøver noen på stedet for at dataene skal komme fram. Noen møter fortsatt opp når arbeidet er bekreftet.

Erstatter dette CMMS-et vårt? Nei. Explore forvalter ikke arbeidsordre, PM-planer eller reservedeler, og den sender ikke ut teknikere. Den forteller deg hvilket aktivum som trenger oppmerksomhet, og hvorfor. CMMS-et ditt er der det resulterende arbeidet blir planlagt, tildelt og sporet. Er arbeidsordrestyring problemet du forsøker å løse, er et CMMS det rette kjøpet, og vi sier det rett ut.

Hvor mye historikk trenger et tilstandsovervåkingssystem før det er nyttig? Nok til å dekke driftsforholdene du bryr deg om, som i en bygning betyr én full oppvarmingssesong og én full kjølesesong for de sterkeste baselinene. Nyttige funn starter tidligere. Å sammenligne identiske enheter mot hverandre, eller en maskin mot sin egen forrige måned, gir resultater innen uker.