Tillståndsövervakning för byggnader: vad det är och hur det fungerar

Foto av Carl Wragg på Unsplash.

Tillståndsövervakning är praxisen att bevaka en tillgångs faktiska skick genom dess sensorsignaler, så att försämring blir synlig innan felet blir det. Det sitter mellan att köra en maskin till den går sönder och att serva den enligt en fast kalender, och det byter ut antagande mot mätning. I en kommersiell byggnad betyder det pumpar, fläktar, luftbehandlingsaggregat, kylmaskiner och de motorer som driver dem, bevakade genom data som fastighetsstyrsystemet redan samlar in.

Nästan allt som publicerats om ämnet handlar om roterande maskiner i fabriker. Lager, växellådor, axeljustering. Tekniken går att överföra till byggnader. Ekonomin och instrumenteringen gör det inte, och det gapet är där de flesta fastighetsteam fastnar.

Vad är tillståndsövervakning?

Tillståndsövervakning innebär att mäta en eller flera parametrar hos en maskin, spåra hur de förändras över tid, och använda den förändringen för att bedöma dess hälsa. Vibration, temperatur, strömförbrukning, tryck, flöde. En enskild avläsning berättar nästan ingenting. En trend i den avläsningen, jämförd med maskinens egen historik och med dess identiska syskon, berättar mycket.

ISO publicerar generella riktlinjer för detta under ISO 17359, som lägger fram loopen: välj utrustningen, bestäm vilka parametrar som bär information om dess felmoder, etablera en baslinje, mät, jämför, agera. Inget i den loopen är specifikt för en pappersbruk.

I en byggnad sitter tillgångarna värda behandlingen i maskinrummet och på taket. Kylmaskiner och deras kompressorer. Pannor. Primära och sekundära pumpar. Kyltorn. Luftbehandlingsaggregat och deras fläktar. BMS trendar redan det mesta av det dessa tillgångar rapporterar, vanligtvis med femtonminutersupplösning och ofta flera år tillbaka. Tillståndsövervakning av tillgångar börjar därför sällan med ett hårdvaruprojekt. Det börjar med data som redan sitter, oläst, i en historik.

Tillståndsövervakning, prediktivt underhåll och FDD

De tre begreppen används utbytbart i leverantörsmaterial, och det borde de inte göra. De beskriver olika saker som i praktiken överlappar kraftigt.

Överlappningen är verklig. Tillståndsövervakning matar prediktivt underhåll, eftersom det utan tillståndsdata inte finns något att prognostisera från. FDD överlappar med tillståndsövervakning där en felregel läser samma signal, säg en tilluftsfläkt som körs utanför sitt normala strömband. Skillnaden som spelar roll operativt är omfattning. FDD är starkast på styrsekvenser, där felbiblioteket är moget och felet är ett felaktigt börvärde eller ett fastnat spjäll. Tillståndsövervakning är starkast på mekanisk försämring, där inget ännu har fallerat och det enda beviset är en långsam drift.

Vilka signaler bär tillståndsinformation

Nio signalfamiljer utför det mesta av arbetet i en kommersiell byggnad, och nästan alla rapporterar redan någonstans.

• Vibration på pumpar, fläktar, luftbehandlingssektioner och kylmaskinskompressorer. Den klassiska tillståndssignalen, och den som byggnader vanligtvis saknar.
• Motorström och effektförbrukning. En pump som drar mer ampere för samma uppgift berättar något om löphjulet, lagren eller vätskan.
• Lager- och motorlindningstemperatur. Långsam, entydig, billig att läsa var en sond finns.
• Tillopps- och returtemperatur, och delta-T mellan dem. Ett kollapsande delta-T över en kylbatteri är ett av de mest informativa talen i en byggnad.
• Differenstryck över filter och batterier. Filterbelastning visar sig i data långt innan någon går genom maskinrummet.
• Positionsåterkoppling för ventiler och spjäll. En ventil fastspikad på 100 procent under tre veckor har slutat modulera, så loopen kan inte längre möta sitt börvärde.
• Antal kompressorcykler. Cykelantal är ackumulerat slitage, och korttidscykling är både ett symptom på ett styrproblem och en orsak till mekanisk skada.
• Köldmediets approachtemperatur och överhettning på kylmaskinsanläggningen. En stigande kondensoransats betyder oftast igensatta rör.
• Drifttimmar. Oglamoröst, och grunden för varje jämförelse mellan identiska enheter.

Åtta av dessa nio kommer ut ur BMS och mätardata utan att någon rör en skruvmejsel. Vibration är undantaget. Väldigt få kommersiella byggnader har vibrationsinstrumentering: deras maskiner är mindre än de som den industriella marknaden för tillståndsövervakning byggdes runt, och ingen specificerade accelerometrar vid överlämning.

Det är här sensorer för tillståndsövervakning som tillägg dyker upp: batteridrivna trådlösa accelerometrar klämda på en pumphus, som rapporterar över lågeffektsradio till en gateway. Sådan IoT-hårdvara för tillståndsövervakning är användbar, och det är också där programmet slutar vara en programvaruövning och blir en upphandlingsfråga, med ledtider knutna till det. Få ut värde ur signalerna du har innan du köper den du inte har. Där en signal saknas men kan härledas från andra kan en virtuell sensor ibland täcka gapet utan någon hårdvara alls.

När tillståndsbaserad övervakning är rätt val

Tillståndsbaserad övervakning är inte rätt strategi för varje tillgång, och att låtsas annat är hur ett program slutar med att producera fyra tusen larm som ingen läser.

Drift till fel är rationellt. För en billig, redundant, icke-kritisk tillgång överstiger kostnaden för övervakning kostnaden för felet. En toalettutsugsfläkt i en byggnad med gott om dem behöver ingen accelerometer. Låt den gå sönder, byt den, gå vidare.

Kalenderbaserat förebyggande underhåll är också rationellt, och ofta obligatoriskt. En tillverkares garanti kan kräva en dokumenterad årlig service oavsett vad data säger, och ett lagstadgat inspektionssystem kan kräva en tryckkärlskontroll på ett fast intervall. Där vinner kalendern, och tillståndsdata blir stödjande bevis snarare än en ersättning.

Tillståndsbaserat underhåll förtjänar sin plats när tillgången är dyr att reparera, dess fel stör byggnaden eller dess hyresgäster, och dess försämring faktiskt visar sig i en signal du kan läsa. Missa en enda av dessa och ekonomin faller isär. En tillgång vars felmod är plötslig, utan observerbar föregångare, kan inte övervakas nyttigt till något pris.

Det är också här online tillståndsövervakning skiljer sig från den äldre ruttbaserade praxisen. Ruttbaserat betyder att en tekniker går genom maskinrummet med en handhållen analysator enligt ett schema, vilket fungerar för en enda stor anläggning och misslyckas för en portfölj om fyrtio. Online tillståndsövervakning strömmar signalerna kontinuerligt, så trenden är fullständig snarare än stickprov en gång i kvartalet. Fjärrövervakning av tillstånd lägger till konsekvensen: ingen behöver vara på taket för att data ska komma in. En portföljoperatör kan bevaka kylmaskinsanläggningar på varje anläggning från ett ställe och skicka en ingenjör bara när det finns något värt resan. Det är argumentet bakom portföljnivå-BMS-analys, och det är varför tillståndsövervakning skalar bättre i en fastighetsgrupp än i en enskild byggnad.

Kylmaskinsanläggningen är där signalerna betalar tillbaka snabbast

Kylmaskiner är den starkaste kandidaten i de flesta kommersiella byggnader. De är den dyraste posten i maskinrummet, deras fel är uppenbart för varje hyresgäst en varm eftermiddag, och tillverkarens egen styrenhet rapporterar redan förångar- och kondensoransatstemperaturer, överhettning, kompressorampere och cykelantal.

Dessa avläsningar är tillståndssignaler och effektivitetssignaler samtidigt. En stigande kondensoransatstemperatur pekar på igensatta rör, vilket är ett underhållsfynd. Det betyder också att maskinen bränner fler kilowatt per enhet levererad kylning, vilket är ett kostnadsfynd. Optimering av kylmaskinsanläggningen och tillståndsövervakning läser samma siffror med olika frågor i åtanke, och ett seriöst program ställer båda.

Korttidscykling är det klaraste exemplet. En kompressor som startar och stoppar upprepade gånger sliter snabbt ut sig själv, och orsaken sitter nästan alltid i stegningssekvensen snarare än i maskinen.

Var ett tillståndsövervakningssystem eller programvara passar in

Tillståndsövervakningssystem i byggnader är mestadels programvara. Sensorerna finns till stor del på plats redan. Det som saknas är lagret som läser dem kontinuerligt, vet hur normalt ser ut för varje maskin, och säger något när normalt slutar. Det gapet är vad programvara för tillståndsövervakning fyller.

Det är jobbet FrostLogic Explore gör. Den läser befintliga BMS-punkter, mätardata och IoT-flöden, kör avvikelsedetektering över sex metoder istället för en tröskelregel, prognostiserar med konfidensgränser så att en trend kommer med ett ärligt uttalande om sin osäkerhet, och returnerar en prioriterad kö av vad som behöver uppmärksamhet. Resultatet är en rangordnad uppsättning beslut snarare än en till dashboard att komma ihåg att öppna.

Explore är ett beslutslager, inte ett CMMS. Det hanterar inte arbetsordrar, håller inte PM-scheman, spårar inte reservdelar och skickar inte ut tekniker. Det är verkliga jobb och ett CMMS gör dem ordentligt. Vad Explore gör är att räkna ut vilken tillgång som ska generera nästa arbetsorder, och ge anledningen. Om verktyget du behöver är det som hanterar arbetet själv har vi skrivit om kategorin programvara för prediktivt underhåll separat.

Den praktiska poängen är mindre än vad de flesta leverantörer skulle vilja. De flesta byggnader kan starta tillståndsövervakning på data de redan äger, och att komma åt den historiken är en integrationsfråga snarare än en hårdvarufråga.

Vad berättar inte din byggnad för dig?

Berätta vad du försöker räkna ut: en kylmaskin du misstänker driver, en pump som fortsätter gå sönder utan uppenbar anledning, anläggningar över en portfölj du inte kan se från där du sitter. Vi lyssnar först, sedan berättar vi rakt om Explore hjälper. 30 eller 60 minuter, du väljer. Inget åtagande på något sätt. Prata igenom det.

Vanliga frågor

Vad är tillståndsövervakning? Det är praxisen att spåra en tillgångs skick genom dess sensorsignaler så att försämring blir synlig innan tillgången fallerar. I en byggnad betyder det att bevaka pumpar, fläktar, kylmaskiner och deras motorer genom vibration, ström, temperatur, tryck och drifttidsdata, och jämföra vad en maskin gör nu mot vad den gjorde när den var frisk.

Hur skiljer sig tillståndsövervakning från prediktivt underhåll? Tillståndsövervakning är mätningen. Prediktivt underhåll är beslutet som följer av den. Du kan köra tillståndsövervakning utan att någonsin ändra ett underhållsschema, och gott om byggnader gör det, vilket slösar bort ansträngningen. Prediktivt underhåll utan tillståndsdata under är gissningar med ett bättre namn.

Är tillståndsbaserad övervakning samma sak som tillståndsövervakning? I praktiken används de två begreppen utbytbart och ingen kommer att missförstå dig oavsett. Där en skillnad görs beskriver tillståndsbaserad övervakning underhållsbeslutet som följer av data, vilket betyder att arbete utlöses av uppmätt tillstånd snarare än av ett datum. Tillståndsövervakning beskriver oftare mätningen själv.

Vilken data eller vilka sensorer behöver ett tillståndsövervakningssystem för att starta? Vanligtvis inget utöver det som redan är installerat. BMS-trenddata, mätaravläsningar, ventil- och spjällåterkoppling och drifttimmar täcker de flesta byggnadstillgångar. Vibration är den vanliga luckan och det fall där tilläggssensorer är värda att specificera, vanligtvis trådlösa accelerometrar på kritiska pumpar och fläktar. Börja med befintlig data, hitta var den blir blind, köp sedan hårdvara för de punkterna.

Kan det köras på distans, eller online över flera platser? Ja, och det är där det betalar sig mest. Online tillståndsövervakning strömmar signaler kontinuerligt istället för att förlita sig på en tekniker som går en rutt med en handhållen analysator, så fjärrövervakning av tillstånd över en portfölj behöver ingen på plats för att data ska komma in. Någon dyker fortfarande upp när arbetet är bekräftat.

Ersätter detta vårt CMMS? Nej. Explore hanterar inte arbetsordrar, PM-scheman eller reservdelar, och skickar inte ut tekniker. Det berättar vilken tillgång som behöver uppmärksamhet och varför. Ditt CMMS är där det resulterande arbetet planeras, tilldelas och spåras. Om arbetsorderhantering är problemet du försöker lösa är ett CMMS rätt köp och vi kommer säga det.

Hur mycket historik behöver ett tillståndsövervakningssystem innan det är användbart? Nog för att täcka driftförhållandena du bryr dig om, vilket i en byggnad betyder en full uppvärmningssäsong och en full kylsäsong för de starkaste baslinjerna. Användbara resultat börjar tidigare. Att jämföra identiska enheter mot varandra, eller en maskin mot sin egen förra månad, ger resultat inom veckor.