Risto Heinonkoski Kone- ja prosessiautomaation kunnossapito OPETUSHALLITUS
Kone- ja prosessiautomaatin kunnossapito Opetushallitus ja tekijät Opetushallitus PL 380 00531 Helsinki www.oph.fi/verkkokauppa Kustantaja: Opetushallitus Ulkoasu, kannet ja piirroskset: Olli Luotonen Tuottaja: Urpo Rasila ISBN 978-952-13-5361-1 Paino: Juvenes Print Suomen Yliopistopaino Oy, Tampere, 2013 Tämä teos on oppikirja. Teos on suojattu tekijänoikeuslailla (404/61). Teoksen valokopioiminen on kielletty, ellei valokopiointiin ole hankittu lupaa. Tarkista, onko oppilaitoksellanne voimassaoleva valokopiointilupa. Lisätietoja luvista ja niiden sisällöstä antaa Kopiosto ry www.kopiosto.fi. Teoksen tai sen osan digitaalinen kopioiminen tai muuntelu on ehdottomasti kielletty.
Esipuhe Maailma kehittyy ja muuttuu koko ajan valmistetaan uusia, tehokkaampia ja älykkäämpiä koneita ja laitteita. Täydellistä ja ikuisesti toimivaa tekniikkaa tai toimintatapaa ei ole keksitty eikä keksitä. Aina tarvitaan henkilöitä, jotka pitävät laitteet toimintakunnossa ja palauttavat ne toimintaansa niiden vikaantuessa. Kunnossapito on kehittyvä, kehittävä, monipuolinen ja hyödyllinen ala. Kone- ja prosessiautomaatiossa keskiössä ovat tekniikka ja sen toiminta. Automaation määrä lisääntyy jatkuvasti, ja tarve sen kunnossapidon ymmärtämiseen kasvaa. Kirjan keskeinen tavoite on antaa lukijalle laaja kuva siitä, miten automaation kunnossapitoa voi hallita. Kirjassa esitellään keskeisimpien ja yleisimpien automaation osaalueiden tehtävien hyvät käytännöt. Tällaisena best practise eli parhaana käytäntönä esitellään ammattioppilaitoksille suunnatun kansainvälisen ammattitaidon MM-kilpailun, World Skills-kilpailun työ ja sen ratkaisu. Tämä myös Taitaja-kilpailun tehtävä on konkreettinen automaatiojärjestelmän rakennusprojekti, jossa ovat mukana kaikki tärkeät elementit. Tehtävästä on vastannut Jarmo Kainumaa Luksiasta, erityiskiitos hänelle. Kirjan tekemisessä on ollut mukana alan parhaita yrityksiä ja osaajia. Kiitän kaikkia työhön tavalla tai toisella osallistuneita saamastani tuesta. Automaatiotutkinnosta vastaava tutkintotoimikunta on osallistunut kirjan arviointiin. Oppikirjakäytön lisäksi kirja soveltuu lähdeteokseksi, johon voi palata ratkottaessa automaation kunnossapidon ongelmia. Kirjaan liittyvä verkkomateriaali löytyy osoitteesta www.edu.fi/oppimateriaalit/ koneautomaatio. Kirjassa olevien hakusanojen ja linkkivinkkien avulla on helppo löytää myös muuta hyödyllistä tietoa ja lähteitä automaation kunnossapidon alalta. Risto Heinonkoski EFNMS, European Maintenance Manager 3
Sisältö Esipuhe 4 Sisältö 5 Osio 1 Kunnossapito yleisesti 9 Minkälaisia tehtäviä kunnossapito tarjoaa? 10 Huoltoasentaja 10 Laitosmies 10 Mitä kunnossapito on? 11 Kunnossapidon merkitys kansantaloudelle 12 Kunnossapidon merkitys yrityksen, kaupungin ja kunnan taloudelle 12 Kunnossapidon historiaa 12 ja kunnossapitotoiminnan kehittyminen 12 Kunnossapidon taso ja määrä on yrityksen strateginen päätös 13 Kunnossapidontarve 13 Laitteiston ja toiminnan tasolla 14 Kunnossapito hyödyntää uusinta tekniikkaa 14 Osio 2 Luotettavuus 17 Luotettavuuden kokonaiskuva 18 Miksi komponentti rikkoutuu? 21 Luotettavuuden suunnittelu ja parantaminen 23 Luotettavuuden parantaminen kunnossapidon avulla 26 Liitosten luotettavuus 26 Osio 3 Viat ja vikojen paikantaminen sekä vikadiagnostiikan hyödyntäminen vikojen korjauksessa 29 Oikosulku 31 Eristysvika 35 Katkos 36 Ylikuormitus 37 Huono kosketus 38 Kytkentävirheet 38 5
Vian hakemistapoja 39 1. Tulosta lähtöön -menetelmä 39 2. Lähdöstä tuloon -menetelmä 39 3. Satunnaismenetelmä 39 4. Puolitusmenetelmä 39 Vikojen perussyiden analysointi 40 3M tai 4M menetelmä 40 Vikapuumenetelmä 41 Tekninen diagnostiikka ja itse diagnostiikka 45 Itsediagnostiikka 45 Automaatiojärjestelmien vikadiagnostiikka 48 Laitteiston sisäinen diagnostiikka 54 Osio 4 Antureiden ja mittalaitteidenkunnossapito 55 Antureiden luotettavuus 56 Lämpötilan mittaaminen vastusanturilla 56 Lämpötilan mittaaminen termoelementillä 61 Paineen mittaaminen 67 Paine ja paine-eroanturi 67 Painekytkin 69 Painelähettimen kalibrointi 72 Painemittauksen hyödyntäminen pinnanmittauksessa. 75 Virtausmittaus 77 Kunnossapidossa huomioitavaa 78 Virtausmittauksen elinkaarenaikaiset toimenpiteet 81 Magneettinen massamäärämittari 83 Analyysimittaukset ja analysaattorit 87 ph-mittaus 91 Älykkäät ph-anturit ja -mittausvahvistimet 93 Ilmaisimet 96 Mekaaniset kytkimet 96 Sähköiset rajakytkimet eli lähestymiskytkimet 98 Infrapunakytkimet, ultraäänikytkimet, valokennot 101 Osio 5 Toimintalaitteiden kunnossapito 103 Magneettiventtiilit 104 Prosessi- eli säätöventtiilit 106 Moottorit 112 Kenttäväylät automaation kunnossapidossa 118 HART-kenttäväylä 120 6 Kone- ja prosessiautomaation kunnossapito Sisältö
Osio 6 Säätö- ja ohjausjärjestelmien kunnossapito 125 Rakennus- ja LVIS-automaation kunnossapito, 126 yksinkertainen säätö ja ohjaus 126 Rakennus- ja LVIS-automaation kunnossapito, 129 laajat järjestelmät 129 Palo-, kulunvalvonta- ja murtoilmoitus- järjestelmien kunnossapito 132 Tuotantoprosessien säätö- ja ohjausjärjestelmien kunnossapito 134 Punnitusjärjestelmät ja -laitteet 134 Hajautettu säätö- ja ohjausjärjestelmä 141 Järjestelmien Kunnossapitomenetelmiä 146 Kunnossapito suunnitelmat 147 Kunnossapidossa käytettävät testausohjelmistot 150 Järjestelmien ohjelmistoviat 151 Ohjelmoitavien logiikoiden kunnossapito 160 World Skills -prosessi 167 ja sen kunnossapitonäkökohdat 167 Osio 7 Kunnonvalvonta 185 Perusteet 186 Havainnointiin perustuva kunnonvalvonta, 3K 190 Kunnonvalvontajärjestelmät 192 Lämpökamerat ja infrapunalämpömittarit 195 Yksittäisen koneyksikön kunnon seuranta 197 Kokonaisen prosessin kunnonvalvonta 198 Osio 8 Kunnonssapidon työkalut, tarvikkeet ja välineet 201 Työkalut 202 Tarvikkeet ja varaosat 203 Osio 9 Työ- ja sähkötyöturvallisuus 207 Turvallisuus ja sähköturvallisuus automaation kunnossapidossa 208 Ammattitaitovaatimukset 209 Sähkön vaarat ja sähkötapaturmat 209 Automaatioasentajan työn riskejä 212 7
8 Kone- ja prosessiautomaation kunnossapito Sisältö Osio 10 Ennakkohuolto, kunnossapidon tietojärjestelmät, varaosahuolto, kunnossapidon hoitaminen projekteina, kunnossapidon organisointi 221 Mitä on ennakkohuolto ja ehkäisevä kunnossapito? 222 Oikean korjausajan määrittely 222 Ennakkohuoltoperusteiden laatiminen 224 Ennakkohuoltojärjestelmän luominen 225 ja kunnossapitojärjestelmän hyödyntäminen 225 Ennakkohuollon edut 231 Varaosahuolto on osa tehokasta ennakkohuoltoa 233 Varaosahuollon tarpeet 234 Varaosien valitseminen 235 Varaosien kustannukset 236 Varaosan merkitys ja sopivuus 236 Hankintavinkkejä 237 Varaosien vastaanottotarkastukset 237 Kunnossapito- ja ennakkohuoltojen dokumentointi tietojärjestelmään ja asentajan työprosessi 240 Kunnossapitotyön tekeminen projektina 248 Kunnossapidon organisointi ja organisaatiot 256 Kunnossapidon käsitteitä 259