Bachelor's Thesis

Diagnostic methods for selected rotating machines

Final Thesis 2.2 MB Appendix 3.67 MB

Author of thesis: Bc. Martin Bartoška

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Michal Ptáček, Ph.D.

Reviewer: Ing. Michal Krbal, Ph.D.

Abstract:

This bachelor thesis focuses on the design of a diagnostic method set for selected rotating machinery in the Waste-to-Energy (WTE) plant SAKO Brno. The primary objective is to enhance operational reliability and optimize maintenance strategies. The work includes an analysis of machinery criticality, identifying key units: the TG1 turbogenerator, flue gas fans, and feed water pumps. A diagnostic framework integrating vibrodiagnostics, electrical analysis, and oil analysis is proposed for these machines. The practical section evaluates data from pilot measurements, which successfully identified specific bearing faults and mechanical looseness. Furthermore, a proposal for predictive maintenance
development, including integration with the enterprise CMMS, is presented. Economic evaluation, based on internal cost analyses, indicates a payback period of 2.8 years for the proposed solution, confirming the high efficiency of investing in on-line monitoring for critical components.

Keywords:

rotating machinery, vibrodiagnostics, MCSA, thermography, oil analysis, partial discharges, CMMS, predictive maintenance, WtE facility, SAKO Brno

Date of defence

17.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student prezentoval výsledky své závěrečné práce. Dr. Ptáček představil komisi posudek vedoucího a požádal studenta o zodpovězení otázek vedoucího, student samostatně správně odpověděl. Dr. Krbal seznámil komisi s posudkem oponenta a položil otázku oponenta, student s dopomocí tazatele odpověděl. Doplňující dotaz položily doc. Lázničková a doc. Orságová ke koeficientu bezpečnosti a stanovení hodnocených indexů, student zodpověděl. Prof. Katovský dotázal studenta ohledně stanovení nákladů a harmonických frekvencí, student odpověděl.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Power Electrical and Electronic Engineering (BPC-SEE)

Composition of Committee

doc. Ing. Jaroslava Orságová, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Karel Katovský, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Michal Krbal, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Ilona Lázničková, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Ptáček, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Škoda, Ph.D. (člen)
Ing. Tadeusz Sikora, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Michal Ptáček, Ph.D.

Bakalářská práce se zabývá návrhem souboru diagnostických metod pro vybrané točivé stroje v zařízení pro energetické využití odpadu ZEVO SAKO Brno se zaměřením na zvýšení provozní spolehlivosti a podporu prediktivní údržby. Teoretická část přehledně shrnuje základy točivých strojů, typické poruchové režimy a hlavní skupiny diagnostických metod (vibrodiagnostika, akustická, termo, elektrické metody, tribodiagnostika, on-line vs. periodická diagnostika), včetně základních principů zpracování a vyhodnocení dat a rámcového využití norem. Slouží tak jako prakticky zaměřený přehled metod použitelných v dané aplikaci.
V navazující části věnované ZEVO SAKO Brno je popsána technologie zařízení, role točivých strojů v technologickém celku a pomocí matice kritičnosti jsou identifikovány klíčové agregáty (turbogenerátor TG1, spalinové ventilátory, napájecí čerpadla). U těchto strojů jsou uvedeny technické parametry, provozní režimy a stávající stav údržby a diagnostiky, včetně slabých míst. Praktická část se dále zabývá sběrem, zpracováním a vyhodnocením diagnostických dat – je popsána instrumentace, měřicí body a frekvence měření, použitý způsob zpracování a jsou prezentovány vybrané výsledky měření, na jejichž základě jsou identifikovány konkrétní provozní problémy. Pozitivní je také část věnovaná archivaci a správě dat, která reflektuje stávající roztříštěnost datových zdrojů a navrhuje centralizované, kyberneticky bezpečné úložiště diagnostických dat.
Na základě provedené analýzy je pro klíčové stroje navržen soubor diagnostických metod, shrnutý v matici přiřazující jednotlivé techniky k typům strojů a poruch. Následuje návrh rozvoje systému prediktivní údržby včetně architektury integrace diagnostických dat se systémem řízení údržby (CMMS), práce s alarmy a trendováním a základního organizačního zajištění. Závěrečná kapitola provádí ekonomické zhodnocení navrženého řešení – srovnává náklady současného stavu a navrženého systému a na základě interních podkladů odhaduje dobu návratnosti investice do rozšířené diagnostiky v řádu několika let.
Práce je dobře strukturovaná, logicky přechází od obecné teorie k aplikaci v konkrétním zařízení a je pevně ukotvena v reálném provozu. Jako drobnou připomínku lze uvést, že teoretická část je spíše přehledová a místy by bylo možné ještě více rozvinout kritickou diskusi limitů jednotlivých metod a některé prezentované výsledky doplnit o rozsáhlejší diskusi alternativních interpretací. V kontextu bakalářské práce se však jedná spíše o prostor pro další prohloubení, nikoli o zásadní nedostatek.
Zadání práce bylo podle mého názoru splněno ve všech bodech a výstupy mají zřetelný praktický přínos pro provoz ZEVO SAKO Brno i pro koncepci prediktivní údržby. Bakalářskou práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji známkou A (92 b.).

Otázka 1: Proč jste jako klíčové stroje zvolil právě kombinaci TG1, spalinových ventilátorů a napájecích čerpadel a jak by se podle vás změnil návrh diagnostiky, pokud by se do skupiny kritických strojů zařadil ještě další typ agregátu?

Otázka 2: V jakých konkrétních situacích byste upřednostnil vibrodiagnostiku před elektrickými metodami (nebo naopak) a jak se tyto přístupy v navrženém systému navzájem doplňují?

Otázka 3: Jak citlivý je podle vašeho názoru výsledek ekonomického hodnocení (doba návratnosti) na změnu předpokládaných nákladů neplánované odstávky či četnosti poruch a které vstupní předpoklady byste při případném dalším zpřesnění analýzy ověřoval jako první? Points proposed by supervisor: 92

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Michal Krbal, Ph.D.

Předložená bakalářská práce byla zpracována v požadovaném rozsahu a splňuje všechny body stanoveného zadání. Práce je logicky a přehledně strukturována do jednotlivých kapitol, které na sebe vhodně navazují a vytvářejí ucelený celek. Teoretická část práce se věnuje problematice diagnostiky točivých strojů, přičemž podrobně popisuje základní diagnostické metody včetně postupů zpracování a analýzy naměřených dat. Tato část je zpracována na velmi dobré odborné úrovni a svým rozsahem i hloubkou zpracování odpovídá požadavkům kladeným na bakalářskou práci. Autor prokázal schopnost orientace v odborné literatuře a vhodně využil získané poznatky při řešení zadané problematiky. Na základě provedené analýzy jsou v praktické části navrženy vhodné diagnostické metody pro sledovaná zařízení, včetně doporučení pro další rozvoj a rozšíření diagnostického systému. Pozitivně hodnotím zejména snahu o komplexní přístup k řešené problematice a propojení technických aspektů s ekonomickým zhodnocením navržených opatření. Ekonomická analýza přispívá k praktické využitelnosti výsledků práce a dokládá schopnost autora posuzovat navrhovaná řešení také z hlediska jejich efektivity a realizovatelnosti v průmyslové praxi.
Po formální stránce je práce zpracována pečlivě, obsahuje pouze minimum stylistických, gramatických či technických nedostatků. Grafická úprava práce je na odpovídající úrovni a použitá literatura i citační aparát splňují požadavky kladené na odborné vysokoškolské práce. Celkově hodnotím práci jako zdařilou a přínosnou. Práce poskytuje kvalitní přehled řešené problematiky a může sloužit jako vhodný podklad pro další navazující výzkumné či aplikační aktivity v oblasti diagnostiky elektrických točivých strojů. Práci doporučuji k obhajobě u SZZ a navrhuji její hodnocení stupněm A, 95 bodů. Topics for thesis defence:
  1. V kapitole 4.3 je zmíněna diagnostika izolačních systémů rotačních strojů prostřednictvím měření polarizačního indexu (PI) a diagnostiky částečných výbojů (PD). Jaké jsou doporučené, resp. mezní hodnoty PI (případně DAR) pro daný typ zařízení a jakým způsobem se tyto hodnoty interpretují z hlediska technického stavu izolace? Dále vysvětlete princip a realizaci on-line monitoringu částečných výbojů a způsob vyhodnocování případného nárůstu výbojové aktivity během provozu stroje.
Points proposed by reviewer: 95

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová