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TLV蒸気と省エネメールマガジン

2009/02/24 Vol.66

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■■■    TLVメールマガジン  Vol.66
■          ~蒸気を通して省エネ・環境を考える~
■          2009年02月24日  株式会社テイエルブイ  http://www.tlv.com/
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今月は省エネ月間です。東京と大阪ではENEX2009地球環境とエネルギーの
調和展が開催され、盛況のうちに終了しました。
当社ブースにも多くの方にお越しいただき、ありがとうございました!

今月は、この展示会の様子をご紹介した報告記事のほか、新しく連載を開始
した『省エネ入門講座』や、海外医薬品会社のメンテナンス事例をお届けし
ます。

また、『蒸気のお話』では、普段からご質問の多い「ウォーターハンマー」
を今月から数回に渡って取り上げます。最後までご覧ください。

▼ INDEX ▼
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■□ 【新連載】
省エネ入門講座
~ 空調設備の省エネ・・・まずは固定エネルギーの削減から ~
    イラストを交えて実践上のポイントを解説しています

■□ 【連 載】
コストダウンに繋がるメンテナンス<その13>
~ 海外医薬品会社のコンディション・モニタリング事例 ~
    約30年間に渡る取り組みを実際の写真やグラフを交え説明しています

■□ 【連 載】
もっと知りたい蒸気のお話
~ ウォーターハンマー-前編(発生のメカニズム) ~
    発生する様子をアニメーションでわかりやすく解説しています

■□ 【ご報告】
多くのご来場ありがとうございました!
~ ENEX2009のご報告 ~
    TLVブースの様子を多くの写真でご報告しています


★ トピックス
★ ダウンロードサイトデータ更新情報
★ 編集後記

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このメールは、TLVメールマガジンをご希望の方に無料で配信しております。
配信停止の方はお手数ですが以下またはccc@tlv.comまでお願い致します。
https://www.tlv.com/ja/contactform/contactj_form.php?id=S002


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☆リンク先をご覧いただけない環境の方には、同内容の資料をお送りして
おります。ご希望の資料を明記の上、ccc@tlv.comまでご連絡下さい。
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■【新連載】『省エネ入門講座』
┃ ~ 空調設備の省エネ対策・・・ まずは固定エネルギーの削減から ~
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昨年まで当メルマガに連載しご好評いただいていた『蒸気の省エネ入門講座』
が、蒸気以外に分野を拡大し、『省エネ入門講座』と名前を変えて帰って
きました!

新シリーズでは、電気の省エネや、省エネを推進する上で重要となる社内教育
等、諸々の事項について幅広く補足します。
講座全体を読めば、省エネ法にのっとり、社内の省エネを推し進めるにあたっ
て必要な基本事項がおわかりいただけるはず。

第一回目は空調設備の省エネのポイントについてご説明します。


▼ 固定エネルギーに大きなウェートを占める空調用途
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
1年間のエネルギー使用量を月別にグラフにして見ると、多くの工場・ビルで
夏場のエネルギー使用量が最も多く、次いで冬場、そして中間期が最も少ない
という傾向が見られます。
冷暖房としての空気調和用途に使用されるエネルギー量が大きいためです。

生産設備のエネルギー使用量は、概ね生産量に比例し、直接生産活動に寄与
する変動エネルギーですが、それに対して空調に使用するエネルギーは、照明
やOA機器などとともに生産量には比例しない、いわゆる固定エネルギーです。

工場か事務所か、気候や空調設備の性能にもよりますが、一般的な事業所に
おける空調用エネルギーのウェートは概して高めで、全電力使用量の半分以上
を占めているケースも見られます。

省エネルギーを進める時に、まず最初に取り組まなければならないのが、
このような固定エネルギーの低減です。


▼ 省エネルギー法で求められる空調の省エネ
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
省エネルギー法で定められた判断基準では、エネルギーを使用する事業所に
対して、空調の省エネルギーを促進するために、

- 冷暖房温度・湿度・換気ならびに空調機器の効率向上等に関する管理標準
- その管理項目の計測・記録の管理標準
- 設備の定期的な保守・点検に関する管理標準
- さらに設備の新設時の措置に関する管理標準

の4つの管理標準の設定と運用が義務付けられています。


▼ 空調の省エネを実践するポイント
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法的には前章のような管理標準の作成、運用が必要ですが、空調の省エネル
ギーを進めるための、実践上のポイントは次のようになります。

1.温度・湿度管理

まず、冷暖房温度は今や国内では標準になりつつある「室温20℃(冬場)、
28℃(夏場)」が目安です。

建屋の断熱状態や空調設備の性能にもよりますが、エアコンの設定温度を1℃
変更することで、一般的に冷房は5~7%、暖房は2~3%程度の省エネになると
言われています。

また、夏場であれば湿度を下げるだけでもかなり涼しく感じますから、最近
は室温の基準だけでなく、湿度も加味した不快度指数を基準に置くケースも
増えてきています。

2.区画・設備等の見直し

次に空調の区画ですが、限られたエリアの空調が目的であるにも関わらず、
工場建屋やフロア、事務所等の全体の温度を同調させてしまっていないかど
うかなどを見直します。

元々の設計により区画ごとの制御が難しいケースもありますが、可能な限り
『必要なエネルギーを、必要な時に、必要な量だけ』という省エネの原則を
徹底しましょう。

更に、外気導入量の低減やエリア内での気流のよどみを改善することが有効
なケースもあります。人や物の出入りに伴う外気の流入量が多く、空調温度
が大きく変動するような場合は、扉の開閉を管理することが必要です。
この際、室内のCO2濃度も管理します。

また、空調の屋内・屋外機フィルターの定期清掃の実施や、屋外機については
日射や通気状態を考慮して設置場所を最適化することも有効です。

その他にも、冷却塔の冷水温度設定の見直しや、温冷水の循環流量の見直し、
回転機の台数制御やインバーター制御等、専門家でなければ改善できない
項目も多くありますが、財団法人省エネルギーセンターのホームページ内
「ビルの省エネ」などを参考に、根気強く取り組みましょう。
http://www.eccj.or.jp/sub_03.html


------>>省エネ入門講座は下記からどうぞ
http://www.tlv.com/ja/introduction_lecture/introduction_lecture10.html


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■【連 載】コストダウンに繋がるメンテナンス <その13>
┃ ~ 海外医薬品会社のコンディション・モニタリング事例 ~
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▼ ますます高まるコンディションモニタリングのニーズ
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厳しくなる経済状況の下、企業は生産設備の集約を行ない、その設備稼働率を
極限にまで高めることで、価格、品質の競争力を高めようと努力しています。

生産能力に余裕を持たせたプラントの建設はもはや困難となり、一台の回転機
故障がプラントの全面停止に繋がる危険性が高まっています。つまり、運転の
信頼性確保のため、メンテナンス活動は一層重要性を高めていると言えます。

その一方で、多品種少量生産により運転条件の大きな変動が当たり前となった
結果、これまでの安定稼動条件下における経験を踏襲した、従来のメンテナン
ス手法では、予期しなかったトラブルが頻発しています。

稼働している機械の状態を正確に把握し、的確に対処することが設備管理部門
の緊急の責務であり、これまでにない高レベルのコンディションモニタリング
が求められています。

今回は昨年11月の「回転機のコンディションモニタリングセミナー」で紹介さ
れた、海外医薬品会社のコンディションモニタリングの事例を取り上げます。
手動によるスポット計測からスタートし、常時監視・オンライン化へとシステ
ム改善を図った流れとその成果のご紹介です。


▼ 設備稼働率を向上させるための取り組み
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
S社は医薬品の開発と製造を行うグローバル企業です。
医薬品製造工場であるため、製造部門と包装部門に清浄な空気を供給している
空調ユニットは極めて重要な設備です。

万が一空調ユニットが故障するとクリーンルームが使用できず、生産停止を
余儀なくされるため、設備稼働率は99.50%以上を求められており、計画的な
メンテナンスの実践が必要でした。

1974年、故障による停止期間を減少させ、設備の稼働率を高く維持することを
目的として、重要設備である空調ユニットや温水ポンプの軸受管理を開始しま
した。オペレーターによる定期的なショックパルス計測を行ないましたが、
自動計測ではなかったので測定者による主観的な判断が結果に反映されてしま
うことが課題でした。

これを改善するため、1995年にバイブロチップ・ビブコードシステムが導入さ
れました。このシステムはスポット測定でありながらオンラインに匹敵する正
確さと短時間での計測を可能とし、人的誤差の無い測定を実現させました。

また測定器の機能向上に伴い、軸受診断のほかに振動速度も同時に測れるよう
になり、ファンなどに発生していたバランス不良が原因となる軸受故障も防げ
るようになりました。

しかし1999年、コンディションモニタリングを実施していたにも関わらず、
75kWブロワで、270万円もの修理費が必要となる大規模な機械損傷が発生しま
した。
生産品目の多様化に対応するため、ブロアの回転数を従来の3段階から、イン
バーター制御による無段階制御に変更したことにより、従来なかった1132rpm
という回転数で運転した際に、大きな共振現象が発生したことが原因でした。


▼ 現状に即したモニタリングシステムへの進化
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
この故障をきっかけに、モニタリングに関する課題を整理して最適な手法を
再検討しました。

 - 生産プロセスの高度化に伴うメンテナンスレベルの高度化要求
 - 複雑化する装置を計測する際の安全性の確保
 - 回転数制御等の導入に伴い頻繁に変動する機械振動への対応
 - 回転数制御の導入に伴う共振点の把握と監視の必要性

などの問題に対応するため、人手をかけずに複数の項目を常時監視できるオン
ラインモニタリングの導入を決断し、2001年からの3年間に約4200万円を投資
して、ファン46台ポンプ15台に対して、測定ポイント172点、回転数センサー
42個を設置するオンラインシステムにシステムアップしました。

その結果、個々のブロワの振動共振回転数が把握でき、機械損傷と欠陥が以前
よりいち早く検出できるようになり、計画的にメンテナンスと修理ができる
ようになりました。

空調ユニットは生産部門と調整し、メンテナンスの時期と時間を決定していま
す。そして、ガスブロワは1年に4時間だけ計画的に止めメンテナンスができる
ので、稼働率99.95%を達成しました。


多くの企業ではすでに振動計を購入し、コンディションモニタリングを実践し
ていますが、設備の改造や運転条件の変更があっても、測定周期や判定基準値
の設定、使用ツールはそのままで、手法が見直されていないことも多いようで
す。その結果、せっかくモニタリングを継続していても本来の目的である、
設備稼働率の向上が達成できなくなっているケースが生じています。

コンディションモニタリングの重要性が高まっている今、S社のよう
にシステムが最適なものになっているかどうか、確認してみる必要があるので
はないでしょうか。


---->>S社の事例に関する詳しい説明と図説はこちら↓
http://www.tlv.com/ja/maintenance/0902maintenance_13j.html


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┃(彡(彡)彡)【連載】もっと知りたい蒸気のお話
┃ (彡(彡) ~ ウォーターハンマー-前編(発生のメカニズム) ~
┗━(彡)━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━第54話━━

蒸気配管や蒸気使用設備でよく耳にする何かを叩くような金属音。
ウォーターハンマー(スチームハンマー)についてお話しします。

▼ ウォーターハンマー(スチームハンマー)とは?
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
水道の蛇口を急に開閉すると「カン!」という音がします。
これは水配管系でのウォーターハンマーで、工場などではポンプの起動・停止
やエアベントの急閉止などで発生します。

水配管系とは別に、蒸気・環水管系でもウォーターハンマーは発生します。
蒸気やドレンによって発生するウォーターハンマーを海外ではスチームハン
マーとも呼んでいます。今回は、この「蒸気・環水管系のウォーターハン
マー」に焦点を当ててお話しします。


▼ ウォーターハンマー(スチームハンマー)は非常に危険!
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
蒸気配管や蒸気使用設備に蒸気を通気し始める時、「カン、カン・・・」と
いう金属音や、時には「ドーン」という激しい衝撃音と振動が発生すること
があります。皆さんもご経験があるのではないでしょうか。

ウォーターハンマーが発生すると、その配管内では瞬時的に10MPa以上もの
急激な圧力変化が起こることがあります。

この衝撃によって配管や装置、建屋の大きな揺れが生じ、接合部のガスケット
だけでなく、ときにはバルブそのものやフランジが破壊されます。

万一、バルブ等が破壊されると一気に大量の蒸気や高温ドレンが噴出し、大き
な事故になる危険性があります。海外では、ウォーターハンマーが原因と見ら
れる死亡事故も報告されています。
このように危険なウォーターハンマーですが、その発生原因・対策についての
研究や文献が非常に少なく、多くの方が対応に苦慮されているのが実情です。


▼ ウォーターハンマー(スチームハンマー)の発生原因
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
ウォーターハンマーは文字通り、“ウォーター”つまり水の塊が配管等に衝突
したり、塊同士が衝突して、あたかも“ハンマー”のように大きな衝撃を与え
る現象です。

では、なぜ水が配管等に大きな衝撃を与えるのでしょうか?
蒸気・環水管系のウォーターハンマー発生のメカニズムには、主に以下の2つ
のパターンがあると考えられています。

 - 配管内のドレンが衝突して起こるウォーターハンマー
 - 蒸気が急激に凝縮しドレン同士が衝突して起こるウォーターハンマー


1.配管内のドレンが衝突して起こるウォーターハンマー

蒸気を輸送する配管では放熱によりドレンが発生します。蒸気が高速で配管内
を流れると、滞留していたドレンは蒸気の流れに押されて、次第に塊を作り
移動を始めます。これは台風の際に発生する高波に近いと言えます。

このドレンの塊が蒸気の流れによって高速で配管の中を移動し、配管の曲がり
部分や配管途中のバルブに衝突してウォーターハンマーが発生します。


2.蒸気が急激に凝縮しドレン同士が衝突して起こるウォーターハンマー

蒸気は放熱するとドレン化します。蒸気とドレンの比体積差は1000倍以上も
ありますが、蒸気は冷たいドレンに触れると一気に凝縮して蒸気体積がほぼ
ゼロになります。

この凝縮過程で蒸気が存在していた空間は一時的に真空状態になり、この真空
部に向かって配管内のドレンが押し寄せ、ドレン同士が衝突することによって
ウォーターハンマーが発生します。

つまり、冷たいドレンと蒸気が混在する環境が危険といえますが、環水管など
はむしろそのような環境が通常であり、対策が難しいのもこのパターンの特徴
です。蒸気輸送管や蒸気使用装置内でも凝縮によるウォーターハンマーは発生
します。

どちらのパターンでも強大な衝撃が発生しますが、発生頻度は圧倒的に2つめ
の凝縮パターンによるものが多いと考えられます。


▼ 冷たいドレンの方がハンマーの衝撃は大きい?
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
当社で実施した実験から意外な事実が判明しました。
これまで、ドレン温度が低いほど大きなウォーターハンマーが発生するという
見方がありましたが、冷たいドレンよりも、蒸気温度から少し低い温度のド
レンで起こるウォーターハンマーの方が衝撃が大きいという実験結果が得られ
たのです。

具体的には、100℃の蒸気に対し、50~60℃のドレンで発生するハンマーより
70~80℃のドレンで発生するウォーターハンマーの方が、規模が大きく衝撃も
強大でした。

実は、ウォーターハンマーの衝撃をシミュレートする計算式には、凝縮する
蒸気の体積(=これを蒸気塊と呼びます)が大きく関係します。

これは次のように考えることができます。

 - 蒸気が冷たいドレンと接触すると、すぐに凝縮してしまいます。
   小さい気泡の段階で凝縮するので「蒸気塊」は成長できません。

また一方で、

 - 同じ温度のドレンと接触しても蒸気はすぐには凝縮しないので、
   ウォーターハンマーは発生しません。

これは、スチームトラップの出口には飽和ドレンと同じ温度のフラッシュ蒸気
が混在しますが、ウォーターハンマーが起きないことからも説明できます。

厄介なのは、このいずれでもない条件です。すぐには凝縮しないにもかかわら
ず、何かのきっかけで凝縮を始める温度のドレンです。
70~80℃という温度はウォーターハンマーの威力に影響する「蒸気塊」を成長
させ、ある時突然に急凝縮させる危険なドレン温度だったのです。


では、何がきっかけとなるのでしょうか?
来月の続編では、ウォーターハンマーを発生させるきっかけと蒸気配管の
ウォーターハンマー対策について考えます。


------>>ウォーターハンマー発生のメカニズムは以下で図解しています↓
http://www.tlv.com/ja/steam_story/0902water_hammer1.html


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■【ご報告】多くのご来場ありがとうございました
┃ ~ ENEX2009のご報告 ~
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前号のメルマガでもご案内した、ENEX2009「第33回地球環境とエネルギーの
調和展」が先週末で終了しました。
TLVブースにも多数のご来場をいただき、ありがとうございました。

財団法人 省エネルギーセンターが発表した総来場者数は71,665人に上り、
会場では業界関係者だけではなく、一般の方の姿も小学生から年配の方まで
多数見られました。

TLVブースでは「スチームスペシャリスト ~蒸気の省エネ 4Steps~」の、
4つのステップ実現のための製品やサービスをご紹介しました。

 1. 一掃:漏れの一掃(無駄の排除)
蒸気漏れを一掃する製品・サービス

 2. 回収:熱回収の最大化(廃熱の有効利用)
廃熱を最大限に回収し、有効利用する製品

 3. 改善:プロセスの改善・新プロセスの導入
高い制御性と省エネ性で製品の質・生産性の向上、コスト削減を実現
  するシステム

 4. 継続:省エネ体制の維持・継続
省エネ体制の継続に有効な「視える化」を図り、省エネ意識を啓蒙
  するシステム

実機の展示に加え、技術員の詳細な説明やアニメーションなどによる親しみ
やすい解説によって、多くのお客様に関心を持っていただきました。
多くのお客様から、様々なご質問や具体的なご相談などをお受けし、非常に
有意義な場となりました。

夕方のテレビのニュースに採り上げられるなど、環境に対する社会の関心の
高まりを強く感じたENEX2009展示会でした。


------>>ENEX2009のTLVブースの様子はこちらをご覧ください↓
http://www.tlv.com/news/newsj/news105j.html


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★ トピックス
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☆スチーム・アカデミー・クイズに問題を追加しました。
 今回は「アカデミー・コース 」と「エンジニアリング・コース」の
 第18回です。
http://www.tlv.com/ja/quiz/index.html


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★ TLVサイト会員ページ・ダウンロードデータ更新情報
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TLVサイト会員ページで公開しているCADデータ(外観図)、取扱説明書の
更新情報をお知らせ致します。

今月の更新はありません

※TLVサイト会員ページでは、CADデータ(外観図)・取扱説明書のダウン
ロードができます。会員登録・ご利用は無料です。ログインはこちら↓
https://www.tlv.com/ja/download/login.php


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★ 編集後記
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最後までお読みいただきありがとうございます。

まだ寒い日もありますが、少しずつ暖かくなってきましたね。
TLV本社のある兵庫県加古川市でも梅の花が満開です。

梅の花と言えば、加古川市の西に、2万本の梅の花が咲く綾部山梅林が
あります。眼下に瀬戸内海を望む梅林は、西日本一と言われる見事さで、
園内に点在する古墳も、色とりどりの梅を引き立てます。

梅の甘い香りに包まれて、はるか向こうに見える瀬戸内の島々を眺めると
日ごろの慌しさも忘れ・・・この時期オススメのスポットです☆

さて、次号のメールマガジンは3月31日(火)に配信します。
ウォーターハンマー記事の続編のほか、省エネ法の最新動向についても
お伝えする予定です。ご期待ください。


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☆リンク先をご覧いただけない環境の方には、同内容の資料をお送りして
おります。ご希望の資料を明記の上、ccc@tlv.comまでご連絡下さい。
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