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TLV・TTS保全と検査メールマガジン

2011/06/14 Vol.04

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□□□  TLV・TTSメールマガジン Vol.04
□ ~ 保全と検査に革新を ~ 2011年06月14日
株式会社テイエルブイ http://www.tlv.com/ 
有限会社ティティエス http://www.tts-inspection.com/
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夏に向けての節電対策。皆様はどのような取り組みをされていますか?
配管やバルブから漏れる圧縮エアは、無臭で危険性が無いため見過ごされ
がち。でも、実はこの漏れを改善することは節電対策に非常に有効なの
です。

冒頭記事では、稼働中の工場でも短時間に広範囲のエア漏れを検出できる
超音波を利用したエア・ガスリーク診断の節電効果をご紹介します。

その他、耐火・保温・保冷材をはがさずに肉厚測定できる探傷検査。
ベアリングの微弱な振動を検出し、初期損傷の早期発見を可能にした
ショックパルス計測法についてもお届けします。


▽ INDEX ▽
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□■ 【診断サービス】
全業種平均で8%のエア漏れ!節電に有効なエア漏れ対策
~ エア・ガスリーク診断 SonicMan Survey ~
    短時間に広範囲のエア・ガス漏れ箇所を検出し定量化します

□■ 【技術紹介】
耐火材や保温・保冷材をはがさない肉厚測定技術
  ~ パルス渦流探傷検査 PEC  ~
    剥離・復旧工事コスト削減・高温設備での検査実施リスク低減

□■ 【連 載】
コストダウンに繋がるメンテナンス <その23>
~ 回転機械の軸受診断に有効なショックパルス計測 ~
    初期損傷の早期発見により、突発故障を回避します

☆ 編集後記(お客様の声から生まれた記事)

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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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□【診断サービス】全業種平均で8%のエア漏れ!節電に有効なエア漏れ対策
┃ ~ エア・ガスリーク診断 SonicMan Survey ~
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▽ この夏の節電対策
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政府の電力需給緊急対策本部は5月13日、東京電力と東北電力管内の企業や
家庭に対し、この夏の電力需給の総合的な対策を決定しました。
その内容は15%を目標とした節電への協力依頼です。

そこで、すでに皆様も様々な節電対策に取り組まれていることと思いますが
TTSからも節電のヒントをお届けします。
それは、節電対策を目的とした『エア漏れ対策』です。


▽ エアコンプレッサーの電力低減
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
製造現場における節電活動の一つとして、圧縮エアの漏れ対策による
コンプレッサー負荷低減が挙げられます。

圧縮エアを無駄遣いしないように、使い方の見直しや工夫をすることは
よく行われる節電活動ですが、配管途中やバルブから漏れているエアは
意外に見過ごされていることが少なくありません。

TTSの診断実績では、全業種平均で圧縮エア発生量の8%が漏れているという
結果が出ています。

圧縮エアの漏れによる損失は、ほぼコンプレッサーの電力費とみなせます。
仮にこの8%を漏れ率とすると、各コンプレッサーの出力に対する漏れについ
て、以下の試算が成り立ちます。


【コンプレッサー出力】 【リーク量】 【年間7200時間稼働時のロス】
     22kW  -->  約0.3m3/Min  -->  約13万円/年
     110kW  -->  約1.6m3/Min  -->  約69万円/年
    150kW  -->  約2.0m3/Min  -->  約86万円/年
    200kW  -->  約3.0m3/Min  -->  約131万円/年

  ※圧縮エアの単価1円/m3の場合


これらの数値からも分かるように、圧縮エアの漏れ対策は節電対策に非常に
有効だと言えます。


▽ 効率良くエア漏れを発見
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
いざ、エア漏れ対策をしようとした時に面倒なのは、漏れ箇所の特定です。

石鹸水をかけて泡を見つける方法もありますが、時間がかかり高所や狭所で
は適用できないことも少なくありません。

また、耳で漏れ音を聴く方法は、機械騒音のうるさい稼働中の工場では実施
するのは困難です。

TTSでは超音波を用いて、非接触でスピーディーに漏れ箇所を特定する
エア・ガスリーク診断 SonicMan Surveyを提供しています。
漏れ箇所の特定と同時に、漏れ箇所からのロス量を定量化するため、対策を
採るべき箇所の優先順位もつけやすくなります。

また、人間の可聴域よりも高い周波数の超音波を検出するので、
騒音の大きい稼働中の工場でも診断が可能です。

 - 非接触で広範囲をスピード診断
- ロス量の定量化により、対策の優先順位がつけやすい
 - 騒音が大きい稼働中の工場でも診断OK

特に外気温が上昇し、コンプレッサーの効率が低下しやすく、コンプレッサー
の消費電力量が増加するこの季節、短期で効果を上げられるエア・ガス漏れ
対策を皆様のプラントでもご検討されてはいかがでしょうか?


------>>エア・ガスリーク診断の診断原理・デモンストレーションはこちら
http://www.tts-inspection.com/tts_j/sonic_man01.html


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□【技術紹介】耐火材や保温・保冷材をはがさない肉厚測定技術
┃ ~ パルス渦流探傷検査 PEC  ~
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▽ 断熱材に覆われた機器配管の肉厚測定
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
工場内の多くの機器・配管には、保温・保冷・耐火材等が施工されています。
放熱(吸熱)防止や安全対策として必要な物ですが、逆に断熱材のために
機器・配管表面に水分などが溜まり、外面腐食が発生するリスクが高まる
場合があります。

また、いざ検査を実施する場合にも 、断熱材の剥離・復旧工事が必要となり
多くのケースで費用全体が高額になってしまいます。

このような問題を解決する手段の一つとして、断熱材などの上から肉厚を測
定するパルス渦流探傷検査 PEC(Pulsed Eddy Current)が、オランダの
シェルグローバルソリューションズ社によって開発されています。

PECは、電磁誘導を利用して肉厚を測定する腐食検査技術です。
一般的な金属表面の傷検出に用いられる渦流探傷検査が、交流電流を連続的
に流して磁界を発生させるのに対し、PECの場合はコイルに直流電流をパルス
状(矩形波)に流すことで、対象金属表面に渦電流を発生させます。

PECにおける渦電流は、減衰しながら金属内部に浸透し、裏面に到達したのち
消滅します。減衰にかかる時間は、厚い金属では長く、薄い金属では短く
なります。つまり板厚の大きさと減衰時間には相関関係が成り立つため、時
間を測定することで、板厚の算出ができるのです。

---->>診断原理を動画を用いて分かりやすく説明しています
http://www.tts-inspection.com/tts_j/pec02.html


▽ 活用アプリケーション
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
PECは前述のように、電磁誘導を利用した探傷検査技術であり、対象金属の
表面に直接触れることなく、腐食を検査することができます。

具体的には、対象金属の表面を覆っている保温・保冷・耐火目的の断熱材や
防食テープ・FRPなどの保護材などを剥離・除去することなく、板厚の計測が
可能です。また、高温設備も断熱材の上から、短時間かつ高精度に運転中
でも計測できるため、火傷などのリスクが低減できます。

実際には、次のような工場内設備での活用が進んでいます。

 - 球形タンク脚柱
 - 塔槽類(コラム)スカート
 - 保温・保冷施工機器・配管
 - 重防食配管
 - 桟橋鋼管杭
 - 保温タンク(側板・天板)
 - プラント内サポートビーム(架構)

これらの設備では、

  - 剥離・復旧工事などの付帯工事費用の削減
  - 高温設備での検査実施によるリスク低減

の両方が実現され、大きなメリットが得られています。


▽ PECによる腐食検査事例
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
ある石油精製工場で、タワースカート部26基に対し、PEC腐食検査を実施した
ケースをご紹介します。

従来は外観目視検査により、スカート部耐火材の割れや雨水浸入防止のため
のシール材の劣化状況を確認して、詳細検査の対象を決めていました。

しかし、外観の劣化が激しいにもかかわらず、内部のスカート部自体には
全く問題のないものや 、逆に外観の劣化はそうひどくなくてもスカート部の
腐食が進んでいることもありました。

このように外観の状態と実際の腐食状況が一致しないことも多く、検査の効
率化が望まれていました。

そこで、TTSの紹介により目視外観検査を、PECによる全数検査(スクリー
ニング)に変え、PECで減肉を検出したものについて詳細検査を行いました。

その結果、外観の健全な状態に反して減肉が進行しているものが26基中3基
発見されました。逆に、外観は劣化しているものの、スカート部自体に顕著
な腐食が見られない機器が8基あり、これらの設備については、解体検査を
することなく割れやシール材の補修のみで済みました。

このように、PEC導入により減肉を見逃すこと無く必要な箇所に適切な処置が
でき、安全にコストダウンを達成することができました。

---->>石油精製工場のタワースカート部でのPEC腐食検査の詳細はこちら
http://www.tts-inspection.com/tts_j/pec04.html


▽ PEC技術の応用
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
そのほかPECには、300℃近い高温であっても再現性が高いという特長があり
ます。同一箇所の測定では、板厚の±0.2%と非常に高い繰り返し精度での
計測が可能です。そのため、腐食率のオンラインモニタリング管理にもPECが
活用されています。

例えば配管では、処理する原料や製品の種類、または運転方法や薬注の種類・
量と腐食率との相関関係を掴むことができます。

腐食率を把握・コントロールすることで、安全確保のための正確な余寿命の
算出やオペレーション変更による設備の延命対策を取ることができます。

このように、上手くPECの特長を活かして導入することで、リスク低減・安全
性の確保とコストダウンの両立を図ることが可能です。


---->>具体的な検査の様子や結果レポートのイメージはこちら
http://www.tts-inspection.com/tts_j/pec03.html

---->>PECによるスクリーニング・モニタリング技術の特長はこちら
http://www.tts-inspection.com/tts_j/pec01.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23>
┃  ~ 回転機械の軸受診断に有効なショックパルス計測 ~
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▽ 軸受け診断の重要性
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
ポンプやブロワーなどの回転機では、ベアリングの故障は即設備の停止に繋が
る重大な問題です。突発故障を避けて、計画的なメンテナンスを行うためには
運転中に潤滑の良否や傷の有無などベアリングの健全性を診断する必要があり
ます。

このベアリングの健全性を診断するには、「ショックパルス」の測定が効果的
です。


▽ ショックパルスとは
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
ショックパルスとは、コロやボールがベアリングのレース面に接触しながら
通過するときに発生する衝撃波のことです。

レース面に傷が無く、十分な潤滑が行われていれば、この衝撃波は小さいの
ですが、潤滑不足によって油膜が薄くなったり、傷が発生していれば大きな
衝撃波が発生します。

従って、この衝撃波の大きさを捉えればベアリングの健全性が評価できるの
です。

しかし、この衝撃波の大きさは、ミスアライメントやアンバランスが原因と
なって発生する振動とは異なり非常に微弱なため、衝撃波の振動周波数とし
ては加速度域であるものの、一般的な加速度センサーの使い方では初期の
微小な欠陥を検出することは困難です。

そこで利用されたのが、加速度センサーに固有の共振周波数です。微弱な衝
撃波であっても、センサーの共振点では大きな値として現れます。この最大
感度点を検出に利用したのが「ショックパルス計測法」です。


▽ ショックパルスを用いた計測とは
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
ショックパルスは、発生している衝撃波の平均値であるカーペット値と最大
値の2つで表現されます。

良好なベアリングならカーペット値と最大値の両方とも小さいのですが、
潤滑が不十分になると油膜が薄くなるため、衝撃波が全体的に大きくなり、
一般的に平均値であるカーペット値が大きくなります。その反面、最大値は
さほど大きくはなりません。

損傷がある場合には、損傷部で大きな衝撃波が発生するため、カーペット値
も上昇しますが、特に最大値が大きくなります。


▽ ショックパルスを用いたベアリングの判定
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
例えば回転数1550rpmの回転機で、正常なベアリングと意図的に傷を付けた
ベアリングをそれぞれセットし、ショックパルスを測定する実験を行った
ところ、

【正常なベアリング】   カーペット値:-3dB 最大値:18dB
【傷を付けたベアリング】 カーペット値: 19dB 最大値:45dB

このように明確な違いが現れました。判断基準としては、

 - カーペット値:10dBで潤滑不良を注意
 - 最大値   :25dBで傷の発生を注意

と判定することができます。
この基準に照らすと、上記の結果は潤滑不良と損傷の両方の存在を示して
いることが分かります。


▽ 事例1.潤滑不良の発見
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あるお客様の実例として、37kW、1500rpmのモーター負荷側ベアリングで、
カーペット値-2dB、最大値9dBであったものが、2週間後の測定でカーペット
値30dB、最大値44dBに変化していました。このケースでは、まずベアリング
に給油した結果、カーペット値、最大値ともに正常な値まで低下し、その後
上昇が見られないことから、運転を継続することができました。


▽ 事例2.初期損傷の早期発見
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
次に、ショックパルスを測定することで、加速度測定よりも早期に損傷を
発見できた事例をご紹介します。

11kW、2980rpmのポンプで、加速度値では0.36gと正常域にあったベアリング
が、ショックパルスで測定するとカーペット値:16dB、最大値:33dBと測定
されました。前述の判断基準に照らして、両方の値に異常がみられたことか
ら、定期点検のタイミングに合わせて分解調査を行い、ベアリングを詳細に
検査したところ、ワッシャーに損傷が発見されました。

部品を交換して再測定した結果、カーペット値:5dB、最大値:21dBに低下。
一方加速度は0.32gと僅かに低下しただけであり、ショックパルスの感度の
高さが、損傷の早期発見に有効であることが分かりました。


▽ 事例3.突発事故ゼロへ
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最後に、ショックパルスの活用で突発停止を極限まで減らすことに成功した
事例を紹介します。

年間21件の突発停止が起こっていたある工場では、まず日常パトロールでの
五感点検を強化したのですが、その年も17件の突発停止が発生しました。
そこで、ショックパルス測定によって数値管理を始めたところ、年間125件
もの異常を発見し、突発停止を2件に低減することができました。

その内96件は潤滑不良と診断され、注油によって改善。残る29件は損傷の
疑いが強く詳細な検査や交換が必要でした。このため、内27件については
元々予定されていた装置停止のタイミングに合わせて、計画的にベアリング
を交換することで、突発停止を発生させずにメンテナンスを完了することが
できました。

(残りの2件は、継続運転を優先させなければならない事情があり、突発停止
 のリスクを承知で計画処置を行いませんでした)


以上の事例からも分かるように、ショックパルス計測は初期損傷を早期に発見
でき、ベアリング(転がり軸受)の診断に有効な手段と言うことができます。


---->>コストダウンに繋がるメンテナンスはこちらからどうぞ
http://www.tlv.com/ja/maintenance/1106maintenance_23j.html


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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。

今回お届けした、節電に有効なエア漏れ対策。実は、これはお客様からの
お問い合わせをきっかけに生まれた記事なんです。

これまでエア・ガスリーク診断について、主にその省エネ効果をご案内して
きましたが、あるお客様から節電効果についてお問い合わせいただき
調査したところ、記事にあるような具体的な効果が確認できました。
そこで急遽、今月号で広く皆様にもご紹介した次第です。

これからも皆様のお声に耳を傾け、ニーズに沿ったご提案ができるよう努め
てまいりますので、ご意見、ご質問、ご相談などお気軽にお寄せください!


次回の『保全と検査』メールマガジンは、8月9日(火)配信の予定です。
どうぞお楽しみに。


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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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