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TLV・TTS保全と検査メールマガジン

2011/08/17 Vol.05

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□□□  TLV・TTSメールマガジン Vol.05
□ ~ 保全と検査に革新を ~ 2011年08月17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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今回は、回転機のアライメントに関する情報を二つお届けします。

一つ目は、経験豊富なスーパーバイザーが、最新レーザー技術を用いて
アライメント計測と修正内容を指示するサービス「カップリングレーザー
アライメントSV」をご紹介します。
作業が難しい設備や、重要設備でも高精度かつスピーディーな計測が可能で、
震災被害現場の復旧にも活用されています。

二つ目は、設備や機器の運転中の位置変化(変位量)を捉えることで、異常振
動の原因をつきとめたり、正確なアライメントが可能になる「レーザー変位量
モニタリングシステム」をご紹介します。
位置変化を正確に捉えることで、運転中のミスアライメントを無くし、振動値
を正常に保つことができます。設備には想定外の位置変化が生じていることが
あります。的確に捉えて重大トラブルを未然に防ぎましょう。

▽ INDEX ▽
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□■【技術紹介】
最新レーザー技術で適切な計測と修正作業の指示を行います
  ~ カップリングレーザーアライメントSV ~
    経験豊富なスーパーバイザーにより高精度・スピーディーな計測が可能

□■【連 載】
コストダウンに繋がるメンテナンス <その24>
  ~ レーザー技術を用いて設備の位置変化をモニタリング ~
    設備や機器の位置変化を捉えることで正確なアライメントが可能

☆ 編集後記(秋の気配)

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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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□【技術紹介】最新レーザー技術で適切な計測と修正作業の指示を行います
┃ ~ カップリングレーザーアライメントSV ~
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TLVでは、1980年代よりレーザーアライメントシステムを販売しています。
中でも、重要回転機やアライメントの難しい設備においては、アライメント
技術員派遣の要請を多数いただいており、それにお応えする為、カップリング
レーザーアライメントスーパーバイザー(以下、カップリングレーザーアライ
メントSVと表記)を提供しています。

カップリングレーザーアライメントSVとは、経験豊富な技術員を派遣し、
最新のレーザーアライメントシステムを使用したアライメント計測および
計測結果に基づいた最適な修正量(シムライナーや水平方向移動量)の指示
を行うサービスです。

本サービスはお客様が保有されているレーザーアライメントシステムを使用
して行うこともできますし、レーザーアライメントシステムをお持ちでない
場合は、技術員が持参して行うことも可能です。


こんなニーズにお応えしています
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- レーザーアライメントシステムを保有しており、重要回転機に使用したい
が、4年に一度の定修時にしか使用機会がなく、操作がなかなか覚えられ
ない。

- レーザーアライメントシステムを保有しているが、使用機会が少なく
操作に自信がない。重要機に対し、万が一でも機器の操作ミスによる
間違ったアライメントを実施したくない。

- 機器の操作を覚えるまでは、逆に時間がかかってしまう為、急ぎの場合は
レーザーアライメントのプロに任せたい。

- レーザーアライントシステムを導入したいが、予算縮小の為、計測器に
新規投資ができない。でも、重要機器にはレーザーアライメントを
   活用したい。

- レーザーアライメントシステムの効果を実際の現場で確認したい。


アプリケーションとしては、発電設備やコンプレッサーなどの中大型回転機や
クーリングタワーなどの中間軸の長い設備を中心に、サービスを提供してい
ます。


▽ 導入事例1:エチレンチャージガスコンプレッサー
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
1機のタービン(出力25,000kW)で、3台のコンプレッサーを駆動する回転機
(カップリング3箇所)であり、エチレンプラントの主要設備の一つです。

重要設備であり、整備作業の難易度も高いため、この設備のアライメントが
定修期間全体の長さを左右します。そこで、定修期間短縮を狙って、カップ
リングレーザーアライメントSVが採用されました。

従来のダイヤルゲージによるアライメントでは、1つのカップリングのアライ
メントに約1日を要していましたが、カップリングレーザーアライメントSV
導入により、カップリング1箇所のアライメント作業は0.5~1日となり、
トータルでは、2日間で完了できるようになりました。

その結果、定修期間全体が従来より1日短くなり、数千万円~1億円の生産機会
獲得のメリットが得られました。
以後、定修ではレーザーアライメントが標準となっています。

また、この設備は中間軸が400~600mmと長い為、ダイヤルゲージでは、治具
自体のたわみによる誤差が確認されていましたが、レーザーではそれがなく、
精度向上による、長期連続運転のための設備の信頼性向上のメリットも得られ
ました。


※エチレンチャージガスコンプレッサーの事例について詳細はこちら
http://www.tts-inspection.com/tts_j/kaitenki_alignment02.html


▽ 導入事例2:24,800kW 自家用ガスタービン発電機
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このケースでは、従来はギアカップリングの磨耗に伴い、数百万円を要する
部品の交換を定期的に実施していました。

中間軸が約1600mmある為、従来のダイヤルゲージによるアライメントでは、
治具のたわみによると考えられる誤差が0.05mm~0.1mm程度確認されていま
した。

また、カップリングが2箇所あることや複雑な構造などと相まって、従来は
アライメント作業に2~3日を要していましたが、自家発電設備であることから
1日でも早い再稼働は購入電力費用低減に繋がる為、工程短縮が強く求められ
ていました。

そこで、精度向上とアライメント期間短縮の双方を狙ってカップリング
レーザーアライメントSVが採用されました。複雑な構造であっても的確な
ライナー修正指示が可能となり、アライメント期間はトータルで1日短縮され
ました。

また、たわみの誤差がなくなり芯だし精度が向上した為、高価なギアカップ
リングの寿命延長も期待されています。


※自家用ガスタービン発電機の事例について詳細はこちら
http://www.tts-inspection.com/tts_j/kaitenki_alignment03.html


▽ 導入事例3:中間軸をもつクーリングタワー
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一般的にクーリングタワーでは中間軸が4000mm程度と長い為、ダイヤルゲージ
を用いたアライメントでは治具のたわみに起因する諸問題を克服できず、
うまく測定できません。

ある石油精製所のクーリングタワーでは、ファン減速機の入力軸ベアリング
の寿命が短く、頻繁にメンテナンスが必要となっていることが課題であり
ミスアライメントが疑われていました。

しかし、中間軸の長さから、従来の手法では正確な計測が行えず、仮説の検証
がなされないままでした。

カップリングレーザーアライメントSV導入により、従来手法でアライメントが
実施されたクーリングタワーをレーザーを用いて再計測してみると、
数mm~約10mmの芯ズレが発見されました。
レーザーで計測することにより、頻繁なベアリングのメンテナンスの原因が
ミスアライメントにあったことが初めて確認されたのです。

カップリングレーザーアライメントSVによるアライメント実施の結果、運転時
の振動値が5.3mm/s → 2.8mm/sへ低下しました。

これにより、オイルシール・減速機入力軸ベアリングの突発故障もなくなり、
長期間の運転が可能となりました。

従来半日~1日の作業であったアライメント業務も、モーターのみの修正で
あれば、わずか0.5~1h/台で完了する為、時間短縮によるメリットも
得られました。


※中間軸をもつクーリングタワーの事例について詳細はこちら
http://www.tts-inspection.com/tts_j/kaitenki_alignment04.html

------>>特長と最新レーザー技術による測定原理を詳しく説明しています
http://www.tts-inspection.com/tts_j/kaitenki_alignment01.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24>
┃ ~ レーザー技術を用いて設備の位置変化をモニタリング ~
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▽ 設備の位置は変化する
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基礎にしっかりと据え付けらた設備や機器も、稼働中に様々な要因により
その位置は変化してしまいます。見ただけで異常と判断できるケースもあれば
目視では発見できない微小な変化の場合もあります。

また、設備や機器全体が均一に位置変化することは稀であり、特定の部分の移
動が大きくなる場合が大半です。

回転機の場合、設備が位置変化を起こすと、ミスアライメントが大きくなり
振動値が増加したり、負荷が増大して原動機の燃料や電気の消費量が増加する
という問題を引き起こすことがあります。そのまま運転を続けていると、
最悪の場合、短期間で機器や設備が故障してしまうこともあります。


▽ 設備の位置が変化する理由
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このような設備の位置変化は何故起こるのでしょうか?
要因としては以下のようなものが考えられます。

- 停止時と運転時の温度差による熱膨張・収縮
- 基礎の変動や地盤沈下
- 配管からの応力・応力変動
- 設備の負荷変動・過負荷
- 太陽光照射による部分温度上昇
- 外気温の大幅な変動

例えば、蒸気・ガスタービンなど運転時に高温になる設備や、逆に極低温流体
を輸送するポンプ・ブロアなどは、据え付け時と運転時の状態が大きく異なる
為、あらかじめ製造メーカーにより温度変化による熱膨張量・収縮量が計算
され、常温時と運転時のアライメント差=アライメントオフセット量が算出
されています。

このような設備では、運転中(高温・低温)にアライメントが正しくなるよう
に、アライメントオフセット量分だけ“ズレた”アライメントを常温時に行わ
なければなりません。

しかし、このような対策を行っていても以下のような問題・課題もあります。

- メーカー指定のアライメントオフセット量を遵守しても振動値が大きい
- ある特定の負荷・条件の時に、振動が増大する
- 運転中に行った振動FFT分析では、アライメント異常が疑われる結果が
 出ても、停止時に測定するとアライメントの数値に問題はない

これらは、運転中に予想外の位置変化を起こしていることが原因かもしれま
せん。運転開始から、定常運転に至るまで、設備の動き(変位量)をモニタ
リングすることで、設備がどのような状態変化を起こしているかを正確に掴む
ことができます。

その結果、正しいアライメントオフセット量の決定、あるいは位置変化の原因
特定が可能になるのです。


▽ レーザー変位量モニタリングシステム
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設備の変位量を測定するためには、2点の相対位置を測定しその変化量を掴む
必要があります。

測定システムは大きく分けて2種類あります。

◆高温環境や数ヶ月にわたる長期間の計測
・・・パーマライン

◆取り付けが簡便で短期間の計測
・・・ロータラインウルトラ ライブトレンド

何れも設置した2点間の変位(XY方向の移動距離と角度変化)をレーザーを
用いて計測して状態を捉えます。

測定データは、設備の変位移動量のみならず、アライメント変化量(オフセッ
ト・面開き)やポーラ図などのデータも取得可能です。

対象アプリケーションとしては、以下が挙げられます。

- 高温運転設備の熱膨張量計測
 (アライメント変化・軸受け位置の変化量・サポートの変位量など)
 例:蒸気タービン・ガスタービン、エキスパンダー、コンプレッサー等
- 冷凍機などの熱冷却変位量計測
- 設備基礎・地盤変動による変位量計測
- 振動異常設備の変位量計測による原因追求(配管計測など)
- ロール設備 アキュムレータの運転位置によるキャリアの変化計測


▽ 設備変位量計測による問題解決事例
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お客様の声1.メーカー指定のオフセット値で据付していたが振動値が大きい
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温度変化の大きい設備のため、常温時にメーカー指定のアライメントオフセッ
ト量を考慮して実施していましたが、振動値が下がらず、原因特定のために
変位量の計測を実施しました。

その結果、メーカーが指定するアライメントオフセットとは逆方向に面開き
が変化していることが判明しました。

オフセット値を見直し、アライメントを実施した結果、振動値が正常範囲内
に低減しました。


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お客様の声2.振動分析ではミスアライメントが原因であることを示す結果が
   出たが、停止時に測定するとアライメント値は正常であった
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振動値が大きいためFFT解析を実施したところ、アライメントに原因がある
ことが推定されましたが、設備を停止しアライメントを測定すると正常で
した。

原因特定のために設備変位量の計測を実施したところ、運転中ある条件の時に
配管に圧力がかかると、配管自体が動いていることがわかりました。
配管が動くことにより、装置に応力がかかり設備が変位し、アライメントを
狂わせていたのです。

配管サポートを見直し、配管に圧力がかかっても配管が動かず、装置に掛かる
応力が変化しないように改善し、振動値が低下しました。


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お客様の声3.新設計の設備が、計画通りの動きをするか検証したい
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メーカー新設計の設備です。
アライメントオフセット量を決定するためには、計算どおりの移動をするか
どうかを確認する必要があります。
変位量計測により、計画通りの動きをしていることが確認され、その数値に
基づいたオフセット量を決定しました。


---->>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/1108maintenance_24j.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。

お盆を過ぎると、急にあちこちで感じ始める秋の気配。

蝉の声は、いつしか「ミーンミーン」から「ツクツクボーシ」へと変わり、
空には“うろこ雲”が漂い始めます。

子どもの頃は、残り少なくなった夏休みを思い、秋めいた夕空と山積みの宿題
を眺めては、悲しい気持ちになったものです。

秋といえば、どこか物悲しいイメージもありますが、こうした季節の変化を
感じるのも、今では晩夏の楽しみの一つです。


次回の『保全と検査』メールマガジンは、10月12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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