ピストンコンプレッサーとしても知られる往復動機械の状態を監視するために、長きにわたり従来の振動測定法が適用されてきました。しかし、これらの測定では、そのような機械の状態を監視するには信頼性が低いことが明らかになりました。そのため、往復動機械の監視に特に適した技術が開発されてきました。その技術の一つがロッドドロップ監視であり、ライダーバンドの摩耗に起因するピストンロッドの垂下を監視するものです。 ライダーバンドとは、ピストンがシリンダー壁を損傷することなくシリンダー室内を滑走できるようにする部品である。時間の経過とともに、これらのライダーバンドは摩耗する。ピストンロッドの垂れを監視することで、損傷が発生する前にライダーバンドの交換時期を特定することができる。ロッド垂れ監視は、状態に基づく保守（CBM）、すなわち予知保全戦略の一環として貢献する。
ロッドドロップ測定
ロッドドロップ監視は、シリンダー内のピストンを支えるためにライダーバンドを使用する往復動機械に適用されます。ロッドドロップ監視の目的は、ライダーバンドの摩耗を判定することです。 これらのライダーバンドの摩耗は、ピストンとシリンダー壁との接触（摩擦）を引き起こし、損傷につながる可能性があります。ライダーバンドの摩耗を監視することで、オペレーターは、すでに予定されていた turnaround（定期点検）や停止期間中に、これらのライダーバンドの交換を効率的に計画することができます。さらに、ライダーバンドの摩耗を早期に検出することで、オペレーターは、過度な損傷や（危険な）機械の故障が発生する前に、機械を停止させる時間を確保できます。
ライダーバンドの摩耗を検出するには、ピストンの位置（基準点に対する相対位置）を監視する必要があります。しかし、圧力室内の圧力が高いため、ピストンの実際の落下量を測定することは非常に困難です。そのため、ピストンの実際の落下量を測定する代わりに、ピストンロッドの落下量を測定します。これははるかに容易な方法です。 ロッドの垂下量の監視は、ピストンロッドの位置の変化を監視することで、ライダーバンドの状態に関する情報を提供します。
方法
一般的に、ロッドドロップの監視には主に2つの方法が区別されます：
近接プローブによる測定
近接プローブ（ proximity probe）による測定では、プローブはピストンロッドの上方または下方に垂直に取り付けられます。近接プローブは、センサーと金属物体との距離を測定する渦電流（ eddy current ）技術を利用して動作します。ロッド落下測定の場合、センサーとピストンロッドとの距離が測定されます。 ピストンロッドがセンサーに対して相対的に移動すると、距離の変化（ピストンロッドの位置）が検出されます。これらの測定値によりピストンロッドの位置を特定することが可能となり、その後、測定値は傾向分析に活用されます。この傾向分析は、ライダーバンドが摩耗し、交換が必要になる時期を予測するために使用されます。
機械的測定
一般的に、ロッド落下監視には2つの機械的な方法が区別される。1つ目の方法は、内部に窒素を封入した空間を持つ研磨材のブロックを使用するものである。このブロックはピストンロッドの真下に配置される。ライダーバンドの摩耗によりピストンロッドが落下すると、ブロックは摩耗し、最終的に窒素が漏れ出す。この窒素漏れにより供給圧力が低下し、アラームの発報や機械の停止につながる。
ロッド落下監視のための2つ目の機械的手法には、ピストンロッドの下部に取り付けられた一種のローラーが用いられます。ライダーバンドが摩耗すると、ピストンロッドはローラーに接触する位置まで徐々に下がっていきます。ピストンロッドとローラーが接触すると、ローラーが回転し始めます。これは、他の機械的手法と同様に、窒素が漏れていることを意味します。同様に、この窒素漏れにより供給圧力が低下し、アラームの発報や機械の停止につながります。
機械式ロッドドロップシステムの最大の欠点は、測定を行えず、その測定値を傾向分析に活用できない点である。これらの機械式システムが提供するのは、ライダーバンドが摩耗した際に作動するアラームのみである。 ライダーバンドがどの程度摩耗しているかについては、何の指標も得られません。近接センサー（ proximity sensor）はピストンロッドの実際の落下量を測定するため、ライダーバンドの摩耗度合いを把握することができます。この近接センサーの測定値を用いて傾向分析を行うことで、より適切な保守計画（CBM）を立てることが可能になります。
前提条件
信頼性の高いロッド落下測定を得るためには、満たすべきいくつかの前提条件があります。 ロッドドロップ監視の基本的な前提は、ピストンが重力によってシリンダーの底部に寄りかかっているということです。したがって、ライダーバンドの摩耗により、ピストンロッドの位置の変化はピストンの位置の変化に比例すると仮定できます。また、ピストンロッドの位置を変える唯一の要因は、摩耗したライダーバンドの影響であることも前提としなければなりません。
ピストンロッドの位置の変化がピストンの位置の変化に比例するという仮定は、相似三角形の原理に由来する。この原理は、下の図に模式的に示されている。
ロッドの落下監視に proximity プローブを使用する場合、特定の補正係数を用いて測定値を補正することができます。この補正係数は、ピストンロッドの測定された落下量（B1）とピストンの実際の落下量（B2）の差から導かれる比率に基づいています。この補正係数をロッドの落下測定値に適用することで、ライダーバンドの実際の摩耗状況が明らかになります。しかし、このような補正係数を適用すると問題が生じる可能性があります。 測定誤差が発生した場合、この誤った測定値が補正係数によって補正され、結果として実際のライダーバンドの摩耗状況が誤って把握されることになります。したがって、信頼性の高い測定を行うことが極めて重要です。ロッドドロップ測定の信頼性に影響を与えるいくつかの要因について、順次説明します。
導入と適用；留意点
信頼性の高い測定を行うためには、センサーの設置が極めて重要です。ここでは、最も重要な5つのポイントを挙げました：
センサーは、シリンダーにできるだけ近い位置に取り付けることが極めて重要です。これは、 proximity センサーと機械式センサーの両方に当てはまります。これにより、測定誤差に前述の補正係数を適用する際に生じる影響を最小限に抑えることができます。センサーがピストンに近い位置に取り付けられているほど、測定誤差による影響は小さくなります。
大型ピストンでは、冷間停止時から稼働プロセス開始までの期間において、熱膨張に大きな差が生じることがあります。そのため、熱膨張の余地を確保できるよう、シリンダーの位置をクロスヘッドの下方に合わせることを推奨します。熱によってピストンが半径方向に膨張すると、ピストンロッドはロッドドロップセンサーに対して持ち上げられます。ロッドドロップシステムの設置および位置決定の際には、この点を考慮に入れる必要があります。
ピストンが重力によってシリンダーの底部に寄りかかるという仮定は、小径のピストンにとっては現実的ではありません。小径（150 mm未満）のピストンでは、ピストンロッドの大部分がシリンダーケーシング内に位置しています。位置合わせの不備やシリンダーケーシングへの影響により、ピストンが浮き上がる現象が生じる可能性があります。 半径方向の力はピストンを下方に押し下げることはなく、複数の力が組み合わさってピストンを上方または側方に押し上げます。このような状況が発生した場合は、2つの proximity プローブを設置し、一方を水平方向に、もう一方を垂直方向に測定させる（X-Yプローブ）という方法を選択できます。
ピストンロッドの長さも測定に影響を与える可能性があります。ピストンロッドが長いほど、ある程度たわみやすくなる傾向があります。これは特に大径のピストンにおいて顕著です。ピストンロッドのたわみは、ロッドドロップ測定に影響を与える可能性があります。 ピストンロッドのたわみがロッドドロップ測定に及ぼす影響を低減するため、クランクシャフトの回転中に proximity プローブの信号を特定の固定点で測定することができます。これは「位相トリガー方式」として知られており、測定をトリガーする位相基準が設定されます。
プローブは、熱膨張や振動の影響を受けないように取り付けることが重要です。プローブがピストンロッドに対して相対的に動くと、測定の信頼性が損なわれます。また、大径のピストンについては、測定範囲の広いプローブを設置することが重要です。熱膨張が生じた場合でも、ピストンロッドが近接プローブ（ proximity probe）の測定範囲外にはみ出さないようにする必要があります。
トリガー式ロッドドロップモジュール – RecipSys 200
2チャンネルのトリガー式ロッドドロップモジュール（RecipSys 200）は、Istec International社によって開発され、往復動機械のピストンのライダーバンドの状態監視に適しています。 「トリガー式」とは、クランクシャフトの回転中の特定のポイントでロッドドロップ測定が行われることを意味します。その結果、適切な時期に信頼性の高い傾向分析を行うことが可能になります。既存のロッドドロップシステムの多くは、大規模な用途に適した大規模システムの一部であるため、多額の投資が必要となります。一方、RecipSys 200はコスト効率に優れており、小規模、中規模、大規模のあらゆる用途に適用可能です。
