Vibration 遠心圧縮機のモニタリング

遠心コンプレッサーは、遠心力を利用して圧力を作り、さまざまな用途に使用される。コンプレッサは、インペラホイールの中心から空気を加速し、ディフューザで減速します。この空気膨張の過程で、運動エネルギーは空気圧という形で位置エネルギーに変換されます。

多段遠心コンプレッサー、特に3段遠心コンプレッサーは、多くの工場に存在し、必要とされている。各段は2:1から3:1の圧力上昇を実現し、続く第3段はこれを8:1の圧力上昇まで高めることができる。3段式コンプレッサーのもう一つの大きな利点は、各圧縮段階で温度と水分を簡単に調節できることだ。

遠心コンプレッサーは複雑な機械であり、多くの部品で構成されている:

  • モーター
  • エアコンプレッションフェーズを駆動するメインギア。
  • インレットスロットルバルブまたはインレットガイドベーン(IGV)
  • 第一空気圧縮段
  • インタークーラー1
  • 第2空気圧縮段
  • インタークーラー2
  • 第3空気圧縮段
  • アフタークーラー
  • ブローオフバルブ
  • 逆止弁
  • コントロールパネル
図1.遠心式空気圧縮機の基本構成部品と工程。

アプリケーション

最新の遠心式エアコンプレッサは、効率的で信頼性が高く、コンパクトであり、通常、駆動部、ギアボックス、冷却、配管、制御盤を含む単一の基盤上に配置されます。最新の遠心式エアコンプレッサには、エンドユーザーに多くの利点をもたらす高度な技術が搭載されています。これには、オイルフリーエア供給、簡単な設置、安価な運転、容易なメンテナンスなどが含まれます。その結果、遠心式コンプレッサーは多くの産業で広く使用されています:

  • 石油・ガス
  • 化学
  • 石油化学
  • エネルギー
  • パルプ・製紙産業
  • 食品産業
  • 繊維産業
図2.遠心式空気圧縮機の典型的な用途。

故障とその原因

遠心コンプレッサーの故障または機械的な不具合は、工場の生産工程に深刻な結果をもたらす可能性がある。他の機器の誤動作を引き起こすだけでなく、人々や環境への安全リスクの増大、生産 downtime 、生産収入の損失、高額な修理費用が発生する。

故障にはさまざまな原因があるが、最も一般的なのは、アンバランス、ミスアライメント、金属疲労、潤滑不足または不適切な潤滑、シール不良、物質の蓄積などによる機械部品の故障である。

図3.図3 製油所の遠心式コンプレッサーの機械故障の例。金銭的な損害は機械の損傷だけでなく、生産に伴う多大な生産損失にも及んだ downtime 。

シャフトは、動きを伝達し、圧縮機構内で力を伝えるための重要な回転部分である。ベアリングは、シャフトとシャフト自体を支えるためにハウジングに取り付けられています。したがって、シャフトの振動やベアリングハウジングの振動は、遠心式エアコンプレッサーシステムの多くの問題の最初の症状であり、信頼できる指標です。

マシン・モニタリング

多くの工場にとって、遠心コンプレッサの信頼性の高い運転は極めて重要です。そのため、機械の状態を把握し、故障を未然に防ぐために、様々な指標でこれらの機械を監視することが重要です。Vibration モニタリングは、重大な結果を引き起こす前に初期の故障を迅速に検出する、最も一般的に使用されている方法の1つです。従って、振動モニタリングの実施は、より良い財務結果を保証する多くの利点をもたらします:

  • 稼働時間と生産量を増加させる
  • 予期せぬdowntime修理作業を防ぐ
  • 効率的なメンテナンス計画に貢献

米国石油協会(API)は、機械モニタリングのための規格開発の主要な提唱者であり、彼らが確立したAPI-670規格は、回転機械の多くのエンドユーザーに使用されています。1970年以来、APIは、工場受入試験(FAT)中に許容可能なシャフト振動を決定するための適切な測定機器として、proximity 。API670はその後、ギアボックスのハウジング振動測定のための温度と材質に関する内容で補足されました。

2001年、API 670規格は再度改訂され、機械保護規格という名称が与えられた。それ以来、API 670は世界で最も適用されている振動モニタリングの標準となりました。

図4はAPI規格から引用したもので、軸振動を適切に監視するために、流体動圧軸受を備えた遠心圧縮機に少なくとも2つの軸方向振動センサと2組の半径方向振動センサ(XとY)を設置しなければならないことを示しています。また、経験から、ハウジングの振動を監視するために、少なくとも1組の地震振動センサをベアリングハウジングに取り付けることをお勧めします。

図4.流体軸受付き遠心式コンプレッサーの API 670 標準システム構成。

センサー

Istecは、信頼できるサプライヤーから最も正確で信頼性の高い測定システムとセンサーを提供し、機械の安全性と可用性を最大限に高めるためのあらゆるサポートを提供します。

3段遠心コンプレッサーの監視には、ラジアル振動を測定するためにインペラーごとに少なくとも1つのセンサーを取り付け、ギアボックスの振動を測定するために少なくとも1つの地震トランスデューサを取り付けることをお勧めします。4-20mAの信号はPLC/DCに送ることができ、バッファリングされた生信号は振動解析に使用できます。全体像を把握するためには、2つのセンサーを使用して、各ベアリングにXY測定も取り付ける必要があります。

図5.遠心式エアコンプレッサーのセンサー位置。