JP2005127822A - ライダーリングの摩耗計測装置および摩耗寿命予測方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 防爆構造を備え、運転中のライダーリングの摩耗量を直接計測できるライダーリングの摩耗計測装置およびライダーリングの摩耗寿命を高精度に予測することができるライダーリングの摩耗予測方法を提供すること。
【解決手段】 ライダーリング４が装着されたピストン２の外周面と対向するシリンダ１の側壁にセンサ取付孔１２を貫通して設け、このセンサ取付孔１２に前記ピストン２の外周面との距離を検出する防爆構造のセンサ１１を取り付け、このセンサ１１からの検出信号を受信する受信器１５を設けるとともに、この受信器１５と前記センサ１１との間に伝送ボックス１６を介装するようにする。
これにより、防爆構造のセンサ１１と伝送ボックス１６を介して受信器１５に接続することで、本質安全防爆構造を確保しながら直接ライダーリング４の摩耗量が計測できるようになる。
【選択図】 図１
【解決手段】 ライダーリング４が装着されたピストン２の外周面と対向するシリンダ１の側壁にセンサ取付孔１２を貫通して設け、このセンサ取付孔１２に前記ピストン２の外周面との距離を検出する防爆構造のセンサ１１を取り付け、このセンサ１１からの検出信号を受信する受信器１５を設けるとともに、この受信器１５と前記センサ１１との間に伝送ボックス１６を介装するようにする。
これにより、防爆構造のセンサ１１と伝送ボックス１６を介して受信器１５に接続することで、本質安全防爆構造を確保しながら直接ライダーリング４の摩耗量が計測できるようになる。
【選択図】 図１
Description
この発明はライダーリングの摩耗計測装置および摩耗寿命予測方法に関し、水平型往復動圧縮機のピストン外周に装着されるライダーリングの摩耗量を直接計測できるとともに、ライダーリングの摩耗寿命を高精度に予測できるようにしたものである。
一般に水平型往復動圧縮機などにあっては、図６に示すように、シリンダ１内を水平方向に往復動するピストン２の外周にシール用のピストンリング３に加え、荷重支持用のライダーリング４を装着してピストン２の荷重をシリンダ１で支持するようにしている。
このライダーリングは、ピストンとシリンダライナとの間に規定範囲内のクリアランスを確保すると同時に、シリンダライナに比べて軟質材で作ることで往復動に伴ってライダーリングを摩耗させ、保守整備時にライダーリングを交換することでシリンダライナの交換を不要とするようにしている。
このため、ライダーリングの摩耗量を知る必要があり、古くは、規定時間運転する毎に定期的に圧縮機を停止させ、開放してピストンとシリンダライナとのクリアランスをシックネスゲージなどで計測していたが、近年、連続運転しながらライダーリングの摩耗量を計測する方法が種々提案されている。
例えば特許文献１には、ライダーリングの摩耗検出装置として、ピストンの往復動範囲のシリンダ内周面に設けられ、シリンダの径方向の空間長を検出するためのクリアランスセンサ(例えば、図６中に記号５で示す)と、このクリアランスセンサの出力信号からピストンとの空間長を示す信号のみを抽出する信号抽出手段と、この信号抽出手段から出力される抽出信号を表示する表示手段とを備えて構成されている。
また、特許文献２には、ライダーリングの摩耗計測装置として、ピストンヘッドの上死点に符合させてシリンダライナに取付孔を形成し、この取付孔に変位ピックアップ(例えば、図６中に記号５で示す)を設けるとともに、この変位ピックアップにこれにより検出した変位信号を増幅してモニタに表示するドライバを接続して構成してある。
これらのいずれのライダーリングの摩耗計測装置によっても、運転中であってもライダーリングの摩耗量を計測することができる。
実開昭６２−１５８３０４号公報
実開昭６２−１９３５０７号公報
ところが、圧縮機が、液化石油ガス（ＬＰＧ）や液化天然ガス（ＬＮＧ）などの貯蔵設備に設置され貯蔵タンクから蒸発する蒸発ガス（ＢＯＧ）またはその他一般可燃性ガスを取扱いガスとする場合には、危険環境での使用となり、防爆構造電気機械器具型式検定に適合するものでなければならず、かかる構造についての具体的な言及がなされていない。
この発明はかかる従来技術の現状に鑑みてなされたもので、防爆構造を備え、運転中のライダーリングの摩耗量を直接計測できるライダーリングの摩耗計測装置およびライダーリングの摩耗寿命を高精度に予測することができるライダーリングの摩耗予測方法を提供しようとするものである。
上記課題を解決するため、この発明の請求項１記載のライダーリングの摩耗計測装置は、ライダーリングが装着されたピストンの外周面と対向するシリンダ側壁にセンサ取付孔を貫通して設け、このセンサ取付孔に前記ピストン外周面との距離を検出する防爆構造のセンサを取り付け、このセンサからの検出信号を受信する受信器を設けるとともに、この受信器と前記センサとの間に伝送ボックスを介装してなることを特徴とするものである。
このライダーリングの摩耗計測装置によれば、ライダーリングが装着されたピストンの外周面と対向するシリンダ側壁にセンサ取付孔を貫通して設け、このセンサ取付孔に前記ピストン外周面との距離を検出する防爆構造のセンサを取り付け、このセンサからの検出信号を受信する受信器を設けるとともに、この受信器と前記センサとの間に伝送ボックスを介装するようにしており、防爆構造のセンサと伝送ボックスを介して受信器に接続することで、本質安全防爆構造を確保しながら直接ライダーリングの摩耗量を計測できるようにしている。
また、この発明の請求項２記載のライダーリングの摩耗計測装置は、請求項１記載の構成に加え、前記センサを渦電流式センサで構成するとともに、このセンサと前記伝送ボックスをセンサケーブルで接続して並列共振回路を形成したことを特徴とするものである。
このライダーリングの摩耗計測装置によれば、前記センサを渦電流式センサで構成するとともに、このセンサと前記伝送ボックスをセンサケーブルで接続して並列共振回路を形成するようにしており、渦電流式センサによってセンサに供給する高周波電流で被測定物であるピストンに渦電流を発生させ、ピストンとの距離の変化により変わる渦電流を、センサのコイルでインダクタンスの変化として検出し、伝送ボックス内のコンデンサとセンサケーブルの容量の和で並列共振回路を形成し、渦電流によるインダクタンス変化を共振特性の変化に変えることができるようになる。
さらに、この発明の請求項３記載のライダーリングの摩耗計測装置は、請求項１または２記載の構成に加え、前記伝送ボックスと前記受信器との間に測定用高周波に対して低リアクタンスとなり電源周波数に対して高リアクタンスとなる安全保持器を設けたことを特徴とするものである。
このライダーリングの摩耗計測装置によれば、前記伝送ボックスと前記受信器との間に測定用高周波に対して低リアクタンスとなり電源周波数に対して高リアクタンスとなる安全保持器を設けるようにしており、この安全保持器を設けることで測定用高周波に対して低リアクタンスとなり電源周波数に対して高リアクタンスとなるバリアを形成することができ、本質安全防爆構造にできるようになる。
また、この発明の請求項４記載のライダーリングの摩耗計測装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の構成に加え、前記センサの先端部を、非導電材のセンサカバーで覆うとともに、このセンサカバーとセンサ本体とを接合して防爆構造としたことを特徴とするものである。
このライダーリングの摩耗計測装置によれば、前記センサの先端部を、非導電材のセンサカバーで覆うとともに、このセンサカバーとセンサ本体とを接合して防爆構造としており、センサの先端部を非導電材のセンサカバーで覆って接合することで、温度や圧力に対して保護するとともに、防爆構造とするようにしている。
さらに、この発明の請求項５記載のライダーリングの摩耗計測装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の構成に加え、前記センサのセンサカバーの先端部を保護する保護部材を前記シリンダ側壁の内側に取り付けるとともに、前記センサ取付孔の基端部にセンサの先端面の位置を調整するセンサ用座金を介装することを特徴とするものである。
このライダーリングの摩耗計測装置によれば、前記センサのセンサカバーの先端部を保護する保護部材を前記シリンダ側壁の内側に取り付けるとともに、前記センサ取付孔の基端部にセンサの先端面の位置を調整するセンサ用座金を介装するようにしており、保護部材によって万一破損した場合でもセンサカバーなどがシリンダ内に侵入することを防止し、センサ用座金の厚さを変えることでセンサの先端面の位置調整ができるようにしている。
また、この発明の請求項６記載のライダーリングの摩耗予測方法は、ライダーリングが装着されたピストンの外周面までの距離の変化からライダーリングの摩耗量を検出し、この検出信号を一定時間ごとに採取するとともに、運転時間を積算し、現在までの運転時間が所定時間を越えたときに、これまでの検出時刻と摩耗量との採取情報を用いて運転時間に対する摩耗量の摩耗予想線図の傾きを演算し、この傾きに基づき最終計測点から摩耗予想線図を描き、予め定めた摩耗限界に達するまでの余寿命を求めるようにしたことを特徴とするものである。
このライダーリングの摩耗寿命予測方法によれば、ライダーリングが装着されたピストンの外周面までの距離の変化からライダーリングの摩耗量を検出し、この検出信号を一定時間ごとに採取するとともに、運転時間を積算し、現在までの運転時間が所定時間を越えたときに、これまでの検出時刻と摩耗量との採取情報を用いて運転時間に対する摩耗量の摩耗予想線図の傾きを演算し、この傾きに基づき最終計測点から摩耗予想線図を描き、予め定めた摩耗限界に達するまでの余寿命を求めるようにしており、運転時間が所定時間を越えるまでは、寿命予測を行わず、これにより摩耗量の測定精度の影響を回避するようにし、所定時間経過後に、これまでの検出時刻と摩耗量との採取情報を用いて運転時間に対する摩耗量の摩耗予想線図の傾きを演算し、この傾きに基づき最終計測点から摩耗予想線図を描くことで、予め定めた摩耗限界に達するまでの余寿命を高精度に求めることができるようになる。
さらに、この発明の請求項７記載のライダーリングの摩耗予測方法は、請求項６記載の構成に加え、前記一定時間毎の摩耗検出信号の採取を、２４時間ごとに１回とするようにしたことを特徴とするものである。
このライダーリングの摩耗寿命予測方法によれば、前記一定時間毎の摩耗検出信号の採取を、２４時間ごとに１回とするようにしており、このような一定時間を設定することで、必要な精度の余寿命の予測できるようになる。
また、この発明の請求項８記載のライダーリングの摩耗予測方法は、請求項６または７記載の構成に加え、前記所定時間経過後の運転時間を、これまでの経験に基づく前記ライダーリングの予想摩耗量が前記摩耗量の検出誤差を超えると予想される時間経過後とするようにしたことを特徴とするものである。
このライダーリングの摩耗寿命予測方法によれば、前記所定時間経過後の運転時間を、これまでの経験に基づく前記ライダーリングの予想摩耗量が前記摩耗量の検出誤差を超えると予想される時間経過後とするようにしており、摩耗量の検出誤差を超える運転時間が経過するまでは、余寿命の予測を行わないようにして、高精度の寿命予測ができるようにしている。
さらに、この発明の請求項９記載のライダーリングの摩耗予測方法は、請求項６〜８のいずれかに記載の構成に加え、前記摩耗量の予想を開始する前記所定時間を１０００時間とするようにしたことを特徴とするものである。
このライダーリングの摩耗寿命予測方法によれば、前記摩耗量の予想を開始する前記所定時間を１０００時間とするようにしており、１０００時間を経過すれば、検出誤差のない検出が可能な摩耗量を得ることができるとの経験に基づき、これ以降高精度の余寿命の予測を行うようにしている。
また、この発明の請求項１０記載のライダーリングの摩耗予測方法は、請求項６〜９のいずれかに記載の構成に加え、前記摩耗予想線図の傾きの演算を最小２乗法により行うようにしたことを特徴とするものである。
このライダーリングの摩耗寿命予測方法によれば、前記摩耗予想線図の傾きの演算を最小２乗法により行うようにしており、比較的容易に摩耗予想線図の傾きの演算ができ、必要な精度の余寿命の予測もできるようになる。
さらに、この発明の請求項１１記載のライダーリングの摩耗予測方法は、請求項６〜１０のいずれかに記載の構成に加え、前記ライダーリングの交換後は、前記摩耗量の予測に用いる前記運転時間の積算を交換後からに設定変更可能に構成したことを特徴とするものである。
このライダーリングの摩耗寿命予測方法によれば、前記ライダーリングの交換後は、前記摩耗量の予測に用いる前記運転時間の積算を交換後からに設定変更可能に構成しており、ライダーリングを交換した場合でも設定変更可能とした交換時から積算する運転時間を用いて余寿命を予測することで、交換後も高精度に余寿命の予測ができるようになる。
この発明の請求項１記載のライダーリングの摩耗計測装置によれば、ライダーリングが装着されたピストンの外周面と対向するシリンダ側壁にセンサ取付孔を貫通して設け、このセンサ取付孔に前記ピストン外周面との距離を検出する防爆構造のセンサを取り付け、このセンサからの検出信号を受信する受信器を設けるとともに、この受信器と前記センサとの間に伝送ボックスを介装するようにしたので、防爆構造のセンサと伝送ボックスを介して受信器に接続することで、本質安全防爆構造を確保しながら直接ライダーリングの摩耗量を計測することができる。
また、この発明の請求項２記載のライダーリングの摩耗計測装置によれば、前記センサを渦電流式センサで構成するとともに、このセンサと前記伝送ボックスをセンサケーブルで接続して並列共振回路を形成するようにしたので、渦電流式センサによってセンサに供給する高周波電流で被測定物であるピストンに渦電流を発生させ、ピストンとの距離の変化により変わる渦電流を、センサのコイルでインダクタンスの変化として検出し、伝送ボックス内のコンデンサとセンサケーブルの容量の和で並列共振回路を形成し、渦電流によるインダクタンス変化を共振特性の変化に変えることができ、一層高精度に摩耗量を計測することができる。
さらに、この発明の請求項３記載のライダーリングの摩耗計測装置によれば、前記伝送ボックスと前記受信器との間に測定用高周波に対して低リアクタンスとなり電源周波数に対して高リアクタンスとなる安全保持器を設けるようにしたので、この安全保持器を設けることで測定用高周波に対して低リアクタンスとなり電源周波数に対して高リアクタンスとなるバリアを形成することができ、一層安全性を高めて本質安全防爆構造にすることができる。
また、この発明の請求項４記載のライダーリングの摩耗計測装置によれば、前記センサの先端部を、非導電材のセンサカバーで覆うとともに、このセンサカバーとセンサ本体とを接合して防爆構造としたので、センサの先端部を非導電材のセンサカバーで覆って接合することで、温度や圧力に対して保護するとともに、センサ自体を本質安全防爆構造とすることができる。
さらに、この発明の請求項５記載のライダーリングの摩耗計測装置によれば、前記センサのセンサカバーの先端部を保護する保護部材を前記シリンダ側壁の内側に取り付けるとともに、前記センサ取付孔の基端部にセンサの先端面の位置を調整するセンサ用座金を介装するようにしたので、保護部材によって万一破損した場合でもセンサカバーなどがシリンダ内に侵入することを防止することができるとともに、センサ用座金の厚さを変えることでセンサの先端面の位置調整を簡単に行うことができる。
また、この発明の請求項６記載のライダーリングの摩耗予測方法によれば、ライダーリングが装着されたピストンの外周面までの距離の変化からライダーリングの摩耗量を検出し、この検出信号を一定時間ごとに採取するとともに、運転時間を積算し、現在までの運転時間が所定時間を越えたときに、これまでの検出時刻と摩耗量との採取情報を用いて運転時間に対する摩耗量の摩耗予想線図の傾きを演算し、この傾きに基づき最終計測点から摩耗予想線図を描き、予め定めた摩耗限界に達するまでの余寿命を求めるようにしたので、運転時間が所定時間を越えるまでは、寿命予測を行わず、これにより摩耗量の測定精度の影響を回避して高精度に予測でき、所定時間経過後に、これまでの検出時刻と摩耗量との採取情報を用いて運転時間に対する摩耗量の摩耗予想線図の傾きを演算し、この傾きに基づき最終計測点から摩耗予想線図を描くことで、予め定めた摩耗限界に達するまでの余寿命を高精度に求めることができる。
さらに、この発明の請求項７記載のライダーリングの摩耗予測方法によれば、前記一定時間毎の摩耗検出信号の採取を、２４時間ごとに１回とするようにしたので、このような一定時間を設定することで、必要な精度で余寿命の予測を行うことができる。
また、この発明の請求項８記載のライダーリングの摩耗予測方法によれば、前記所定時間経過後の運転時間を、これまでの経験に基づく前記ライダーリングの予想摩耗量が前記摩耗量の検出誤差を超えると予想される時間経過後とするようにしたので、摩耗量の検出誤差を超える運転時間が経過するまでは、余寿命の予測を行わないようにして検出誤差の影響を回避することができるとともに、演算による余寿命を高精度に予測することができる。
さらに、この発明の請求項９記載のライダーリングの摩耗予測方法によれば、前記摩耗量の予想を開始する前記所定時間を１０００時間とするようにしたので、１０００時間を経過すれば検出誤差のない摩耗量を得ることができるとの経験に基づき、これ以降高精度の余寿命の予測を行うことができる。
また、この発明の請求項１０記載のライダーリングの摩耗予測方法によれば、前記摩耗予想線図の傾きの演算を最小２乗法により行うようにしたので、比較的容易に摩耗予想線図の傾きの演算を行うことができるとともに、必要な精度の余寿命の予測も行うことができる。
さらに、この発明の請求項１１記載のライダーリングの摩耗予測方法によれば、前記ライダーリングの交換後は、前記摩耗量の予測に用いる前記運転時間の積算を交換後からに設定変更可能に構成したので、ライダーリングを交換した場合でも設定変更可能とした交換時から積算する運転時間を用いて余寿命を予測することで、交換後も高精度に余寿命の予測を行うことができる。
以下、この発明の実施の形態について図面に基づき詳細に説明する。
図１および図２は、この発明のライダーリングの摩耗計測装置の一実施の形態にかかり、図１は全体の概略構成図、図２はセンサおよびその取付状態の断面図である。
図１および図２は、この発明のライダーリングの摩耗計測装置の一実施の形態にかかり、図１は全体の概略構成図、図２はセンサおよびその取付状態の断面図である。
このライダーリングの摩耗計測装置１０は、図１に示すように、例えば液化天然ガスの貯蔵設備に備えられる蒸発ガス（ＢＯＧ）圧縮機等の危険環境に設置される圧縮機で、シリンダ１内を水平方向に往復動するピストン２の外周に取り付けられた荷重支持用のライダーリング４の摩耗量を運転中に計測できるようにするものであり、危険環境での使用に対する防爆構造電気機械器具型式検定に適合するものである。
このライダーリングの摩耗計測装置１０は、防爆構造のセンサ１１を備え、例えば渦電流式センサで構成されており、図２に拡大して示すように、センサ本体１１ａのコイルなどが位置する先端部が非導電性のセンサカバー１１ｂで覆ってあり、例えばセラミックス製のセンサカバー１１ｂが被せられ、センサ本体１１ａと接合してある。
このセンサ１１では、センサ本体１１ａがステンレス製とされ、セラミックス製のセンサカバー１１ｂとの熱膨張差を考慮して銀ロウで接合してあり、これによって防爆構造を確保するようにしてある。
また、このセンサ１１では、中間部に大径のフランジ状のシール部１１ｃが設けられるとともに、シール部１１ｃの前方にネジ部１１ｄが形成され、シリンダ１に取り付けることができるようになっている。
このようなセンサ１１を取り付けるため圧縮機側には、シリンダ１およびシリンダライナ１ａのピストン２の外周面と対向する位置に、貫通するセンサ取付孔１２が形成され、シリンダ１のセンサ取付孔１２の中間部にシリンダ１の内側に向かって小径となる段差状のシール面１２ａが形成してあり、このシール面１２ａにセンサ１１のシール部１１ｃを当てるようにしたとき、センサ１１の先端面をシリンダライナ１ａのライナ面に合せるようにしてある。
そして、これらセンサ１１のシール部１１ｃとセンサ取付孔１２のシール面１２ａとの間に厚さの異なるシール用のガスケットを兼ねるセンサ用座金１３を選択して入れることで、センサ１１の先端面の位置を調整できるようにしてある。
さらに、センサ取付孔１２のシリンダライナ１ａ部分は、センサ１１の先端部より大径とされ、センサ１１の先端部外周を覆う保護部材１４が配置され、万一センサカバー１１ｂが破損した場合でもシリンダ１内への侵入を極力防止するようにしてあり、保護部材１４がテフロン(登録商標）製とされ、ボルト（材質は、例えばＳＣＭ４４０のものが用いられ、渦電流に影響がないことを確認済み）で、シリンダ１の内側から取り付けてある。
このライダーリングの摩耗計測装置１０では、センサ１１からの検出信号を受信する受信器１５を備えており、センサ１１と受信器１５との間に伝送ボックス１６が設けられ、センサ１１と伝送ボックス１６とがフレキシブルチューブつきのセンサケーブル１７で接続され、伝送ボックス１６と受信器１５とがコルゲートつきの伝送ケーブル１８で接続され、防爆構造を確保できるようにしてある。
この伝送ボックス１６は、受信器１５からの高周波電流のターミネイト、フィードバック用の帰還電流出力ターミナル、センサ１１との共振回路用コンデンサおよび共振特性変化検出用ハーフブリッジが備えてある。
そして、この伝送ボックス１６とセンサケーブル１７で接続されたセンサ１１は、伝送ボックス１６内のコンデンサとセンサケーブル１７の容量の和で、並列共振回路を形成し、渦電流によるインダクタンス変化を共振特性の変化に置きかえるようにしてある。
さらに、受信器１５の入口には、安全保持器１９が設けてあり、高耐圧コンデンサと抵抗とを備え、測定用の高周波に対しては低リアクタンス、電源周波数に対しては、高リアクタンスとなり、バリアを形成するようにしてある。
また、受信器１５には、発信器が備えられ、センサ１１に高周波電流を供給して被測定物であるピストン２の外周面に渦電流を発生させる一方、増幅器、検波回路、リニアライザを備え、センサ１１からピストン２の外周面までの距離の変化により変化する渦電流の強さを、センサ１１のコイルのインダクタンス変化として検出し、この検出信号を増幅し、直線化して変位出力としてピストン２の外周面までのギャップの変化に追従した信号を出力するとともに、ボトムホールド回路を備え、変位出力の交流成分のボトムホールドを行い、変換出力としてギャップの最小値を出力するようになっており、このギャップの最小値からライダーリング４の摩耗量を知ることができる。
そして、このライダーリング４の摩耗量の検出結果がライダーリング摩耗監視盤２０に出力され、摩耗量の表示や記録、警報などの監視を行うようになっている。
このようなライダーリングの摩耗計測装置１０によれば、ライダーリング４が装着されたピストン２の外周面と対向するシリンダ１およびシリンダライナ１ａにセンサ取付孔１２を貫通して設け、このセンサ取付孔１２にピストン２の外周面との距離を検出する防爆構造のセンサ１１を取り付け、このセンサ１１からの検出信号を受信する受信器１５を設けるとともに、この受信器１５とセンサ１１との間に伝送ボックス１６を介装するようにしたので、防爆構造のセンサ１１と伝送ボックス１６を介して受信器１５に接続することで、本質安全防爆構造を確保しながら直接ライダーリング４の摩耗量を計測することができる。
また、センサ１１を渦電流式センサで構成するとともに、このセンサ１１と伝送ボックス１６をセンサケーブル１７で接続して並列共振回路を形成するようにしたので、渦電流式センサ１１によってセンサに供給する高周波電流で被測定物であるピストン２に渦電流を発生させ、ピストン２との距離の変化により変わる渦電流を、センサ１１のコイルでインダクタンスの変化として検出し、伝送ボックス１６内のコンデンサとセンサケーブル１７の容量の和で並列共振回路を形成し、渦電流によるインダクタンス変化を共振特性の変化に変えることができ、一層高精度に摩耗量を計測することができる。
さらに、伝送ボックス１６と受信器１５との間に安全保持器１９を設けるようにしたので、この安全保持器１９を設けることで測定用高周波に対して低リアクタンスとなり電源周波数に対して高リアクタンスとなるバリアを形成することができ、一層安全性を高めて本質安全防爆構造にすることができる。
また、センサ１１の先端部を、非導電材のセンサカバー１１ｂで覆うとともに、このセンサカバー１１ｂとセンサ本体１１ａとを銀ロウで接合して防爆構造としたので、センサ１１の先端部を覆う非導電材のセンサカバー１１ｂで、温度や圧力に対して保護するとともに、センサ自体を本質安全防爆構造とすることができる。
さらに、センサ１１のセンサカバー１１ｂの先端部を保護する保護部材１４をシリンダ１の側壁の内側に取り付けるとともに、センサ取付孔１２の基端部のシール面１２ａにセンサ１１の先端面の位置を調整するセンサ用座金１３を介装するようにしたので、保護部材１４によって万一破損した場合でもセンサカバー１１ｂなどがシリンダ１内に侵入することを防止することができるとともに、センサ用座金１３の厚さを変えることでセンサ１１の先端面の位置調整を簡単に行うことができる。
次ぎに、このライダーリングの摩耗計測装置１０による計測結果を利用して行うライダーリングの摩耗予測方法について、図３〜図５により説明する。
このライダーリングの摩耗予測は、図１に示すように、中央制御室に設置された寿命監視システムのコンピュータ、モニタ、印刷表示装置などによって行われ、運転条件やシリンダライナの摺動面の状態によって徐々に変化するライダーリングの摩耗を過去、現在の摩耗速度データをもとに高精度に予測するものである。
このライダーリングの摩耗予測では、コンピュータで摩耗データおよびその時刻の採取と運転時間を積算するようにし、例えばデータの採取は実運転時間で２４時間ごとに１回採取するとともに、データを少なくとも２年間記録するようにしている。これは、通常の運転では、２年の間にライダーリングンの交換が行われることから、摩耗量の予測のためには、少なくとも２年間のデータがあれば良い。
このライダーリングの摩耗予測では、コンピュータで摩耗データおよびその時刻の採取と運転時間を積算するようにし、例えばデータの採取は実運転時間で２４時間ごとに１回採取するとともに、データを少なくとも２年間記録するようにしている。これは、通常の運転では、２年の間にライダーリングンの交換が行われることから、摩耗量の予測のためには、少なくとも２年間のデータがあれば良い。
また、このライダーリングの摩耗予測では、ライダーリングが新しい状態から運転時間が１０００時間に達するまでは、摩耗予測は行わないようにしてある。
これは、摩耗量のセンサによる計測誤差が０．２ｍｍあるのに対し、これまでの経験上、１０００時間運転時でのライダーリングの摩耗量は、０．２〜０．３ｍｍと予想され、高精度に予測することができないことおよびこの間にライダーリングの寿命が来ることもなく、特に予測する必要もないからである。
このように運転時間が１０００時間以下では、摩耗予測を行いわないことから、ライダーリングを交換した場合には、摩耗予測に用いる運転積算時間をリセットする必要があり、交換時に忘れた場合でも、交換時に時間を戻してこれをリセットした状態にできるようにしてある。
このような条件で行う具体的なライダーリングの摩耗予測は、図３にフロー図を示すように、積算運転時間Ｘ１を取り込み、現在装着中のライダーリングの使用時間である運転積算時間が１０００時間以上であるかどうかを判断する。
そして、現在までの運転積算時間が１０００時間以下の場合には、ライダーリングの摩耗予測は行わず、図４(ａ)に示すように、終了する。
一方、現在までの運転積算時間が１０００時間を越えている場合には、ライダーリングの摩耗予測を開始し、摩耗予測線図を計算によって求める。
このため、現在までに採取した積算時間Ｘｎでのライダーリングの摩耗量Ｙｎを用い、これらのデータに基づきライダーリングの摩耗予測線図を数式１で表すことができると仮定する。
この数式１で表すことができるとした場合の直線の傾きｋを、これまでに採取したデータ(Ｘ１、Ｙ１)、(Ｘ２、Ｙ２)、…、(Ｘｎ、Ｙｎ)を用いて最小２乗法によって求める。
すると、この直線の傾きｋは、数式２で計算することができる。
すると、この直線の傾きｋは、数式２で計算することができる。
なお、この摩耗予測線の傾きの計算には、図５に示すように、ライダーリングを装着してから最終計測点までの期間(１)とコンピュータに記憶されている最大２年間の期間(２)のどちらか短い期間のデータが用いられる。
こうして、傾きｋを求めた後、図４(ｂ)に示すように、最終計測点、すなわち最新データ(Ｘｎ、Ｙｎ)に連続して摩耗予測線を引く。
このようにして摩耗予測線を引くことで、予め定めたライダーリングの摩耗限界とから余寿命時間を計算することができる。
さらに、これまでの圧縮機の積算運転時間と実際の経過時間から稼動率を計算し、この稼動率と余寿命時間から寿命到達年月日を計算し、予測することができる。
なお、データの採取に際しては、最新の計測データとその１回前の計測データを比較し、ライダーリングの摩耗量の値に０．３５ｍｍ以上の差がある場合には、警報を発するようにする。これは、計器誤差が０．２ｍｍ、運転温度による熱膨張変化が０．１５ｍｍあるが、これらの和である０．３５ｍｍを超える値の差があることを警告する必要があるためである。
このようなライダーリングの摩耗予測方法によれば、ライダーリングが装着されたピストンの外周面までの距離の変化からライダーリングの摩耗量を検出し、この検出信号を一定時間ごとに採取するとともに、運転時間を積算し、現在までの運転時間が所定時間を越えたときに、これまでの検出時刻と摩耗量との採取情報を用いて運転時間に対する摩耗量の摩耗予想線図の傾きを演算し、この傾きに基づき最終計測点から摩耗予想線図を描き、予め定めた摩耗限界に達するまでの余寿命を求めるようにしたので、運転時間が所定時間を越えるまでは、寿命予測を行わず、これにより摩耗量の測定精度の影響を回避して高精度に予測でき、所定時間経過後に、これまでの検出時刻と摩耗量との採取情報を用いて運転時間に対する摩耗量の摩耗予想線図の傾きを演算し、この傾きに基づき最終計測点から摩耗予想線図を描くことで、予め定めた摩耗限界に達するまでの余寿命を高精度に求めることができる。
さらに、一定時間毎の摩耗検出信号の採取を、実運転時間の２４時間ごとに１回とすることで、必要な精度で余寿命の予測を行うことができる。
また、所定時間経過後の運転時間を、これまでの経験に基づくライダーリングの予想摩耗量が摩耗量の検出誤差を超えると予想される時間経過後とするようにしたので、摩耗量の検出誤差を超える運転時間が経過するまでは、余寿命の予測を行わないようにして検出誤差の影響を回避することができるとともに、演算による余寿命を高精度に予測することができる。
さらに、摩耗量の予想を開始する所定時間を１０００時間とするようにしたので、１０００時間を経過すれば検出誤差のない摩耗量を得ることができるとの経験に基づき、これ以降高精度の余寿命の予測を行うことができる。
また、摩耗予想線図の傾きの演算を最小２乗法により行うようにしたので、比較的容易に摩耗予想線図の傾きの演算を行うことができるとともに、必要な精度の余寿命の予測も行うことができる。
さらに、ライダーリングの交換後は、摩耗量の予測に用いる運転時間の積算を交換後からに設定変更可能としたので、ライダーリングを交換した場合でも設定変更可能とした交換時から積算する運転時間を用いて余寿命を予測することで、交換後も高精度に余寿命の予測を行うことができる。
１ シリンダ
１ａ シリンダライナ
２ ピストン
３ ピストンリング
４ ライダーリング
１０ ライダーリングの摩耗計測装置
１１ センサ
１１ａ センサ本体
１１ｂ センサカバー
１１ｃ シール部
１１ｄ ネジ部
１２ センサ取付孔
１２ａ シール面
１３ センサ用座金
１４ 保護部材
１５ 受信器
１６ 伝送ボックス
１７ センサケーブル
１８ 伝送ケーブル
１９ 安全保持器
２０ ライダーリング摩耗監視盤
１ａ シリンダライナ
２ ピストン
３ ピストンリング
４ ライダーリング
１０ ライダーリングの摩耗計測装置
１１ センサ
１１ａ センサ本体
１１ｂ センサカバー
１１ｃ シール部
１１ｄ ネジ部
１２ センサ取付孔
１２ａ シール面
１３ センサ用座金
１４ 保護部材
１５ 受信器
１６ 伝送ボックス
１７ センサケーブル
１８ 伝送ケーブル
１９ 安全保持器
２０ ライダーリング摩耗監視盤
Claims (11)
- ライダーリングが装着されたピストンの外周面と対向するシリンダ側壁にセンサ取付孔を貫通して設け、このセンサ取付孔に前記ピストン外周面との距離を検出する防爆構造のセンサを取り付け、このセンサからの検出信号を受信する受信器を設けるとともに、この受信器と前記センサとの間に伝送ボックスを介装してなることを特徴とするライダーリングの摩耗計測装置。
- 前記センサを渦電流式センサで構成するとともに、このセンサと前記伝送ボックスをセンサケーブルで接続して並列共振回路を形成したことを特徴とする請求項１記載のライダーリングの摩耗計測装置。
- 前記伝送ボックスと前記受信器との間に測定用高周波に対して低リアクタンスとなり電源周波数に対して高リアクタンスとなる安全保持器を設けたことを特徴とする請求項１または２記載のライダーリングの摩耗計測装置。
- 前記センサの先端部を、非導電材のセンサカバーで覆うとともに、このセンサカバーとセンサ本体とを接合して防爆構造としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のライダーリングの摩耗計測装置。
- 前記センサのセンサカバーの先端部を保護する保護部材を前記シリンダ側壁の内側に取り付けるとともに、前記センサ取付孔の基端部にセンサの先端面の位置を調整するセンサ用座金を介装することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のライダーリングの摩耗計測装置。
- ライダーリングが装着されたピストンの外周面までの距離の変化からライダーリングの摩耗量を検出し、この検出信号を一定時間ごとに採取するとともに、運転時間を積算し、現在までの運転時間が所定時間を越えたときに、これまでの検出時刻と摩耗量との採取情報を用いて運転時間に対する摩耗量の摩耗予想線図の傾きを演算し、この傾きに基づき最終計測点から摩耗予想線図を描き、予め定めた摩耗限界に達するまでの余寿命を求めるようにしたことを特徴とするライダーリングの摩耗寿命予測方法。
- 前記一定時間毎の摩耗検出信号の採取を、２４時間ごとに１回とするようにしたことを特徴とする請求項６記載のライダーリングの摩耗寿命予測方法。
- 前記所定時間経過後の運転時間を、これまでの経験に基づく前記ライダーリングの予想摩耗量が前記摩耗量の検出誤差を超えると予想される時間経過後とするようにしたことを特徴とする請求項６または７記載のライダーリングの摩耗寿命予測方法。
- 前記摩耗量の予想を開始する前記所定時間を１０００時間とするようにしたことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のライダーリングの摩耗寿命予測方法。
- 前記摩耗予想線図の傾きの演算を最小２乗法により行うようにしたことを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載のライダーリングの摩耗寿命予測方法。
- 前記ライダーリングの交換後は、前記摩耗量の予測に用いる前記運転時間の積算を交換後からに設定変更可能に構成したことを特徴とする請求項６〜１０のいずれかに記載のライダーリングの摩耗寿命予測方法。
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