JP2011065506A

JP2011065506A - 電動機予防保全装置および電動機予防保全方法

Info

Publication number: JP2011065506A
Application number: JP2009216619A
Authority: JP
Inventors: Nagao Boku; 永男朴
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2011-03-31
Also published as: CN102025231A; KR20110031093A

Abstract

【課題】圧延プラントの電動機の異常・劣化状況を総合的に把握して的確な予防保全をできるようにする。
【解決手段】圧延プラントは、交流電動機５０と、コンバータ１６ａおよびインバータ１６ｂを備えて交流電動機５０を駆動する電動機駆動装置１６と、圧延装置を制御するプラント制御装置１７と、を有する。圧延プラントの電動機予防保全装置２０は、交流電動機５０に取り付けられたセンサから得られる電動機情報と、電動機駆動装置１６から得られる電動機駆動情報と、プラント制御装置１７から得られるプラント制御情報と、を収集して保存するデータ収集保存部２０ａと、データ収集保存部２０ａに保存された情報に基いて交流電動機５０の性能を評価する評価部２０ｂと、を有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、圧延プラントで使用される電動機の予防保全装置およびその予防保全方法に関する。

圧延プラント、たとえば熱間圧延プラントでは、加熱された鉄、ステンレス鋼、アルミニウムなどのスラブ（金属片）を圧延機で圧延し、厚さ数ｍｍないし数十ｍｍで所望の板幅を有する金属板製品に仕上げる。

圧延プラントでは同期電動機などの大型電動機が使用され、長年の運転の中で、熱的・機械的・電気的なストレスによる絶縁性能の低下による絶縁破壊事故や、軸受摩耗などによる機械的損傷事故などを引き起こすおそれがある。大型電動機を多数保有する圧延プラントでは、ひとたび電動機の故障事故が発生すると、その修理や交換には多大な日数と費用がかかる。さらに、設備の信頼度を維持しながら保全コストを低減するとともに、自動的に機器の性能を把握できる監視保全への要求も高まってきている。このため、数年ごとに圧延プラントの運転を停止して絶縁診断などを行なう定期検査のほか、定時的な運転中巡回点検などの予防保全活動がユーザによって行なわれている。

一方、近年のセンサ技術、情報処理、伝送技術、診断技術の進歩は目覚しく、これらの技術を背景に、さまざまな電動機用の異常・劣化・余寿命診断システムが開発され、実用化されつつある（特許文献１、特許文献２参照）。

特開２００９−１１６４２０号公報特開２００１−２８９７３８号公報

しかし、上記のような点検、診断を行なっていても、重大な事故が突然発生することもある。たとえば、コレクタリング焼損、主機同期機の短絡環の変形、破損などの不適合が発生することもある。圧延機駆動用電動機で事故・不具合が発生すると、圧延プラントを長期間にわたってライン休止せざるを得ない場合もある。

特に海外では、日本国内のような定期点検をメーカが推薦していてもユーザがこれを実行しない場合も多い。そのため、圧延プラントの電動機を対象として、トラブルシューティング、予防保全の要求が高まってきている。

現状では、一般的に圧延プラントの電動機の保守点検は、ライン停止日での限られた時間内に限定されていることが多い。しかし、電動機の構造が複雑であるため、劣化部分の見極めと保守点検には、長時間のライン停止や多くの費用を要しており、十分な保守点検に至らずに突発的な設備故障・不具合が発生し、設備停止に至る場合もある。そのため、的確に劣化状況を把握して、保守点検ポイントを絞って、効率的な保守点検を行なえるようにする技術が求められている。

これまでも電動機診断に関して種々の技術が開発されており、現状の電動機の診断システムの検査対象は、たとえば、軸受振動値（加速度、速度、位置）、音、温度、絶縁などが挙げられる。判断基準として、注意値、危険値などの閾値を設定して設備状態を評価している。しかし、実際には、電動機の使用条件、用途、環境、運転状況（負荷、回転速度などの変化）、使用年数などが個々のケースで異なるため、画一的な評価は難しいものであった。定期的保守点検などから得られるこれらの諸条件を長時間にわたって監視し、それぞれの電動機の性能劣化を示す指標を抽出し、性能を的確に総合的に把握することが重要である。

この発明は、上述の事情に基いてなされたものであって、圧延プラントの電動機の異常・劣化状況を総合的に把握して的確な予防保全をできるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る電動機予防保全装置は、交流電動機と、コンバータおよびインバータを備えて前記交流電動機を駆動する電動機駆動装置と、圧延装置を制御するプラント制御装置と、を有する圧延プラントの電動機予防保全装置において、前記交流電動機に取り付けられたセンサから得られる電動機情報と、前記電動機駆動装置から得られる電動機駆動情報と、前記プラント制御装置から得られるプラント制御情報と、を収集して保存するデータ収集保存部と、前記データ収集保存部に保存された情報に基いて前記交流電動機の性能を評価する評価部と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る電動機予防保全方法は、交流電動機と、コンバータおよびインバータを備えて前記交流電動機を駆動する電動機駆動装置と、圧延装置を制御するプラント制御装置と、を有する圧延プラントの電動機予防保全方法において、前記交流電動機に取り付けられたセンサから得られる電動機情報と、前記電動機駆動装置から得られる電動機駆動情報と、前記プラント制御装置から得られるプラント制御情報と、を収集して保存するデータ収集保存ステップと、前記データ収集保存ステップで保存された情報に基いて前記交流電動機の性能を評価する評価ステップと、を有することを特徴とする。

この発明によれば、圧延プラントの電動機の異常・劣化状況を的確に把握して、的確な予防保全をすることができる。

本発明に係る電動機予防保全システムの一実施形態の構成を示す模式的立面図である。

図１を参照して本発明に係る電動機予防保全装置の実施形態を説明する。ここで図１は、本発明に係る圧延機の電動機予防保全システムの一実施形態の構成を示す模式的立面図である。

電動機５０は、たとえば大型の交流同期電動機であって、電動機駆動装置１６によって駆動される。電動機５０は、図示しない固定子の中で回転子が回転するものであって、回転子に固定された回転軸２が軸受３で回転支持されている。電動機５０は発熱するので、冷却ユニットクーラー６が取り付けられて、これによって電動機５０が冷却されるように構成されている。

電動機駆動装置１６は、交流を直流に変換するコンバータ１６ａと、直流を交流に変換するインバータ１６ｂとを有し、交流電力の周波数を変化させて電動機５０に供給し、電動機５０を可変速で駆動するものである。

プラント制御装置１７は、電動機駆動装置１６の制御を含めて、圧延プラント全体を制御するものであって、図示しない圧延装置の圧延荷重のオン・オフのタイミングなども制御する。

プラント制御装置１７および電動機駆動装置１６は、制御ネットワーク１８を介して電動機予防保全装置２０に接続されている。

電動機５０には種々のセンサが取り付けられている。すなわち、冷却ユニットクーラー６の吸気温度を測定する吸気温度計７、冷却ユニットクーラー６の排気温度を測定する排気温度計８、軸受３の温度を測定する軸受温度計９、軸受３の給油流量を測定する軸受給油流量計１０、回転軸２のスラスト変位を測定するスラスト変位計１１、冷却ユニットクーラー６の漏水を検出する冷却ユニットクーラー漏水検出装置１２、固定子巻線の温度を測定する固定子巻線温度計１３、軸受３の振動（加速度、速度、位置）を測定する軸受振動測定装置１４が取り付けられている。

これらのセンサの出力信号は、電動機情報として、リモート入出力盤（リモートＩ／Ｏ盤）１５を介して制御ネットワーク１８に送られ、さらに、電動機予防保全装置２０に送られるようになっている。

電動機予防保全装置２０は、データ収集保存部２０ａと、評価部２０ｂと、表示部２０ｃとを有する。データ収集保存部２０ａは、電動機５０に取り付けられた前記種々のセンサからの出力信号を、電動機情報として、リモート入出力盤１５および制御ネットワーク１８を介して収集して保存する。データ収集保存部２０ａはさらに、電動機駆動装置１６から制御ネットワーク１８を介して送られる電動機駆動情報と、プラント制御装置１７から制御ネットワーク１８を介して送られるプラント制御情報をも収集して保存する。

電動機駆動情報には、電動機５０の実効電流値（ＲＭＳ）、瞬時電流値、瞬時電圧値などの情報が含まれる。また、プラント制御情報には、圧延装置の操業状態、すなわち、圧延材噛み込みタイミング、圧延荷重などの情報が含まれる。

評価部２０ｂは、データ収集保存部２０ａに保存された電動機情報、電動機駆動情報およびプラント制御情報に基づいて、評価モデルを用いて電動機の性能評価を行なう。

表示部２０ｃは、評価部２０ｂで評価した結果を、表示装置、音声出力装置や印刷装置などに出力する。

たとえば、電動機５０の実効電流値は、電動機５０の固定子巻線の温度上昇に直接影響を与えている。そのため、固定子巻線の温度を固定子巻線温度計１３で直接測定するのみならず、実効電流値を測定して保存することにより、電動機５０の固定子巻線の温度上昇の原因を特定でき、また、その他の不具合を特定することもできる。

同様に、電動機５０の可変運転条件（負荷や回転速度などの変化）における電動機５０の操業データ、制御データなどを用いることにより、電動機５０のその時点での性能、異常診断、劣化診断、故障原因診断（トラブルシューティング）、余寿命評価などの予防保全を的確に行なうことができる。

２ … 回転軸
３ … 軸受
６ … 冷却ユニットクーラー
７ … 吸気温度計
８ … 排気温度計
９ … 軸受温度計
１０ … 軸受給油流量計
１１ … スラスト変位計
１２ … 冷却ユニットクーラー漏水検出装置
１３ … 固定子巻線温度計
１４ … 軸受振動測定装置
１５ … リモート入出力盤（リモートＩ／Ｏ盤）
１６ … 電動機駆動装置
１６ａ … コンバータ
１６ｂ … インバータ
１７ … プラント制御装置
１８ … 制御ネットワーク
２０ … 電動機予防保全装置
２０ａ … データ収集保存部
２０ｂ … 評価部
２０ｃ … 表示部
５０ … 電動機

Claims

交流電動機と、コンバータおよびインバータを備えて前記交流電動機を駆動する電動機駆動装置と、圧延装置を制御するプラント制御装置と、を有する圧延プラントの電動機予防保全装置において、
前記交流電動機に取り付けられたセンサから得られる電動機情報と、前記電動機駆動装置から得られる電動機駆動情報と、前記プラント制御装置から得られるプラント制御情報と、を収集して保存するデータ収集保存部と、
前記データ収集保存部に保存された情報に基いて前記交流電動機の性能を評価する評価部と、
を有することを特徴とする電動機予防保全装置。
前記電動機情報は、前記交流電動機の巻線温度、軸受温度、スラスト変位量、軸受振動量のうちの少なくとも一つの情報を含むこと、を特徴とする請求項１に記載の電動機予防保全装置。
前記電動機駆動情報は、前記電動機駆動装置の実効電流値、瞬時電流値、瞬時電圧値のうちの少なくとも一つの情報を含むこと、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動機予防保全装置。
前記プラント制御情報は、前記圧延装置の圧延荷重の大きさおよび圧延荷重のオン・オフのタイミングのうちの少なくとも一つの情報を含むこと、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電動機予防保全装置。
交流電動機と、コンバータおよびインバータを備えて前記交流電動機を駆動する電動機駆動装置と、圧延装置を制御するプラント制御装置と、を有する圧延プラントの電動機予防保全方法において、
前記交流電動機に取り付けられたセンサから得られる電動機情報と、前記電動機駆動装置から得られる電動機駆動情報と、前記プラント制御装置から得られるプラント制御情報と、を収集して保存するデータ収集保存ステップと、
前記データ収集保存ステップで保存された情報に基いて前記交流電動機の性能を評価する評価ステップと、
を有することを特徴とする電動機予防保全方法。