JP2014162641A - スクリューコンベアの保守管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粉体を貯蔵する粉体貯蔵容器から粉体を定量的に排出する工程において、スクリューコンベアの羽根部の交換作業に伴う装置稼働率の低下を抑制して生産性を向上させることができるスクリューコンベアの保守管理方法を提供すること。
【解決手段】スクリューコンベアの保守管理方法を、電気駆動部４に流れる電流値を検出し、該電流値から搬送スクリュー３２の羽根部３２２の摩耗度合いを推定する工程を含むスクリューコンベアの保守管理方法とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、スクリューコンベアの保守管理方法に関する。又、本発明は、更に詳しくは、スクリューコンベアを備える粉体定量供給装置によって、粉体状の原料を定量的に供給する工程を含む操業において、好ましく用いることができるスクリューコンベアの保守管理方法に関する。

例えば、銅製錬における自熔炉への粉体状の原料の供給時には、粉体状の原料を貯蔵する粉体貯蔵容器から、粉体状の原料を定量的に切り出して、反応器である自熔炉へと定量的に提供する必要がある。このような、粉体の定量供給を行う工程においては、通常、図１に示すような粉体定量供給装置１が、一般的な定量切り出し手段として広く用いられている。この粉体定量供給装置１は、粉体貯蔵容器２の下部に、スクリューコンベア３を備えるものである。

しかし、スクリューコンベア３は、操業の継続に伴って図２に示す搬送スクリュー３２の羽根部３２２の摩耗が進行した場合に、羽根部３２２の先端部とケーシング３１との間に設けられたクリアランスである隙間Ｗの幅が序々に拡大する。この隙間Ｗの幅が一定以上の大きさに達すると、粉体が一度に過剰に流出してしまうフラッシング現象が煩雑に発生するようになる。フラッシング現象の発生は、定量供給の安定性を損ね、品質の低下にもつながるため、これを防ぐ手段が求められる。

フラッシング現象の発生を抑制するための手段として、粉体の追加充填のタイミングと追加量を最適に制御することによる抑制方法（特許文献１参照）や、スクリューコンベアのインバータ制御の調整によって切り出し量を随時最適に制御する方法（特許文献２参照）等が、提案されている。しかし、これらの制御方法により、操業条件を調整したとしても、上述した羽根部の摩耗に起因するフラッシング現象や、或いは、搬送効率の低下については、それを充分に抑制することは難しかった。

そこで、搬送スクリューの各部を相対的に耐摩耗性の異なる材料で形成し、耐摩耗性の低い一部分だけを、容易に交換できる構成とすることによって、羽根部の摩耗進行時の交換作業の作業負担を軽減したスクリューコンベアが提案されている（特許文献３参照）。

特開昭５９−２０３０１３号公報 特開２００９−２７４７９９号公報 特開２００３−３３６４８９号公報

ここで、搬送スクリューの交換の要否を判断するためには、当該スクリューコンベアを完全に停止して、搬送スクリューの摩耗度合いを点検口等から直接測定する必要がある。この点については、特許文献３に記載のスクリューコンベアであっても、従来のスクリューコンベアと何ら変わるところはない。このため、搬送スクリューの摩耗度合いを測定するための一時的操業停止が、依然として、粉体状の原料を定量的に供給する工程を含む操業の生産性向上を妨げる一因となっていた。

本発明は、搬送スクリューの交換作業に伴う操業停止回数を最小化して、当該スクリューコンベアを含む粉体定量供給装置の稼働効率を向上させることができるスクリューコンベアの保守管理方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、搬送スクリューを駆動するスクリューコンベアにおいて、電気駆動部の電流値と、搬送スクリューの羽根部の摩耗度合いとの間に、一定の相関があり、当該電流値を測定することにより、間接的に搬送スクリューの摩耗度合いを十分に有意な精度で推定できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のものを提供する。

（１） スクリューコンベアの保守管理方法であって、電気駆動部に流れる電流値を検出し、該電流値から搬送スクリューの羽根部の摩耗度合いを推定する工程を含むスクリューコンベアの保守管理方法。

（２） 前記制御電流値が所定の管理基準値の範囲外に達したときに、前記羽根部の交換を行う（１）に記載のスクリューコンベアの保守管理方法。

（３） 前記管理基準値を前記スクリューコンベアに投入する粉体の物理的性質に応じて最適値に調整する（１）又は（２）に記載のスクリューコンベアの保守管理方法。

（４） 前記電気駆動部がインバータ制御方式の電気駆動部である（１）から（３）のいずれかに記載のスクリューコンベアの保守管理方法。

本発明によれば、スクリューコンベアの搬送スクリューの羽根部の交換に係る保守管理作業を計画的に行うことが可能となり、保守管理作業に要するスクリューコンベアの操業停止時間を最小化することにより、当該スクリューコンベアを含む粉体定量供給装置の稼働効率を向上させることができる。

本発明のスクリューコンベアの保守管理方法を用いることができるスクリューコンベアを含む粉体定量供給装置の概略図である。 本発明のスクリューコンベアの保守管理方法を用いることができるスクリューコンベアの内部構造を模式的に示す概略図である。 本発明のスクリューコンベアの保守管理方法を行った場合における電流値、粉体の推移を示す図である。

以下、本発明のスクリューコンベアの保守管理方法を好ましく用いることができるスクリューコンベア３を備える粉体定量供給装置１について説明し、追って本発明のスクリューコンベアの保守管理方法の一実施態様について説明する。但し、本発明は、以下の実施態様に限定されるものではない。

＜スクリューコンベアを備える粉体定量供給装置＞
図１は本発明のスクリューコンベアの保守管理方法を好ましく用いることができる、スクリューコンベア３を備える粉体定量供給装置１の概略図である。粉体定量供給装置１は、粉体を貯蔵する粉体貯蔵容器２の下部に定量切り出し手段としてスクリューコンベア３を設けたものであり、スクリューコンベア３は、その一方の端部において電気駆動部４に連結されている。

粉体貯蔵容器２は、粉体５をその内部に貯蔵するための中空の容器であり、円筒中空形状の本体部と、当該本体部の下方に、粉体５を搬出するために設けられたスクリューコンベア３に接続されているコーン部から構成されている。コーン部は、粉体５の搬出を容易に行うことができるように、通常は円錐形状又は角錐形状に形成されている。

図２は、スクリューコンベア３の内部構造を模式的に示す概略図である。スクリューコンベア３は、図２に示す通り、中空の管状外殻部であるケーシング３１と、ケーシング３１の内部空間の長軸方向に配置されている螺旋状の羽根部３２２を備える搬送スクリュー３２とを含んで構成される。

ケーシング３１は単一の部材で形成してもよいし、或いは、羽根部３２２の交換時の作業性を高めるために、複数の部材をボルト等で着脱可能に連結したものであってもよい。

搬送スクリュー３２は、粉体５を切り出してケーシング３１内を搬送することのできるスクリューである。搬送スクリュー３２は、回転軸３２１に羽根部３２２を螺旋状に形成したもので、電気駆動部４によって回転軸３２１及び羽根部３２２をその超軸方向を回転軸として回転させることによって、ケーシング３１内の粉体５をスクリューコンベア３の長軸方向に搬送する。

スクリューコンベア３においては、粉体５の搬送を円滑、且つ、効率よく行うために、通常、羽根部３２２の外径とケーシング３１の内径との径差をできるだけ小さくする。但し、羽根部３２２及びケーシング３１の摩耗防止という観点から、これらの径差に基づく所定のクリアランスとして，隙間（Ｗ）を持たせるようにしている。この隙間（Ｗ）の好ましい幅については、ケーシングの内径や、投入する粉体の粒径等によっても異なるが、例えば、標準的なサイズであるケーシング３１の内径が５００ｍｍであるスクリューコンベア３においては、隙間（Ｗ）の幅は、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度であることが好ましく、この隙間（Ｗ）の大きさが、羽根部３２２の摩耗の進行により、凡そ１０ｍｍを超えた場合には、粉体５の搬送効率の低下や、フラッシング現象が多発するようになることが知られている。

電気駆動部４は、電気駆動部４に流れる電流値とモーターの回転速度の間に相関のある電気モーターであれば、特に限定なく用いることができる。そのようなモーターには、交流から変換した直流電流を制御電流とする、いわゆるインバータ制御方式のモーターもｊ含まれる。

従来は、羽根部３２２の摩耗度合いは、スクリューコンベア３の回転を一時停止して、隙間（Ｗ）の幅を、直接測定することによってしか検出できなかったが、本発明のスクリューコンベアの保守管理方法は、電気駆動部４に流れる電流値を検出して管理することによって、スクリューコンベア３の回転を停止することなく操業を継続したままの状態で、羽根部３２２の摩耗度合い、即ち、それに伴う隙間（Ｗ）の拡大の程度を、実用上十分に好ましい精度で、間接的に検出することができるようにした点にその特徴がある。

＜スクリューコンベアの保守管理方法＞
以下、本発明のスクリューコンベアの保守管理方法の一実施態様について説明する。

電気駆動部４に流れる電流置は、粉体貯蔵容器２内の粉体５の量、即ち、スクリューコンベア３の搬送スクリュー３２に上方から加わる物理的負荷によって変動する。又、上記電流値は、スクリューコンベア３の回転出力の増減によっても大きく変動する。従って、単に、一般的な操業状態にあるスクリューコンベア３を駆動する電気駆動部４の電流値をランダムに測定しても、そのようにして得た測定値を本発明のスクリューコンベアの保守管理方法を実施するための管理基準値とすることはできない。

しかしながら、図３に示すように、電気駆動部４を有するスクリューコンベア３において、粉体貯蔵容器２内の粉体５の量、及び、スクリューコンベア３の回転出力を一定とした場合においては、交換による羽根部３２２の新規更新直後からの粉体５の切り出し総量と、電気駆動部４の電流値は負の相関を示す。即ち、スクリューコンベア３を駆動する電気駆動部４に流れる電流値の低下は、スクリューコンベア３の搬送スクリュー３２にかかる負荷の軽減を示し、羽根部３２２の摩耗の進行による粉体５の単位時間当りの搬送量の減少を意味する。上述の通り、スクリューコンベア３の回転出力等、その他の条件を一定とする限り、この搬送量の減少は、隙間（Ｗ）の拡大に伴うものであることが推認可能である。よって、この電流値を検出し、その推移を管理することによって、スクリューコンベア３を稼働させたままの状態において、実用上十分に好ましい精度で、羽根部３２２の摩耗度合いを間接的に推定することができる。

具体的には、上記電流値の管理基準値を適切に設定し、上記電流値がその推移の過程で管理基準値の範囲外に達した場合に、羽根部３２２の摩耗度合いが許容範囲を超えたものと推認して、羽根部３２２の交換を行う。このように、間接的に摩耗度合いを推認することとすれば、電流値が管理基準値の範囲外に達した場合以外は、スクリューコンベア３の稼働を停止する必要がなくなり、羽根部３２２の交換のためのスクリューコンベア３の保守管理作業に伴う停止回数を最小化することができる。

制御電流値の推移の態様は、スクリューコンベア３を備える装置の操業継続時の制御電流値の低下の度合いが、スクリューコンベア３に投入する粉体５の密度、硬度等の物性により異なるが、粉体５の物性に対応して、適切な管理基準値を適宜設定することによって、様々な物性の粉体を投入する場合においても、随時、本発明のスクリューコンベアの保守管理方法を好ましく用いることができる。

又、スクリューコンベア３の長さ等により、管理基準値となる制御電流値の絶対値は異なるが、羽根部３２２の新規更新時の制御電流値に対する相対的な電流値の低下の度合いを測定することにより、粉体５の種類が同一である限り、特定の管理基準値を、様々なスクリューコンベアに対して広く適用することもできる。

粉体を貯蔵する粉体貯蔵容器から前記粉体を定量的に排出する工程においては、上記の粉体定量供給装置１を用いて本発明のスクリューコンベアの保守管理方法を実施することにより、同工程におけるフラッシングの発生を充分に好ましい程度にまで抑制しつつ、保守作業の効率を大きく向上させることができる。

尚、上記においては、粉体５の切り出し総量と電気駆動部４に流れる電流値が負の相関を示す場合の保守管理方法について説明したが、例えば、駆動を制御するための電流値については、モーターの種類により、粉体５の切り出し総量と、そのような制御電流値とが正の相関を示す場合もある。このような制御電流値を電気駆動部４に流れる電流値として同様の観察を行った場合においては、制御電流値の推移は上記とは異なるが、制御電流値がその推移の過程で管理基準値の範囲外に達した場合に、羽根部３２２の摩耗度合いが許容範囲を超えたものと推認して、羽根部３２２の交換を行うことについては、全く同様に本発明のスクリューコンベアの保守管理方法を適用することができる。よって、このような方法も当然に本発明の範囲内である。

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

試験例として、上記において説明した構成を備える一般的な粉体定量供給装置において、インバータ制御方式の電気駆動部に流れる電流値を検出しながら、粉体の定量切り出しを連続的に約１０ヶ月間行った。尚、切り出し開始時の上記のクリアランスの隙間幅（Ｗ）は、３ｍｍであり、切り出し開始時の電気駆動部に流れる電流値は、２３．２Ａ（７５Ｈｚ時）であった。この電流値の推移の検出結果を図３に示す。

この粉体定量供給装置においては、定量切り出し開始から、約５ヶ月経過後（図３のＡ点の時点）において、上記電流値が、初期の値の凡そ９５％である２２．１Ａまで低下した。そしてこのＡ点の時点を境に、それ以後、フラッシング現象が頻発に発生するようになった。

上記試験例の観察結果より、上記試験例と同条件で粉体の定量切り出しを行いつつ、但し、上記電流値が、初期値の凡そ９５％である２２．１Ａまで低下した場合には、操業を一時停止して羽根部の交換を行い、交換後操業を再開するというサイクルを繰り返すことにより、スクリューコンベアの羽根部の摩耗の進行による、搬送効率の低下やフラッシング現象の発生を未然に防止しながら、操業を継続することが可能であることが分かる。

以上より、本発明のスクリューコンベアの保守管理方法を用いることにより、粉体を貯蔵する粉体貯蔵容器から粉体を定量的に排出する工程において、フラッシングの発生を抑制して粉体の定量供給の安定性を保持しながら、スクリューコンベアの保守管理効率を高めることができることが分る。

１ 粉体定量供給装置
２ 粉体貯蔵容器
３ スクリューコンベア
３１ ケーシング
３２ 搬送スクリュー
３２１ 回転軸
３２２ 羽根部
４ 電気駆動部
５ 粉体

Claims (4)

1. スクリューコンベアの保守管理方法であって、
   電気駆動部に流れる電流値を検出し、該電流値から搬送スクリューの羽根部の摩耗度合いを推定する工程を含むスクリューコンベアの保守管理方法。
2. 前記電流値が所定の管理基準値の範囲外に達したときに、前記羽根部の交換を行う請求項１に記載のスクリューコンベアの保守管理方法。
3. 前記管理基準値を前記スクリューコンベアに投入する粉体の物理的性質に応じて最適値に調整する請求項１又は２に記載のスクリューコンベアの保守管理方法。
4. 前記電気駆動部がインバータ制御方式の電気駆動部である請求項１から３のいずれかに記載のスクリューコンベアの保守管理方法。

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