JP4791803B2

JP4791803B2 - モータの軸受摩耗監視装置

Info

Publication number: JP4791803B2
Application number: JP2005328415A
Authority: JP
Inventors: 彰小椋; 順平酒井
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2005-11-14
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2025-11-14
Also published as: JP2007135366A

Description

本発明は、モータに内在するシャフトの軸受の摩耗等を監視するモータの軸受摩耗監視装置の改良に関する。

化学プラント等においては、取り扱う液体が例えば揮発性及び引火性の高い可燃性溶液、あるいは危険薬品溶液等の人体や環境に有害な液体であるような場合には、この取扱液が外に漏れ出さないように内部を密封して成るキャンドモータポンプが一般に使用されている。

図３はこのようなキャンドモータポンプの構成例を示す一部断面図である。図示するように、このキャンドモータポンプ１０１は、ポンプ１０２とキャンドモータ１０３とから成り、ポンプ１０２とキャンドモータ１０３とはアダプタ１０４を介してそれぞれ相互に互換性を持たせて接続されている。ポンプ１０２はインペラ１０５が設けられたポンプ室１０６内に連通する吸込管部１０７と吐出管部１０８を有し、インペラ１０５はキャンドモータ１０３の回転軸１０９の延長端子に取り付けられている。一方、キャンドモータ１０３は固定子１１０と回転子１１１を有し、回転子１１１の回転軸１０９は前部側の軸受１１２と後部側の軸受１１３とにより支承されている。また、回転子１１１の両端部には前部回転室１１４と後部回転室１１５が形成されている。なお、この軸受１１２、１１３には、取扱液の関係上、通常非金属製の、例えばカーボン製のスラスト軸受が使用される。

後部回転室１１５内には、図示しない外部導管によりポンプ１０２の吐出管部１０８から取扱液が導入され、この取扱液により軸受１１３の潤滑並びにキャンドモータ１０３の冷却が行われる。また、アダプタ１０４には、前部回転室１１４とポンプ１０２の低圧側とを連通する通液路が設けられ、この通液路が前部回転室１１４に連通することにより、取扱液が軸受１１２の潤滑並びにキャンドモータ１０３の冷却が行われる。また、キャンドモータ１０３の端部外周面には、軸受１１２、１１３の摩耗の度合いを監視する軸受摩耗監視装置２００が立設されている。後述するように、この軸受摩耗監視装置２００には、検出コイル２０５の出力を処理することによりキャンドモータ１０３の軸受１１２、１１３の摩耗の度合いを検出する軸受摩耗検出回路が内蔵されている。

通常、このキャンドモータポンプ１０１は、一旦駆動されると所定の送液作業が終了するまでの長時間連続して使用されることから、高い信頼性が要求されている。しかし、このようにキャンドモータポンプ１０１を長時間にわたって使用していると、軸受１１２、１１３がラジアル方向及びスラスト方向に摩耗を生じる。この摩耗が顕著になると、軸受１１２、１１３の周辺部が焼き付いたりインペラ１０５に摩耗を生じたりしてキャンドモータ１０３が回転しなくなり、あるいはケーシングに穴があいて取扱液が漏れ出す等の問題を生じる。このため、この軸受１１２、１１３の摩耗の度合いを密封されたモータ本体の外部から監視できる上述したモータの軸受摩耗監視装置２００が不可欠となっている。

従来、このようなモータの軸受摩耗監視装置２００として、例えば特許文献１には図４に示すような装置が本出願人によって提案されている。

このモータの軸受摩耗監視装置２００は、電磁現象を利用して軸受１１２、１１３の摩耗の度合いを検出するようにしたもので、具体的には、回転子１１１が回転すると回転子１１１の周辺に磁束が発生し、その磁束が回転に応じて変化することから、この回転子１１１の周辺に検出用のコイル（後述する検出コイル２０５）を設置しておくことにより電圧が誘起し、その電圧が磁束の変化に応じて変化することを利用して軸受１１２、１１３の摩耗の度合いを検出するようにしたものである。

図示するように、このモータの軸受摩耗監視装置２００は、キャンドモータ本体１０３Ｂに立設された略円筒形の端子箱２０１の内部に表示、演算、電源基板の３種類で構成されたプリント基板２０２を備え、この上部に保護カバー２０３を着脱可能に設けて成っている。プリント基板２０２には後述する処理回路２０４が装備され、この上面には検出コイル２０５で検出された軸受１１２、１１３の摩耗状況に関する検出信号を遠隔操作にて調整する遠隔操作手段としての発光素子２０６及び受光素子２０７が配設されている。また、保護カバー２０３の上部にはガラス窓２０８が設けられており、このガラス窓２０８を通して発光素子２０６及び受光素子２０７が外側から見えるようになっている。発光素子２０６及び受光素子２０７はＬＥＤ２０９近傍に配設され、図５に示すように、表示板２１０に形成された発光素子用孔２１１及び受光素子用孔２１２によって、ガラス窓２０８側に受光面を対面させた状態で配設されている。また、表示板２１０には軸受１１２、１１３のスラスト方向の摩耗の度合いを示す透過窓２１３及びラジアル方向の摩耗の度合いを示す透過窓２１４が透設され、さらにこの摩耗の度合いのレベルを示す表示部２１５が上面に印刷されている。

発光素子２０６及び受光素子２０７は、図６に示すように、それぞれ処理回路２０４中の調整手段としてのＩＣ２１６に接続されており、このＩＣ２１６にはメモリ２１７及びＬＥＤ２０９が接続されている。そして、外部機器２１８、例えばパソコンに接続されたリモコン（通信器）から発せられた光信号がガラス窓２０８を通って受光素子２０７で受信されると、その光信号が電気信号に変換された後、ＩＣ２１６に伝達され、この信号に基づいてＩＣ２１６では検出コイル２０５からの検出信号を調整し、ゼロ点調整を含むゲイン調整等が行われた軸受１１２、１１３の摩耗状況の信号をＬＥＤ２０９に伝達すると共に、この調整により決定された設定値をメモリ２１７に記憶させるようになっている。

また、メモリ２１７に記憶された前記設定値を電気信号としてＩＣ２１６及び発光素子２０６に伝達し、この発光素子２０６で電気信号を光信号に変換した後、外部機器２１８に光信号を送信する。この光信号をガラス窓２０８を介して外部機器２１８で受信することにより、このキャンドモータ１０３の軸受摩耗監視装置２００にどのような調整が加えられ、どのような設定値となっているか等の情報を得ることができる。

なお、図４に示すように、端子箱２０１の内部には図示しないサーモスタット等に接続された内部リード線２５１、図示しないコイルに接続された内部電源線２５２、外部電源線２５３、一端がプリント基板２０２のコネクタ２５４に接続され他端が端子箱２０１の端子２５５に接続された信号線２５６等の複数の電線が設けられている。

上述したように、このモータの軸受摩耗監視装置２００はガラス窓２０８を介して外部機器２１７と発光素子２０６及び受光素子２０７とによる信号の送受信が行われるように構成されているので、軸受１１２、１１３の摩耗状況を監視するために検出されるキャンドモータ１０３からの信号をその都度保護カバー２０３を取り外すことなく、外部より操作をすることにより調整することができる。

なお、以上は光通信方式により軸受の摩耗状況を監視するものであるが、従来、この方式以外に、キャンドモータからの軸受の摩耗状況等に関する信号を有線を介して外部に設置された端末と送受信するようにした有線方式の軸受摩耗監視装置も公知である。

特開２０００−３０８３１２

しかしながら、前記特許文献１に開示された光通信方式のモータの軸受摩耗監視装置２００では、軸受摩耗監視装置２００本体に対する外部機器２１７、すなわちパソコンに接続されたリモコン等の通信機器の位置決めが必要であり、このための冶具及び作業が不可欠であること、またパソコン等も防爆仕様でなければならないこと、リモコンやパソコン等の外部機器２１７が現場近くになければならないこと、さらに各キャンドモータポンプ１０１毎に軸受摩耗に関するデータを収集して管理する必要があること等の理由により、これらの作業には大変な手間と時間を要していた。とくに数１０台以上の多数台のキャンドモータポンプ１０１を使用している化学プラント等においては、かかる作業にはさらに多くの手間と時間を要していた。

一方、有線方式によるモータの軸受摩耗監視装置の場合には、軸受の摩耗状況に関する検出信号（例えば、電圧、あるいはデジタル信号等）を外部、例えば遠隔地に設置された中央操作室あるいは中間管理センター（以下、「中操」と略称する）に送信するためには、少なくとも中操までの専用線が不可欠であり、この専用線はキャンドモータポンプの設置台数が多いほど、また中操までの距離が長いほど使用量が多くなるために、設置に要するコストが大幅にアップするという欠点があった。また、このような有線方式の軸受摩耗監視装置では、既設のキャンドモータに検出信号を取り出すための信号線管が埋設されていない場合には、この信号線管を埋設する必要があり、このためのコストも必要であった。

本発明は上記実情に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、キャンドモータ等のモータにおける軸受の摩耗状況ほかの情報を遠隔地で一括して監視し、かつ管理することができる、建設コストの安価なモータの軸受摩耗監視装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、インペラと連結したシャフトを回転自在に支承する軸受を有するキャンドモータに、前記軸受のラジアル方向及びスラスト方向の摩耗状況を監視すると共に、前記キャンドモータの稼動時間及び回転方向を計測する軸受摩耗監視手段が設けられており、前記軸受摩耗監視手段からの前記摩耗状況並びに前記稼動時間及び前記回転方向の各検出信号を処理する処理回路と、前記処理回路で処理された各信号を無線で外部に送信するための無線機とがプリント基板に装着されて装置本体内に収容されており、前記各信号を表示する表示板が密閉状態に前記装置本体内に収容されると共に、前記表示板の数値を外部から見られるような保護カバーが前記装置本体に着脱可能に装着されているモータの軸受摩耗監視装置により達成される。

また、本発明の上記目的は、前記各信号として、更に前記キャンドモータの電流、温度、振動が含まれていることにより、より効果的に達成される。

本発明に係わるモータの軸受摩耗監視装置によれば、モータの軸受の摩耗監視に関する検出信号を無線により外部の中操に設置された送受信機に送信することができ、中操にて遠隔操作により調節ができるように構成されているので、従来の光通信によるモータの軸受摩耗監視装置のように、リモコン等の外部機器を設置する必要がなく、従ってこのための冶具や作業が不要となる利点がある。また、化学プラント等に多数台設置されている全モータの軸受の摩耗監視に関する情報を中操にて一括して収集することができるので、モータ軸受の摩耗状況を始め、モータの回転方向あるいは運転時間等のモータの稼動状況についても把握することができる。これによりモータやポンプのメンテナンスや交換等の管理を定期的に行う必要がなくなり、管理が容易となる利点がある。

また、有線方式の場合に較べ、少なくとも信号を送信するための専用線が不要となるので設置コストが安価となる利点がある。

以下、本発明の内容を本発明の一実施形態を示す添付図面を参照しながら説明する。なお、本発明は必ずしも以下の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲において、その構成を種々に変更し得ることものであることはいうまでもない。

図１は、本発明の一実施形態に係わるキャンドモータ１０３の軸受摩耗監視装置２００Ａを図４に準じて示した断面図である。なお、本軸受摩耗監視装置２００Ａの基本的な構成は、一部の構成を除いて、上述した従来の軸受摩耗監視装置２００と実質的に同一であるので、以下は共通する構成要素には前記と同一の符号を付して説明する。

図示するように、本軸受摩耗監視装置２００Ａは、前記軸受摩耗監視装置２００と同様に、キャンドモータ本体１０３Ｂに立設された略円筒形の端子箱２０１の内部に表示、演算、電源基板の３種類で構成されたプリント基板２０２を備え、この上部に保護カバー２０３を着脱可能に設けて成っている。このプリント基板２０２の中段２０２ｂにはキャンドモータ１０３側からの検出信号を調整、処理する処理回路２２０が装着されており、上段２０２ａには処理回路２２０に接続され、信号を外部に送信する無線機２３０が装着されている。この無線機２３０は縦が７ｃｍ、横が５ｃｍ程度、厚さが１ｃｍ以内の小型のもので、プリント基板２０２の内部に十分収納可能なものが使用され、プリント基板２０２の任意の位置に装備可能となっている。

図２は、本軸受摩耗監視装置２００Ａにおける軸受摩耗監視の制御構成を示すブロック図である。図示するように、本軸受摩耗監視装置２００Ａでは、軸受摩耗監視手段である検出コイル２０５等を介して入力されるキャンドモータ１０３側からの検出信号を調整、処理する手段である処理回路２２０と、この処理回路２２０で調整処理された信号を外部の中操に送信する無線機２３０とにより制御系が構成されている。

処理回路２２０はキャンドモータ１０３側からの検出信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を受け入れる光通信ポート２２１と、光通信ポート２２１に接続された調整手段としてのＩＣ２２２と、ＩＣ２２２からの信号を処理するＣＰＵ２２３と、調整処理された設定値を記憶するメモリ２２４とから成っている。

無線機２３０は、処理回路２２０のＣＰＵ２２３と接続されたＩＣ２３１と、ＩＣ２３１と接続されたＣＰＵ２３２と、ＣＰＵ２３２と接続された発信回路２３３と、発信回路２３３と接続されて信号を送信するアンテナ２３４とから成っている。なお、このような無線機２３０は一般によく知られているものであるので、この詳細は省略する。

ここに、検出コイル２０５より光通信ポート２２１に入力される検出信号Ｓ１及びＳ２は、それぞれ軸受１１２、１１３の摩耗の度合い及び回転子１１１の回転方向を示す信号である。キャンドモータ１０３が逆回転すると、送液の循環が悪くなることはいうまでもなく、モータ自体を破損する原因ともなることから、このようにな回転方向の監視は管理上不可欠である。

前述したとおり、回転子１１１が回転すると無線機２３０の周辺に磁束が発生し、さらにその磁束は回転に応じて変化する。そこで、回転子１１１の周辺に検出コイル２０５を設置しておくと、ファラデーの法則により検出コイル２０５に鎖交する磁束が時間的に変化し、検出コイル２０５に電圧が誘起し、その電圧は磁束の変化に応じて変化する。また、前記誘起電圧の位相は設置された検出コイル２０５の設置位置によっても異なる。前記検出信号Ｓ１及びＳ２はこのような現象を利用して得ることができる。

また、検出コイル２０５より光通信ポート２２１に入力される検出信号Ｓ３は、キャンドモータ１０３の運転開始と共にオンされるタイマー２３５を介して得られる回転子１１１の運転時間、すなわちキャンドモータ１０３の稼動時間である。このキャンドモータ１０３の稼動時間の監視も化学プラント等では管理上の重要なファクターとなっている。

以上のとおり構成された本軸受摩耗監視装置２００Ａによれば、キャンドモータ１０３側から得られる前記各検出信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は処理回路２２０及び無線機２３０を介して中操の送受信機２４０に送信される。中操でこの各検出信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を受信することにより、このキャンドモータ１０３の軸受摩耗監視装置２００Ａにどのような調整が加えられ、どのような設定値となっているか等の情報を得ることができる。

逆に、中操より送受信機２４０を介して所望の信号を処理回路２２０にフィードバックするという遠隔操作により、軸受摩耗監視装置２００Ａの設定を所望の稼動状態に維持することができる。よって、本軸受摩耗監視装置２００Ａを化学プラント等において多数台設置されている各キャンドモータに装備することにより、中操で多数台のキャンドモータ１０３の軸受摩耗度、回転方向、稼動時間等の情報を一括して掌握することができ、これによりキャンドモータ１０３のメンテナンスや交換等の管理を効率的に行うことができる。

さらにまた、無線で信号を送受信できるので、設備を簡略化することができ、これにより化学プラント建設を安価に実現することができる。

以上、本発明の内容を一実施形態に基づき説明したが、本発明は必ずしも前記実施形態に限定されないことは前述したとおりである。

例えば、前記実施形態に係わる軸受摩耗監視装置２００Ａでは、従来の軸受摩耗監視装置２００と同様に、保護カバー２０３の上部に設けられたガラス窓２０８を通して表示板２１０に表示される軸受１１２、１１３の摩耗の度合い等を確認できるように構成されているが、このようなガラス窓２０８及び表示板２１０は必ずしも必要なものではなく、場合により省略することができる。

また、キャンドモータ１０３側の検出信号として、上述したような検出信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３以外に、例えばキャンドモータ１０３の電流、温度、あるいは振動等に関する信号を必要に応じ取り入れることも可能である。

上記実施形態はキャンドモータに適用したものであるが、このほか、例えばウエットモータ、誘導電動機、直流電動機、同期電動機等に適用することも可能である。

本発明に係わるモータの軸受摩耗監視装置の断面図である。本発明に係わるモータの軸受摩耗監視装置の構成を示すブロック図である。従来のキャンドモータポンプの一部断面図である。従来のキャンドモータポンプにおけるモータの軸受摩耗監視装置の断面図である。従来のモータの軸受摩耗監視装置における表示板の上面図である。従来のモータの軸受摩耗監視装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０１キャンドモータポンプ
１０２ポンプ
１０３キャンドモータ
１０３Ｂキャンドモータ本体
１０４アダプタ
１０５インペラ
１０６ポンプ室
１０７吸込管部
１０８吐出管部
１０９回転軸
１１０固定子
１１１回転子
１１２（前部側の）軸受
１１３（後部側の）軸受
２００（従来の）モータの軸受摩耗監視装置
２００Ａ（本発明に係わる）モータの軸受摩耗監視装置
２０１端子箱
２０２プリント基板
２０３保護カバー
２０４処理回路
２０５検出コイル
２０６発光素子
２０７受光素子
２０８ガラス窓
２０９ＬＥＤ
２１０表示板
２１８外部機器
２２０処理回路
２３０無線機
２４０送受信機

Claims

インペラと連結したシャフトを回転自在に支承する軸受を有するキャンドモータに、前記軸受のラジアル方向及びスラスト方向の摩耗状況を監視すると共に、前記キャンドモータの稼動時間及び回転方向を計測する軸受摩耗監視手段が設けられており、前記軸受摩耗監視手段からの前記摩耗状況並びに前記稼動時間及び前記回転方向の各検出信号を処理する処理回路と、前記処理回路で処理された各信号を無線で外部に送信するための無線機とがプリント基板に装着されて装置本体内に収容されており、前記各信号を表示する表示板が密閉状態に前記装置本体内に収容されると共に、前記表示板の数値を外部から見られるような保護カバーが前記装置本体に着脱可能に装着されていることを特徴とするモータの軸受摩耗監視装置。
前記各信号として、更に前記キャンドモータの電流、温度、振動が含まれている請求項１に記載のモータの軸受摩耗監視装置。