JP5078762B2 - Screw compressor and maintenance method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、例えば冷媒ガスを圧縮するスクリュー圧縮機、特にその要メンテナンス部品である軸受を適切な時期にメンテナンスし得るようにしたスクリュー圧縮機およびそのメンテナンス方法に関する。 The present invention relates to, for example, a screw compressor that compresses refrigerant gas, and more particularly to a screw compressor that can maintain a bearing, which is a maintenance required component thereof, at an appropriate time and a maintenance method thereof.
スクリュー圧縮機を長期間に亘って故障なく運転していくためには経年劣化部品の定期的なメンテナンスは欠かせない。特に、スクリュー圧縮機の寿命を支配する重要部品である転がり軸受については、軸受に作用する荷重や潤滑状態が寿命に大きく影響するが、その状態はユーザーの使用条件によって異なるため、スクリュー圧縮機の製造メーカとしては平均的な使用条件を当てはめて計算した寿命期間(保証期間)を経過すると、軸受交換を促す場合が殆どであった。 Regular maintenance of aged parts is indispensable in order to operate a screw compressor for a long period of time without failure. In particular, for rolling bearings, which are important components that dominate the life of screw compressors, the load and lubrication applied to the bearings have a significant effect on the life. As a manufacturer, the bearing replacement is most often urged after the lifetime (warranty period) calculated by applying the average usage conditions.
ところで、圧縮機システムにおいて、運転状態から得た各数値情報が予め設定した閾値を超えた場合にサポートセンタへ情報伝達されるようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。 Incidentally, there is a compressor system in which information is transmitted to a support center when each numerical information obtained from an operating state exceeds a preset threshold value (for example, see Patent Document 1).
また、電動スクリュー圧縮機等の回転軸の軸受温度と回転速度を測定し、これらの軸受温度と回転速度とに基づいて、軸受部に使用される潤滑剤の寿命に関するデータ、特に使用可能時間等を算出するようにしたものもある(例えば、特許文献2参照)。 In addition, the bearing temperature and rotation speed of a rotating shaft such as an electric screw compressor are measured, and based on these bearing temperature and rotation speed, data on the life of the lubricant used in the bearing portion, particularly usable time, etc. There is also one that calculates (see, for example, Patent Document 2).
また、可変容量形圧縮機の軸回転数から総回転数を求め、かつ圧縮機内部温度と運転時間とから潤滑油の劣化度合いを推定し、これら2つの要素から軸受寿命を推定してメンテナンス時期を知らせるようにしたものも提案されている(例えば、特許文献3参照)。 In addition, the total rotational speed is obtained from the shaft rotational speed of the variable displacement compressor, the degree of deterioration of the lubricating oil is estimated from the internal temperature of the compressor and the operation time, the bearing life is estimated from these two factors, and the maintenance time is estimated. There is also a proposal that informs the user (see, for example, Patent Document 3).
また、油分離回収器の吐出空気圧力と供給空気圧力との差圧から油分離エレメントのメンテナンス時期を演算するとともに、圧縮機の吸込空気温度と油分離回収器の吐出空気温度と油温度との関係から得られる、圧縮機本体に供給される油の流量から油フィルタのメンテナンス時期を演算するようにしたものも提案されている(例えば、特許文献4参照)。 In addition, the maintenance time of the oil separation element is calculated from the differential pressure between the discharge air pressure of the oil separation and recovery device and the supply air pressure, and the suction air temperature of the compressor, the discharge air temperature of the oil separation and recovery device, and the oil temperature. There has also been proposed one that calculates the maintenance time of the oil filter from the flow rate of oil supplied to the compressor body obtained from the relationship (see, for example, Patent Document 4).
しかしながら、軸受のメンテナンスに至るまでの期間を定めるに際してユーザーの平均的な使用条件を当てはめて計算した一定の寿命期間(保証期間)を使用し、この一定の寿命期間(保証期間)を経過すると、軸受交換を促すようにしたものにあっては、平均的な使用条件よりも軽負荷で使用されるユーザーに対しては実際の軸受寿命期間よりも短い期間で軸受交換のメンテナンスを促すこととなり、費用低減できるような最適な期間でメンテナンスを促したことにならないという問題があった。 However, when a fixed life period (warranty period) calculated by applying the average usage conditions of the user is used to determine the period until the maintenance of the bearing, and when this fixed life period (warranty period) elapses, For those that encourage bearing replacement, users who use lighter loads than the average operating conditions will be encouraged to perform bearing replacement maintenance in a period shorter than the actual bearing life, There was a problem that maintenance was not promoted in an optimal period that could reduce costs.
また、運転状態から得た各数値情報が予め設定した閾値を超えた場合にサポートセンタへ情報伝達されるようにしたものにあっては、実際に発生した異常状態に対して対応を行うシステムであるため、装置を構成する機器等のメンテナンス時期を検知することはできなかった。 In addition, when each numerical information obtained from the operating state exceeds a preset threshold, the information is transmitted to the support center. For this reason, it was impossible to detect the maintenance time of the devices constituting the apparatus.
また、軸受温度と回転速度とに基づいて、軸受部に使用される潤滑剤の寿命すなわち使用可能時間等を算出するようにしたものにあっては、潤滑剤のメンテナンス時期を知ることは可能となるものの、例えば潤滑剤を要する部品(ここでは電動機の軸受)そのものの寿命を知ることができず、圧縮機のメンテナンス時期を直接知ることはできなかった。 In addition, it is possible to know the maintenance time of the lubricant if the life of the lubricant used for the bearing portion, that is, the usable time, is calculated based on the bearing temperature and the rotational speed. However, for example, it was impossible to know the life of a part that requires a lubricant (here, a bearing of an electric motor) and to know the maintenance time of the compressor directly.
また、圧縮機の軸回転数から総回転数を求め、かつ圧縮機内部温度と運転時間とから潤滑油の劣化度合いを推定し、これら2つの要素から軸受寿命を推定してメンテナンス時期を知らせるようにしたものにあっては、軸受寿命に大きな影響を与えると思われる実際に軸受に加わる荷重や、潤滑油の粘度について考慮されておらず、軸受のメンテナンス時期の最適化の点で課題を残していた。 In addition, the total rotational speed is obtained from the shaft rotational speed of the compressor, the degree of deterioration of the lubricating oil is estimated from the internal temperature of the compressor and the operation time, and the bearing life is estimated from these two factors to notify the maintenance time. However, the load applied to the bearing and the viscosity of the lubricating oil, which are thought to have a significant effect on the bearing life, are not taken into account, leaving problems in terms of optimizing the bearing maintenance time. It was.
また、油分離回収器の吐出空気圧力と供給空気圧力との差圧から油分離エレメントのメンテナンス時期を演算するとともに、圧縮機の吸込空気温度と油分離回収器の吐出空気温度と油温度との関係から得られる、圧縮機本体に供給される油の流量から油フィルタのメンテナンス時期を演算するようにしたものにあっては、圧縮機に内蔵する軸受そのものの寿命を知ることができず、軸受のメンテナンス時期を知ることはできなかった。 In addition, the maintenance time of the oil separation element is calculated from the differential pressure between the discharge air pressure of the oil separation and recovery device and the supply air pressure, and the suction air temperature of the compressor, the discharge air temperature of the oil separation and recovery device, and the oil temperature. If the maintenance time of the oil filter is calculated from the flow rate of oil supplied to the compressor body obtained from the relationship, the life of the bearing itself built in the compressor cannot be known. I couldn't know the maintenance time.
本発明の技術的課題は、ユーザーによって異なる使用条件においても費用低減できるような最適な期間でメンテナンスを促すことができるようにすることにある。 The technical problem of the present invention is to enable maintenance to be promoted in an optimum period that can reduce costs even under different use conditions depending on users.
本発明に係るスクリュー圧縮機は、ガスを吸入する吸入口と、互いに噛み合うスクリューロータとゲートロータを有し、吸入したガスをゲートロータにより圧縮する圧縮機構部と、圧縮したガスを吐出する吐出口と、スクリューロータを回転自由に支持する軸受と、吸入圧力を計測する吸入圧力センサと、吐出圧力を計測する吐出圧力センサと、吸入圧力センサと吐出圧力センサで計測した各圧力値から軸受に作用するスラスト荷重を算出するスラスト荷重算出手段と、圧縮機構部の運転時間を計測するとともに、計測した運転時間と軸受に作用するスラスト荷重とに基づいてスラスト荷重の累積値を算出するスラスト荷重累積値算出手段と、少なくともスラスト荷重の累積値に基づいて軸受の状態を判定し、判定した状態が所定の状態になっていると、その旨を報知手段より報知させる軸受寿命判定手段と、を備えるものである。 A screw compressor according to the present invention includes a suction port for sucking gas, a screw rotor and a gate rotor meshing with each other, a compression mechanism portion for compressing the sucked gas by the gate rotor, and a discharge port for discharging the compressed gas And a bearing that freely supports the screw rotor, a suction pressure sensor that measures the suction pressure, a discharge pressure sensor that measures the discharge pressure, and a pressure value measured by the suction pressure sensor and the discharge pressure sensor. Thrust load calculation means for calculating the thrust load to be calculated, and the thrust load cumulative value for measuring the operation time of the compression mechanism and calculating the cumulative value of the thrust load based on the measured operation time and the thrust load acting on the bearing The state of the bearing is determined based on the calculation means and at least the accumulated value of the thrust load, and the determined state becomes a predetermined state. If it is, are those comprising a bearing life judging means for notifying from notification means to that effect, the.
本発明に係るスクリュー圧縮機のメンテナンス方法は、下記の構成からなるものである。すなわち、軸受に支持されたスクリューロータとこれと噛み合うゲートロータを有し、吸入したガスをゲートロータにより圧縮するスクリュー圧縮機のメンテナンス方法であって、スクリュー圧縮機の吸入圧力と吐出圧力を計測し、計測した各圧力値から軸受に作用するスラスト荷重を算出し、算出したスラスト荷重とスクリュー圧縮機の運転時間とに基づいてスラスト荷重の累積値を算出し、少なくともこの算出したスラスト荷重の累積値に基づいて軸受の状態を判定し、判定した軸受の状態が所定の状態になっていると、その旨を報知手段より報知させることを特徴としている。 The maintenance method of the screw compressor which concerns on this invention consists of the following structures. That is, a maintenance method for a screw compressor having a screw rotor supported by a bearing and a gate rotor meshing with the screw rotor, and compressing the sucked gas by the gate rotor, and measuring the suction pressure and the discharge pressure of the screw compressor. The thrust load acting on the bearing is calculated from each measured pressure value, the cumulative value of the thrust load is calculated based on the calculated thrust load and the operating time of the screw compressor, and at least the calculated cumulative value of the thrust load The state of the bearing is determined based on the above, and when the determined state of the bearing is in a predetermined state, a notification to that effect is given.
本発明によれば、スクリュー圧縮機の吸入圧力と吐出圧力を計測し、計測した各圧力値から軸受に作用するスラスト荷重を算出し、算出したスラスト荷重とスクリュー圧縮機の運転時間とに基づいてスラスト荷重の累積値を算出し、少なくともこの算出したスラスト荷重の累積値を、例えば軸受メーカ推奨の計算式などより求めることができる軸受寿命の判定値と比較することで軸受の状態(寿命)を判定し、判定した軸受の状態が所定の状態になっていると、その旨を報知手段より報知させるので、スクリュー圧縮機の軸受に作用するスラスト荷重が、製造メーカーが想定した平均的な使用条件での軸受荷重に対してどの程度の大きさの荷重であるのか、またそのスラスト荷重での運転状態が全運転時間のなかでどのような時間割合で発生するのかを知ることも可能となり、スクリュー圧縮機そのもののメンテナンス時期を適切に知ることができ、ユーザによって異なる使用条件であっても過不足ない最適な期間で軸受交換のメンテナンスを促すことができる。 According to the present invention, the suction pressure and the discharge pressure of the screw compressor are measured, the thrust load acting on the bearing is calculated from the measured pressure values, and the calculated thrust load and the operation time of the screw compressor are calculated. Calculate the cumulative value of the thrust load, and compare at least the calculated cumulative value of the thrust load with the bearing life judgment value that can be obtained from the calculation formula recommended by the bearing manufacturer, for example. When the determined bearing state is in a predetermined state, the notification means notifies that, so the thrust load acting on the screw compressor bearing is the average usage condition assumed by the manufacturer. How much load is generated with respect to the bearing load at the same time, and at what time ratio the operating state with the thrust load is generated in the total operating time It becomes possible to know Runoka, the maintenance timing of the screw compressor itself can know the correct, it is possible to prompt maintenance of the bearing exchange at the optimum time without excess or shortage be different conditions of use by a user.
実施の形態1.
以下、図示実施形態により本発明を説明する。
図1は本発明の実施の形態1に係るスクリュー圧縮機の構成を示す断面図、図2はその圧縮機構部の動作の説明図、図3はその軸受に作用するスラスト荷重の説明図である。
Embodiment 1 FIG.
The present invention will be described below with reference to illustrated embodiments.
1 is a cross-sectional view showing the configuration of a screw compressor according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view of the operation of the compression mechanism, and FIG. 3 is an explanatory view of a thrust load acting on the bearing. .
本実施形態のスクリュー圧縮機1は、ケーシング10内に、ころがり軸受(以下、単に軸受という)1f,1gを介してスクリューシャフト1eが支持されているとともに、スクリューシャフト1eの一端側に、スクリューロータ1cが配置され、スクリューロータ1cの両側に、軸直角に2本のゲートロータA,B(図2)が配置されていて、これらスクリューロータ1cとゲートロータA,Bにより圧縮機構部が構成されている。スクリューロータ1cは、スクリューシャフト1eで連結された電動機1dで駆動されるが、回転は軸受1f,1gで支持される。
The screw compressor 1 of the present embodiment includes a
これを更に詳述すると、スクリューロータ1cは、複数条の歯溝を有し、これら歯溝には、両側のゲートロータA,Bが噛み合っていて、これらスクリューロータ1cとゲートロータA,Bにより2つの圧縮室が形成されるようになっている。すなわち、ゲートロータA,Bは、周知のようにスクリューロータ1cの歯面に沿って他動的に追随回転し、図2(a)→(b)→(c)のようにスクリューロータ1cのスクリュー溝1hとケーシング10との間の空間を遮ってこの空間内の流体(例えば冷媒ガス)を圧縮する機能を有する。流体は、吸込口1aよりケーシング10内に吸引され、前述のように圧縮機構部にて圧縮され、吐出口1bよりケーシング10外に吐出されるようになっている。したがって、ケーシング10内のスクリューロータ1cの一端部(図1中左端の一部)は、吐出ガス(高圧ガス)に晒され、ケーシング10内のスクリューロータ1cの他端部(図1中右端部)は、吸込ガス(低圧ガス)に晒される構造となっていて、これらの間に圧力差が発生するようになっている。このため、軸受1f,1gによって軸支されてスクリューロータ1cと一体のスクリューシャフト1eには、スクリュー圧縮機1の稼働時に、スクリューロータ両端部の圧力差に起因する軸方向成分の荷重(図3中に太線矢印で示すスラスト荷重)が発生する。つまり、軸受1f,1gは、ラジアル方向の荷重だけでなく、高圧圧力と低圧圧力の間の圧力差に起因するスラスト荷重(分力)をも受け持つこととなる。したがって、これら高圧圧力と低圧圧力の圧力値を運転中に計測することで、その都度実際に軸受が受け持っているスラスト荷重を計算により求めることができる。このスラスト荷重は、軸受1f,1gを劣化させる要因となるため、本実施形態ではこのスラスト荷重を検知することで、軸受1f,1gのメンテナンス時期を判断して報知する。
More specifically, the
これを実現するため、本実施形態では、吸入圧力を計測する吸入圧力センサ2と、吐出圧力を計測する吐出圧力センサ3と、吸入圧力センサ2と吐出圧力センサ3で計測した各圧力値から軸受1f,1gに作用するスラスト荷重を算出するスラスト荷重算出手段4と、圧縮機構部の運転時間を例えば電動機1dの稼働時間により計測するとともに、計測した圧縮機構部の運転時間と軸受1f,1gに作用するスラスト荷重とに基づいてスラスト荷重の累積値を算出し、記憶手段6に記憶させるスラスト荷重累積値算出手段5と、スラスト荷重の累積値を、予め想定した平均的な使用条件におけるスラスト荷重の累積値(軸受寿命判定値)と比較することで軸受の寿命を判定し、スラスト荷重の累積値が軸受寿命判定値を超えれば、軸受寿命が到来したとしてアラーム等の報知手段8より報知させる軸受寿命判定手段7と、を設けている。
In order to realize this, in the present embodiment, the
次に、このように構成された本実施形態のスクリュー圧縮機のメンテナンス方法について、図1乃至図3に基づき説明する。まず、電動機1dが駆動し、圧縮機構部すなわちスクリュー圧縮機1が運転を開始すると、スクリュー圧縮機1の吸入圧力と吐出圧力を計測し、計測した各圧力値から軸受1f,1gに作用するスラスト荷重を算出する。次いで、スクリュー圧縮機1の運転時間を計測し、計測した運転時間と算出した前記スラスト荷重に基づいてスラスト荷重の累積値を算出する。次に、この算出したスラスト荷重の累積値を、例えば軸受メーカ推奨の計算式などより求めることができる軸受寿命の判定値と比較することで、軸受の寿命を判定し、スラスト荷重の累積値が軸受寿命判定値を超えていれば、軸受が寿命であると判断して、報知手段8よりメンテナンス時期が到来したことを報知させる。
Next, a maintenance method for the screw compressor of the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIGS. First, when the
このように、本実施形態によれば、スクリュー圧縮機の吸入圧力値と吐出圧力値から軸受1f,1gに作用するスラスト荷重を算出し、算出したスラスト荷重とスクリュー圧縮機の運転時間とに基づいてスラスト荷重の累積値を算出し、算出したスラスト荷重の累積値を、軸受寿命判定値と比較することで軸受の寿命を判定し、軸受1f,1gのメンテナンス時期を決定するようにしているので、スクリュー圧縮機1の軸受1f,1gに作用するスラスト荷重が、製造メーカーが想定した平均的な使用条件での軸受荷重に対してどの程度の大きさの荷重であるのか、またそのスラスト荷重での運転状態が全運転時間のなかでどのような時間割合で発生するのかを知ることも可能となり、スクリュー圧縮機1そのもののメンテナンス時期を適切に知ることができる。このため、ユーザによって異なる使用条件であっても過不足ない最適な期間で軸受交換のメンテナンスを促すことができる。
Thus, according to the present embodiment, the thrust load acting on the
実施の形態2.
図4は本発明の実施の形態2に係るスクリュー圧縮機の構成を示す断面図であり、図中、前述の実施形態1と同一部分には同一符号を付してある。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the screw compressor according to
本実施形態のスクリュー圧縮機は、前述の実施形態1のスクリュー圧縮機1に、軸受1f,1gに給油される潤滑油の温度を計測する温度センサ11と、温度センサ11で計測した潤滑油温度からその粘度を判定する潤滑油粘度判定手段9と、を更に設け、軸受寿命判定手段7Aが、スラスト荷重の累積値だけでなく、潤滑油の粘度をも考慮して軸受寿命を判定するようにした点が、前述の実施形態1のものと異なっており、それ以外の構成は前述の実施形態1と同様であり、実施形態1の持つ機能を全て備えているものである。
The screw compressor of the present embodiment includes a
本実施形態のスクリュー圧縮機においては、軸受寿命判定手段7Aが、スラスト荷重の累積値だけでなく、潤滑油の粘度をも考慮して軸受寿命を判定するので、潤滑油の粘度変化による軸受寿命への影響をも考慮した、より最適な期間で軸受交換のメンテナンスを促すことができる。 In the screw compressor of the present embodiment, the bearing life determining means 7A determines the bearing life in consideration of not only the cumulative value of the thrust load but also the viscosity of the lubricating oil. The maintenance of bearing replacement can be promoted in a more optimal period considering the influence on the bearing.
1 スクリュー圧縮機、1a 吸入口、1b 吐出口、1c スクリューロータ(圧縮機構部)、1f,1g 軸受、A,B ゲートロータ(圧縮機構部)、2 吸入圧力センサ、3 吐出圧力センサ、4 スラスト荷重算出手段、5 スラスト荷重累積値算出手段、7,7A 軸受寿命判定手段、8 報知手段、9 潤滑油粘度判定手段、11 温度センサ。 1 screw compressor, 1a suction port, 1b discharge port, 1c screw rotor (compression mechanism), 1f, 1g bearing, A, B gate rotor (compression mechanism), 2 suction pressure sensor, 3 discharge pressure sensor, 4 thrust Load calculating means, 5 Thrust load accumulated value calculating means, 7, 7A Bearing life determining means, 8 Notifying means, 9 Lubricating oil viscosity determining means, 11 Temperature sensor.
Claims (4)
互いに噛み合うスクリューロータとゲートロータを有し、吸入したガスをゲートロータにより圧縮する圧縮機構部と、
圧縮したガスを吐出する吐出口と、
前記スクリューロータを回転自由に支持する軸受と、
吸入圧力を計測する吸入圧力センサと、
吐出圧力を計測する吐出圧力センサと、
前記吸入圧力センサと前記吐出圧力センサで計測した各圧力値から前記軸受に作用するスラスト荷重を算出するスラスト荷重算出手段と、
前記圧縮機構部の運転時間を計測するとともに、該計測した運転時間と前記軸受に作用するスラスト荷重とに基づいてスラスト荷重の累積値を算出するスラスト荷重累積値算出手段と、
少なくとも前記スラスト荷重の累積値に基づいて前記軸受の状態を判定し、判定した軸受の状態が所定の状態になっていると、その旨を報知手段より報知させる軸受寿命判定手段と、
を備えることを特徴とするスクリュー圧縮機。 An inlet for inhaling gas;
A compression mechanism that has a screw rotor and a gate rotor meshing with each other, and compresses the sucked gas by the gate rotor;
A discharge port for discharging compressed gas;
A bearing that rotatably supports the screw rotor;
A suction pressure sensor for measuring the suction pressure;
A discharge pressure sensor for measuring the discharge pressure;
Thrust load calculating means for calculating a thrust load acting on the bearing from each pressure value measured by the suction pressure sensor and the discharge pressure sensor;
A thrust load cumulative value calculating means for measuring an operating time of the compression mechanism section and calculating a cumulative value of the thrust load based on the measured operating time and a thrust load acting on the bearing;
Bearing life determination means for determining the state of the bearing based on at least the cumulative value of the thrust load, and informing the fact from the notification means when the determined bearing state is a predetermined state;
A screw compressor comprising:
前記温度センサで計測した潤滑油温度からその粘度を判定する潤滑油粘度判定手段と、
をさらに有し、前記軸受寿命判定手段は、前記スラスト荷重の累積値と前記粘度とに基づいて前記軸受の状態を判定することを特徴とする請求項1記載のスクリュー圧縮機。 A temperature sensor for measuring the temperature of lubricating oil supplied to the bearing;
Lubricating oil viscosity determining means for determining the viscosity from the lubricating oil temperature measured by the temperature sensor;
The screw compressor according to claim 1, further comprising: determining the state of the bearing based on the cumulative value of the thrust load and the viscosity.
該スクリュー圧縮機の吸入圧力と吐出圧力を計測し、計測した各圧力値から前記軸受に作用するスラスト荷重を算出し、算出したスラスト荷重とスクリュー圧縮機の運転時間とに基づいてスラスト荷重の累積値を算出し、少なくともこの算出したスラスト荷重の累積値に基づいて前記軸受の状態を判定し、判定した軸受の状態が所定の状態になっていると、その旨を報知手段より報知させることを特徴とするスクリュー圧縮機のメンテナンス方法。 A maintenance method for a screw compressor having a screw rotor supported by a bearing and a gate rotor meshing with the screw rotor, wherein the sucked gas is compressed by the gate rotor,
The suction pressure and discharge pressure of the screw compressor are measured, the thrust load acting on the bearing is calculated from the measured pressure values, and the thrust load is accumulated based on the calculated thrust load and the operating time of the screw compressor. A value is calculated, and the state of the bearing is determined based on at least the calculated cumulative value of the thrust load. When the determined state of the bearing is in a predetermined state, the notification means notifies the fact. The maintenance method of the screw compressor characterized.
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