JP6359951B2 - 潤滑剤注入監視装置、潤滑剤注入監視システム、及び潤滑剤注入監視方法 - Google Patents
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図1は、第1実施形態に係る潤滑剤注入監視装置1と、圧縮機211と、を含む構成図である。潤滑剤注入監視装置1は、電動機74が有する軸受74d,74e(図2参照)に潤滑剤(例えば、グリース)が注入されたか否かを監視する装置である。潤滑剤注入監視装置1は、温度センサ11a,11b(図2参照)と、管理用コンピュータ12と、を備えている。
以下では、本実施形態に係る潤滑剤注入監視装置1に先立って、まず、電動機74を備える圧縮機211について簡単に説明する。
図1に示す圧縮機211は、主に、圧縮機本体71と、制御手段72と、インバータ盤73(又は起動盤)と、電動機74と、を備えている。
圧縮機本体71は、例えば、オイルフリースクリュー圧縮機であり、回転軸が平行となるように配置された一対の雄雌のスクリューロータ(図示せず)を備え、これらがケーシング(図示せず)に収容されている。
また、冷却器77には、流入口から配管k5を介して冷却水が流入し、圧縮空気と熱交換した冷却水が配管k6を介して流出口に向かうようになっている。
なお、図1では省略したが、圧縮機本体71の吸入温度、吸入圧力、吐出温度、吐出圧力、冷却器77に向かう冷却水の温度等を検出する各種センサが設置されている。
なお、負荷運転とは、電動機74を駆動しつつ放風弁78を閉弁し、圧縮機本体71の吐出圧力を高める運転である。無負荷運転とは、電動機74を駆動しつつ放風弁78を開弁し、圧縮機本体71の吐出圧力を低くする運転である。無負荷運転中、圧縮機本体71から吐出された空気は配管k4を介して放風弁78側にも分流し、放風口を介して系外に放出される。
電動機74は、例えば、誘導電動機であり、インバータ盤73から入力される三相交流電力で駆動する。
電動機74は、固定子74aと、回転子74bと、軸部材74c(回転軸部材)と、軸受74d,74eと、ハウジング74fと、蓋74gと、昇温抑制ファン74iと、を備えている。
固定子74aは、円筒状を呈し、ハウジング74fの内壁面に固定されている。また、固定子74aには固定子巻線Cが巻回されている。
軸部材74cは、回転子74bの孔h1に圧入固定され、その両端が回転子74bから突出している。なお、軸部材74cの一端側(紙面左側)は、圧縮機本体71のスクリューロータ(図示せず)に連結されている。
昇温抑制ファン74iは、電動機74の昇温を抑制するためのファンであり、軸部材74cと一体で回転するように、軸部材74cの他端側(紙面右側)に固定されている。
なお、電動機74の構成は、図2に示すものに限定されない。
図2に示す潤滑剤注入監視装置1は、前記したように、温度センサ11a,11bと、管理用コンピュータ12と、を備えている。
温度センサ11a(温度検出手段)は、一方の軸受74dの温度を検出するセンサであり、軸受74d付近に設置されている。つまり、ブラケットB11等を介した伝熱を利用して、軸受74dの温度を間接的に検出するようになっている。なお、軸受74dの温度の検出方法はこれに限定されず、温度センサ11aによって軸受74dの温度を直接的に検出するようにしてもよい(温度センサ11bについても同様)。
潤滑剤注入監視手段12aは、温度センサ11a,11bの検出結果に基づいて、軸受74d,74eに潤滑剤が注入されたか否かを監視する。ちなみに、潤滑剤注入監視手段12aには、電動機74が駆動しているか否かを示す駆動・停止情報や、負荷運転/無負荷運転を示す情報も入力される。なお、潤滑剤注入監視手段12aが実行する処理については後記する。
以下では、一方の軸受74dに潤滑剤が注入されたか否かを監視する処理について説明する。
図3、図4は、潤滑剤注入監視装置1が実行する処理を示すフローチャートである。
図3のステップS101において潤滑剤注入監視装置1(図2参照)は、電動機74(図2参照)が負荷運転中であるか否かを判定する。
ちなみに、潤滑剤は、粘度が比較的高く、注入時には半固体状(ゼリー状)になっている。また、通常は、電動機74の負荷運転中に給脂パイプB14,B24(図2参照)等を介して潤滑材が少しずつ注入される。これは、軸方向で軸受74d,74eに余計な負荷をかけることなく、軸受74d,74eの全体に潤滑剤が行き渡るようにするためである。
なお、温度変化ΔTrの基準は、所定時間ΔtAの経過時における軸受74dの温度に限定されない。例えば、所定時間ΔtAの経過後に軸受74dの温度が上昇し始めたときの温度を基準にしてもよいし、また、図5(a)に示す時刻t2〜t3における軸受74dの温度の平均値を基準にしてもよい。
なお、図5では、負荷運転の継続中である時刻t3に潤滑材(グリース)が注入される例を示したが、これに限定されない。例えば、負荷運転と無負荷運転とが繰り返される期間(時刻t7以後:図5(c)参照)に潤滑材が注入されることもあるが、その場合にも本実施形態に係る一連の処理(図3、図4参照)は適用可能である。
なお、潤滑剤の量が不足していたり、注入の仕方が不適切であったりした場合に、軸受74dの温度変化ΔTrが第1閾値ΔT1未満になるように、第1閾値ΔT1は、事前の実験に基づいて設定されている。
ステップS106において潤滑剤注入監視装置1は、温度上昇の開始時(時刻t3:図5(a)参照)から所定時間ΔtBが経過したか否かを判定する。
ステップS108において潤滑剤注入監視装置1は、軸受74dの温度変化ΔTdを算出する。すなわち、潤滑剤注入監視装置1は、軸受74dの温度が、ピーク値である値TF(図5(a)参照)の到達時から何℃変化したかを算出する。図5(a)に示す例では、軸受74dの温度変化ΔTdは、負の値である(TE−TF)になっている。
また、ステップS110の処理を行った後、軸受74dに潤滑剤が注入されたことをユーザに報知するようにしてもよい。これによってユーザは、軸受74dに潤滑剤が適切に注入されたことを確認できる。
ステップS111において潤滑剤注入監視装置1は、軸受74dに潤滑剤が注入されていない(又は、潤滑剤の注入が適切に行われていない)と判定する。
ステップS113において潤滑剤注入監視装置1は、軸受74dに潤滑剤が注入されていない(又は、潤滑剤の注入が適切でない)ことをユーザに報知し、処理を終了する(END)。これによってユーザは、軸受74dに潤滑剤が所定期間以上、注入されていないことを把握できる。
他方の軸受74eに潤滑剤が注入されたか否かを監視する処理については、軸受74dと同様であるから説明を省略する。
本実施形態によれば、前回の潤滑剤の注入から所定期間以上、潤滑剤が注入されていない場合(S112→Yes)、その旨がユーザに報知される(S113)。このように注意喚起することで、ユーザが潤滑剤を注入し忘れることを防止し、ひいては、軸受74d,74eが故障したり圧縮機211に不具合が生じたりすることを未然に防止できる。
第2実施形態は、軸受74d,74eの温度変化速度に基づいて潤滑剤の注入を監視する点が第1実施形態とは異なっているが、潤滑剤注入監視装置1の構成等(図2参照)は、第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
ステップS103で軸受74dの温度Tを読み込んだ後、ステップS204において潤滑剤注入監視装置1は、軸受74dの温度変化速度αrを算出する。例えば、軸受74dの温度を1分毎に検出する場合、潤滑剤注入監視装置1は、軸受74dの温度変化ΔTrを時間(60秒)で除算することによって温度変化速度αrを算出する。
なお、図8では、負荷運転の継続中である時刻t3に潤滑材(グリース)が注入される例を示したが、これに限定されない。例えば、負荷運転と無負荷運転とが繰り返される期間(時刻t7以後:図8(c)参照)に潤滑材が注入されることもあるが、その場合にも本実施形態に係る一連の処理(図6、図7参照)は適用可能である。
ステップS209において潤滑剤注入監視装置1は、ステップS208で算出した温度変化速度αdが、負の値である第4閾値α4(例えば、−0.02℃/sec)以下となる時刻が存在するか否かを判定する。なお、第4閾値α4は、軸受74dの温度低下が潤滑剤の粘度の減少によるものか否かを判定するための閾値であり、予め設定されている。
ちなみに、ステップS101〜S210の一連の過程において、電動機74は負荷運転し続けている(図8(a)、(c)参照)。
ステップS111において潤滑剤注入監視装置1は、軸受74dに潤滑剤が注入されていない(又は、潤滑剤の注入が適切に行われていない)と判定する。
なお、図6、図7に示す一連の処理は、所定周期で繰り返し行われる。
本実施形態によれば、軸受74d,74eに潤滑剤が注入されたか否かを、軸受74d,74eの温度変化速度に基づいて判定し、必要に応じてユーザに報知できる(S113)。したがって、ユーザが潤滑剤を注入し忘れることを防止し、ひいては、軸受74d,74eが故障したり、圧縮機211に不具合が生じたりすることを未然に防止できる。
第3実施形態に係る潤滑剤注入監視システムA(図9参照)は、圧縮機211a等(機械設備)の稼動情報を統括管理センタ3で収集し、この稼動情報に基づいて軸受74d,74eに潤滑剤が定期的に注入されているか否かを監視する点が、第1実施形態とは異なっている。なお、圧縮機211a等の構成については第1実施形態と同様であるから、第1実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
図9は、第2実施形態に係る潤滑剤注入監視システムAの構成図である。
潤滑剤注入監視システムAは、統括管理センタ3とユーザPC4(Personal Computer)とをネットワークN2を介して接続し、統括管理センタ3が有するサーバ群(図示せず)によって様々なサービスを提供するクラウド・コンピューティングのシステムになっている。
統括管理センタ3は、ネットワークN1を介してそれぞれのプラント拠点21,22,23から送信される稼動情報を取得し、これらを一括して管理する。また、統括管理センタ3は、ネットワークN2を介して圧縮機211a等に関するさまざまな情報をユーザPC4に提供する。ちなみに、統括管理センタ3は、圧縮機211a等のメーカやメンテナンス専門の企業等が運営している。
サービス用PC51は、圧縮機211の故障発生時にユーザPC4との間でネットワークN2を介して情報をやり取りするためのパソコンであり、サービス員によって操作される。
管理用PC52は、ネットワークN3を介して統括管理センタ3の各記憶手段303,304(図10参照)に格納されている情報を取得できるようになっている。なお、管理用PC52のディスプレイには圧縮機211に関する情報が表示され、これをサービス員が常時監視している。
図10は、潤滑剤注入監視システムAが備える統括管理センタ3の構成図である。
図10に示すように、統括管理センタ3は、主に、通信手段301と、情報管理手段302と、稼動情報記憶手段303と、故障・保守情報記憶手段304と、潤滑剤注入監視手段305と、を備えている。
通信手段301は、プラント拠点21,22,23にそれぞれ設置された通信手段213,223,233(図11参照)から受信する暗号化された情報を復号化する機能を有している。
情報取得部302aは、圧縮機211の制御手段72(図2参照)から時々刻々と送信される稼動情報をネットワークN1を介して取得し、稼動情報記憶手段303に格納する。
情報公開部302bは、認証サーバ6によって正当性を確認されたユーザPC4から圧縮機211に関する情報の取得指令を受信した場合、この取得指令に対応する情報を各記憶手段303,304から読み出し、ネットワークN2を介してユーザPC4に送信する。
通信手段307は、ユーザPC4や認証サーバ6との間でネットワークN2を介して情報を送受信するための通信回線である。通信手段308は、サービスセンタ5との間でネットワークN3を介して情報を送受信するための通信回線である。
(1.稼動情報の取得)
図11は、稼動情報の取得に関するシーケンスである。
ステップS301において情報取得部302aは、ネットワークN1を介して圧縮機211の制御手段72(図2参照)に稼動情報の送信指令を送信する。
ステップS302において制御手段72は、前記した送信指令に対応する稼動情報を情報取得部302aに対して送信する。前記したように、「稼動情報」には、温度センサ11a,11bの検出値と、圧縮機211に関する駆動・停止情報と、負荷運転・無負荷運転情報と、が含まれる。
なお、ステップS301〜S303の処理は、所定時間(例えば、1分間)ごとに繰り返し実行される。また、ステップS301の処理を省略し、制御手段72が情報取得部302aに対して定期的に稼動情報を送信するようにしてもよい。
図12は、軸受74d,74eへの潤滑剤の注入監視に関するシーケンスである。
ステップS401において潤滑剤注入監視手段305は、稼動情報記憶手段303に記憶されている稼動情報の中から、例えば、過去1年分の軸受74d,74eの温度情報を検索する。
ステップS402において潤滑剤注入監視手段305は、電動機74の駆動中(負荷運転中)に検出された軸受74d,74eの温度を取得する。
なお、統括管理センタ3に登録されている圧縮機211の機種に応じて、前記した閾値ΔT1(S105:図4参照)、閾値ΔT2(S109:図4参照)を異なる値に設定してもよい。
軸受74d,74eの少なくとも一方に潤滑剤が所定期間以上注入されていない場合(S112→Yes:図4参照)、ステップS405において潤滑剤注入監視手段305は、情報公開部302bに監視結果を通知する。前記した監視結果には、圧縮機211の識別情報と、軸受74d,74eのうち潤滑剤が注入されていない軸受を特定する情報と、が含まれる。
ステップS409において情報公開部302bは、ステップS405で通知された監視結果と、ステップS407で取得した稼動情報と、をユーザPC4にも送信する。
本実施形態に係る潤滑剤注入監視システムAによれば、統括管理センタ3の各記憶手段303,304に圧縮機211に関する膨大な時系列データ(稼動情報等)を格納し、この時系列データに基づいて軸受74d,74eに潤滑剤が注入されたか否かを監視できる。つまり、各軸受74d,74eの温度を長期間に亘って統括管理センタ3に収集し、軸受74d,74eに定期的に潤滑剤が注入されているかを常時監視できる。
以上、本発明に係る潤滑剤注入監視装置1及び潤滑剤注入監視システムAについて各実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、各実施形態では、圧縮機211(図1参照)がオイルフリースクリュー圧縮機である場合について説明したが、これに限らない。すなわち、他の種類の圧縮機(ターボ式、ベーン式、ダイヤフラム式など)にも適用できる。また、各実施形態では、電動機74に圧縮機本体71が連結される構成について説明したが(図1参照)、これに限らない。例えば、発電プラント、原子力プラント、水処理プラントに設置される機器等、電動機を備える他の種類の機械設備にも、各実施形態を適用できる。
11a,11b 温度センサ(温度検出手段)
12 管理用コンピュータ
12a 潤滑剤注入監視手段
12b 報知手段
211,211a,211b,221,231 圧縮機
71 圧縮機本体
72 制御手段
73 インバータ盤
74 電動機
74a 固定子
74b 回転子
74c 軸部材(回転軸部材)
74d,74e 軸受
A 潤滑剤注入監視システム
302 情報管理手段
302a 情報取得部
302b 情報公開部
303 稼動情報記憶手段
304 故障・保守情報記憶手段
305 潤滑剤注入監視手段
N1 ネットワーク
Claims (6)
- 電動機の回転軸部材を軸支する軸受の温度を検出する温度検出手段と、
前記軸受に潤滑剤が注入されたか否かを監視する潤滑剤注入監視手段と、を備え、
前記潤滑剤注入監視手段は、前記電動機の駆動開始から所定時間が経過した後、前記温度検出手段によって検出される前記軸受の温度が、前記経過時の温度から上昇した後、前記電動機の駆動中に低下に転じた場合、前記軸受に潤滑剤が注入されたと判定すること
を特徴とする潤滑剤注入監視装置。 - 前記潤滑剤注入監視手段は、前記経過時からの前記軸受の温度変化が、正の値である第1閾値以上に到達した後、前記到達時からの前記軸受の温度変化が、前記電動機の駆動中に負の値である第2閾値以下になった場合、前記軸受に潤滑剤が注入されたと判定すること
を特徴とする請求項1に記載の潤滑剤注入監視装置。 - 前記潤滑剤注入監視手段は、前記所定時間の経過後、前記軸受の温度変化速度が、正の値である第3閾値以上になった後、前記電動機の駆動中に負の値である第4閾値以下になった場合、前記軸受に潤滑剤が注入されたと判定すること
を特徴とする請求項1に記載の潤滑剤注入監視装置。 - 電動機を備える機械設備の時々刻々の稼動情報がネットワークを介して取得され、前記機械設備の識別情報と対応付けて格納される稼動情報記憶手段と、
前記稼動情報記憶手段に格納される前記稼動情報に基づいて、前記電動機の回転軸部材を軸支する軸受に潤滑剤が注入されたか否かを監視する潤滑剤注入監視手段と、を備え、
前記稼動情報には、前記軸受の温度を検出する温度検出手段の検出値と、前記電動機が駆動中であったか否かを示す駆動・停止情報と、が含まれ、
前記潤滑剤注入監視手段は、前記電動機の駆動開始から所定時間が経過した後、前記温度検出手段によって検出された前記軸受の温度が、前記経過時の温度から上昇した後、前記電動機の駆動中に低下に転じた場合、前記軸受に潤滑剤が注入されたと判定すること
を特徴とする潤滑剤注入監視システム。 - 電動機の回転軸部材を軸支する軸受の温度を検出する温度検出ステップと、
前記軸受に潤滑剤が注入されたか否かを監視する潤滑剤注入監視ステップと、を含み、
前記潤滑剤注入監視ステップにおいて、前記電動機の駆動開始から所定時間が経過した後、前記温度検出ステップで検出される前記軸受の温度が、前記経過時の温度から上昇した後、前記電動機の駆動中に低下に転じた場合、前記軸受に潤滑剤が注入されたと判定すること
を特徴とする潤滑剤注入監視方法。 - 電動機を備える機械設備の時々刻々の稼動情報がネットワークを介して取得され、前記機械設備の識別情報と対応付けて稼動情報記憶手段に格納される稼動情報記憶ステップと、
前記稼動情報記憶手段に格納される前記稼動情報に基づいて、前記電動機の回転軸部材を軸支する軸受に潤滑剤が注入されたか否かを監視する潤滑剤注入監視ステップと、を含み、
前記稼動情報には、前記軸受の温度を検出する温度検出手段の検出値と、前記電動機が駆動中であったか否かを示す駆動・停止情報と、が含まれ、
前記潤滑剤注入監視ステップにおいて、前記電動機の駆動開始から所定時間が経過した後、前記温度検出手段によって検出された前記軸受の温度が、前記経過時の温度から上昇した後、前記電動機の駆動中に低下に転じた場合、前記軸受に潤滑剤が注入されたと判定すること
を特徴とする潤滑剤注入監視方法。
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