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振動診断では難しいとされる低速回転軸受や、ギアの状態監視に最適!PROGNOST®-プレディクターでできること

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弊社では2000年からMHCという、AE(アコースティック・エミッション)技術を用いたポータブル式の軸受診断器をお取り扱いしてきました。特に、低速の回転機械が多い製紙会社や、化学会社での導入が多かったのですが、時代の変遷とともに、最近は食品・飲料業界からのお引き合いが増えたり、ポータブル型のニーズからオンラインでの常時状態監視へ、お客様の興味関心が移ったりと、求められる予知保全が変わりつつあります。最近はワイヤレスの振動加速度センサがさまざまな企業で開発され、展示会でもよく見かけるようになりました。

ただ、どの時代でも難しいとされているのが、低速回転の軸受の状態監視や、ギアボックスの予知保全でした。低速回転専用のAE軸受診断器が開発されるなど、長い間、振動よりもAE技術が有用とされてきましたが、お客様の中には、外部環境の影響(金属ノイズなど)で、AEでも不良検知ができず、さらなる別の手法を模索されている方も少なくありませんでした。

弊社でも、お客様のご要望にそった製品をご案内できるよう、さまざまな技術、製品を見てきました。その中で、今回ご紹介するPROGNOST®-プレディクターは、米国特許を取得した技術を用いており、高精度なFFT解析が可能なオンライン状態監視システムです。特に、押し出し機や、反応器、抄紙機などの軸受・ギアボックスの不良検知にお困りの方、予知保全に力を入れていきたい方必見です。
 

PROGNOST®-プレディクターとは?

PROGNOST®-プレディクター(旧ESPRESSO)は、回転機械の常時監視と自動状態診断システムで、プロセス上重要な機器管理に有効です。特殊解析により、すべり軸受、転がり軸受、ギア、モーター、シャフトといった複数の部品を監視できます。PROGNOST®-プレディクターの優位性の一つとして、これら複数あるギア・軸受の中で、どの個所に不良が出ているかピンポイントで判断が可能な点が挙げられます。

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特許取得済み軸受診断法「コンフィデンスファクタ」

コンフィデンスファクタとは、軸受損傷の進行具合を把握する目的で開発されたPROGNOSTの独自パラメータで、軸受の各損傷周波数をベースに計算されます。仮に部品不良の進展を示す明瞭な兆候または振幅の増加が見られると、図上に反映されます。この傾向をチェックし、警報閾値を調整することで、起こりうる損傷を的確に監視することができます。コンフィデンスファクタを用いた診断手法により、①数百の解析結果を一目で管理、②機器の致命的故障につながる損傷を可能な限り早く特定する、③コンフィデンスファクタと振幅レベルの2 out of 2ロジックを採用することで誤警報を防ぐことができるようになりました。

規定バンドの振幅は縦軸に、コンフィデンスファクタは横軸にプロットされます。一般的に進行中の不良を示す曲線は、左下の区画である「不良なし」状態から始まり、確度と不良サインが大きくなると右へ動いて「早期損傷エリア」へ入り、不良が進行してダメージが大きくなるので、上へ移動します。

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ギア振動イメージ化

ギア振動イメージ化は、ギア不良を検知する絶対的な手法です。波形データの時間同期平均化と優れたフィルタリング法により、各ギア歯から振動周波数が取り出され、ノイズや他の機械部品によって引き起こされる振動を取り除きます。統計的なパターン認識法を活用することで、これらの過剰振動を特定・定量化し、進行中の不良が検知された時に警報を発します。不良個所からのエネルギーを振動イメージの特定領域に限定できるため、この方法は標準的なスペクトル解析よりも優れています。

さらに、ギア振動イメージ化は、各歯の状態を評価することもできるので、勘に頼らない、的を絞った目視検査が可能になり、通常のスペクトル解析よりもずっと早くギア不良を検知できるようになります。

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PROGNOST®-プレディクター システム構成

内蔵の高性能コントローラーカードは、768のデジタル信号処理コアを持つフィールドプログラマブルゲートアレイを採用、複数の信号を同時に高速処理します。全チャネルでデータ取得と信号FFT解析を同時に行うことで、損傷の兆候を高精度で検知し、トレンド情報を表示します。

警報・警告信号は、リレー出力またはOPC/MODBUSサーバーを経由して直接送出されます。

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おわりに

PROGNOST®-プレディクターのあらゆる機能を統合することで、機器の最適な健全性管理を行い、予防保全から予知保全への移行を実現します。プレゼンテーション形式での製品説明を実施しておりますので、ご興味のある方はお問い合わせフォームからご連絡ください。

文/石田有紀
 

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