事例紹介：エボニック社における水素用往復圧縮機のロッド落下監視機能の拡張

エボニックは、ベルギーのアントワープ拠点で水素用往復式コンプレッサー設備を稼働させている。

2020年、このコンプレッサーの2つのシリンダーにおいて、旧式のロッドドロップ監視ソリューションに代わり、Istec社のRecipSys 200システムを用いたライダーバンドの摩耗を監視するロッドドロップ監視システムが導入されました。 数年にわたる安定的かつ信頼性の高い稼働を経て、RecipSys 200は、この設備におけるピストンロッド変位の監視プラットフォームとして定着しました。

完全な監視範囲を確保するため、エボニック社は既存のロッドドロップ監視システムを拡張し、コンプレッサーの4つのシリンダーすべてを対象とすることを決定しました。イステック社は、既存の測定方針に完全に沿った形で、センサーの設置、設定、試運転、およびその後のシステム改善を通じて、この拡張を支援するよう委託されました。

課題：すべてのコンプレッサーシリンダーに対する包括的な状態監視

既存のロッド落下監視システムは、コンプレッサー設備の一部のみをカバーしていました。すでに2つのシリンダーが監視対象となっていたため、機械全体を通じて一貫した測定挙動、アラーム処理、およびオペレーターによる解釈を確保するためには、残りのシリンダーに対しても同等の状態監視が必要でした。

課題は、ロッド落下監視機能を以下の要件を満たす形で拡張することでした：

• Istec社は、既存のロッド落下測定方式を維持した
• 既存の制御・保護インフラとシームレスに統合
• ピストンロッドの変位を確実に監視し、ライダーバンドの摩耗を示す指標として機能した
• DCS内のすべての信号の正確な通信と可視化を実現した

その目的は、新たな監視コンセプトを導入することではなく、すでに稼働中で実績があり信頼性の高いソリューションを拡張することにありました。

ソリューション：RecipSys 200 によるロッド落下監視機能の拡張

ロッド落下監視システムは、2台目のRecipSys 200を追加することで拡張され、水素用往復動コンプレッサーの監視対象が2気筒から4気筒に拡大されました。

RecipSys 200ハードウェアは、システム全体の統合の一環としてエボニック社によって設置されました。イステック社は、この拡張機能を、同サイトで既に採用されている既存の監視アーキテクチャおよび計測方針に完全に整合させました。

同じ構成手法と測定原理を適用することで、追加されたシリンダーも既存のシリンダーと全く同じ方法で監視することが可能となり、オペレーターや保守担当者の作業に変更を加える必要はありませんでした。ロッドドロップに関するすべての情報は、既存のプラントDCSを通じて利用可能となりました。

実施内容：ロッド落下監視装置の設置および試運転

イステックは、ロッド落下センサーの設置ならびに監視システムの設定および試運転を現場で実施しました。

試運転中、ロッドドロップの測定は、フライホイール上の既存の位相基準点を利用して各シリンダーごとに機械的な基準点を設定することで構成されました。この基準点は、測定のゼロ位置を定義するために使用されました。

この実績に基づき、ライダーバンドの摩耗によるピストンロッドの過度な変位を検出するため、アラームおよびトリップレベルが設定されました。ピストンとシリンダーが接触するまでの残存摩耗余裕は4 mmと設定されました。

試運転中に、すべての測定値、アラーム、およびトリップ機能のテストが実施されました。監視システムからDCSに至るまでの信号伝送および可視化が検証されました。

試験中、DCSディスプレイ上で2つのロッドドロップ測定値の表示が逆転していることが確認され、現場訪問後に修正されました。
この段階において、イステックは、キャビネットのレイアウトが元の設計文書と完全に一致していないことも確認しました。これには、未使用の配線や、ATEX対応部品と非ATEX対応部品間の分離が不十分である点が含まれていました。これらの発見事項は、改善提案として文書化されました。

その後、イステックは現場に戻り、推奨された改善策を実施し、キャビネットのレイアウトを当初の設計意図およびATEXの分離要件に準拠させました。

主な成果物：監視機能拡張の結果

• ロッド落下監視の対象を2気筒から4気筒に拡大
• 追加シリンダーへのロッド落下センサーの設置
• RecipSys 200 ベースのロッド落下監視システムの構成および試運転
• フェーザートリガーに基づく基準値を用いた測定ゼロ点の定義
• 許容ライダーバンド摩耗量に基づくアラームおよびトリップレベルの設定
• DCSにおける信号伝送および可視化の検証
• キャビネットのレイアウトおよびATEX準拠に関する問題点の特定と文書化
• 提言に基づき、キャビネットレイアウトの改善を実施

効果：信頼性が高く一貫性のあるコンプレッサーの監視

ロッド落下監視機能の拡張は、無事に試運転が完了し、既存の制御システムに統合されました。すべての測定値、アラーム、トリップ機能について試験および検証が行われ、DCSにおける信号表示が正常であることが確認されました。

拡張工事およびその後のキャビネット改良を経て、このコンプレッサー設備は、実績があり馴染み深い監視コンセプトに基づき、4気筒すべてにわたり一貫性があり、保守しやすいロッド落下監視システムを備えるようになりました。

結論：実績のある監視コンセプトの拡張性

本プロジェクトは、稼働中の往復式コンプレッサー設備において、実績のあるロッド落下監視ソリューションを、管理された一貫した方法で拡張できるイステックの能力を実証するものです。

Istecは、確立された監視プラットフォームを基盤とし、センサーの設置、設定、試運転、およびその後の改善を組み合わせることで、既存の設備および監視方針にシームレスに統合される、技術的に堅牢な拡張ソリューションを提供しました。