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圧縮機の設備を稼働させています。
2020年、このコンプレッサーの2つのシリンダーにおいて、Istec社のRecipSys 200システムを用いたピストンロッドの摩耗を監視するロッドドロップモニタリングが導入され、旧式のロッドドロップモニタリングソリューションに取って代わりました。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の変位を監視するための定評あるプラットフォームとなりました。
監視範囲を完全にカバーするため、エボニック社は既存のロッドドロップ監視を拡張し、コンプレッサーの4つのシリンダーすべてを対象に含め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
既存のロッドドロップ監視は、コンプレッサー設備の一部しかカバーしていませんでした。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レベルのコンディションモニタリングが必要でした。
課題は、ロッドドロップ監視を次のような方法で拡張することでした：
- 既存のロッドドロップ測定の概念を維持した
- 既存の制御および保護インフラとシームレスに統合される
- ライダーバンドの摩耗を示す指標として、ピストンロッドの変位を確実に監視した
- DCS内のすべての信号について、正確な伝達と可視化を確保した
目的は、新しい監視コンセプトを導入することではなく、すでに運用され、実績があり信頼されているソリューションを拡張することでした。
解決策：RecipSys 200 によるロッドドロップ監視の拡張
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、水素用往復圧縮機における監視対象が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、システム統合全体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、当該サイトで既に使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。
同じ構成アプローチと測定原則を適用することで、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要員に新たな変更を強いることはありませんでした。ロッド落下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：ロッドドロップ監視システムの設置および試運転
Istecは、ロッドドロップセンサーの設置を行い、現場での監視システムの設定および試運転を実施しました。
試運転中、ロッドドロップ測定は、フライホイール上の既存の位相基準点を使用して、各シリンダーの機械的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。
この基準に基づき、ライダーバンドの摩耗によって生じるピストンロッドの過度な変位を検出するために、アラームおよびトリップレベルが設定された。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とされた。
すべての測定、アラーム、およびトリップ機能は、試運転中にテストされました。信号伝送および可視化は、監視システムからDCSに至るまで検証されました。
テスト中に、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判明し、現場訪問後に修正されました。
この段階において、Istec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こと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。
その後の段階において、Istec社はサイトに戻り、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：モニタリング拡大の結果
- ロッドドロップ監視の対象範囲を2気筒から4気筒へ拡大
- 追加のシリンダーへのロッドドロップセンサーの取り付け
- RecipSys 200 ベースのロッド落下監視システムの設定および試運転
- フェーザートリガーに基づく基準を用いた測定ゼロ点の定義
- 許容されるライダーのバンド摩耗度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準拠に関する問題の特定と文書化
- 推奨事項に沿ったキャビネットレイアウトの改善の実施
効果：信頼性が高く一貫性のあるコンプレッサーの監視
ロッドドロップ監視機能の拡張は、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テストと検証が行われ、DCSにおける信号の正しい表示が確認されました。
拡張工事およびその後のキャビネット改良を経て、コンプレッサー設備には、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維持管理しやすいロッドドロップ監視システムが導入されました。
結論：実証済みのモニタリング概念の拡張性
本プロジェクトは、稼働中の往復動コンプレッサー設備において、実績のあるロッドドロップ監視ソリューションを、管理された一貫性のある方法で拡張するIstec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、既存の設置および監視の理念にシームレスに統合される、技術的に堅牢な拡張機能を提供しました。
