工場内の機械や設備が稼働していることは、特に工場が昼夜を問わず稼働する必要がある場合、極めて重要です。予期せぬ downtime は、高額かつ不必要なコストを招くため、極めて望ましくありません。したがって、(長期にわたる)予期せぬ downtimeにつながる機械の損傷を防ぐためには、各機械、特に最も重要な機械を継続的に監視することが不可欠です。
納期の義務がある場合、これに伴い企業には追加コストが発生します。機械の故障や損傷により工場が長期間稼働できない場合、企業は納期の義務を果たすことができません。監視システムには多額の投資が必要ですが、それが故障の防止と発生の分かれ目となります。さらに、従業員、工場、そして環境の安全にも大きく寄与します。 機械監視システムは自律的に動作するため、一度設置すれば人手による介入は不要です。これにより、産業事故の主な原因である人的ミスの影響を受けにくくなります。
例

故障によりタービンが過速度状態になると、監視システムがない場合、その結果は壊滅的です。タービンが到達可能な最高速度を超えた場合、監視システムが介入してタービンを停止させなければなりません。これは、アラーム値がトリガーされ、監視システムがタービンを停止させることで発生します。機械の停止は、実際に問題が発生する前の最後の防波堤となります。 多くの場合、これに先立って、タービンを過速度状態に陥らせる他のエラーが発生します。こうしたエラーの例としては、シャフト、発電機、またはカップリングの問題などが挙げられます。
独立した保護層
隔離された保護層は、事態が悪化する直前の最後の防壁であり、監視システムが機械を停止させます。前の例を続けると、ガスタービンが過速度状態となり、あらかじめ設定されたアラーム値を超過します。最大回転数(RPM)が超過すると、機械は直ちに停止します。隔離された保護層が介入する前には、通常、いくつかの段階が先行します。 1つのエラーが次々と連鎖し、最終的にアラーム値に達して機械が停止する。過回転の場合、エラーの発生が極めて迅速であるため、作業員が間に合うように介入することは不可能である。したがって、40ミリ秒以内(API 670ガイドライン)に反応する監視システムの存在は極めて重要である。隔離された保護層は(外部の)ネットワークに一切接続されていないため、サイバー攻撃の影響を受けない。
機械監視および状態監視
機械監視システムは、危険な状況が発生した場合に、必要に応じて機械を停止させるよう設計されています。これは多くの場合、一連のエラーの結果として生じます。振動測定のオプションを活用することで、機械の状態を明確に把握することができ、アラーム値に達して機械監視システムが作動する前に、介入を行うことが可能になる場合が多くあります。
例

2009年、ロシアの水力発電所(サヤノ・シュシェンスカヤ)で重大な事故が発生した。振動により、タービンの弁を固定していたボルトに金属疲労が生じた。ボルトが破断して弁が外れ、高圧の大量の水が発電機室に噴出し、甚大な被害をもたらした。振動により水力発電所のタービンが爆発し、76人が死亡した。 犠牲者が出ただけでなく、この水力発電所は6400 MWの発電能力を有していた。比較として、オランダ最大の発電所(石炭火力)の発電能力は1560 MWである。水力発電所全体が突然停止したことで、その地域は停電状態に陥った。修復費用は15億以上にかかり、5年以上を要した。
振動によって引き起こされた金属疲労は、機械監視システム(振動監視)によって検出できた可能性があります。したがって、機械監視システム(状態監視機能付き)は極めて重要です。同様の事態が発生する可能性は極めて低いものの、その結果は計り知れません。
安全のための機械監視
予期せぬ downtime は常に望ましくないものですが、機械監視システムは、(死亡を含む)人的被害、環境被害、工場(および機械)への損害といった深刻な結果を未然に防ぐことができます。 振動の影響を受けやすいタービンが引き起こす結果は、想像を絶するものです(図1参照)。(死亡を含む)人的被害の可能性に加え、工場は甚大な被害を受け、稼働を再開するには数ヶ月(場合によっては数年)を要することになります。これにより、深刻な財政的問題や納期遅延が生じる可能性があります。これは、納入義務を負う水力発電所における事例です。
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