抄紙機において、機械の状態は稼働性、紙の品質、および全体的な生産の安定性に直接関連しています。 プレスロールが振動し始めたり、ドライヤーファンが機械構造に振動を与えたりすると、その最初の影響は、多くの場合、ウェブの断裂、引き出しの不安定さ、含水率プロファイルの変動、あるいはフェルトやロールへのマーキングの増加として現れます。これらの症状は通常、機械的故障が発生するずっと前に現れますが、その時点で既に稼働時間や品質に影響を及ぼしています。
製紙機械は連続運転され、蓄積エネルギーが高く、再起動に長い時間を要します。そのため、回転機器の信頼性が比較的わずかに低下しただけでも、すぐに生産量の減少や納期遅延につながりかねません。資産の信頼性の観点から、振動状態監視は機械全体の安定した稼働を維持するための実用的かつ価値あるツールとなります。
現代の抄紙機は、成形部、プレス部、乾燥部、カレンダー部、リール部などの複数のセクションで構成されており、これらはすべて緊密に連携した駆動システムと補助装置を通じて接続されています。代表的な設備には、セクション駆動装置、主駆動システム、モーター、ギアボックス、ロールおよびフェルト回路、真空ポンプ、ブロワー、大型 換気ファンおよびフードファンなどが含まれます。 これらの機械の多くは、幅広い紙種や速度範囲で稼働しており、頻繁な起動、紙の送り込み、負荷変化が発生します。この運転の変動性こそが、継続的な振動モニタリングと診断が価値をもたらす理由です。これらにより、保守チームは、通常のプロセスに関連する挙動と、機械的な劣化の初期兆候とを区別することが可能になります。
課題：結合された資産、変動する運転条件、および振動伝達
抄紙機は、1つの長く機械的に連結されたフレーム上に多数の回転資産を集約しています。このため、ロールの不均衡、ファンの不均衡、ロール交換後の位置ずれ、ベアリングハウジングの緩み、ベアリングの潤滑問題、カップリングの摩耗、セクション駆動におけるギアボックスの歯面損傷など、一般的な劣化メカニズムの影響を受けやすくなっています。
実用上の課題として、振動は局所にとどまらないという点が挙げられます。ある発生源からの励振は、ハウジング、フレーム、基礎、および接続された配管を伝わり、隣接するセクションの測定値に影響を及ぼす可能性があります。継続的な傾向分析や診断的文脈がなければ、保守チームは真の根本原因に対処するのではなく、単に症状への対応に終始してしまうことが容易に起こり得ます。
運転条件も絶えず変化します。起動時の 速度 上昇、勾配に依存する負荷、フェルトのコンディショニング、蒸気およびフードの調整、真空レベルの変動はすべて、振動レベルやスペクトル成分に影響を与えます。 したがって、信頼性チームにとっての重要な問いは、振動が変化するか否かではなく、その変化が通常の運転変動を反映しているのか、それとも初期の故障発生を示唆しているのかという点です。この問いに答えるには、単一の総合値だけでは不十分であり、診断を裏付ける安定した指標と十分なデータが必要です。
補助システムは、機械が安定して稼働するかどうかを左右することがよくあります。ブロワー、トリム ファンおよび 換気ファン、真空ポンプ、凝縮水ポンプ、アプローチフローポンプ、およびそれらを駆動するモーターは、個々に見れば中程度の重要度に分類されるかもしれませんが、これらのシステムに故障が生じると、ウェブの破断、湿度の不安定化、乾燥能力の低下、あるいは強制的な速度低下を引き起こす可能性があります。 資産数が多く、測定ポイントも多数ある製紙工場では、従来の企業向け振動監視システムのような複雑さを伴わずに、主駆動システムと周辺の補助システムの両方を網羅できる、拡張性のある状態監視アプローチが必要とされています。
抄紙機において振動モニタリングが重要な理由
Vibration 、紙製造機械において特に効果的です。これは、多くの関連する故障メカニズムが、品質データやプロセスアラームに現れるはるか以前に、機械的に発生するためです。軸受の摩耗、位置ずれ、不均衡、緩み、および歯車の欠陥はすべて、振動挙動に特徴的な変化をもたらし、実際の稼働条件下で早期に検出することができます。
コーター駆動装置、乾燥部駆動装置、プレス駆動装置、リール駆動装置、およびメイン駆動システムなどの駆動システムにおいて、振動モニタリングは、速度の安定性や負荷分散に影響が出る前に、ベアリングやギアボックスの劣化を早期に検出するのに役立ちます。 モーターやギアボックスを含む駆動系において、振動の傾向を分析することで、アライメントの状態、カップリングの摩耗、および進行中のギア損傷に関する知見が得られます。ファン、ブロワー、真空ポンプなどの空気・真空システムでは、振動解析により、不均衡、ベアリングの摩耗、汚れ、および気流、真空の安定性、エネルギー効率に影響を与える構造上の問題を検出します。
これらの資産グループ全体にわたって振動を継続的に監視することで、工場はプロセス測定を補完し、状態に基づくメンテナンスや予知保全を支援する、客観的な機械状態に関する知見を得ることができます。
VibSys® を用いた状態監視アプローチ
VibSys® は、回転機器の振動状態を継続的に監視・診断するためのコンパクトなシステムです。 抄紙機では、通常、セクション駆動装置や主駆動装置、ギアボックス、ロール関連のベアリングハウジング、およびファン、ブロワー、真空ポンプ、プロセスポンプなどの重要な補助機器に適用されます。その目的は、信頼性チームが傾向分析、早期故障検出、および保守計画に活用できる、安定した比較可能な機械状態指標と診断データを提供することです。
VibSys® は、高品質な振動データを取得し、主要な指標を機械側でローカルに処理します。これは、速度や負荷が一定ではなく、グレードの変更や起動条件を通じて信頼性の高い傾向把握が必要な抄紙機において特に重要です。 VibSys®は、発生源に近い場所で関連する特徴量を抽出することで、ベアリングの状態、緩み、アライメントのずれ、および進行中の歯車欠陥の一貫したモニタリングをサポートすると同時に、異常な傾向が現れた際には、より詳細な診断も可能にします。
測定ポイントの多い大型機械の場合、スケーラビリティが不可欠です。VibSys®は機械側に設置されるように設計されており、プレスセクションや乾燥機セクション周辺の配線やインフラを実用的なものに保ちます。オープンなデータインターフェースにより、振動インジケーターや、必要に応じてフルタイム信号データを、既存のメンテナンスシステム、ヒストリアン、または分析プラットフォームと統合することが可能です。 VibSys®は、メンテナンスの意思決定を支援するための状態監視および診断にのみ使用され、保護機能やシャットダウン機能には使用されません。
- ローラー、ベアリング、駆動システムにわたる継続的な振動状態監視
- ベアリングの摩耗、ミスアライメント、不均衡、および緩みの早期故障検出
- 変化する生産および運転条件下における安定状態の指標
- 配線要件を最小限に抑えた、分散型の機械側設置
- 過酷な製紙環境や高温用途に適しています
- PLC、MES、ヒストリアン、および予知保全プラットフォームとのオープンな統合
- 長くて複雑な製紙機械の生産ラインに対応する、拡張可能なモニタリングアーキテクチャ
稼働時間、品質、および保守計画への影響
製紙機械にVibSys®を用いた振動状態監視を適用することで、事後対応型のメンテナンスから、状態ベースおよび予知保全への移行が支援されます。信頼性チームは、故障時や品質クレーム発生後に問題を発見するのではなく、劣化パターンを早期に把握し、生産上の制約を考慮した上で介入計画を立てることができます。
機械の状態を継続的に把握することで、ベアリングハウジングが損傷する前にベアリングを交換したり、ロール交換後の位置ずれを振動が再発する前に修正したり、過大な負荷が機械構造に伝わる前にファンやポンプの不均衡に対処したりといった措置の優先順位付けが可能になります。これにより、予期せぬ停止が削減され、二次的な損傷が回避され、より予測可能な停止範囲の設定や予備部品の計画が可能になります。
重要な駆動システムと、より広範な補助装置の両方における振動挙動の傾向を把握することで、製紙工場は回転機器の信頼性と機械状態の長期的な管理を強化します。その結果、機械的不安定性によるウェブ断裂が減少するとともに、運転ウィンドウの安定性が向上し、抄紙機全体における品質の一貫性とエネルギー効率の高い運転が実現されます。
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パルプ・製紙業界で回転機器の保守および信頼性を担当するチームにとって、振動に関する基礎知識があれば、状態監視の結果に基づいて対応しやすくなります。Istecは、振動の基礎や典型的な機械の故障パターンについて実践的な入門知識を得たい専門家のために、 Istec Academy 「 Vibration カテゴリー1」の無料オンライントレーニングを提供しています。
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