モーターの状態監視により、市営電気事業地区のエネルギー使用量を削減
テキサス州のある自治体公益事業区（MUD）は、上下水道業界向けにモーターの信頼性試験と電力品質試験を専門とする企業との協業を開始した。 MUDの理事会で、モーター信頼性・電力品質試験会社のスティーブン・ホーグ社長は、回転機器の運転効率を改善し、電気料金を下げる潜在的な機会について議論した。 電力品質とモーター解析 コンデンサーが8台の大型モーターに取り付けられた。 あるリフトステーションの電力品質監視では、大幅な低下が見られた。 kVAは50％削減され、kWは25％削減された。 400馬力（HP）の坑井モーターと4台の60馬力ブースターポンプは、PFが98パーセントの効率に向上したにもかかわらず、エネルギーコストの削減を示さなかった。 その後、ホーグ社は第三者のモーター試験会社と契約し、坑井施設で通電および非通電試験を実施した。 検査の結果、井戸とモーターコントロールセンターを結ぶ6本の地下モーターケーブルのうち、2本が接地寸前であることが判明した。 ポンプ・モーターからモーター・コントロール・センターまで地下を走っていた100フィートのリード・ケーブルを再トレンチし、交換するための緊急措置が取られた。 その時点でホーグ氏は、モーターの健康状態をよりよく理解し、モーターやその他の回転機器の状態がMUDのエネルギー節約達成能力にどのように影響するかをMUDに示すためには、すべてのモーターのデータを収集し、傾向を把握することが不可欠であると考えた。 モーター状態監視装置を徹底的に調査した結果、モーター信頼性・電力品質試験会社は、ハンドヘルド通電試験装置とハンドヘルド・トラブルシューティング装置の両方を購入した。 どちらもモーターの状態監視やトレンド分析に最適です。 同社がこのような使い勝手の良いモーター試験機を選んだのは、次のような理由からである： ハンドヘルド型通電試験器は、通電状態で電気信号分析（ESA）と電力品質（PQ）分析の両方に使用されます。 ESAモードでは、入力電力、制御回路、モーター、駆動負荷の状態を評価します。 PQモードでは、高調波解析、電圧・電流チャート、波形の表示、サグとスウェルの波形キャプチャ、過渡事象のキャプチャなど、さまざまなデータポイントのエネルギー・データ・ロギングに使用できます。 無通電試験に使用されるトラブルシューティング機器は、特にモーターのトラブルシューティングと、設置前の新規およびリビルト・モーターの試運転用に設計されている。 この測定器により、巻線の汚れ、ステータとロータのアンバランス、ロータとステータの状態の変化、巻線の抵抗、汚れ、アースへの絶縁など、モータの状態を特定することができる。 この無通電モータ試験装置は、実際のモータの状態を明らかにし、重大な損傷を防止し、さらには致命的な故障を回避するための改善作業のスケジューリングを可能にします。 ホーグはすぐにモーター検査機器の使い方を覚え、すぐにMUDモーターのデータ傾向を調べ始めた。 このトラブルシューティング機器は、同地区の400HP井戸ポンプ・モーターがモーター修理工場に送られ、再調整される際に絶対に必要なものであることが証明された。 「新しいモーターや再調整されたモーターを試運転することは重要です。モータの試運転を行わないと、モータが設計通りに作動するかどうか確認できません」とホーグ氏。 「モーターを試運転することで、設置後に運転上の問題が発生する可能性を減らすことができます。オーナーは、納品と設置の費用を支払う前にモータの試運転を行い、問題があることに気づいた方が良いのです。モータの設置後に問題が見つかると、オーナーは保証を満足させるために戦わなければならなくなることがよくあります。” モーター試運転の問題 ホーグがモーター修理工場に行き、再調整されたモーターを試運転したとき、通電試験器のテストでは絶縁-接地の結果が悪く、6.01メガオーム（Mohm）という数値が出た。 再調整されたモーターの健全な測定値は、500から999モームの間であるべきだった。 モーター修理工場は問題を修正することに同意した。 ホーグは3日後に戻って試運転テストを繰り返した。 トラブルシューティング機器を使用したテストの結果、絶縁-接地の数値は551モームだった。 ホーグはポンプモーターをリフトステーションに戻すことを承認した。 再建された竪型ポンプと再調整されたモーターが設置されると、ホーグはリフトステーションに戻り、計器を使ってモーターのテストを行った。 今回、すべてのテストが良好な結果となり、ホーグの試運転は完了した。 現在、MUDの井戸ポンプ用モーターは効率的に稼動しており、絶縁体の対地間測定値は999モーム、PF効率は98％である。 結論コンディション・モニタリングの必要性 このMUDのモーター信頼性へのアプローチは、業界に変化が起きていることを示している。 設備の所有者や運営サービス会社は、事後保全戦略を改善し、状態監視プログラムをより多く取り入れるようになっている。 このような積極的な変化の高まりは、ダウンタイムの削減、エネルギーの節約、機器のライフサイクルの延長に関連する利益を増大させており、これらは日常業務にとってより重要になってきている。 ALL-TEST Pro 7やATPOL IIIなどのモータ状態監視装置は、エンドユーザが機器の健全性を理解し、十分な情報に基づいた意思決定を行うために必要なデータを提供します。 スティーブン・ホーグは2007年よりレッスン・ワッツ社の社長兼創設者。 Less Watts Inc.は、テキサス州でダイナミックな電気モーターの信頼性と電力品質試験サービスを提供しています。
発電所、電気信号解析を性能評価に利用
米国北東部に位置するある原子力発電施設では、タービン発電機を駆動する密閉された超純水／蒸気を冷却する熱交換器に水を供給するため、4台の垂直給水ポンプに依存している。 長さ30フィートのシャフトを持つ4台の同じサービスウォーターポンプのうち、2台のポンプに性能上の問題が生じ始めた。 このためメンテナンス・チームは、かなり古い（1970年代初頭に原子力発電所が建設されたときに設置された）竪型給水ポンプの性能調査を実施することになった。 この原子力発電所のメンテナンスチームは、振動、圧力、流量など多くの測定値の分析を計画していた。 彼らはまた、ポンプ性能評価の一環として電気的シグネチャ分析を行いたいと考えていたため、現場での予知保全サービスの提供や、予知保全（PdM）、電気、信頼性の専門家向けの工業用試験装置の販売で知られるI & E Central社のボブ・ダン氏に連絡を取りました。 ダンは原子力発電所に赴き、350馬力、480ボルトのモーター2台の電気信号分析を行った。 > ATPOL IIIを見る 電気信号解析の実行 電気シグネチャ解析は、電流センサーと電圧リード線をモーターに接続し、高分解能の電流・電圧波形をキャプチャすることによって実行されます。 その結果、入力電力から被駆動負荷に至るまで、機械的にも電気的にもモーターシステム全体に関する洞察が得られる。 この技術では、実際にモーターを機械分析のための変換器として使用する。 機械的現象はすべて電流波形に変調され、そこで検出・分析される。 ダン氏は、ALL-TEST Pro Online III™通電モーター検査装置を使用して電気的シグネチャ分析を行った。 彼はATPOL III™をシステムに接続し、テスト用に5600GPMの流量に設定した。 モータの端子箱はテストのために開けておき、ATPOL III™データコレクタをモータの近くに設置した。 ATPOL III™はブルートゥース経由でデータを収集・送信し、ダンとメンテナンス・チームは高電圧機器から安全な距離を保っていた。 電気的シグネチャーデータは、2つのセグメントで収集された。50秒間の高分解能低fmax（100Hz）電流収集は、主に走行速度での問題（ミスアライメント、アンバランス）、および同期速度以下での問題（ローターバーまたは負荷関連の問題）を示す。 電圧と電流の高周波キャプチャーとFFT： 1.電力高調波、力率の問題、電圧と電流の対銘板比、バランスを含む電気的問題； 2.高周波機械故障（ステーターの機械的および電気的問題、エアギャップ、さらにはベアリングの問題。 検査結果が明らかに – モーターは電気的には完璧で、電流と電圧のバランスがとれており、力率は90以上だった。 – モーターとポンプは機械的に優れており、ミスアライメントやアンバランス、ベアリングの問題、ローターやステーターの問題は見られなかった。 – テストでは、電流が大きく変動し、約10Hzで脈打った。 ダンとチームは、この原因がシステム内の非層流または乱流にあることを突き止めた。 さらにメンテナンス・チームにとって驚きだったのは、他のどのテストでも乱流が検出されなかったことだった。 ポンプの性能低下の根本的な原因を明らかにしたのは、電気信号分析だけだった。 電気信号解析の主な利点の1つは、インペラが30フィート下にあるこの縦型ポンプの場合でも、駆動負荷の機械的問題を示すことができることです。 これは、電気的および機械的なシステム全体に関する詳細な情報に加えて行われる。 メンテナンスチームが性能問題の根本原因を理解すると、状況を改善するために必要な措置を講じ、ポンプを原子力発電所の性能要件に適合するように運転することができました。 結論 予知保全は重要だ。 産業機器を監視し、致命的な故障が発生する前に性能の問題を評価することで、コストのかかるダウンタイムや不要な出費を防ぐことができます。 ATPOL III™は、重要なモーター駆動資産のモニタリングと診断に威力を発揮します。 電気的特性解析と振動解析を同時に実施することで、機器に実際に何が起こっているのかをより詳細に調べることができます。 この種の分析を実行するための適切なツールを用意することは、コンディション・ベース・メンテナンス／予知保全プログラムにとって極めて重要である。 安全がカギ！ ハンディタイプのALL-TEST PRO On-Line III™を使用した通電試験は、ワイヤレスBluetooth*技術により、オペレータが通電機器から安全な距離を保てるように設計されているため、より安全です。 ALL-SAFE PRO®接続ボックスは、データ収集プロセス中のオペレーターの安全性をさらに高めるために設置することもできます。 人々の安全を守るために必要なツールに投資する。 ALL-TEST Pro, LLCについて ALL-TEST Proは、革新的な診断ツール、ソフトウェア、サポートにより、真のモーターメンテナンスとトラブルシューティングをお約束します。 I&Eセントラルについて 2001年にボブ・ダン氏によって設立されたI&Eセントラル社は、予知保全（PdM）、電気、信頼性の専門家向けに特別に設計された産業用試験機器の販売業者である。 ニューヨーク州ロチェスター近郊を拠点とするI & E Central社は、定評あるメーカー数社の代理店として、電力品質モニタリング、振動モニタリング、超音波検査、モーター検査、レーザーアライメント、サーマルイメージングなどをサポートする製品を提供しています。 同社の製品とサービスの詳細については、www.ie-central.com。
VFDトラブルシューティングのケーススタディ：モーターテストで損傷したVFDを発見
イタリアの状態監視ソリューション・プロバイダーであるイージーツールは、イタリアのアドリア海沿岸の都市アンコーナにある塗料製造施設と協力している。 この塗料メーカーは2013年からイージーツールと協業しており、塗料生産施設で稼働するモーター、ファン、ポンプ、ミキサーの定期的な状態監視サービスを、高度な知識を持つイージーツールのフィールドエンジニアに依頼している。 イージーツールのフィールド・エンジニアは、半年に一度、塗料製造工場で6日間を過ごし、予防保全プログラムの一環として、さまざまな技術を駆使して設備のテスト、振動分析、オイル分析、モーターテストなどを実施している。 2017年1月、フィールドエンジニアのエットーレ・ディ・パスクアーレは、塗料製造施設で55キロワットの4極モーターの動的試験を行っていたところ、電流の著しい不均衡を発見した。 アプリケーション この55キロワットの4極モーターは、塗料製造部門の空気から溶剤を吸い取るファンを駆動していた。 この扇風機は、作業員の安全を確保するために非常に重要である。 ファンの回転が止まれば、塗料メーカーは生産工程を停止しなければならない。 このため、この重要なファンとモーターは6ヶ月ごとにテストされ、稼働時間を保証している。 ESAモーター試験で損傷したVFDが判明 ファンは、可変周波数ドライブ（VFD）によって制御されるモーターシャフトに直接キー接続されたインペラで構成されている。 Di Pasquale氏は、ALL-TEST PRO On-Line II™通電モーター試験装置を使用してファンモーターを試験し、VFDの入力と出力で電流の著しい不均衡を発見しました（図1と2を参照）。 「テストでは、VFDの入力で12.4％の電流アンバランスが見られましたが、VFDの出力では74.8％になりました。 「VFDはファンモーターにバランスの取れた電流を供給する必要があります。このような高レベルの電流アンバランスと、いくつかの入力半波がないことを考えると、モーターとファンは問題ないが、VFDを交換する必要があることは明らかだった。” ディ・パスケールは施設のオーナーとこの問題について話し合った。 彼は、この電流のアンバランスはVFDの内部問題の結果である可能性が高いと説明し、VFDの交換を勧めた。 このVFD駆動モーターでファンを運転できたとしても、電流のアンバランスの結果、モーターは最終的に破損してしまう。 ソリューション ディ・パスクエールの推薦を信じて、塗料メーカーはVFDを取り外し、VFDの内部ダイオードに深刻な損傷があることを確認した。 この塗料メーカーは新しいVFDを注文し、新しいインバーターの到着を待つ間、生産を維持することができた。 新しいVFDが設置された後、ディ・パスクアーレは新しいVFDを使ってファンモーターをテストするために施設に戻った。 ATPOL II™による2回目の通電モーターテストでは、健全な波形が示された（図3、4）。 結論 ファンモーターに74.8％の電流アンバランスがあったにもかかわらず、アラームや故障警告は作動しなかった。 VFDは正常に機能しているように見えたが、もし欠陥のあるダイオードのまま運転を続ければ、突然故障する可能性があった。 この塗料メーカーは、ファンモーターの故障を本質的に防ぎ、作業員の安全を確保し、生産損失と関連するダウンタイム費用を回避した。 重要な機械の健康状態を定期的にチェックすることが重要です。 ALL-TEST PRO On-Line II™通電モータ検査装置のように、モータの状態をチェックするのに役立つ使いやすいポータブル装置があります。 機器に実際に何が起こっているかを知ることで、人々の安全を守り、業務を円滑に進めるための賢い判断ができるようになります。
電気信号解析によるパルス幅変調モータ駆動の故障検出
産業界におけるACモーター用モーター・ドライブの使用は増加の一途をたどっており、パルス幅変調ドライブ（PWM）は低～中馬力アプリケーションの一般的な業界標準となっています。 モーターシステム内の他のコンポーネントと同様に、PWMドライブにもさまざまな故障モードがあり、トラブルシューティングの目的で電気技術者は一般的にデジタルマルチメーター（DMM）、デジタルオシロスコープ、パワークオリティアナライザーを使用します。 これら3つの計器は、電気技術者が入力電力とモーター駆動に関連する問題のトラブルシューティングを行うことを可能にしますが、モーター自身とモーターの駆動負荷内の故障検出には限られた機能しか提供しません。 さらに、これらの計測器は別個のものであり、レポート機能も限られているため、予知保全（PdM）や状態基準保全（CBM）を目的としたテストは困難な場合があります。 信頼性試験において、DMM、オシロスコープ、パワー・クオリティ・アナライザよりも電気的特性解析（ESA）の方が明らかに優れているのはこの点です。 さらに、入力電力とモーター駆動の状態を評価するだけでなく、多くの一般的な故障モードについてモーターと被駆動負荷の状態も評価する。 ESAについて ESAは、モーターシステムの運転中に電圧と電流の波形を取り込み、高速フーリエ変換（FFT）により、付属のソフトウェアでスペクトル分析を行うオンライン試験方法です。 このFFTから、入力電力、制御回路、モーター本体、および駆動負荷に関連する故障が検出され、CBM/PdMの目的でトレンド分析が可能です。 私たちのESA装置は、ハンドヘルド、ポータブル、バッテリー駆動である。 すべてのESA分析システムは、電圧、運転速度、全負荷電流、馬力（またはkW）のモーター銘板情報を必要とします。 さらに、ローターバーやステータースロット数、ベアリング部品番号、ファンのブレード数やギアボックスアプリケーションの歯数などの被駆動負荷部品の情報などのオプション情報を入力することで、より詳細で正確な解析を行うことができます。 ESAは多くの人にとって新しいものであるため、以下にESAが検出する一般的な故障を図示する。 図1を参照。 この記事では、PWMドライブによくある3つの不具合について説明します： 1) 整流ブリッジの入力ダイオードが開いている。 2) 中間直流回路のコンデンサの故障。 3) 絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（IGBT）の不良。 この3つのうち、コンデンサの故障はモータの性能を監視してもすぐに兆候が現れないため、早期発見が最も難しい。 ドライブについて 図2はPWMモーター・ドライブの基本ブロックを示しており、これには入力交流電源、入力交流電圧を整流する全波ダイオード・ブリッジ、コンデンサを含む中間直流回路、インバータ・ブリッジ、モーターが含まれる。 ESAを使用した試験では、試験対象のモーターシステムに電圧と電流を接続します。 接続は通常、モーター・コントロール・センターで行われ、備え付けの携帯用電圧プローブと携帯用変流器、またはあらかじめ設置された特別な接続ボックスを使って行われる。 接続ボックスの利点は、必要な接続を行うためにモーター制御盤を開けることなくデータを取得できることである。 PWMアプリケーションでは、PWMドライブへの入力とPWMドライブの出力の2つのデータを取る必要がある。 データ収集プロセス全体（接続が行われた後）にかかる時間は約4分で、この時点ではモーターの銘板情報は必要ありません。 この情報は、後でデータ分析を行う際に入力することができる。 データファイルは、付属のソフトウェアを使用して表示され、Microsoft® Wordのレポートが作成されます。 このソフトウェアには、さまざまな分析スペクトルを扱うための使いやすいツールが用意されている。 ソフトウェアの調査結果は、完全なレポートを作成しなくても見ることができる。 このソフトウェアは自動的に以下のことを報告する： 力率、電流アンバランス、電圧アンバランスと銘板に対する実効電圧、銘板に対する負荷、位相接続、ローターの健全性、ステーターの電気的および機械的健全性、ローター/ステーターのエアギャップ、全高調波歪み（電圧と電流）、不整列/アンバランス表示、ベアリングの健全性。 また、電圧と電流のピークとクレストファクター、位相インピーダンス、電力（皮相電力、実質電力、無効電力）、運転速度、ライン周波数も報告します。 AC誘導モーターとDCモーターについては、モーター効率も計算します。 平均的な熟練ユーザーであれば、モーター1台あたり10分もかからずに完全な分析を実行し、レポートを作成することができる。 ケース・ワン ケース1は、EMA社（ニューヨーク州コートランド）のサービス施設で受け取ったモータードライブです。 ドライブとモーターはダイナモメーターでテストされた。 2つのデータが収集された。 1つ目は、ドライブの入力で波形のみをキャプチャしたもので、2つ目はドライブの出力でキャプチャしたものである。 2つ目のデータセットには、電圧波形と電流波形のキャプチャと、50秒間の電圧波形と電流波形が含まれる。 図6はC相の入力電流波形である。負のピークが欠けていることに注意。 これはダイオードが開いていることが原因である。 ESAが自動的に生成するレポートでは、電流のアンバランスと、オープンダイオードに起因する過大な高調波歪みの両方が特定されます。 この報告書の最初のページは要約のみで、各主題の詳細が記載された追加ページがある。 ここで見られるような大きな電流位相アンバランスは、PWMドライブの内部コンポーネントを損傷し、モーター・ドライブに給電する電源トランスにストレスを与える可能性があります。 ケース2 件目はEMAが修理を依頼したもので、コンデンサーバンクのコンデンサーの老朽化が原因である。 問題は、これらのコンデンサーが老朽化し、劣化し始めると、モーターの性能は明らかな兆候を示さなくなることだ。 ひとたびコンデンサが故障し始めると、良好なコンデンサによってさらなる電流が流され、コンデンサに過度の熱が発生し、その熱が残りのコンデンサの故障を加速させる。 これらのコンデンサーには、内部の過度の圧力を逃がすための通気口があるが、通気口が十分でない場合、爆発する可能性がある。 さらに、モーターに供給される過剰なリップル電圧は、モーターが高調波電流を引き込む原因となる。 これらの高調波電流は負のシーケンストルクを発生させ、モーター性能を低下させ、さらにモーター内部に有害な熱を蓄積させます。 図9はドライブ出力の電圧を示しており、これはコンデンサーが良好な状態の良好なドライブの場合である。 ケース3 ケース番号3はEMAが修理のために受け取った。 出力波形はIGBT（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）がオンしていないことを示している。 これにより、電流のアンバランスと波形の歪みの両方が生じる。 結論 結論として、DMM、オシロスコープ、および電源品質測定器は、PWMモーター・ドライブに対して優れたトラブルシューティング能力を提供する。 しかし、データ収集とレポート作成に限界があるため、電気モーターの信頼性試験プログラムにうまく組み込むことができない。 さらに、一般的なモーターや負荷に関連する問題については、ほとんど情報を提供していない。 電気的特性解析により、信頼性技術者は、入力電力から駆動負荷までのモータシステム全体を見ることができます。 PWMアプリケーションでは、電圧と電流の接続が完了してからデータ収集にかかる時間は4分未満です。 この4分間のテスト・プロセスから、ドライブやモーターの故障がモーター・システムの故障を引き起こす前に、整流ダイオードの故障、DCバス・コンデンサの不良、IGBTの故障などの問題を素早く特定することができます。 重要なのは、この3つのケースすべてにおいて、負荷やその他の運転要因によってはモーターはまだ作動しているかもしれないが、システムが作動し続ける確実性は損なわれているということである。 モーターやPWMドライブに新たな損傷が発生する前に、ESAがこれらの故障を早期に特定することで、高価なダウンタイムを最小限に抑え、機器の信頼性を向上させ、機器の致命的な損傷や作業員の負傷を防ぐことができます。 著者について リチャード・スコットはナショナル・セールス・マネージャー、ドン・ハアパプロ（CMRP）はALL-TEST Pro, LLCのキーアカウント・マネージャーです。 ALL-TEST Pro社は、電動機、発電機、変圧器、コイル、巻線の予知保全試験、品質管理、トラブルシューティングに使用されるモータ回路解析（MCA）、電気信号解析（ESA）、電力品質解析（PQ）用のポータブル試験装置メーカーです。 オールテスト・プロ® MCA装置は、巻線故障、位相アンバランス、ローター故障、地絡故障などの電気故障を早期に検出します。 ALL-TEST PRO® [...]
モーターテスト：どの道を行くのか？
はじめに アリソン・トランスミッション社（General Motors Corporation）は、オンハイウェイトラック、バス、オフハイウェイ機器、軍用車両向けの商用オートマチックトランスミッション、ハイブリッド推進システム、関連部品およびサービスの設計、製造、販売における世界的リーダーである。 GMのパワートレイン部門に属するアリソン・トランスミッションは、インディアナ州インディアナポリスに主要拠点を置くほか、オランダ、日本、中国、シンガポール、ブラジルに国際支社を有し、1500のディストリビューター・ディーラーネットワークを通じて80カ国以上に展開している。 トータル・モーター・メンテナンス（TMM）のコンセプトは、モーターの在庫や納品から、モーターのテストや信頼性に至るまで、日々活用されている戦略である。 クオリティ・ネットワークの計画的メンテナンス アリソン・トランスミッションは、ゼネラルモーターズ・ノースアメリカン（GMNA）の全米自動車労組品質ネットワーク・プランニング・メンテナンス（QNPM）プロセスに従っています。 このプログラムは、設備、機械、道具、施設が安全な方法で稼動し、顧客のニーズを満たすために必要な製品を競争力を持って生産できるようにするための、共通のプロセスと一貫した構造を提供するものである。 QNPMの共通プロセスの基本的な方向性を定める運営原則がある。 これらの原則は、すべての活動が以下の目的を達成することに集中するよう、計画および実施プロセスを通じて参照された： GMNA、事業部、工場の各レベルにおいて、継続的なサポートと指示を提供する。 製造部門が計画的メンテナンスのオーナーであり、チャンピオンであることを確認する。 全従業員がプロセスに参加できる機会を設ける オペレーター・インボルブメント・コンセプトの導入 プロアクティブ・メンテナンスを追求する。 安全性、品質、スループット、コストにおいて世界クラスのパフォーマンスを達成する。 継続的な改善をサポート 計画的メンテナンスには、プロセスを成功させるために不可欠な12の相互依存的要素がある。 それぞれの要素が他の要素に貢献し、それをサポートする。 リンクされた要素は、全体として、計画的メンテナンス・プロセスのベースとなる（図1）： 人々の関与と組織 財務モニタリングと管理 スペアパーツ トレーニング コミュニケーション 緊急故障対応 定期メンテナンス 建設工事 メンテナンス・ツールおよび機器の在庫状況 信頼性と保守性 ハウスキーピングとクリーニング 生産メンテナンス・パートナーシップ モーター・プログラムのためのサプライヤー・パートナーシップ コモディティ・マネジメント（Commodity Management）とは、アリソン・トランスミッションが一次モーター・サプライヤーとのパートナーシップ・プログラムを指す言葉です。 実現した主な特徴には、サービスの質の向上、営業コストと在庫コストの削減などがある。 アリソンの予備在庫モーターはサプライヤーの倉庫に保管されている。 その後、サプライヤーは毎月アリソンの担当者と面談し、購入、交換、納期、ハードおよびソフトの節約について報告する（図2）。 モーター回路解析（MCA）をモータープログラム内の技術（赤外線、振動、超音波など）の一つとして使用することで、アリソンはお客様のニーズと期待により正確に応えることができます。 モーターは、経験が浅くても、取り外してサプライヤーのモーター修理工場に送る前に、数分でテストすることができます。 根本原因解析は、社内のMCAテストとサプライヤーの関与の両方でモーターを評価する際に大きな役割を果たす。 モーターの修理が完了すると、サプライヤーはアリソンに修理報告書および修理理由報告書を提出します。 故障が汚染によるものである場合、ステーター巻線内部で発見された汚染のサンプルはモーターショップのサプライヤーによって採取され、アリソンの技術部門に渡されてラボで分析される。 これらの情報はすべて、モーターの問題や故障の根本原因を解決するために役立つ。 ある部署では、サーボモーターが10ヶ月の間に17回も故障していた。 このサプライヤーは、根本的な原因と是正措置計画の決定を支援するために呼ばれた。 モーターはクーラント液の多い湿った過酷な場所にあった。 ベンダーは、モーターの早期故障を防ぐために、モーターシャフトにスリンガーを装着し、特殊なシール加工を施すことを提案した。 同社のモーター・サプライヤーは、モーターが改造されたことを示す黄色のストライプでこれらの改造を識別した（図3）。 今日まで、サーボモーターは汚染による巻線不良を起こしたことがない。 このモーター修理工場とのパートナーシップは非常に効果的であることが証明されている。 アリソン社では、24時間365日いつでも、保管されたモーターを2時間以内に配達し、ドックに設置することができる（図4）。 そのレスポンスの速さは、生産スケジュールを立てる上で非常に貴重なものだ。 アリソンはまた、モーター・サプライヤーの主題専門家にもアクセスできる。 その結果、私たちはサプライヤーを信頼性のツールボックスの一部と考えている。 最終的に、モーターショップのサプライヤーは、QNPM担当者、モーターショップと信頼性部門の電気技師、スペアパーツチーム、メンテナンス監督者、財務部門の個人で構成されるアリソン・トランスミッションの商品管理チームに答える。 MCAの概要 アリソン・トランスミッションのモーター・プログラムは、業務において極めて重要な要素である。 MCAでは、問題のあるモーターをテストして故障を確認した後、取り外して修理に出すことができる。 モーターの問題が見つからない場合、電気技師はサービス技術者が根本的な原因を見つける手助けをする。 取り付けが困難なモーターは、機械の修理担当者に取り付けを依頼する前にテストされる。 サプライヤーの倉庫にあるモーターは、四半期ごとにMCAテストで監査される。 モーターが繰り返し故障するため、いくつかのルートが設定されている。これらのモーターは、MCAプロセスの一環として毎月テストされ、トレンドが把握されている。 ポンプ付きモーターは、ポンプを組み直す前にテストされ、モーターとポンプの組み合わせが、組み直すよりも交換した方が経済的かどうかを判断します。 2002年中に修理・交換されたモーターの種類別内訳は図4に示す通りである。 qnpm co champions of maintenance アリソンUAWの共同チャンピオンであるデルバート・チャーフィー氏は、次のように語っています。「モーター回路解析ツールを使用することで、製造サービスにおけるビジネスのやり方が大きく変わりました。例えば、モーターが悪いと判断して単純に交換するなど、誤った判断から発生する損失について、流れが変わりました。例えば、モーターが悪いと判断して単純に交換するような、誤った判断による損失に関しても、流れが変わりました。商品管理者からの交換用モーターの発注は劇的に減少し、その結果、製造サービス組織は、より大きな機械稼働時間をオペレーションに提供できるようになりました。その結果、より競争力のある価格でより多くの部品が手に入り、技術基盤が広がり、RCFA（根本原因故障分析）の活用が進み、技術グループの信頼度が向上しました。稼働時間の向上＋節約＋訓練された技術者＋技術ツールボックスのための優れたツール＝成功。素晴らしい組み合わせだ。 アリソン・トランスミッションのQNPM共同チャンピオンのテリー・ボーウェン氏は、2001年のGM QNPMシンポジウムでモーター回路解析セミナーに参加し、技術部門にMCAプログラムを導入することが有益であると考えている。 2001年5月、ボーエンはモーターショップでのプレゼンテーションでこのツールの重要性を認め、アリソンが3つ購入したことを明らかにした。 ALL-TEST Pro™モータ回路解析装置を購入する前は、モータの解析には多くの推測が必要でした。 時には、問題の完全な診断なしにモーターがサプライヤーに送られることもあった。 サプライヤーによるテスト後、「NO PROBLEM FOUND」と報告されます。現在では、MCAプログラムを運用することで、アリソンは機械の稼働時間を増やし、『問題なし』との報告を減らしている。 約50人のアリソン熟練工が、デーブ・ハンフリーが講師を務める8時間の社内コースで、MCA機器の応用と使い方のトレーニングを受けている。 訓練に携わる職種は、電気技師、発電所定置エンジニア、空調およびメンテナンス監督者である。 モーター問題 MCAを使用して発見されたモーターステーターの故障は、ターン間故障、位相間故障、コイル間故障、地絡故障、ローター故障などさまざまである。 [...]
予知保全プログラム：ESAの導入 – パートII
これは、『Uptime』2012年12月号／1月号に掲載された記事の続報である。 要旨 本記事は、プラントの電気的信頼性を向上させるための電気的シグネチャー解析（ESA）の利用について論じるシリーズの第2部である。 この記事は、スペクトラム解析に詳しくない人に、スペクトラム解析で使用されるグラフや表示の読み解き方の基本を知ってもらうために書いたものである。 また、生産の損失やメンテナンス費用の増加につながる可能性のある、モーターシステム内の発生しつつある問題を特定するために、ESAを使い始めるための基本的な分析技術も紹介する。 電気信号分析 ESAは予知保全（PdM）技術であり、モータの電源電圧と運転電流を利用して、モータ・システム全体の既存の故障と発生中の故障を特定する。 これらの測定値は変換器として機能し、モーターシステムに何らかの障害が生じると、モーター供給電流が変動（または変調）する。 これらの変調を分析することで、運動系の混乱の原因を特定することができる。 機械分析 歴史的に、振動分析は回転機器の状態を評価する回転機械分析の基礎であり、70年以上にわたって非常に効果的に使用されてきた。 現代のエレクトロニクスとマイクロプロセッサーはこのプロセスを成熟させ、コイルと磁石とメーターを使った単純な振動振幅測定から、回転機械の機械的状態を迅速に評価するための全体的な振動振幅を測定するようになった。 振動レベルの高い機械は一般的に機械的なコンディションが悪いことがすぐに明らかになり、様々な振動厳しさチャートが開発されました。 スペクトル分析 信号処理におけるスペクトル分析とは、時間領域の信号の周波数コンテンツを定義するプロセスである。 測定された信号の周波数が分かれば、それを機械の運転特性や設計特性と関連付けることで、振動運動を生み出す力を特定することができる。 機械の振動スペクトル解析は、振動するコンポーネントの上または近くにセンサー（トランスデューサ）を設置することから始まります。これは通常、コンポーネントの機械的な動きを電気信号に変換するためにベアリングまたはベアリングハウジングに設置されます。 出力される電気信号は、部品の動きに正確に追従し、時間と共に変化するため、時間領域信号と呼ばれる。 信号の強さや振幅は、動きの量によって変化する。 初期のスペクトラム解析では、チューナブル・フィルター・アナライザーを使って、アナログのバンドパス・フィルターを所定の周波数範囲で掃引していた。 これらのアナライザーは、ラジオのチューニングに似た働きをする。 バンドパス・フィルターが周波数帯域をスキャンすると、その帯域に存在するあらゆる信号が出力を生成する。 バンドパスフィルターの出力を周波数グラフでトレースし、トランスデューサーの出力に存在する周波数を特定する。 最新のマルチチャンネル、高分解能、デジタルアナライザーは、高速フーリエ変換（FFT）を用いて周波数スペクトルを作成する。 さらに、サイドバンド分析、同期時間平均、負平均、エンベロープ処理、その他スペクトルを正確に解釈する多くの高度な技術など、さまざまな信号処理技術を可能にする。 信号処理の進歩にかかわらず、振動解析は物理法則とトランスデューサーの限界によって制限されている。 振動は、機械の機械的振動の指標であり、ランダムまたは周期的なものであるため、機械の状態や部品の不具合によって、機械や構造の質量や剛性、ベアリングやサポートシステムによる減衰に打ち勝つのに十分な力が必要になる。 さらに、測定トランスデューサー自体による制限もある。 これらは、測定の種類、相対的か絶対的か、トランスデューサの周波数応答、測定自体に固有の周波数制限、変位、速度、加速度などである。 周波数分析 時間波形 時間波形は、単に時間に対する可変関数の表示である。 変動が同じ時間間隔で起こる場合、波形は周期的である。 周期波形とは、波形の全期間にわたってまったく同じ形状やパターンを繰り返す波形のことである。 波形の最も単純な形は正弦波で、単一の周波数からなる。 複数の周波数で構成される波形は、複合波形と呼ばれる。 波形のグラフ表示はタイムドメインと呼ばれる。 ディスプレイは、時間に対する変数の瞬時値を表示するだけである。 時間領域では、横軸は時間を示し、縦軸は変数の大きさを示す。 フーリエ変換 18世紀のフランスの数学者であり物理学者であったジャン・バティスト・ジョゼフ・フーリエは、複素波形が複数の正弦波形の組み合わせであることを最初に認識し、この分野の研究を開始した一人である。 任意の複素波形を構成する一連の周波数を決定するために使用される数学的解法は、彼に敬意を表して命名され、フーリエ変換と呼ばれている。 オリジナルのフーリエ変換は、束縛のない、あるいは無限のサンプルを想定している。 それ以来、フーリエ変換は有限の波形に適用できることが決定され、離散フーリエ変換（DFT）と呼ばれるようになった。 DFTを効率的かつ高速に計算するためのアルゴリズムが開発されており、これらのアルゴリズムは高速フーリエ変換（FFT）と呼ばれている。 簡単に言えば、FFTは時間波形の有限サンプルを取り、それを組み合わせて複雑な波形を作り出す正弦波の振幅と周波数を計算する。 FFTのグラフ表示は周波数領域で表示され、周波数スペクトルと呼ばれる。 周波数スペクトラムは、複素波形に存在する周波数を横軸に、信号の振幅を縦軸に表示する。 いずれかの周波数で十分な動きがある場合、その周波数の存在を示す縦線が横軸に表示される。 この縦線またはスペクトル線の高さは、その周波数における波形の強さまたは振幅を示す。 複素波形に存在する正弦波の1つが30Hzで振幅が3アンペアであれば、スペクトルのピークは30Hzに置かれ、高さは3単位を表す。 FFTを実行するプログラムは数多くあり、分析者がこれらを実行する必要はないが、分析者はこのグラフ表示自体の基本的な理解が必要である。 FFT表示の最低限の理解は、周波数範囲、分解能、帯域幅である。 サイドバンド、高調波、対数スケーリング、復調を理解することで、より高度な解析が可能になる。 以下の情報は、読者がESAを使用して収集したデータを正確に分析できるように、これらの基本的なFFT原理について十分な理解を提供しようとするものである。 FFTを理解する [...]
マシン・モニタリングとESAテクノロジーによるプラントの信頼性向上方法
By：ウィリアム・クルーガー、ALL-TEST Pro 全世界で3億台以上の電気モーターがインフラ、大型ビル、産業で使用されている。 これらのモーターは、産業用消費電力の約2/3を占めている。 電気は、製品を生産する機器を作動させたり、工場の設備が実行するために建設されたサービスを提供したりする原動力となるため、工場のほぼすべての分野で必要とされる。 電気は、連続的な流量を必要とし、便利に保管することができず、通常は使用前に検査されないという点でユニークな製品である。 スイッチを入れたりボタンを押したりしたときに電気が点いたりモーターが始動したりすれば、その電気は信頼できるのだ。 しかし多くの場合、モーターシステムに供給される電力の品質が故障や不具合の原因となっている可能性がある。 劣悪な「電力品質」の結果は通常長期にわたるため、問題の原因や要因として見過ごされがちである。 モーターの機械的・電気的状態やドライブの機械的状態とともに、入力電力の品質を知ることは、稼働時間を維持しコストを節約するために、すべての設備で重要です。 このため、工場は試験、状態監視、または予知保全プログラムPdMを導入している。 多くの検査機器が販売されており、測定値、グラフ、レポートを提供し、モーター状態の答えではなく、警告やアラートを提供する。 ESAテクノロジーは、モーター、ドライブ、電気の健全性に関連する答えを、機器が稼動している間に、迅速かつ信頼性の高い回答を提供します。 モーター回路解析 MCAは、非通電状態におけるモーター巻線および接地壁絶縁システムの信頼できる健全性状態を提供します。 連続運転するマシンもある。 この機器を評価するために、産業界は、高価な機器のシャットダウンや致命的な故障につながる前に機器の故障を特定するための予知保全プログラムをプラントに導入している。 そのため、稼働中の機器をテストできる技術が必要となる。 機械振動分析（MVA）、サーモグラフィ、超音波などのPdM技術はすべて、設備が稼動している間に、プラントの配電設備や回転設備の特定の故障を特定する貴重な情報を提供してきた。 しかし、すべてのPdMプログラムが同じではなく、最も効果的なプログラムは複数の技術の必要性を認識している。 最も効果的な予知保全プログラムには、次の3つの段階がある。 1) 検出、 2) 分析 3) 訂正。 予知保全の検出段階： 1) できるだけ多くのマシンを素早くスキャンする 2) 可能な限り多くの潜在的問題を特定する。 3) できるだけ多くの診断を提供する 検出フェーズに続く分析フェーズでは、健全性に劣化が見られた機器を特定する。 この段階では、機械内部のどのような状態が変化したのか、あるいはどのような不具合が発生したのかを特定するために、同じ技術、あるいは場合によっては他の技術を用いた、より詳細な追加テストが必要となることがある。 技術によっては、最初の検出プロセスで異常の原因について何らかの示唆を与えることもある。 つまり、最適なPdM技術である検出と分析の間には、常に微妙な境界線があるのだ。 修正フェーズでは、特定された故障に対するアクションプランを作成する。 例えば、故障がアンバランスの場合、現場で修正できるのか、それともショップでバランスを取る必要があるのか。 ベアリングの欠陥が検出された場合、故障のコスト対生産損失など、いくつかの要因に応じて、運転が許す限り機械を経済的にシャットダウンできるまで監視間隔を短縮するか、直ちにシャットダウンすることが考えられます。 一般的な予知保全ツール。 機械振動解析 – 振動は、回転機器に最も一般的に使用される技術の1つです。 定義によれば、振動とは静止点を中心に周期的に前後または上下に動くことである。 振動は、機械やプロセスのさまざまな不具合を検出し、特定することができます。 MVAによって特定される典型的な故障： メカニカル・アンバランス ミスアライメント – ソフトフットも含む 偏心ローター 曲がったシャフト シャフトのゆるみ 非回転部品間 回転部品と非回転部品の間 回転部品の緩み ブレードと羽根のすれ違い問題 ギアボックスの問題 転がり軸受の欠陥 ローターがこすれる プロセスの問題： キャビテーション 流れや空力的な問題 ACインダクションモーターの問題 ローターの問題ローターバーの破損、偏心ローター（動的偏心）、熱に敏感なローター ステーターの問題不均等なエアギャップ（静的偏心）、ソフトフット、巻線の緩み、ステーターアイアン モーターコントローラーの問題 VFDコントローラーのいくつかの限定された故障 DCモーターコントローラーのいくつかの限定された故障 利点、非侵襲的な測定、検査データの入手が容易、広く使用され受け入れられている。 デメリット：電力品質やその他の電気的問題の状態を示す指標はなく、初期の故障を示すにはニュートンの法則F=mAに依存する。 つまり、故障を検出する能力は機械の質量に依存し、大きな機械ほど大きな力を必要とするため、多くの場合、特に初期段階では故障を完全に見逃してしまう。 そのため、測定値に基づく故障の深刻度は、質量の関係で必ずしも比較できるものではない。 例として、小さな機械でアンバランスによって生じる同じ力を大きな機械に加えると、結果として生じる振動は小さくなるが、ベアリングに加わる力は同じになる。 MVAでさらに考慮しなければならないのは、振動には方向性があり、振動センサーも同様に単方向性であるため、方向性のある方向の動きしか測定できないということだ。 さらに、これらのセンサーは、その場所または取り付けポイントでの動きしか測定しない。 全方向の動きを評価するには、通常、各ポイントで3回の測定が必要だ。 さらに、すべてのセンサーが同じ動きを測定するわけではなく、相対的な動きを測定するセンサーもあれば、絶対的な動きを測定するセンサーもある。 赤外線-熱は振動と同様、システム内の問題発生の良い指標であり、サーモグラフィは電気分野で接続の問題に非常に役立つことが証明されている。 [...]
ESAとMCA™テクノロジーによるコスト削減
回転機器の管理 全世界で3億台以上の電気モーターがインフラ、大型ビル、産業で使用されている。 これらのモーターは、産業用消費電力の約2/3を占めている。 電気は、製品を生産する機器を作動させたり、工場の設備が実行するために建設されたサービスを提供したりする原動力となるため、工場のほぼすべての分野で必要とされる。 モーターとドライブとともに、入力電力の状態を知ることは、稼働時間を維持し、コストを節約するために、すべての施設で重要です。 多くの検査機器は、モーターの状態について答えを出すのではなく、測定値や警告を出すだけです。 MCA™とESA技術は、モータとドライブの健全性に関する疑問に対して、迅速で信頼性の高い回答を提供することで、他の検査方法の分析や解釈に必要な解釈や専門知識の負担を軽減します。 MCA™とESAテクノロジーとは？ MCA™（モーター回路解析）は、モーターと関連配線の健全性を評価するための無通電低電圧試験方法です。 この方法は、モーターコントロールセンター（MCC）から、またはモーターで直接開始することができます。 MCCからのテストの利点は、テストポイントとモータ間の接続やケーブルを含むモータシステムの電気部分全体が評価されることです。 MCA™は、現場で実証されたモーター検査法で、従来の面倒な（ゴー・ノー・ゴー）手法では検出が困難であった、あるいは不可能であった故障を迅速かつ正確に特定します。 地上壁絶縁システムの状態は、巻線絶縁システムの状態や様々なローターの故障を特定することができない。 MCA™は、モーターが非通電の状態でモーターの健全性を評価します。 MCAは、誘導電動機における地上壁の絶縁状態、巻線の絶縁状態、リスケージ型ローターの故障、および制御へのケーブル配線を特定するために使用することができます。 ESA（電気信号解析）は、電圧と電流の両方を使用して、モーターが通電している間のモーターシステム全体を評価します。 入力電力品質は、グリッド、制御、または配電センター、操作、および環境の障害を検出します。 ESAは他のほとんどの技術よりも早く故障を発見する。 ESAはモータの電圧と電流の時間波形をキャプチャし、これらの波形に対して高速フーリエ変換（FFT）を実行することで、アンバランス、ミスアライメント、緩み、ベアリングの不具合、ギアの不具合、ベーンやブレードの力など、モータに周期的な負荷をかける機械的な不具合や、キャビテーションなどのプロセスの不具合、流体や空気システム内の油圧力などを特定し、問題を簡単に特定します。 ESAはまた、静的・動的偏心やリスケージ式ローターの欠陥など、モーターの欠陥も発見する。 ESAは、運転中のモーターシステムの健全性を評価する。 ESAが推奨する監視スケジュールは、モータの重要度や運転環境に応じて、月1回から年1回までさまざまです。 MCA™ & ESA技術は、他の検査技術を補完します。 振動、赤外線、超音波はすべて、潜在的な問題を警告する。 MCA™テクノロジーを使用することで、問題の原因を特定することができます。 – サイズ、パワー、電圧に関係なくAC/DCモーター – AC/DCトラクション・モーター – ジェネレーター/オルタネーター – 工作機械用モーター – サーボモーター – 制御トランス – 変圧器 – 工作機械用モーター – ギアボックス – ポンプ、ファン、ベルトシステム MCA™の利点 – モータ回路解析技術は、新品、修理済みモータ（モータタグ）の入出庫検査、状態監視、予防保全、安全で迅速な予知保全（資産寿命の傾向）、トラブルシューティングに使用されます。 MCAは、ケーブルの劣化、接点の凹み/腐食、接続の緩み、巻線故障の発生、地絡、巻線汚染、ローター故障を素早く検出します。 MCA™のもう一つの利点は、ゆりかごから墓場までモーター資産を追跡するTVS™（Test Value Static）である。 TVS™は、モーターのベースラインの変化を監視し、潜在的なモーターの故障や関連する問題の発生を警告します。 地元の大学のアイススケート場では、15分以内にMCA™技術を使ったケーブルとモーターをテストしている。 運転上の問題でモーターの取り外しと巻き戻しが予定される前に、大学は1万5000ドル以上の経費を節約した。 モーターは完璧な状態だったが、モーターとMCCの間のケーブルは交換が必要だった。 ESAの利点 – 電気的特性分析技術は、ステータとロータの問題（偏心、鋳造ボイド、バーの亀裂や破損）、バランス（シャフトやベアリングの曲がりや亀裂）、アライメント（ベルト、ファン、ポンプ）などの機械的問題を迅速に検出します。 ESAには電力品質が含まれ、エネルギー・データ・ロギング、高調波分析、電圧、電流のチャート作成、波形の表示、サグとスウェルの波形キャプチャ、過渡キャプチャ、およびモーター動作中のイベント・キャプチャに使用できます。 [...]
現代のモーター試験から学んだこと
著者ALL-TEST Pro, LLC、テクニカルサポート、Aaron Schnelle、ゼネラルマネージャー、Richard Scott。 会社概要 ALL-TEST PRO 5TMモーター回路解析装置（無通電モーター試験機）の実演中、ALL-TEST Proテクニカル・サポート・チームのメンバーが、大型トウモロコシ湿式製粉設備から取り外した10HP、4極、Tフレーム・モーターを試験しました。 毎日約14,000ブッシェルのトウモロコシを処理するこのトウモロコシ湿式製粉施設では、コンベアベルトの1つからこの10HPモーターを引き抜いた。 モーターを制御する可変周波数ドライブ（VFD）に「位相異常」が発生したのだ。 とうもろこしの湿式製粉施設のメンテナンススタッフは、一連の部品交換を含む消去法でモーターが「不良」であると判断したが、モーターを再起動させることはできなかった。 その後、モーターはモーター販売会社の修理工場に送られ、そこで2つの「伝統的な」モーター試験技術（サージ試験とインダクタンスに基づく試験）を使って試験されたが、いずれも決定的な結果は得られなかった。 AT5™無通電試験機によるモータの状態表示 AT5™ モータ回路アナライザはバッテリ駆動、ハンドヘルド型で、重量は2ポンド未満です。 モーターの3相に接続した後、静的テストを行った。 次に、3相試験の動的な部分でモーターシャフトを手動で動かし、試験終了時に計測器が結果を表示した（全試験にかかる時間は約2分）。 不成功に終わったサージ試験（モーターコイルに高電圧を印加する）や結論の出なかったインダクタンスベースの試験とは異なり、AT5™はステーター巻線の故障を即座に検出しました（図1参照）。 DYNamicオプションを使用したINDテストでは、ステーター巻線に故障があることが示されたが、モーターがプロセスに物理的に結合されていたり、アクセスできない場所に設置されていたりするため、現場で「Dynamic」テスト（モーターシャフトをゆっくりと滑らかに回転させる必要がある）を実施することは不可能であったり、現実的でなかったりすることが多いことを指摘することが重要である。 動的試験を実施できない場合でも、AT5™無通電モーター試験機を使用して比較分析を行うことは可能です。 基準試験値スタティック（TVSTM）を使用した比較分析の実行 AT5™の特許および特許出願中の方法には、初期静的試験を実施し、基準TVS™値を確立する、基準試験値静的（TVS™）の取得が含まれます。 リファレンスTVS™は装置の内部メモリーに保存されるか、コンピューターソフトウェアに転送することができ、後続の試験結果をリファレンスTVS™と即座に比較することで、ステーターやリスケージ式ローターに発生しつつある問題や変化を即座に示すことができます（比較結果はAT5™の大きくて見やすいディスプレイで直接確認できます）。 TVS™は、特定のモーターまたは全く同じメーカー/タイプの他のモーターの参考値として使用できます。 この特殊なケースは、TVS™を使った比較分析を実証する機会となった。 同じモーターを代理店の在庫から取り寄せ、AT5™でスタティックテストを行った。 すぐに、新しいモーターのTVS™値と既知の “不良 “モーターのTVS™値の間に10.9％の差があることに気づいた。 これは明らかに3％のアラームの範囲外であり、不良が判明しているモーターが、その双子のモーターとは異なる状態にあることを示している。 教訓 トラブルシューティングの状況では、モーターを取り外したり、負荷を切り離したりすることなく、VFDの出力からテストすることで、TVS™を比較することができます。 この比較テストによって、工場のメンテナンス技術者はモーターの状態が設置時の状態から変化していることを即座に確認できたはずだ。 このテストと可変周波数ドライブの故障表示によって、モーターが停止した原因が正しく特定され、部品を交換するだけで時間と費用を無駄にすることはなかったはずだ。 将来のトラブルシューティングを迅速かつ容易にするために、新しいモーターを保管または取り付ける前に、AT5™でTVS™を入手することをベストプラクティスとしてください。 最新のモーター試験機についての詳細は、www.alltestpro.com。 ALL-TEST Pro LLCについて 1985年以来、ALL-TEST Pro, LLC社は、ACおよびDCモーター、コイル、巻線、変圧器、発電機などの最先端の予知保全試験およびトラブルシューティングツールを世界中の幅広い産業に提供してきました。 検査機器、ソフトウェア、アクセサリ、トレーニング・プログラムを取り揃えたALL-TEST Proは、非通電モータ回路解析と通電電気信号・電力解析の両方の高度な非破壊モータ検査・解析に必要なツールを備えています。 信頼できる販売後のトレーニングや技術サポートと相まって、装置の広範な機能は、生産性の向上、ダウンタイムの短縮、迅速な投資回収を保証する。
モーター振動解析装置：振動モニタリングとESAの比較
多くの人は、モーターが物理的に揺れたり、振動したり、過熱したり、音が鳴ったりして初めてモーターの問題に気づく。 振動監視センサーはより一般的に使用されるようになったが、モーター内の真の問題を、さらなる損傷が発生する前に時間内に発見できないことがある。 モータシステム全体（モータコントロールセンター（MCC）または可変周波数ドライブ（VFD））、ケーブル、モータ内のコンポーネントの回路を評価する技術である電気信号解析（ESA）は、ハンドヘルドのALL-TEST PRO On-Line II™（ATPOL II）など、他のタイプのモータ振動解析装置でも使用されています。 ESAは、モーターの初期段階の故障をピンポイントで検出する。 このケーススタディでは、モータのロータ損傷の評価と診断における、2つの異なるタイプのモータ振動解析装置の長所と短所について説明します。 裏話 イージーツールは、イタリアにサービスおよびサポート担当者を擁する状態監視ソリューション・プロバイダーです。 アンコーナ県ファブリアーノ市にあるイージーツール社は、ALL-TEST Proの代理店として、地元の製紙メーカーに定期的な状態監視サービスを提供している。 3カ月に1度、フィールドエンジニアが製紙工場に出向き、ファン、モーター、ローラー、ギアボックスなどの設備をテストする。 データは年間を通じて4回収集され、製紙メーカーの安全および設備信頼性プログラムをサポートするための傾向分析および予測分析に使用される。 2016年9月、フィールドエンジニアのエットーレ・ディ・パスカーレは、誘導モーターの問題を適切に診断するために、複数の技術を駆使したアプローチを用いました。 モーターのセットアップ VFD駆動の15キロワット誘導モーターが、紙を生産する機械の乾燥部フードの工業用ファンを駆動するために使用された。 機械が紙を生産している間、この工業用ファンは機械から排気を取り出し、フィルターを通してから大気に放出する。 振動分析でモーターのアンバランスが示唆される（しかし、電気的シグネチャ分析ではそうでないことがわかる） 最初の振動分析では、高い振動値が示され、モータのアンバランスと解釈できるようなスペクトルが見られた。 スペクトルの最初の部分がアンバランス・パターンに似ていても、フィールドエンジニアは調査を続けるべきであると判断した。 回転数をストロボで測定したところ、VFDがモーターを1,470RPMの固定回転数で動かすように設定されていたにもかかわらず、1分間あたりの回転数（RPM）が非常に速く変化していた。 誘導電動機の速度が急激に変化するのは、ローターバーが破損していることを示している。 この時点で、フィールドエンジニアはマルチテクノロジー・アプローチを継続し、モーターのローターバーの状態を調査するために、ハンドヘルドのALL-TEST PRO On-Line II™通電モーター試験装置で電気的特性分析を実施しました。 電気信号解析でローターバーの破損を確認 電気的特性解析（ESA）はモーター診断技術で、モーターの電源電圧と動作電流を使用して、モーターシステム全体の既存および発展中の故障を特定します。 ESAモードでは、ATPOL II™は入力電力、制御回路、モーター本体、および駆動負荷の状態を評価します。 この誘導モータのESAは、モータの速度を上げると電流が大きくなり、速度を下げると電流が小さくなるという大きな電流変動を示した。 電流の変動が約30％と大きかったのは、速度変動によってモーターの負荷が変化していたためだ。 . モーターの故障を防ぎ、従業員の安全を守るための問題解決 フィールドエンジニアは、製紙メーカーの予知保全・信頼性マネージャーと包括的な分析を検討し、モーターの交換を提案した。 計画されたシャットダウン中に新しいモーターが速やかに取り付けられ、新しいモーターが意図したとおりに動作することを確認するために、再度振動分析が行われた。 新しいモーターの振動解析の結果、振動が大幅に減少していることがわかりました。損傷した元のモーターの振動は11mm/sec.という高い値を示していましたが、新しいモーターの振動解析では0.35（30分の1）程度でした。 さらに重要なのは、新しいモーターが一定速度で作動し、産業用ファンが安定した気流で製紙機械からヒュームを排出できるようになったことだ。 ヒューム吸引の速度と気流を維持することは、メーカーの従業員にとって健康的で安全な作業環境を作ることだった。 モーター振動解析装置 まとめ 教訓を得た： 1.もしローターバーの破損が検出されなければ、モーターは故障していただろう。 モータの故障は、製造施設内の危険な労働条件につながるものだった。 コンディション・モニタリングと予知保全（PdM）プログラムは、すべてのメーカーが実施すべき非常に重要な取り組みである。 2.振動モニタリングセンサのようなモータの振動分析装置だけでは、非常に有益で重要ではありますが、必ずしもモータの故障を明確に特定できるわけではありません。 振動試験は、電気信号解析と並行して実施されるべきである。 通常、モーターの健康状態を適切に診断するには1つの技術では「十分」ではないため、モーターの状態をチェックする際には複数の技術によるアプローチを取ることが重要です。 3.ALL-TEST PRO On-Line II™（現在はALL-TEST PRO On-Line III™）通電モータ検査装置のように、モータの健全性をチェックするのに役立つ使いやすいポータブル検査装置があります。 ATPOL II™は、機器の本当の状態を確認するのに役立つ、非常に貴重なモニタリング・診断ツールです。 状態監視プログラムをサポートする適切なツールを用意してください。 All-TEST Pro, LLCについて ALL-TEST Proは、革新的な診断ツール、ソフトウェア、サポートにより、真のモーターメンテナンスとトラブルシューティングをお約束します。 SPMインストゥルメントについて SPMインスツルメント社は、機械状態監視に関して40年以上の経験を持ち、50カ国以上の産業界と協力し、状態監視の実践に関する技術サービス、サポート、トレーニングを提供しています。
モーター診断：マルチテクノロジー・アプローチ
はじめに 電動機システムの健全性を評価するために必要なすべての情報を提供する状態監視（CBM）装置という「魔法の弾丸」が存在するという誤解が根強い。 このような誤解は、多くの場合、これらのCBM機器のメーカーや販売部隊の商業的なプレゼンテーションによってもたらされる。 それはまさに 営業担当者の仕事は、その楽器が得意とする分野に焦点を当て、「お客様のあらゆる問題を解決するために必要な唯一のソリューション」として紹介することです。 現実には、必要な情報をすべて提供してくれる機器はひとつもない。 CBMと信頼性の “聖杯 “はない。 しかし、電動機システムを理解し、CBM技術の能力を理解することで、システムの全体像と健全性を把握し、経営陣に適切な提案をするために故障までの時間を推定する自信を持つことができる。 本稿の目的は単純である：電気モーターシステムの構成要素を概説すること、各主要部品の故障モードを論じること、各主要技術が各構成要素にどのように対処するかを論じること、システムを完全に把握するために各技術をどのように統合できるかを論じること、そして、マルチテクノロジーアプローチの収益への影響を論じること。 見直すべきCBM機器の種類は、定期検査に使用される標準的な既製技術である。 電気モーター・システム 電気モーター・システムには、電気モーター以上のものが含まれる。 実際には、6つの異なるセクションで構成されており、それぞれ異なる故障モードを持っている。 図1）： 配線や変圧器を含む施設の配電システム。 スターティングシステム。 電動機-本稿では三相誘導電動機を使用。 機械的カップリングは、ダイレクト、ギアボックス、ベルト、またはその他のカップリング方式がある。 本稿では、ダイレクト・カップリングとベルトに焦点を当てる。 負荷とは、ファン、ポンプ、コンプレッサーなどの被駆動機器を指す。 廃水ポンプ、混合、曝気などのプロセス。 多くの場合、トラブルシューティング、トレンド分析、試運転、その他システムに関連する信頼性に基づく機能を実行する際に、システムの個々のコンポーネントを表示する。 どのようなコンポーネントに重点を置くか によって左右される： 関係者やマネージャーの経験や経歴は？ 例えば、メンテナンス・スタッフが主に機械系であれば、強力な振動プログラムを、主に電気系であれば、赤外線プログラムを採用することが多いだろう。 失敗と思われる部分。 これは、運動システムのとらえ方によっては深刻な問題となりうる。 [...]
電動モータの状態監視：その概要とメリット
電動機の状態監視は、電動機の健康状態や性能を監視するプロセスである。 問題が深刻化する前に潜在的な問題を発見し、高額な修理や交換を回避することができます。 このプロセスは、手動で行うことも、振動解析、オイル解析、サーモグラフィー、超音波検査などの自動化された技術を使用することも可能です。 電気モーターの状態監視の目的は、モーターの早期故障の原因となる機械的・電気的問題を特定することです。 電気モーターの性能と健康状態を把握することで、企業は機器を効率よく、より長く、確実に稼働させることができます。 さらに、モーターの不具合による予期せぬ故障に伴うダウンタイムやメンテナンスコストの削減にも貢献します。 モーターコンディションモニタリングの実装 電動機の状態監視システムは、さまざまなセンサーやデータ解析技術を駆使して、電動機の性能をリアルタイムで監視します。 これにより、企業は潜在的な問題を深刻化する前に発見し、迅速に是正措置を講じることができるようになります。 さらに、これらのシステムを利用して、将来の故障を予測し、それに応じた予防保全の計画を立てることもできます。 リアルタイムのモーター健康診断は、ベンチトップ・システムやALL-TEST Pro社のATPOL IIIのようなハンドヘルド機器で評価することができます。 モーターをオンラインにした状態でモーターの問題を診断するためには、テスト機器を適切に接続し、安全手順に従わなければなりません。 評価対象となるモーターの電圧によっては、電圧カップリングアクセサリーや安全装置の追加が必要な場合があります。 オンラインモーターテストで最もよく使われる技術は、ESA（Electrical Signature Analysis）と呼ばれるものです。 この技術は、非破壊検査により、モーター内部の部品の健全性を走行中に評価するものです。 テスト時間は非常に短い（多くの場合1分未満）にもかかわらず、受信したデータは包括的で、長期的に追跡することが可能です。 通常、これらの評価は各年度を通じて定期的に行われます。 振動モニタリングは、電気モーターの状態監視においてESAと組み合わされることが多く、各モーターに恒久的に設置された小型のセンサーを使用します。 これらのセンサーは、データをソフトウェアプログラムに中継し、問題が発生したときにマネージャーに警告します。 コンディションモニタリングにおける安全性への配慮 前述したように、ESAテストはモーターが動いている状態で行われます。 モーターを切り離す煩雑さを解消し、ダウンタイムを回避できる一方で、ESAテストは適切な安全プロトコルを使用しながら実施する必要があります。 電気配線の取り扱いを誤ると、けがをしたり、死亡したりすることがあります。 電圧によっては、テストエンジニアに安全服の着用が求められ、テスト装置には追加の保護安全部品が必要となる場合があります。 ハードウェアのマニュアルに記載されている安全ガイドラインを必ず遵守してください。 結論 電動機の状態監視は、あらゆる産業活動において重要な役割を担っています。 電気モーターの潜在的な問題を深刻化する前に検出・診断し、時間とコストを節約するために使用されます。 電気モーターの状態監視を導入することで、企業はメンテナンスコストの削減、プロセスの最適化、安全性の向上を図ることができます。