Development of maintenance technology for rotating equipment; Condition based maintenance by shock pulse method

回転機器類の保全技術開発; ショックパルス法による状態監視

竹内 謙二 ; 算用子 裕孝; 福有 義裕; 伊波 慎一

Takeuchi, Kenji; Sanyoshi, Hirotaka; Fukuari, Yoshihiro; Inami, Shinichi

東海再処理施設では、放射性物質等を限定された区域に閉じ込めるための負圧維持に送排風機,高放射性廃液貯槽等の冷却にポンプが用いられており、施設の安全確保に重要な役割を果たしている。したがって、これらの回転機器は安定運転が求められており、回転機器の劣化状態を把握した状態監視保全により、信頼性を向上させる必要がある。東海再処理施設の回転機器の保全データを解析した結果、約90%が軸受の不具合による故障であり、軸受故障の主原因は潤滑不良によるものであることがわかった。このため、回転機器を安定的に運転するには、軸受の潤滑や損傷の状態を把握することが重要である。これまで、軸受状態の把握には振動法が用いられており、振動法は軸受の損傷や磨耗の状態を把握することができるが、油膜厚さによる軸受の定量的な潤滑管理は困難であった。このため、軸受の油膜厚さを定量的に測定できるショックパルス法(以下、SPMという)を用いることで、軸受の油膜厚さを測定し、軸受状態の把握を試みた。SPMは、軸受の動作時に発生する圧縮波が、軸受の潤滑状態,傷の有無によって変化することを利用したものであり、この圧縮波を測定することで、軸受の油膜厚さや劣化状態を診断する。SPMにより診断された油膜や劣化状態の情報は、集中監視装置へ伝送され、回転機器の軸受状態を遠隔監視できるようにした。この結果、軸受の油膜厚さに基づいた給油を行うことで、軸受内に油膜厚さを維持し、軸受の劣化の進行を軽減することにより、回転機器の信頼性を向上させ、回転機器の安定運転に寄与することができた。

In the Tokai Reprocessing Plant (TRP), lots of blowers are used for enclosing radioactive materials in a controlled area, and pumps are used for circulating cooling water to keep temperature under appropriate conditions of vessels, which contain high-level radioactive liquid waste. These rotating equipments play an important role in safety management of the nuclear facilities, where they are required stable conditions all the time. To improve the reliability of rotating equipments, the condition based maintenance for detecting the deterioration is one of the effective measures. According to the analyses of the past maintenance data obtained in TRP, it has been found that about 90% troubles related to the rotating equipment are caused in the bearing works, in which the lubrication was defective in almost every case. So, it is very important for stable operation of the rotating equipment to monitor the lubrication conditions in bearings. The vibration method facilitates to detect defects and abrasion of bearings by measuring a vibration signal. However, this method has a disadvantage that quantitative management for the lubrication conditions of bearings is not possible. Therefore, the shock pulse method, which is widely used for diagnosis of the bearings, is applied to assess the deterioration of rolling bearing. The shock pulse method can detect the change of the lubrication condition and the presence of defects in bearings, by a pressure wave generated from rotating rolling bearing. The method can also evaluate the oil slick thickness and the condition of deterioration in the bearing. As one of maintenance activities performed after monitoring, replenishment with a suitable amount of oil for a lubricant was able to be conducted with a proper timing. As a result, the number of the troubles on bearings has significantly reduced because proper maintenance for keeping the oil slick thickness can be carried out, which resulted in stable operation of the rotary equipmen