多くの場合、熱は、機器の損傷や誤動作の初期症状であり、予防保全 (PM) プログラムで監視することが重要です。定期的に赤外線で予防保全を実施して重要な機器の温度をチェックすることで、動作状態を経時的に追跡し、異常な測定値を迅速に特定して、さらなる検査を行うことができます。
機器の性能を監視し、必要に応じてメンテナンスのスケジュールをたてることで、これらの施設は機器の故障による予定外のダウンタイムの可能性を低減し、事後対応メンテナンス料金や機器の修理費用を削減し、機械資産の寿命を延ばします。
ここでのコツは、コストを削減するためには、予防保全によって過剰な追加保全の手間を発生させないことです。メンテナンスのリソースを、緊急の修理から、主要機器の定期点検に移行することが目標です。特にサーモグラフィーを使った点検は、修理よりも短時間で済みます。
この記事では、サーモグラフィーと PM のコスト削減について説明し、サーモグラフィーのデータを正常に取得および分析するためのガイドラインを提供し、サーモグラフィーを予防保全プログラムに統合する方法を説明します。
投資対効果とコスト削減
連邦エネルギー管理プログラム (Federal Energy Management Program、FEMP) の調査では、適切に機能する予防保全プログラムは 30 〜 40 % の節約につながると推定されています。他の独立した調査では、平均して、産業用予防保全プログラムを継続することは、以下の節約につながることが示されています。
- 投資対効果：10 倍
- メンテナンスの費用削減：25 ～ 30 %
- 故障の排除：70 ～ 75 %
- ダウンタイムの削減：35 ～ 45 %
- 生産量の増加：20 ～ 25 %
この情報は、管理者またはクライアントと共有できます。施設での削減額を計算するには、計画外の機器故障のコストを見積もります。次に、人材、部品コスト、特定の生産ラインからの逸失利益を考慮します。
メンテナンス管理者は、機械資産の有用性、生産量、メンテナンス費用の配分と合計を経時的に記録しておくことが賢明です。これらの数値は、サーモグラフィーおよびメンテナンスへの投資に対する効果の算出に役立ちます。
サーモグラフィーの PM への統合
多くの場合、サーモグラフィーは、技術者が予防保全プログラムの一部として使用する最初の検査ツールです。運転を中断することなく、検査ルート上のすべての機器の熱シグネチャを迅速に測定し比較できます。
温度が以前の読み値と著しく異なる場合、施設は振動、モーター回路分析、空中超音波、潤滑油分析などの他のメンテナンス技術を使用して、問題の原因を調査し、次の行動を決定できます。
最良の結果を得るには、すべてのメンテナンス技術を同じコンピューター・システムに統合し、同じ機器リスト、履歴、レポート、作業指示書を共有できるようにします。赤外線データと他の技術のデータとの相関関係が得られた時点で、すべての資産の実際の運転状況を統合的な形式で報告できます。
アプリケーション
- 大型モーターまたはその他の回転機器のベアリング温度を監視および測定。
- 電子機器のホット・スポットを特定。
- 密閉容器内のリークを特定。
- プロセス・パイプまたはその他の断熱プロセスで断熱不良を発見。
- 大電力電気回路の終端不良を発見。
- 分電盤で過負荷状態の回路遮断器を発見。
- 定格容量または定格付近の電流が流れるヒューズを特定。
- 電気スイッチ・ギヤの問題を特定。
- プロセス温度の読み値をキャプチャ。
検査プロセス
- コンピューターによるメンテナンス管理システム (CMMS)、またはその他の在庫管理ツールからの、既存の機器一覧を使用します。
- 赤外線測定に適さないものを除外します。
- メンテナンスおよび生産の記録をレビューします。障害が発生しやすい、または生産のボトルネックを引き起こすことが多い主要な機器に優先順位を付けます。
- データベースまたはスプレッドシートを使用して、重要な機器をエリア別または機能別に、約 2 ～ 3 時間の検査区画にグループ化します。
- サーモグラフィーを使用して、重要な機器の各部のベースライン画像をキャプチャします。注釈：一部の機器では、主要な構成部品やサブシステムで複数の熱画像を定期的にキャプチャする必要があります。
- ベースライン画像をソフトウェアにダウンロードし、必要に応じて、場所の説明、検査メモ、放射率と反射温度 (RTC) レベル、アラーム・レベルなどを、検査ルートと一緒に文書化します。
- 次回の検査時には、サーモグラフィーが画像アップロードをサポートしている場合、以前の検査画像をカメラにロードし、画面上の指示に従います。
測定ガイドライン
最良の熱画像をキャプチャするには、以下のベスト・プラクティスに従ってください。
- 最低でも 40 % の負荷で対象システムを運転していることを確認します (負荷が軽いとあまり発熱せず、問題の検出が困難です)。
- ターゲットに近づきます。ドア越し、特にガラス越しには撮影しないでください。安全対策が可能な場合は電気エンクロージャを開くか、または赤外線ウィンドウやビューポートを使用する必要があります。
- 風と気流を考慮します。これらの強力な対流力は、異常なホット・スポットを冷却し、多くの場合、検出のしきい値を下回ります。
- 特に屋外の周囲気温を考慮してください。暑い時期には太陽の光で機器が熱くなり、寒い時期には過熱した部品の影響を覆い隠してしまうことがあります。
- すべての問題が熱くなるわけではありません！ヒューズの破損と冷却システムの流量制限は、問題が通常のシグネチャよりも低温で示される状況の、2 つの例にすぎません。また、高抵抗の接続部から電流が分流されるため、冷えた部品が異常となるケースもあります。サーモグラファーは、機械がどのように動作し、熱に関連する故障のシグネチャは何なのかを理解する必要があります。
- 反射による赤外線放射源を検討してください。光沢のある反射面を持ち放射する物は、太陽を含め、近くの他の物体からの赤外線エネルギーを反射します。これは、対象の温度測定と画像キャプチャを妨げる可能性があります。
- 未塗装の金属は測定が困難です。測定確度と繰り返し性を向上させるには、通常は紙のステッカー、電気テープ、または塗装されたスポットなどを対象に貼り付けることを検討してください。
- 長期的なデータ分析を容易にするため、温度の数値と熱画像の両方を蓄積します。温度の傾向は、より詳しく調査する場所と、検査の頻度を減らすことができる場所を示します。
- ベースライン画像のデータベースができたら、アラーム温度を各画像に関連付けます。各検査の前に、最新バージョンをカメラにアップロードします。新しい測定を行うとアラームが消える場合、調査が必要な温度の大幅な変化を示します。
直接アクセスや通常負荷など、適切な条件では、この高抵抗連結器のような問題は簡単に見つけることができます。
奥のモーターの上部ベアリングが故障し、モーター全体が過熱しています。(写真提供：Greg McIntosh、Snell Infrared Canada)
モーター・ベアリングの点検
関連づけられる例として、モータ・ベアリングの点検があります。新規運転で潤滑剤を塗布したばかりのモーターから始め、モーターが回転している状態でモーター・ベアリングのハウジングのスナップショットを撮ります。この画像をベースラインとして使用します。
モーターとその潤滑剤が経年劣化すると、ベアリングが摩耗し、モーター・ベアリングに発熱を伴う摩擦が発生し、ベアリング・ハウジングの外側が熱くなります。定期的に追加の熱画像を撮影し、ベースラインと比較してモーターの状態を分析します。
熱画像がベアリングの過熱を示している場合は、ベアリングのハウジングを交換するか潤滑剤を塗るためにメンテナンス指示を出し、コストのかかるエンジン故障の可能性を低減または排除します。
リークしているシールとガスケットの発見
サーモグラフィーを使用すると、密封された容器のリークを簡単に見つけることができます。ほとんどのリークは、ガスケットやシール内、またはその周辺で発生します。まれに、腐食によって容器が弱くなり破裂することがあります。
いずれにせよ、サーモグラフィーは問題を診断することができます。リークしているガスケットやシールを見つけるには、シールに沿ってサーモグラフィーでスキャンし、熱の偏心がないか調べます。シールまたはガスケットに沿った温度の大きな変化は、熱気または冷気いずれかの損失、つまり故障のシグネチャを示します。