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1 故障事例 2017年8月25日10時30分、空圧ステーションの計装用空気システムにおいて、噴射式スクリュー空圧機J-6001Aがインターロックにより停止し、緊急に予備機を投入した。現場検査の結果、エンジンヘッドの温度が高く(温度は150℃)、停止する瞬間に電流が大きくなり、車両が回転しなかった。 2 原因分析 2017年8月26日、機動修理センターは錠前工および専門技術者を組織して点検を行った。点検の結果、エンジンが回らず、図2に示すようにエアコンプレッサーのシャフト部のベアリング支持架が破損していることが判明しました。ベアリングの元々の適合精度を失わせ、スクリューの軸方向のずれや半径方向の隙間が増大し、スクリュー同士、またスクリューと本体ケースや前後の端面との間の隙間に変化が生じ、その結果、ヘッド内のスクリュー同士が噛み合ってしまう。したがって、これはベアリング支持枠の亀裂により空気圧縮機のシリンダープロップが詰まった重大な設備障害である。 3つのエンジンヘッドが固着する故障の原因と予防策 ご存知の通り、インジェクション式スクリュー式空気圧縮機のエンジンヘッドが固着する故障は、非常に深刻な設備障害であり、装置の損傷を引き起こし、重大な安全上のリスクを伴います。また、後の修理費用も高額になり、大きな経済的損失を招きます。 したがって、噴射式スクリュー式エアコンプレッサーのシリンダーヘッドが固着する原因を熟知し、それを把握しておくことは、機器の故障を迅速に解決し、エアコンプレッサーのシリンダーヘッド固着という重大な故障の発生を回避・予防する上で、非常に重要な指針となる。一般的に、エアコンプレッサーのヘッドが固まってしまう主な原因は、以下の通りです:(1)エアコンプレッサーのベアリングが劣化し、摩耗が進んでいること。エアコンプレッサーのヘッドの使用寿命は、実際にはそのベアリングの使用寿命によって決まります。したがって、コンプレッサーのベアリングは、エアコンプレッサーのヘッドの使用寿命に大きな影響を与えます。空気圧縮機が長期間にわたって稼働すると、エンジン部分の大きなベアリングには必ず摩耗が生じ、その結果スクリューの軸方向および半径方向の動きが大きくなります。この変化により、スクリュー同士、またスクリューと本体ケースや前後の端面との間の隙間も変化してしまいます。この隙間の変動はベアリングの寿命期間中においては正常で許容されるものであり、それによって生じる空気圧縮機の排気量の減少や駆動モーターの負荷増加もまた正常で許容されるものである。しかし、ベアリングが摩耗し、主機との隙間が許容限界を超えると、スクリューの軸方向および半径方向のずれ量が増大する。この変化により、スクリュー同士、スクリューと主機ケーシング、そして前後端面との間の隙間が変わり、ヘッドが固着する故障が発生する可能性がある。 予防策:空気圧縮機ユニットを定期的に点検・保守し、保守作業の際には特にベアリングの状態をチェックする必要があります。ベアリングの遊びや振動、摩耗がないかを確認し、ベアリングに振動や摩耗などの異常が見られた場合は、速やかに交換する必要があります。 (2)圧縮機が運転中に給油が不十分で油面が低すぎると、エンジン部に油が供給されずに停止してしまう。圧縮機の給油が不十分で油面が低い状態は、潤滑油の交換や追加が適時に行われていない場合、または油路が詰まったり漏れたりすることによって引き起こされる。これにより、スクリューローターの両端にあるベアリングが運転中に潤滑を失い、ベアリングが著しく摩耗して陰陽スクリューが摩擦によって固着してしまう。 予防策:エンジンの日常点検および定期的なメンテナンスを徹底し、毎日点検を行い、定期的にオイルレベルを確認して潤滑油をタイムリーに補充することで、オイル不足によるエンジンの機能不全を防ぐ。 (3)エアコンプレッサーのシリンダーヘッド内の潤滑油が不足している場合、スクリューエアコンプレッサーが長時間停止状態にあると、内部の部品、特にシリンダーヘッド内の油量が減少してしまいます。注意せずに機械を起動すると、一時的に油が不足し、シリンダーヘッドが固着してしまうことがあります。 予防策:長期間停止していたスクリュー式エアコンプレッサーを起動する際は、まずコンプレッサーの内部に十分な量の油を注入し、手動で何度か回転させてから、エアコンプレッサーを起動します。 (4)オイルの品質に関する問題 時宜に合わせてオイルを交換しなかったり、オイルの品質が悪く不純物が多すぎたり、潤滑油に不純物やカーボン付着、焦げ、錆が含まれていること;低品質な潤滑油を使用したり、期限を過ぎて使用したりすると、潤滑油の各種性能指標が低下する;混合されたオイルやオイルが汚れていることなどが原因で、エンジン部の冷却・潤滑が不十分になり、オイルのカーボン沈着によってローターとケースが焼き付いてしまいます。これは主に、ローターの排気面とケース、またはローター軸の外周とケースの内孔部分で発生し、エンジン本体(エンジン部)が固着する事故が容易に起こります。 予防策:品質の良いエアコンプレッサー専用の潤滑油を使用し、エアコンプレッサーの潤滑油交換規定に厳密に従ってメンテナンスを行う。また、定期的に機器の潤滑油をサンプリングして分析し、その品質を確保する。 (5)異物の侵入による詰まり 吸気口から異物が吸い込まれると、容易に詰まってしまいます。 予防策:エアフィルターを定期的に点検・メンテナンスし、エアコンプレッサーに供給される空気が清浄であることを確保する。 (6)機械の逆回転による停止 スクリュー式エアコンプレッサーが逆回転すると、圧縮された空気の推力によってローターが排気側に押し出され、金属同士が接触して焼き付き、停止してしまう。したがって、通常は保護装置の故障、またはモーターの配線交換やスイッチの交換などの際に発生します。 予防策:計測機器の自己保守点検を定期的に行い、メンテナンス手順に厳密に従ってモーターの配線交換やスイッチの交換などの作業を実施し、接続が逆になることでエアコンプレッサーが逆回転して停止する故障を避ける。 何かお話ししたいことがありましたら、コメントでご交流ください!