赤外線サーモグラフィによる設備診断
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カテゴリ: 第5回
1. はじめに
一般産業界でも製造業においては製造原価の低減が 最終的な目的である。極端な例えは毎年設備を更新しても製品の工場出荷 原価が1でも安くなるのであれば正解なのである。 1-10数年前のバブル期までは大量消費に答えるため、 生産設備の安定操業の手段として設備の定期更新、メ ンテナンスを頻繁に行ってきた、いわゆるTBMであ る。しかし景気の低迷と安い国外製品に対応するため設 備投資を大幅に削減することを余儀なくされ、それま で過剰保全とまで言われた設備の安全マージンを年々 食いつぶすこととなり、結果的に生産設備のトラブル が頻発するようになった。数年前に起きた大手ゴム工場の火災をはじめ致命的 な工場災害が以前に比べはるかに多くなっているとあ る損害保険会社は言っている。ここでは、生産設備の動力である電気設備と燃焼 設備に関わる赤外線診断を紹介する
2. 電気設備の赤外線診断 - 工場・プラントにおける電気設備は大別して「特高・ 高圧受変電設備」「低圧配電設備」「制御装置」「電 気機械」に分けることが出来る。
「特高・高圧受変電設備」などは法令点検があり、
また「電気機器」は振動、超音波などの診断を従来か ら行っている。電気設備の中でも保守・保全は疎かになっているの が低圧の配電設備である。低圧配電設備は特高、高圧設備と違い、大きな電流 を扱うため熱計測の必要性が最も高い設備である。ジュール熱の法則に在るとおり - 発熱量=I2×R×T である。 * 低圧の設備における接触・接続抵抗の増加および放 「熱阻害は、重大な災害につながる要素と考えられる。低圧配電設備において従来から行われている点検は、 停電時の外観目視及び端子部の締め付けトルクの確認 が行われているが、この作業において点検中は停電さ せることが必須となり、生産設備の稼働率に多大な影 響を与えることになっている。 - 端子部の締付け不良はこの点検にて発見できるが、 接触面の酸化等による不具合は発見できないばかりか、 増し締めしても改善されない。また遮断器・電磁開閉 器などの機器内部の不具合に関しては対象外となる。 - 近年行はスポット型の放射温度計にて接続部・接触 部・充電による温度上昇部のある一点の温度を測定し、 安全基準内にあるか否かの判断をしており、もし異常 があったとしても設備にかかる負荷が低く発熱が少な い場合や端子部のように放射率が悪い場合、反射温度 を拾い異常を見落とす恐れがある。* 電気設備は 100%の負荷で稼動していることは殆ん どなく、計測時の負荷と抵抗に応じた熱を発生してい るため、その時点での温度値で良否の判定を下すこと は重大な災害の原因を見落とすこととなりかねない。赤外線診断を行う際には、どのような現象によって 測定対象が現在の温度値や温度プロファイルを示して いるかを理解しなければならない。高圧母線後部の熱すれ中会場はどこれュー島は、CO2のもの AAt04年3東4かり立する?お前ノーピーにするお 二人とはでりんであったが、こりこりんくらいから! するとされる: 20きたりない!ならこのサード仕事場やるA-S. THONEから サ ードルがおいを始した。 ・Q . ローフムーンランクなしにゆく!Fig.1 受変電設備診断事例3. プラント設備における熱損失診断プラント設備においてエネルギー損出は即製造原価 に影響してくる問題であるが、熱の損出を改善するた めにはコストが発生する。コストの中身は、工事費と工事のために発生する生 産ロスであり、それに対して熱損失からくるエネルギ ー損失と品質への影響を秤にかけるための具体的な現 状把握に、赤外線サーモグラフィが用いられる。 ・ サーモグラフィを用いる利点は、現行の熱量計など は1点での放散熱量しか得られないがサーモグラフィ 法では2次元の温度マップが得られるため、熱リーク の箇所及び範囲を特定できる。また各ピクセル毎の温 度値を取得できるため特定された範囲の総放散熱量な らびに健全部との放散熱量の差分、つまり実質の熱損 失量を解析結果として得られる。10m 0,00025m 51DED pisiel 17.00°C 12.00m29.00 1619.23kcalh7.80m乾燥炉炉熱損失係析 measurement domain)Measurement distance 1pie sire The number ol al pixels Room temperature Area in a rand10m 0,00025m 51080pixed 17.000 12.80mAuncains daypalmwantThreshold level Abnormal thpartment radiation heat captacity_ Area of an abnormal department29.00 1619.23kcal/h7.8cmNornal departmentNormal department radiation heat capacity Area al a nom department352.63 scal/hrResultTotal radiation heat capacity in a frame1971.86kcal/hQuantity of twat loss! Abnorma-normal) Heat loss per a unt area Heat loss of a thing of a fact area135.63kcalimi.hr 1057.50 ical/hrCalorific value of LNG Thermal eficiency of sokovice Loss for one year11800.00Kcal/kg25.000 973.95kgFig.2炉壁熱損失診断事例4.おわりに - 近年はアジア諸国の産業が活発になり、安価な労働 力に対抗するため国内生産拠点の生産効率を上げる必 要性が生じている。そのために3年~5年生産設備を止めず24時間操 業を行う企業が突発的な設備の停止や災害を未然に検 知し、必要な対策を立てる手段としてCBMを導入し つつある。 また、京都議定書、ISO14000に 絡み省エネルギー、CO2ガス排出の低減を果たす目 的で熱損失の測定も積極的に行っている。参考文献 [1]. 黒川賢 “リモートセンシング熱イメージ法” 1995.6 コロナ社トセンシング熱イメージ法”80“ “赤外線サーモグラフィによる設備診断“
一般産業界でも製造業においては製造原価の低減が 最終的な目的である。極端な例えは毎年設備を更新しても製品の工場出荷 原価が1でも安くなるのであれば正解なのである。 1-10数年前のバブル期までは大量消費に答えるため、 生産設備の安定操業の手段として設備の定期更新、メ ンテナンスを頻繁に行ってきた、いわゆるTBMであ る。しかし景気の低迷と安い国外製品に対応するため設 備投資を大幅に削減することを余儀なくされ、それま で過剰保全とまで言われた設備の安全マージンを年々 食いつぶすこととなり、結果的に生産設備のトラブル が頻発するようになった。数年前に起きた大手ゴム工場の火災をはじめ致命的 な工場災害が以前に比べはるかに多くなっているとあ る損害保険会社は言っている。ここでは、生産設備の動力である電気設備と燃焼 設備に関わる赤外線診断を紹介する
2. 電気設備の赤外線診断 - 工場・プラントにおける電気設備は大別して「特高・ 高圧受変電設備」「低圧配電設備」「制御装置」「電 気機械」に分けることが出来る。
「特高・高圧受変電設備」などは法令点検があり、
また「電気機器」は振動、超音波などの診断を従来か ら行っている。電気設備の中でも保守・保全は疎かになっているの が低圧の配電設備である。低圧配電設備は特高、高圧設備と違い、大きな電流 を扱うため熱計測の必要性が最も高い設備である。ジュール熱の法則に在るとおり - 発熱量=I2×R×T である。 * 低圧の設備における接触・接続抵抗の増加および放 「熱阻害は、重大な災害につながる要素と考えられる。低圧配電設備において従来から行われている点検は、 停電時の外観目視及び端子部の締め付けトルクの確認 が行われているが、この作業において点検中は停電さ せることが必須となり、生産設備の稼働率に多大な影 響を与えることになっている。 - 端子部の締付け不良はこの点検にて発見できるが、 接触面の酸化等による不具合は発見できないばかりか、 増し締めしても改善されない。また遮断器・電磁開閉 器などの機器内部の不具合に関しては対象外となる。 - 近年行はスポット型の放射温度計にて接続部・接触 部・充電による温度上昇部のある一点の温度を測定し、 安全基準内にあるか否かの判断をしており、もし異常 があったとしても設備にかかる負荷が低く発熱が少な い場合や端子部のように放射率が悪い場合、反射温度 を拾い異常を見落とす恐れがある。* 電気設備は 100%の負荷で稼動していることは殆ん どなく、計測時の負荷と抵抗に応じた熱を発生してい るため、その時点での温度値で良否の判定を下すこと は重大な災害の原因を見落とすこととなりかねない。赤外線診断を行う際には、どのような現象によって 測定対象が現在の温度値や温度プロファイルを示して いるかを理解しなければならない。高圧母線後部の熱すれ中会場はどこれュー島は、CO2のもの AAt04年3東4かり立する?お前ノーピーにするお 二人とはでりんであったが、こりこりんくらいから! するとされる: 20きたりない!ならこのサード仕事場やるA-S. THONEから サ ードルがおいを始した。 ・Q . ローフムーンランクなしにゆく!Fig.1 受変電設備診断事例3. プラント設備における熱損失診断プラント設備においてエネルギー損出は即製造原価 に影響してくる問題であるが、熱の損出を改善するた めにはコストが発生する。コストの中身は、工事費と工事のために発生する生 産ロスであり、それに対して熱損失からくるエネルギ ー損失と品質への影響を秤にかけるための具体的な現 状把握に、赤外線サーモグラフィが用いられる。 ・ サーモグラフィを用いる利点は、現行の熱量計など は1点での放散熱量しか得られないがサーモグラフィ 法では2次元の温度マップが得られるため、熱リーク の箇所及び範囲を特定できる。また各ピクセル毎の温 度値を取得できるため特定された範囲の総放散熱量な らびに健全部との放散熱量の差分、つまり実質の熱損 失量を解析結果として得られる。10m 0,00025m 51DED pisiel 17.00°C 12.00m29.00 1619.23kcalh7.80m乾燥炉炉熱損失係析 measurement domain)Measurement distance 1pie sire The number ol al pixels Room temperature Area in a rand10m 0,00025m 51080pixed 17.000 12.80mAuncains daypalmwantThreshold level Abnormal thpartment radiation heat captacity_ Area of an abnormal department29.00 1619.23kcal/h7.8cmNornal departmentNormal department radiation heat capacity Area al a nom department352.63 scal/hrResultTotal radiation heat capacity in a frame1971.86kcal/hQuantity of twat loss! Abnorma-normal) Heat loss per a unt area Heat loss of a thing of a fact area135.63kcalimi.hr 1057.50 ical/hrCalorific value of LNG Thermal eficiency of sokovice Loss for one year11800.00Kcal/kg25.000 973.95kgFig.2炉壁熱損失診断事例4.おわりに - 近年はアジア諸国の産業が活発になり、安価な労働 力に対抗するため国内生産拠点の生産効率を上げる必 要性が生じている。そのために3年~5年生産設備を止めず24時間操 業を行う企業が突発的な設備の停止や災害を未然に検 知し、必要な対策を立てる手段としてCBMを導入し つつある。 また、京都議定書、ISO14000に 絡み省エネルギー、CO2ガス排出の低減を果たす目 的で熱損失の測定も積極的に行っている。参考文献 [1]. 黒川賢 “リモートセンシング熱イメージ法” 1995.6 コロナ社トセンシング熱イメージ法”80“ “赤外線サーモグラフィによる設備診断“