ベアリング故障を予測し、潤滑油膜厚を最適化する

電動モーターのベアリングは、あらゆる産業オペレーションの重要なコンポーネントです。再給脂または交換によるメンテナンスは、中断のないパフォーマンスを確保し、ボトムラインを守ります。

電動モーターの寿命を延ばすことはコストを節約し、ベアリング故障時に生じるコストのかかるサプライズを回避します。超音波、温度、振動、ショック・パルス分析を用いた状態監視は、信頼性の高い資産管理に不可欠です。

潤滑は第一の防衛線です。 転動体と軌道を隔てるオイルまたはグリスの油膜が、ベアリングをスムーズに回し続けます。適切な油膜厚がなければ、摩耗が加速し、故障が発生します。

潤滑油膜厚：何が重要か

どの程度の潤滑剤を使用すべきか、どの頻度で適用すべきか、どの製品が特定のベアリングに最適かについては議論が続いています。図1は、「シールド・フォー・ライフ」ベアリングであっても、油膜の品質と厚さに影響を与える主要パラメータを示しています。シールド・ユニットにどれだけ潤滑剤が残っているかを知ることは、稼働と予期せぬシャットダウンの差を意味します。

表面損傷と不十分な油膜厚の区別は、測定可能かつ実行可能な違いです。油膜を定量化できれば、故障が起きる前に予測できます。

図1. 転がり軸受における潤滑油膜厚に影響を与える主要パラメータ。

ケース・スタディ1 – マキシマ・コーポレーション

• 排水前の汚染水を浄化するスクラバー。
• PVC配管上のインテグレート「C」フェイス・インペラ・ポンプ付き3/4馬力モーター4台。
• すべてのモーターが同時に稼働（図2）。

定期点検中に大きなベアリング騒音が検出されましたが、発生源は不明でした。迅速な測定で、わずか9ドルの6204.2RSシールド・ベアリングの故障が判明。ベアリングが焼き付いてモーターがトリップした後、プラント能力は25%低下しました。EPA検査官が排水基準を満たしていないことを発見し、3万2,000ドルの罰金が科されました。状態監視があれば、ダウンタイムと罰金を回避できたでしょう。

図2. ウォーター・スクラバーを駆動する4台のモーター。

ケース・スタディ2 – ラプリノ・フーズ

• ミルク脱水ファンを駆動する700馬力ABBモーター。

ABBは自社モーターにショック・パルス監視を推奨しています。新しいモーターが保証期間内にベアリング焼き付きでシャフトがねじれて故障しました。潤滑剤がベアリングに到達していなかったのです。メンテナンス・ログではグリス・アップがスケジュール通り実施されていましたが、製造上のエラーでグリス通路がミスアラインされ、オイルがベアリングに届いていませんでした。モーター運転中にザークに直接グリスを注入することで、潤滑剤がベアリングに到達していることを確認し、油膜厚を正確に測定しました。

ABBは保証を履行し、モーターを修理し、オンライン監視システム（MG-4）を設置しました。これによりベアリング健全性を継続的に追跡しています。

図3. オンライン監視システムを装備したABBモーター。

ケース・スタディ3 – エバナイト・ファイバー・コーポレーション

• スパングラス・フィルター・プロセス用排気ファンを駆動する125馬力モーター。
• 問題はモーター自体ではなく、ファン・シャフト・ベアリングにありました。

枕ブロック内の複列球面ローラー・ベアリングのテーパー・アダプターを過度に締め付けるという、油膜厚を減らす一般的な取り付けエラーがあります。過締め付けは内部クリアランスを消失させ、ベアリングを低油膜厚状態に追い込みます。通常の振動測定値でも、設備の信頼性は損なわれています。ベースラインなしで起動時の油膜厚を測定することで、この隠れた問題を露見させられます。

図4. 複列球面ローラー・ベアリングを保持するテーパー・アダプター。

ケース・スタディ4 – スペリオール・ランバー・カンパニー

• 製材所のエッジャーを駆動する25馬力モーター。

フット・マウントの垂直取り付けモーターはより高いスラスト荷重を受け、ベアリングの開放面またはシールド面から潤滑剤を失う可能性があります。横向きのシールド・ベアリングは潤滑剤を下半分に保持しますが、すべての球が片側に荷重を受け、ラジアルとスラスト応力が増大します。この配置では、メーカー・スケジュールより頻繁な給脂が必要になる場合があります。

図5. 増大したスラスト荷重を受ける垂直取り付けモーター・ベアリング。

結論

潤滑油膜厚の測定は、資産管理と機械信頼性に不可欠です。給脂不足・過剰、不適切な潤滑剤選択、取り付けエラー、汚染を早期に検知することで、ベアリング故障前に介入できます。

シールド・ベアリングであっても保護油膜を失う可能性があります。その厚さを知ることで、真に必要なときのみ給脂できます。リアルタイム油膜厚データに基づく自動給脂システムは、最適量の潤滑剤をまさに適切な瞬間に供給できます。この実践はベアリング寿命を延ばすだけでなく、ボトムラインも守ります。