プロアクティブ状態監視：450HP電動機故障の根因分析

信頼性チームは、問題を検知する技術と非計画停止防止によるコスト削減に焦点を当てがちです。しかし、物理的欠陥を修正して表面で止め、潜在的根本原因を見逃すことが頻繁にあります。検知された問題を根本原因まで遡るよりプロアクティブなアプローチは、プラント全体に深いベネフィットをもたらします。以下のケーススタディは、450馬力、1,200 rpm、4,160ボルト電動機（写真1参照）でこの哲学を実証します。

定期振動検査中、アナリストは振動が0.1 in/sから0.25 in/sへ急上昇したことを検知（グラフ1）。他の機械系変化はありませんでした。モータ出力側ベアリングのスペクトル分析で、7,200 rpmとモータ回転数の71倍に顕著なピークが確認されました（グラフ2）。

写真1. イーストマン・ケミカル工場の450HPモータ。

初期仮説は電気的故障だったため、モータ解析チームが電流・電力解析を実施（グラフ3）しましたが、正常でした。さらに高分解能振動スペクトルを取得し、7,239 cpmのピークがインボードベアリングのボール通過周波数外輪（BPFO）と一致することを特定。このアプリケーションでの過去経験から、次回計画停止でのモータ交換を決定しました。

グラフ2. 出力側ベアリングスペクトル。

グラフ3. 電流解析読み取り値。

ここで止めない——根本原因を追求せよ

多くの信頼性チームは、特定欠陥を修正してコスト削減勝利を宣言し、そこで止まります。状態監視データの価値を真に最大化するには、故障を潜在原因まで遡り、学びをプラント全体へ展開しなければなりません。

モータ解析チームはモータを地元修理工場まで追跡し、ベアリング問題を確認し根本原因を探りました。検査の結果、グリース充填チューブにはInterlube Red Hi-Loグリースが入っていたのに対し、プラント仕様はExxon Polyrex EM（写真2）。分解するとグリースが硬化しており、更なる分析でベアリングが以前Chevron Black Pearlグリースで再組立てされていたことが判明。互換性のないグリース混合が硬化と外輪損傷を引き起こしたのです。

写真2. グリース充填・排出チューブが非互換性を露見。

さらに、このモータはベルト駆動用途に球面ローラーベアリングを使用しており、ラジアル荷重に最適ではありませんでした。円筒ローラーベアリングへ交換し、荷重容量を向上させる決定をしました。

ここでも止めない

ベアリングとグリース仕様を是正した後、次のステップは「どう間違ったグリースがシステムに入ったか」「他のモータも影響を受けていないか」「なぜ修理工場がプラント仕様から逸脱したか」を調査することでした。

根因分析に基づく主要アクション：

1. 潤滑サービスグループへ調査結果を伝達し、非仕様グリースを全プラント設備から排除。Interlube Red Hi-Loを全潤滑在庫から除去。
2. モータ修理工場と合同会議を開き、非互換グリース混合の影響を議論し、今後の期待値を設定。
3. 正しいグリースを明記した新修理仕様を策定。従来仕様ではこの詳細が欠落していた。
4. 専任モータ修理評価プロセスとチームを設置し、類似故障の監視・対応を継続。

このケースは、状態監視プログラムを表面的修正から一歩進め、潜在原因をプロアクティブに特定することで、プラント全体のソリューションを実装し、信頼性向上とリスク低減を実現できることを実証しています。

トム・ホイットモア・ジュニア、イーストマン・ケミカル社テネシー工場、信頼性技術グループ。