(57)【要約】【課題】ガイドローラーの回転異常を検出する、ガイドローラーの監視装置を提供すること。【解決手段】ガスホルダーの天井部を昇降させるために、前記ガスホルダーの基柱に沿って転動するガイドローラーの回転異常を検出する、ガイドローラーの監視装置であって、前記監視装置は、前記基柱に設置した振動測定部と、前記振動測定部で測定したガイドローラーの振動データをもとに、前記ガイドローラーの回転異常を検出する演算部を有する、ガイドローラーの監視装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスホルダーの天井部を昇降させるために、前記ガスホルダーの基柱に沿って転動するガイドローラーの回転異常を検出する、ガイドローラーの監視装置であって、
前記監視装置は、前記基柱に設置した振動測定部と、前記振動測定部で測定したガイドローラーの振動データをもとに、前記ガイドローラーの回転異常を検出する演算部を有する、ガイドローラーの監視装置。
【請求項２】
前記監視装置は、さらに、前記振動測定部で測定した振動データを伝送する伝送部と、前記伝送部から伝送された振動データを表示する表示部を有する、請求項１に記載のガイドローラーの監視装置。
【請求項３】
前記振動測定部が、前記ガスホルダーの横梁の上面から高さ１．５ｍの範囲内で、かつ、前記ガスホルダーの基柱の外面に設置された、請求項１または２に記載のガイドローラーの監視装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のガイドローラーの監視装置と、ガスホルダーを具備し、
前記監視装置の振動測定部が、前記ガスホルダーの基柱に設置されてなる、ガスホルダーの監視システム。
【請求項５】
ガスホルダーの天井部を昇降させるために、前記ガスホルダーの基柱に沿って転動するガイドローラーの回転異常を検出する、ガイドローラーの監視方法であって、
前記基柱に設置した振動計で測定したガイドローラーの振動データをもとに、前記ガイドローラーの回転異常を検出する、ガイドローラーの監視方法。
【請求項６】
請求項５に記載のガイドローラーの監視方法を用いてガスホルダーの監視を行う、ガスホルダーの監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガイドローラーの監視装置およびガスホルダーの監視システム並びにガイドローラーの監視方法およびガスホルダーの監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所において、コークス炉、高炉、転炉等の設備を用いて操業すると、コークス炉ガス、高炉ガス、転炉ガス等の副生ガスが生成される。生成された副生ガスは、そのまま大気中に放出することはできず、また、燃料ガスとして再利用することも可能であるため、ガスホルダーと呼ばれる貯蔵タンクに一旦貯蔵される。そして、ガスホルダーに貯蔵されたガスは、必要に応じて、燃料ガスとして再利用されたり、無害化処理が施されて燃焼等により処理される。
【０００３】
ガスホルダーには、乾式のものと有水式のものとがあるが、どちらのタイプのガスホルダーも昇降可能な天井部を備えており、貯蔵されるガスの容量に応じて、前記天井部が昇降することでガスホルダー内のガス収容部の容積を調整している。
【０００４】
このようなガスホルダーにおいて、天井部が一定以上の大きさで傾斜すると、天井部とガスホルダー内壁とが大きく離間する箇所が生じ、ここからガスホルダー内に貯蔵されたガスが外部に漏出する危険が生じる。そこで、例えば特許文献１、２に開示されるように、ガスホルダーの天井部の傾斜を測定することで、ガスホルダー内に貯蔵されたガスの外部への漏出防止が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１７５５９１号公報
【特許文献２】特開２０１２−１０３０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の技術は、ガスホルダー内の貯蔵ガスの漏出を防止するために、ガスホルダーの天井部の傾斜を検出するものである。
【０００７】
これに対して、本発明者らは、ガスホルダーの天井部の傾斜が生じる前段階で、より早期に対策を講じる方法について検討し、以下の着想を得た。
【０００８】
すなわち、ガスホルダーの天井部の傾斜が生じる前段階において、まず、天井部の昇降を行うガイドローラーが不回転となる回転異常を生じる。不回転となったガイドローラーは、上下方向に昇降するピストンによって、上下方向に引きずられて摩耗する。そして、当該ガイドローラーの摩耗が大きくなり、遂には天井部の傾斜に至る。そこで、ガイドローラーの転動状態を監視し、ガイドローラーの回転異常を検出することで、天井部の傾斜が生じる前段階で、より早期に対策を講じることができる。
【０００９】
本発明は、上記の着想に基づきなされたもので、ガイドローラーの回転異常を検出する、ガイドローラーの監視装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、ガスホルダーの監視システム、ガイドローラーの監視方法およびガスホルダーの監視方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、以下の構成を有する。
［１］ガスホルダーの天井部を昇降させるために、前記ガスホルダーの基柱に沿って転動するガイドローラーの回転異常を検出する、ガイドローラーの監視装置であって、
前記監視装置は、前記基柱に設置した振動測定部と、前記振動測定部で測定したガイドローラーの振動データをもとに、前記ガイドローラーの回転異常を検出する演算部を有する、ガイドローラーの監視装置。
［２］前記監視装置は、さらに、前記振動測定部で測定した振動データを伝送する伝送部と、前記伝送部から伝送された振動データを表示する表示部を有する、［１］に記載のガイドローラーの監視装置。
［３］前記振動測定部が、前記ガスホルダーの横梁の上面から高さ１．５ｍの範囲内で、かつ、前記ガスホルダーの基柱の外面に設置された、［１］または［２］に記載のガイドローラーの監視装置。
［４］前記［１］〜［３］のいずれかに記載のガイドローラーの監視装置と、ガスホルダーを具備し、
前記監視装置の振動測定部が、前記ガスホルダーの基柱に設置されてなる、ガスホルダーの監視システム。
［５］ガスホルダーの天井部を昇降させるために、前記ガスホルダーの基柱に沿って転動するガイドローラーの回転異常を検出する、ガイドローラーの監視方法であって、
前記基柱に設置した振動計で測定したガイドローラーの振動データをもとに、前記ガイドローラーの回転異常を検出する、ガイドローラーの監視方法。
［６］前記［５］に記載のガイドローラーの監視方法を用いてガスホルダーの監視を行う、ガスホルダーの監視方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ガイドローラーの回転異常を検出する、ガイドローラーの監視装置を提供することができる。
【００１３】
本発明によれば、ガイドローラーの状態をリアルタイムで監視でき、ガイドローラーの回転異常を直ちに検出できる。そのため、より早期に、例えば不回転となったガイドローラーの摩耗が大きくなる前など、ガスホルダーの天井部の傾斜が生じる前段階で、ガイドローラーの修理や交換等の対策を講じることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態にかかるガスホルダーの監視システムを模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるガイドローラーの監視装置の構成を示す構成図である。
【図３】本発明の実施例で使用した模擬試験機を示す模式図である。
【図４】本発明の実施例で得られた振動データの一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかるガスホルダーの監視システム１を模式的に示す斜視図である。なお、図１では、説明の便宜上、ガスホルダーの一部を透視した図を示している。
【００１６】
図１に示すガスホルダーの監視システム１は、ガスホルダー１０と、後述するガイドローラーの監視装置を具備する。
【００１７】
（ガスホルダー）
はじめに、ガスホルダー１０の構成の概略を説明する。本実施形態におけるガスホルダー１０は、乾式ガスホルダーである。ガスホルダー１０は、円形の底板（図示略）と、側板１１と、屋根部１２を備えている。側板１１は、底板の周方向に沿って間隔をあけて立設された基柱１３と、周方向に沿って延在する横梁（回廊）１４により支持されている。
【００１８】
ガスホルダー１０内には、天井部（ピストン１５）が設けられている。ガスホルダー１０は、ピストン１５により、その内部がピストン１５よりも下方の領域とピストン１５よりも上方の領域に仕切られており、前記下方の領域がガスの収容部を形成している。
【００１９】
ピストン１５の外周には、ガイドローラー１６がピストン１５の外周に沿って間隔をあけて設置されている。ピストン１５は、ガイドローラー１６がガスホルダー１０の内面を転動することで、ガスホルダー１０内に貯蔵されるガスの容量の増減に応じて自在に昇降可能とされている。
【００２０】
ガイドローラー１６には、側板１１を外側に押圧するように荷重がかけられている。そのため、ガイドローラー１６は、剛性を有する基柱１３に沿って転動するように配置されている。
【００２１】
また、ピストン１５の外周縁部には、ガス収容部に貯蔵されたガスの漏出を防止するため、シール機構１７が設けられており、ピストン１５とガスホルダー１０の内面との間がシール機構１７のシール油で封止されている。
【００２２】
（ガイドローラーの監視装置）
次に、ガイドローラーの監視装置の構成について説明する。本実施形態におけるガイドローラーの監視装置は、振動測定部と、前記振動測定部で測定したガイドローラーの振動データをもとに、前記ガイドローラーの回転異常を検出する演算部を有する。
【００２３】
図１に示すように、前記監視装置の振動測定部（振動計２０）は、ガスホルダー１０の基柱１３の外面に設置されている。なお、図１では、振動計２０に接続する電源ケーブル、振動計２０で測定したデータを送信する通信ケーブル等の記載を省略している。
【００２４】
本実施形態において、振動計２０は、基柱１３の各々にそれぞれ１つずつ設置されている。また、振動計２０は横梁１４の近傍に設置されている。そして、振動計２０は、当該振動計２０が設置された基柱１３の内面を走行するガイドローラー１６の振動を測定する。
【００２５】
図２は、本発明の一実施形態にかかるガイドローラーの監視装置２の構成を示す概略構成図である。図２に示すように、前記振動測定部で測定した振動データは、ガスホルダー１０外部の電気室２５内に配置したデータ収集部（データ収集ＰＣ）に送られた後、伝送部（無線ルータ２１）により無線伝送される。そして、操作室２６では、前記伝送部から無線伝送された振動データを表示部２２に表示するとともに、当該振動データをもとに演算部２３によりガイドローラーの回転異常を検出し、その結果を表示部２２に表示するように構成されている。前記演算部２３としては、例えば、コンピュータ等の計算機を用いることができる。
【００２６】
なお、前記電気室２５、操作室２６の設置位置は、特に限定されない。前記電気室２５、操作室２６は、それぞれガスホルダー１０の近傍、例えば、ガスホルダー１０に接するようにして設置されてもよいし、ガスホルダー１０から離れた位置に設置されてもよい。さらに、前記電気室２５と操作室２６を、別の建屋としてもよいし、同じ建屋としてもよい。ただし、遠隔でのガイドローラーの監視が可能になる点や、複数のガスホルダーの同時監視が可能となる点等からは、操作室２６は、ガスホルダー１０から離れた位置に設置されることが好ましい。
【００２７】
また、演算部２３の設置位置も、特に限定されない。前記演算部２３を、ガスホルダー１０、例えば前記基柱に設置した振動計２０の近傍に設置してもよいし、前記電気室２５内に設置してもよい。また、ガイドローラーの監視装置が表示部を備える場合、前記表示部の設置位置も任意である。前記表示部は、ガスホルダー１０、例えば前記基柱に設置した振動計２０の近傍に設置してもよいし、前記電気室内に設置してもよい。さらに、前記表示部は、これらの複数の箇所に設置されてもよい。また、前記振動計２０で測定した振動データは、本実施形態のようにデータ収集部を介して伝送されてもよいし、データ収集部を介さずに伝送されてもよい。さらに、前記振動データは、無線で伝送されてもよいし、有線で伝送されてもよい。
【００２８】
また、本実施形態では、振動計２０が基柱１３の各々にそれぞれ１つずつ設置されているが、振動計２０の設置方法はこれに限定されず、例えば、１本の基柱１３に、複数の振動計２０を設置してもよい。また、振動計２０をすべての基柱１３に設置しなくてもよく、例えば重点的に監視したいガイドローラーが走行する基柱に対応する基柱のみに振動計２０を設置してもよい。
【００２９】
また、本実施形態では、振動計２０が基柱１３の外面に設置されているが、基柱１３の内面に設置してもよい。ただし、この場合、振動計を耐ガス仕様や防爆仕様とする必要が生じることや、振動計の設置や管理のために作業員がガスホルダー１０内のガス収容部に立ち入る必要が生じることから、これらの必要が生じない基柱１３の外面に設置することが好ましい。
【００３０】
さらに、振動計２０は、横梁（回廊）１４の上面から高さ１．５ｍの範囲内に設置されることが好ましい。すなわち、振動計２０は、横梁１４の上面から高さ１．５ｍの範囲内で、かつ、基柱１３の外面に設置されることが好ましい。通常、横梁１４の上面には歩廊が設置され、作業員が通行できるようになっている。振動計２０を、横梁１４の上面から高さ１．５ｍ以内で、かつ、基柱１３の外面に設置することで、作業員が歩廊上から振動計２０の点検や修理等の作業を行なうことが可能になるため、作業の効率や安全性がより高められる。
【００３１】
（ガイドローラーの監視方法）
ガスホルダー１０には、製鉄所で生成したコークス炉ガス、高炉ガス、転炉ガス等の副生ガスが貯蔵される。そして、貯蔵されるガスの容量に応じて、ガスホルダー１０のピストン１５が昇降することでガスホルダー内のガス収容部の容積が調整されている。
【００３２】
上述したように、ピストン１５の昇降は、その外周に沿って設けられたガイドローラー１６が基柱１３の内面を転動することで行われる。
【００３３】
この際、ガイドローラー１６のベアリングが疲労破壊したり、或いは、基柱１３にかかる荷重によって基柱１３に歪みや座屈が生じこれが元となって、ガイドローラー１６が不回転となる回転異常を生じる場合がある。
【００３４】
ここで、複数存在するガイドローラー１６のうち１つが不回転となっても、その他のガイドローラー１６は転動可能であるため、ピストン１５は昇降を続ける。これにともない、不回転となったガイドローラー１６は、不回転の状態のままでガスホルダー１０の内面を上下方向に引きずられる。これにより、当該ガイドローラーの摩耗が大きくなり、遂にはピストン１５の傾斜に至る。
【００３５】
そこで、本発明では、基柱１３に、振動測定部（振動計２０）を設置し、ガイドローラー１６が基柱１３の内面を転動する際の振動データを測定し、前記測定した振動データをもとに、ガイドローラー１６が正常に転動している場合と、回転異常を生じた場合との振動データの差異等から、ガイドローラー１６の回転異常を検出する。なお、前記振動データとしては、特に限定されないが、例えば、振動振幅、振動速度、振動加速度、振動周波数等のデータを用いることができる。また、前記回転異常を検出する方法は、特に限定されないが、例えば、振動データの大きさが予め設定した設定値を超えたときに回転異常として検出する方法や、ガイドローラーが正常に転動している場合と回転異常を生じた場合の振動データを比較し、その差の大きさが予め設定した設定値を超えたときに回転異常として検出する方法等が挙げられる。
【００３６】
これにより、ガイドローラーの転動状態をリアルタイムで監視でき、ガイドローラーに不回転等の回転異常が生じた場合には、直ちにこれを検出することができる。そして、回転異常が生じたガイドローラーの修理や交換等の対策を講じたり、基柱の座屈が大きくなる前に補修等の対策を講じることができ、被害を最小限に抑えて、正常な操業状態へ戻すことができる。そのため、例えば不回転となったガイドローラーの摩耗が大きくなる前、基柱の座屈が大きくなる前など、ガスホルダーのピストン（天井部）の傾斜が生じる前段階で有効な対策を講じることができ、ピストン（天井部）の傾斜を未然に防止することができる。
【００３７】
さらに、本発明によれば、ガイドローラーの監視を、作業員がガスホルダー内に立ち入らずに実施できるため安全性が高い。加えて、本実施形態のように、ガイドローラーの監視装置の振動測定部で測定したデータを伝送部から操作室まで無線伝送すれば、操作室内でオペレーターがガイドローラーを監視でき、遠隔でのガイドローラーの監視が可能である。さらに、複数のガスホルダーを同時に監視することも可能であり監視効率に優れる。
【実施例】
【００３８】
図３に示す模擬試験機３０により、実機を想定した試験を行った。図３に示す模擬試験機３０は、模擬基柱３１上をガイドローラー３２を転動させたときのガイドローラー３２の振動を、模擬基柱３１に設置した振動センサ３３により測定するように構成したものである。
【００３９】
なお、前記模擬基柱３１としては、実機の基柱と同等品（幅３００ｍｍ、長さ２ｍ）を用い、ガイドローラー３２としては、実機のガイドローラーの予備品（重量６０ｋｇ）を用いた。そして、実機において、ガイドローラーが基柱の内面を正常に転動している状態を模擬した試験として、前記模擬基柱３１の表面に潤滑油（シール油）を塗布し、前記模擬基柱３１上をガイドローラー３２を１ｍ／ｍｉｎの速度で転動させたときのガイドローラー３２の振動データを振動センサ３３で測定した（転動試験）。また、実機において、ガイドローラーが不回転となった状態を模擬した試験として、ガイドローラー３２を点付け溶接して回転不可とした状態で、上記と同様の条件で、模擬基柱３１上をガイドローラー３２を１ｍ／ｍｉｎの速度で引きずって摺動させたときのガイドローラー３２の振動データを振動センサ３３で測定した（不回転試験）。そして、上記転動試験と不回転試験で測定した振動振幅、振動速度、振動加速度の比較および周波数解析を行った。
【００４０】
図４は、上記試験で得られた振動データの一例を示すグラフであり、図４中の（ａ）は、転動試験を行ったときの振動加速度（３つの振動センサ３３で測定した振動加速度（絶対値）の平均、以下同様）を示しており、図４中の（ｂ）は、不回転試験を行ったときの振動加速度を示している。図４に示されるように、ガイドローラーが転動している状態と、不回転となった状態とでは、振動加速度成分に差異があり、これを監視することでガイドローラーの状態を検知可能であることがわかる。具体的には、不回転試験では、不回転となったガイドローラーの動き始めで振動加速度が顕著に大きくなった。また、不回転試験では、振動加速度が、転動試験よりも全般的に大きくなった。このことから、例えば振動センサ３３でガイドローラーの状態を監視し、振動センサ３３で測定した振動加速度をもとに、より具体的には振動センサ３３で測定した振動加速度の極大値や平均値等の大きさを用いて、ガイドローラーが不回転となった回転異常を検出することができる。例えば、前記振動加速度の極大値や平均値が、予め設定した設定値を超えたときや、ガイドローラーが正常に転動している場合の振動加速度の極大値や平均値と比較してその差の大きさが予め設定した設定値を超えたときに、ガイドローラーの回転異常として検出することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  ガスホルダーの監視システム
１０  ガスホルダー
１１  側板
１２  屋根部
１３  基柱
１４  横梁
１５  ピストン
１６  ガイドローラー
１７  シール機構
２０  振動計（振動測定部）
２１  無線ルータ（伝送部）
２２  表示部
２３  演算部
３０  模擬試験機
３１  模擬基柱
３２  ガイドローラー（予備品）
３３  振動センサ
【図１】
2020173246.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2020173246.tif 000006