技術情報コーナー

新技術開発探訪

機械設備の維持管理における新しい取り組み

１． はじめに

２． 機械設備の傾向管理

近年ゲリラ豪雨や大型台風の襲来による水害が平成２０年３月に「河川用ゲート設備，河川ポン相次ぎ，各地に甚大な被害をもたらしている。こプ設備点検・整備・更新検討マニュアル（案）」のような災害から住民の生命・財産を守り，安全が策定され，これまでの画一的な維持管理内容をを確保するために社会資本として設置されるゲー

脱却し，設備の目的・機能および状態を総合的にト設備やポンプ設備などの使命は重大である。こ評価し，必要に応じた維持管理を行っていくといれら機械設備の多くは非常用設備であり，普段はう考え方が導入された。その中の大きな要素とし待機した状態で管理されているが，その要求性能て設備の「健全度評価」がある。

は必要なときに必ず発揮されなければならない。

この健全度評価の手法として，電流・圧力・振このような機械設備の管理数は増大している

動・温度など点検データの経時的な変化傾向を解

上，高度成長期に設置された設備では老朽化が懸析し，劣化状況を把握する傾向管理手法があり，念されており，維持管理費縮減と信頼性確保を両民間の常用系設備においては一般に取り入れてい立する合理的な保全方法が求められている。

る手法である。

また，河川構造物に対しては，平成２３年６月に策定された「河川構造物長寿命化及び更新マスタープラン」により，長寿命化および更新に関する３． 機械設備の効率的な維持管理の取り組み施策として当面取り組むべき方向が示された。

平成２０年度より，関東地方整備局管内の代表的当技術事務所では，民間の常用系設備の維持管な施設について，施設管理事務所が保有する維持理で導入されている「傾向管理手法」について，管理情報を収集しデータベース化した上で，必要非常用系設備に対する適用性の評価と導入手法のなデータを抽出・解析し，その結果を施設管理事検討を平成２０年度から行っており，その具体的な務所へフィードバックする取り組みを開始した。

解析事例を報告する。

この維持管理情報のデータベース化と傾向管理導入により下記の効果を期待するものである。
!

データベース化された長期的な維持管理情報の提供により，設備のカルテとして活用できる

５
４ 建設マネジメント技術

2012 年 6 月号

技術情報コーナー

関東技術事務所
データベース

施設管理事務所・設計，施工，運転，点検・維持管理計画の立案■維持管理データ
設備台帳

点検記録

運転記録
故障記録

設備台帳

点検記録

運転記録

理
維持管 集
収
ターデ

故障記録

整備記録

整備記録

データ解析
信頼性確保と経済性を両立する維持管理計画

現場への適用①状態監視項目や適正なしきい値設
定方法の提案②経過年数による点検項目・頻度や修繕メニューの提案③長期的な維持管理情報の提供

整 備

更 新図―１

機械設備の維持管理システム（データベース）

検時の電動機駆動電流値の傾向を解析した事例で映させた効果的な維持管理計画を策定できる。

ある。平成９年に３台の水中ポンプ（０．
５m３／s×"とともに，故障傾向や過去の更新履歴などを反非常用系設備の状態を評価できる計測項目を３台，１台予備）を設置，点検により羽根車の腐抽出し，健全度の判断基準となる正常値と異常食が確認され平成１９年度末に更新した。本事例で値の境界となる「しきい値」を設定することで，は，腐食していた羽根車の状態と，電動機駆動電日常管理における不具合の回避につながる。

流値の関係に着目した。

上記の効果により，これまでにない傾向管理を!

解析結果基本にした健全度評価を行うことで，維持管理費駆動電流値測定を解析した結果を図―２に示縮減と信頼性確保を図ることが可能となる。ます。この事例では，羽根車の腐食を発見し交換した，これまでに実施した実績は，地方整備局内のた平成２０年以前のデータは一見安定しているよう同様な施設の維持管理に応用することができ，保に見える。しかし，羽根車交換後の駆動電流値を全計画や技術改善検討の指標を提供することがで正常値として見た場合，それ以前の電流値は全般きると考える。

的に低い。このことからポンプ腐食などによって羽根車の隙間が大きくなり，電動機負荷（排水４． 解析事例量）が少なくなっていることが推測できる。
"! 水中ポンプの駆動電流値解析から得られた知見
評価手法として，駆動電流値測定により不具合不具合が発生したB道路排水設備について，点図―２の予兆発見の可能性が判明した。水中ポンプの分水中ポンプの駆動電流値測定結果

建設マネジメント技術2012 年 6 月号 ５５

技術情報コーナー

解整備や更新時期の判断指標として活用できる可適正な平均値を求めることや，水位条件による変能性がある。今後同型機の羽根車の交換時期を電動を勘案した補正の実施である。

流値の変化から予測できると考えられる。
ただし，本事例では設置当初から平成１５年まで!

エンジン−クランク軸の微少変形の正常時のデータを得られなかったため，電流値

K揚排水機場は，昭和５９年に６台（１０m３／s×５が低下していく経時的な変化の傾向を掴むことが台；揚 排 水 兼 用，３０m３／s×１台；排 水 専 用）のできなかった。非常用系設備の傾向管理手法を確ポンプが設置され稼働している。本事例は，エン立する上で，各施設における維持管理情報のデー

ジンクランク軸の歪みの増加（デフレクション計タベース化を急ぐ必要がある。

測値の増加）を把握し，故障に至る前に対処した" 解析に基づく傾向管理方法の検討

状態監視保全の成功例である。

駆動電流値の「しきい値」については，羽根車エンジンクランク軸は，ピストンの上下往復運交換後の正常運転した平均値（正常値）に対して動をクランク軸の回転運動に換える重要な部品で標準偏差の３倍を目安として提案した。しきい値

あるが，歪みが増大すると破損の原因になる。

は，状態を示す計測値の変動を見て分解整備を行!

デフレクションの経年変化の整理

うきっかけをつかみ，故障に至る前に対策を採る

クランク軸の歪みを確認する指標としてデフレためのものである。今回設定したしきい値は，精クションがあり，軸を回転させ所定の位置でクラ度を高めるために今後の点検実績や故障実績に基ンク部の幅を計測する。クランク軸に歪みが生じづいて，設定値を変えていく必要がある。具体的

ると，位置によりデフレクションに変化が生じる。には，微小な上昇下降を繰り返す間隔を把握し，解析対象設備におけるエンジンのクランク軸の図―３写真―１エンジンのクランク軸デフレクション測定結果

エンジン−クランク軸
図―４５６ 建設マネジメント技術

2012 年 6 月号

エンジン−クランク軸の変形状況

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デフレクションを測定した結果を図―３に示す。

測項目・方法や判定基準などの検討・設定が課題

また，クランク軸はエンジン内部の写真―１に示となる。そのためには，前述の維持管理情報のデした箇所に設置されており，変形状況を図―４にータベース化を急がねばならない。また，データ示す。クランク軸の歪みは徐々に増大傾向にあの信頼性を確保するため，計測環境や個人差の影り，２００
７年以降はメーカーの定める修正限度上限響を低減させるマニュアル整備等も必要となる。

を超過したため，詳細点検を実施したところ，ク

現状の「河川用ゲート設備，河川ポンプ設備点

ランク軸の上下方向に２．
５mmの軸心ずれが発生検・整備・更新検討マニュアル（案）」に示されしていた。

る「健全度評価」は，時間計画保全，状態監視保! 解析から得られた知見

全双方の要素と設置条件等の評価を組み合わせた

本来，デフレクションが急に変化することは少総合評価になっている。河川ポンプ設備におけるないため，傾向管理を行うことで整備時期や整備過去の重大な故障事例では，主原動機に関連する内容の特定が容易となり，計画的な維持管理の推ものが最も多く，次いで主ポンプ関係が多い。こ進に寄与できると思われる。大型エンジンにおいれら主要機器は不可視の部分が多く，時間計画保てデフレクションが変化する原因を特定すること全が主流であるが，維持管理情報から統計的に主は難しいが，エンジン架台の沈み込みといった土要機器の劣化傾向を把握し，時間計画保全の精度木構造物の変状の影響も大きいと考えられるたを高める必要がある。

め，管理データの変化を見ながら土木構造物の状また，さらに高度な傾向管理を実現するために態把握も必要に応じ実施していく必要がある。

は，現状の標準的な点検内容に加え，原動機の潤" 解析に基づく傾向管理手法の検討

滑油分析による構成機器の摩耗・劣化の把握や，デフレクションの修正作業は，主軸の継ぎ手を主ポンプ主軸の振動解析について導入を検討する

外して実施する比較的大きな作業であり，いつで余地がある。当技術事務所では，ポンプ設備の主もできる作業ではない。本解析結果から，デフレ原動機や減速機の潤滑油を対象に，溶解成分を分クションの推移を監視し，適切な時期に調整を実析するSOAPおよび含まれる粒子分を分析するフ施することが可能であると言える。しかしながェログラフィの適用性を検討しているところであら，調整後の変化サイクルにも着目する必要がある。

り，短期間に増大を繰り返す場合は，土木構造物の変異など原因究明に努め，根幹の対策についてこれらの取り組みをバランスよく進め，より効果的な維持管理手法の確立に貢献したい。

検討する必要がある。
【参考文献】

５． 今後の課題

１） 林輝，武田直人：「機械設備の効率的な維持管理手法〜H２
１年 度 の 解 析 事 例〜」『ぽ ん ぷ２
０１
１年３月 号』（社）河川ポンプ施設技術協会掲載 国土交通省関東

今回は，二つの事例における傾向管理手法の適地方整備局関東技術事務所

用性について紹介したが，他にも振動値の変化が

２） 田中義光：「河川ポンプ設備の信頼性と経済性を考

軸受の故障を表していた事例，系統機器（潤滑油慮したマネジメント手法」２００９年１０月 土木研究所

ポンプ）の吐出圧の変化によってポンプの変調を

３）「河川用ゲート設備点検・整備・更新検討マニュアル（案）」「河川ポンプ設備点検・整備・更新検討マニ捉えた事例などがあった。今後は個別の事例を基

ュ ア ル（案）」２００
８年３月 総 合 政 策 局 建 設 施 工 企 画に，各設備の適切な傾向管理を実施するための計課，河川局治水課

き

国土交通省関東地方整備局関東技術事務所施工調査課

機械調査係長建設マネジメント技術

ど ぐちみつる木戸口充

2012 年 6 月号 ５７