空気圧縮機の振動はどの程度であれば異常とみなされるのか？一般的な原因、監視指標および故障診断手法

空気圧縮機の振動はどの程度なら異常とみなされますか？

空気圧縮機の振動が異常かどうかを判断する際は、通常、国際標準化機構が公表している ISO 10816シリーズ規格または関連する国家標準。振動の評価は単一の数値にとどまるものではなく、機器の回転速度、出力および支持形式と密接に関連している。一般的には、振動烈度（振動速度の有効値）が回転機械の振動状態を評価するための核心的な指標である。

一般的な産業用空気圧縮機においては、振動速度の有効値が一定範囲内に収まっていれば、良好または許容可能な運転状態とみなされます。振動速度の有効値がメーカー出荷時の設定閾値を超過した場合、あるいは初期の基準値に比べて著しく急増（例えば2倍以上）した場合には、異常振動と判断されます。さらに、運転中に明確な周期的な衝撃音が発生したり、温度の異常上昇を伴う場合も、絶対値が規格外でなくても、警戒を要し、詳細な点検を実施する必要があります。

空気圧縮機の異常振動を引き起こす一般的な原因

空気圧縮機に異常な振動が生じる原因は多岐にわたり、主に以下のいくつかの要因に帰結されます。

• 回転子の不平衡：インペラまたは回転子の表面に汚れが付着したり、摩耗が不均一だったり、製造や組立時の誤差が生じたりすると、質量中心と回転中心が一致せず、遠心力によって振動が発生します。
• 軸系の不正中：モーターとコンプレッサーの主軸を接続する際、平行不整合または角度不整合が生じると、運転中に大きな付加曲げモーメントおよび振動が発生します。
• 軸受の摩耗または損傷：転がり軸受または滑り軸受において、疲労剥離、遊びの過大化、あるいは潤滑不良が生じると、運転が不安定になり、高周波振動が発生する。
• 基礎の緩みまたは共振：設備のアンカーボルトが緩んでいる、基礎の剛性が不十分である、あるいは設備の運転周波数が構造物の固有振動数に近づいて共振が発生する。
• 気流の脈動と配管の振動：往復式コンプレッサに固有の気流脈動は、配管系統の共振を誘発し、機組全体の振動を悪化させるおそれがある。

重要な振動監視指標

状態監視および故障診断においては、設備の健全性を総合的に評価するために、通常、以下の三つの次元にわたる振動指標が用いられます。

• 振動変位：主にロータの低周波振動状態を反映し、滑り軸受支持の大型低速コンプレッサにおけるロータの隙間および相対振動の評価に広く用いられる。
• 振動速度：振動烈度の核心指標であり、中間周波数帯の振動に最も敏感で、多くの中高速空気圧縮機の全体的な振動状態を評価する際の第一選択のパラメータである。
• 振動加速度：高周波衝撃信号に極めて敏感であり、転がり軸受の局所的欠陥や歯車の噛み合い異常など、高周波領域に現れる故障の早期検出に広く用いられます。

異常振動の原因究明と対処法

異常振動が発生した場合は、「外側から内側へ、簡単なものから複雑なものへ」という原則に従って点検・診断を行ってください。

• 基礎および接続の検査：まず、基礎ボルトの緩みや配管支持部の固定状態を確認し、外部の機械的緩みに起因する振動を排除してください。
• 中間再検査：レーザー式同軸調整装置などの精密測定機器を用いて、設備の熱状態または冷状態における規定条件下で、モーターと本体の同軸度を再調整する。
• 回転子の動的バランス：スペクトル解析により振動周波数が回転周波数と一致し、かつ位相が安定している場合は、ローターの現場での動平衡調整または工場への返送による静的・動的バランス補正を実施する必要があります。
• 軸受および潤滑システムの検査：潤滑油の油圧、油温および油質を点検し、必要に応じて振動スペクトル解析により軸受の状態を評価し、損傷した軸受は速やかに交換する。
• 気流脈動の制御：往復動式コンプレッサについては、オリフィス板の追加設置、配管経路の最適化、あるいはバッファタンクの増設により、気流脈動を低減し、配管振動を抑制することが可能です。