ペレットミルのモーター過負荷：6つの原因と1つのテスト順序

過負荷リレーがトリップし、ミルが停止し、オペレーターがリセットする。そして20分後、またトリップする。3回目のリセットの頃には、話はモーターそのものへと移っている——年式、巻線、供給元が不良品を送ったのではないか、といった具合に。

しかし、たいてい見当違いの場所を疑っている。リングダイ式ペレットミルの主モーターは、おがくずの含水率から始まり、ローラーとダイの隙間で終わる一連の流れの最後に位置する部品だ。この流れの負荷が高まると、モーターは電流を引くことで、やがてはトリップすることでそれを知らせる。モーターを直しても、故障は再発する。トリップを正しく読み解けば、1時間で原因にたどり着ける。

ブレーカーではなく、まず電流を見る

すべてのモーターには銘板に全負荷電流（FLA）が記載されている。過負荷保護は、その数値を基準に設定されるのであって、ミルが調子の良い日にたまたま引く電流を基準にするのではない。中国のあるミルメーカーは、自社の設定基準を次のように公表している。 FLAの105～110%を設定基準とするこれは妥当な範囲だ。原料の含水率が一時的に高くなる状況を乗り切れる程度に高く、巻線を保護できる程度に低い。

したがって、何かに触れる前に4つの数値を記録すること。トリップした瞬間の電流値、モーターのフレーム温度、フィーダー設定、そして稼働していたバッチの含水率だ。トリップ電流がリレー設定値付近であれば、ミルは実際に過負荷であり、原因は上流側にある。設定値を大きく下回ってトリップするなら、リレーの設定ミスか、保護装置が負荷とは無関係の異常を検知している。

この一点を見分けるだけで、ほとんどの当て推量が省ける。FLAの100%でトリップするミルは、能力以上のことを要求されている。FLAの60%でトリップするミルは、供給量とは無関係の電気的または機械的な問題を抱えている。

原因1：原料が湿りすぎている

水分はダイ内では潤滑剤であると同時にモーターへの負荷でもあり、そのバランスは狭い。Biomass Connectは、ペレット化に適した含水率の範囲を10～15%とし、これを超えると耐久性と密度が低下するとしている。

この範囲を超えると何が起きるかは、機械的な問題だ。プレスチャンネル内で蒸気が瞬間的に発生し、材料はせん断されずに塗れ広がり、孔が詰まり始め、フィーダーを絞る速度よりも速く抵抗が上昇する。電流が上昇し、摩擦エネルギーが発生しにくくなるためダイ温度は低下する。そして冷えたダイを見たオペレーターは、しばしば最悪の対応、つまり供給量を増やしてしまう。

確認すべきは、乾燥機の出口ではなく、ミル入口での含水率だ。雨季には1時間に1回、実際にフィーダーに入る材料を手作業でサンプリングすること。乾燥機出口の計測器が示すのは乾燥機が行った結果であり、ベルト、バッファビン、戻り微粉のいずれもがダイに到達する前に含水率を変えてしまう。

原因2：ダイの詰まり、摩耗、または仕様の誤り

部分的に詰まったダイは、典型的な緩やかな過負荷だ。孔の半分が前回の湿った運転で硬化した材料で塞がれているため、同じ処理量をより小さな開口面積に通さなければならない。電流が上昇し、生産量が低下し、症状はまるでモーターが疲弊しているように見える。

摩耗は逆の兆候を示すが、結果は同じだ。楕円形に摩耗した孔からは材料が不均一に漏れ、負荷は上昇ではなく脈動し、ペレット品質が低下する。使用寿命を全うしたダイは、安く稼働するダイではない。

さらに仕様の誤りもある。圧縮長が原料に適していないダイだ。短すぎるとペレットが崩れるため、オペレーターは補うためにローラー間隙を詰め、その代償をモーターが払うことになる。長すぎると、その供給量では通過できないチャンネルに材料を押し込むことをミルに要求することになる。 圧縮比を正しく読み解くこと は、次のダイを発注する前に1時間かける価値がある。

原因3：ローラー間隙とローラーの状態

ローラーシェルとダイ面の間隙が、ミルが1トンあたりどれだけの負荷で稼働するかを決める。詰めすぎると、ローラーが金属同士の接触で稼働し、原料がなくても電流が高止まりし、ダイ面は鏡のように磨かれてしまう。緩すぎると、ローラーは滑る。ミルは回り、電流も正常に見えるが、ほとんど何も出てこない。オペレーターはこれを原料の問題と誤解し、フィーダーをさらに開いて対応しがちだ。

ダイを停止させ、ローラーをフリーにした状態で間隙を確認し、同時にローラーシェルの溝付き摩耗も点検すること。溝の付いたシェルは不均一に把持し、一日の大半はゲージ上で正常に見えるミルでも、リレーをトリップさせる脈動負荷を生む。

原因4：満杯のままミルを起動すること

ペレットミルは、フィーダーを停止した空の状態で起動するものです。空のダイではブレークアウェイトルクは低くなります。停電後にダイが固まったまま同じミルを起動すると、モーターは圧縮バイオマスの塊を引き剥がすよう要求されることになり、これはモーターが経験する最も過酷な負荷であり、繰り返し耐えられるようにはどの過負荷曲線も設計されていません。

これを防ぐ習慣は2つあります。第一にインターロックです。フィーダーが停止しダイが空でない限り主モーターは起動してはならず、主モーターがトリップしたらフィーダーは即座に停止すべきです。第二に、計画外停止後の起動手順です。ミルをジョグ運転して音を聞き、ダイが満杯なら無理に押し通さず手作業で清掃します。主駆動部のシャーピンや安全カップリングも同じ理由で存在します。装備されている場合は、必要になる前にその位置を確認しておいてください。

大型ミルでは、ダイの質量とプーリーを定格速度まで立ち上げる助けも必要で、この用途でスターデルタ始動やソフトスタートが一般的なのはそのためです。この市場を扱うモーターサプライヤーも、空始動要件とシャーピン保護について同じ表現で説明しており、自社の盤がこれと一致しない場合の照合に役立ちます。誰かが盤を「簡素化」するために始動器を直入れコンタクタに交換した場合、起動時のトリップや、プラント全体が感じる電圧低下を覚悟してください。

その ペレットミル用モーター選定の注意点 あるモーターメーカーの資料も同じ点を指摘しています。主モーターは数時間にわたりほぼ全負荷で運転されるため、始動と保護の設計は些細な事柄ではありません。

原因5：電源が銘板の想定と異なること

これは、ミルがほとんどの時間は正常に運転されるために見逃される原因です。通常の原因は電圧不平衡であり、三相モーターへの影響は多くのプラントエンジニアの予想を上回ります。

その 米国エネルギー省（DOE）のモーターシステム指針 はこれを明確に述べています。モーター端子での不平衡は1%未満に保つべきであり、それを超えるとモーターはNEMA MG-1に従って減定格しなければならず、ほとんどのメーカーの保証は無効になります。温度上昇のペナルティは単純な関係に従います。上昇分は不平衡率の二乗のおよそ2倍です。温度上昇80 °Cのモーターが2%の不平衡で運転されると、約6.4 °C上昇します。巻線温度が10 °C上昇するごとに絶縁寿命は半減するため、小さな不平衡も積み重なってモーター寿命を短縮します。

数値はすぐに悪化します。DOE自身の 電圧不平衡に関する計算例 では、3%の不平衡で巻線温度が約18 °C上昇し、期待絶縁寿命がおよそ4分の1に短縮され、5%の不平衡ではモーターの設計余裕を超える上昇が生じることが示されています。

電圧不平衡にはよくある原因があります。同じ変圧器に単相負荷が不均等に分散している、変圧器バンクが負荷に対して小さすぎる、力率改善コンデンサが劣化している、端子が緩んでいるなどです。いずれも特殊なものではなく、誰かが測定するまで見えないものです。クランプメーターと端子での10分間の測定は、リレーを1週間リセットし続けるよりも多くのことを教えてくれます。

原因6：モーターは過負荷ではなく、焼かれている

過負荷トリップと過熱トリップはパネル上では同じに見えます。違いは、一方はトルクに関するもので、もう一方は放熱に関するものだということです。

ペレット工場は粉塵の多い場所であり、TEFCモーターのファンカバーは粉塵の罠です。冷却フィンの上のおがくずの層は、85%の負荷で運転しているモーターを、巻線がそのクラス限界を超えるまで追い込む可能性があります。空気の流れがない隅に設置されたモーターや、モーターの定格周囲温度を超える夏の周囲温度が加わると、保護は電流ではなく温度でトリップします。

確認は物理的なものです。フィンが詰まっていないか、ファンが損傷していないか、ファンカウルが潰れていないか、モーター脚がこぼれ物に埋もれていないか、周囲温度は建物の扉ではなくモーターの位置で測っているか。次に端子箱の絶縁変色を確認し、計器があれば巻線抵抗を測定します。夏の午後にトリップし冬は一晩中運転するモーターは、負荷ではなく冷却について語っています。

現場で有効なトリアージ順序

ミルがトリップし原因が明らかでない場合は、この順序で作業します。安価で迅速なものから時間と費用のかかるものへと進み、給電を確認する前にモーターを外してしまうというよくある間違いを避けられます。

その後、良好な運転とはどのような状態か

適切にサイズ設定され、適切に供給されるミルは、電流が狭い範囲で変動しながら、FLAの85～95%で何時間も運転します。これはミルが酷使されているのではなく、正常に使われている状態です。それを維持する制御は、メインモーター電流で駆動されるフィーダーであり、機械はトリップする前に負荷を下げます。トリップした後ではなく。

各シフトの開始時に、水分とダイの稼働時間と併せて電流値を記録してください。3週間分の記録があれば、リレーよりも早くダイの詰まりやローラーの摩耗を発見でき、能力の主張と工場の実情が食い違った際にサプライヤーへ示す根拠にもなります。当社の ペレットミルのトラブルシューティングガイド は、同じパターンに従うその他の故障を扱っており、また スペアパーツリスト は、ダイ交換でラインが1週間停止しないよう、在庫しておくべき部品を扱っています。

モーターを修理するか交換するか：4つの判断基準

モーターはいずれ故障します。その判断は通常価格で行われますが、代わりに以下の4点で判断すべきです。

最初の行について1点注意があります。巻き直しは巻線を復元するだけで、原因は復元しません。湿った原料で6か月間ミルがトリップし、モーターを2回巻き直したなら、3回目の故障はモーターの姿をしたプロセス上の問題です。水分管理、ダイ、電圧不平衡を修正すれば、次のモーターは長持ちします。これらを無視すれば毎年モーターを買うことになり、400ドルの水分計とクランプメーターよりはるかに高くつく習慣です。

新しいミルを選定し、電気面を最初から適切にサイズ設定したい場合は、供給電圧、変圧器容量、年間運転時間をサプライヤーに伝えてください。2 t/hのラインではメインモーターが敷地内で最大の単一負荷であり、これら3つの数値なしで選ばれたミルはカタログだけで選ばれたミルです。