冷却塔ギアボックスは、顧客の要求に対応するために進化しました

プロセスの熱除去を必要とする業界では、多くの場合、熱負荷に対応するために現場で設置された冷却塔が使用されます。冷却塔には大きなファンと強力なモーターが搭載されているため、過度の騒音、振動、費用など、多くの課題が生じる可能性があります。これらの課題に対処するためにギアボックスが採用されています。

ギアボックスはトルクを倍増させる重要な役割を果たします

ギアボックスは、冷却塔の流入モーターから流出ファンへの回転速度を下げるための減速機として使用されます。化学プロセスや電力産業などの大容量生産プラントを運営する企業は、大量の熱除去能力を備えた冷却塔を必要としています。ギアボックス技術がなければ、ファンが必要とするトルクを直接処理するには冷却塔のモーターが巨大になります。これほど大きくて重いものは、高価すぎて実用的ではありません。代わりに、ギアボックスからの減速がトルク乗数として機能し、モーターを適切なサイズに保ち、機械システム全体の費用対効果を高めます。

ギアボックスによる減速は、冷却塔ファンの性能も最適化します。ファンの直径が大きくなるにつれて、許容可能な音と振動のレベルを維持し、ファン自体の構造上の完全性を確保するために、ファンの速度を下げる必要があります。モーターとファンに関連する不適切なギアボックスのサイジングは、過度の振動、大音量の動作、およびタワーの構造的損傷を引き起こす可能性があります。

大規模な冷却塔のアプリケーションでは、ファンは通常 100 ～ 200 rpm の速度で動作します。最も一般的なモーター速度は 1800 rpm であり、必要なファン速度を達成するには、平均的なギアボックスでモーター速度を約 9 ～ 18 倍下げる必要があります。このギアボックス比、ファン ブレードの設計、およびファン ピッチの正確な組み合わせは、特定の用途における冷却塔の特定の性能とエネルギー効率に貢献します。

冷却塔の顧客は、一般的なギアボックスの問題に対する解決策を求めています

冷却塔のオペレーターと保守エンジニアは、ギアボックスの操作とサービスに関連するいくつかの一般的な問題点を挙げています。

• 問題 1: 動作温度が高いため、動作サイクルが短くなり、ギアボックスの故障が早まり、予期しないダウンタイムが発生する可能性があります。

• 私問題 2: 過度の騒音と振動レベル。自治体の騒音違反、従業員の安全上の問題、機器の疲労、早期故障につながる可能性があります。

• 問題 3: 冷却塔内の極端な温度と湿度の条件は、機械システムを急速に劣化させ、騒音レベルとベアリングの寿命に影響を与える可能性があります。

• 問題 4: ベアリングの早期故障とピニオン シャフトの過度の摩耗。

• 問題 5: ギアボックスのオプションと選択肢が少なく、定期的または非定期的な保守と交換をサポートする

ギアボックス設計の進歩がユーザーのニーズに対応

継続的な製品研究開発活動により、最近のいくつかの設計革新と製品強化が行われました。SPX Cooling Technologies のエンジニアは、プラント マネージャーやメンテナンス エンジニアが最も頻繁に挙げる 5 つのギアボックス運用上の問題に対処するために、次のソリューションを特定しました。

解決策 1: 高い動作温度に対処するには、ハウジングに設計された一体型の「冷却フィン」を備えたギアドライブを選択してください。滑らかな鋳造の代わりに、冷却フィンは表面積を増やし、冷却塔のファンによってギアボックス上に空気が引き寄せられるため、熱除去が向上します。たとえば、Marley Geareducer® ブランドのギアボックスには冷却フィンが含まれており、他の冷却塔ギア ドライブと比較して表面積が 25 ～ 47% 増加しています。Geareducer には、大きな内部オイル ポートも組み込まれており、オイルを十分に循環させ、全体的な動作温度を下げることに貢献しています。 

結果： オイルの寿命が延び、必要なオイル交換が少なくなり、ギアとベアリングが適切に潤滑されて、性能と耐用年数が最大化されます。

解決策 2: ギアボックスに関連する過度の音と振動レベルを抑えるには、堅牢な金属鋳物を選択してください。冷却塔の負荷に特有の莫大なトルクとスラスト負荷に関連するケースのたわみを最小限に抑えるように設計されたギアボックスを選択してください。たとえば、Marley Geareducers は最大 40% 厚い鋳物を特徴としており、冷却塔サービス用に特別に設計および製造されています。 

結果： 静かで安全な作業環境、金属疲労の軽減、耐用年数の延長。

解決策 #3: 冷却塔のギア ドライブがさらされる極端な温度と湿度の条件に対抗するために、ケース接続ポイントのスチール シムには利点があります。たとえば、プラスチック製のバージョンの代わりにスチール製のシムが、すべての Marley Geareducer の設計に組み込まれています。タワー内の温度と湿度の条件にさらされたプラスチック製のシムは、時間の経過とともにクリープし、公差の変化を引き起こし、ベアリングの音と寿命に影響を与える可能性があります。 

結果： スチール製のシムは、極端な動作条件下でも適切なギア設定を維持し、ギアの音を制御します。

解決策 4: 軸受の早期故障やピニオン シャフトの過度の摩耗を防ぐために、頑丈な複列中間軸受を使用してください。100,000 時間の軸受寿命は日常的に達成可能です。ピニオン シャフトに対して摩耗するリップ タイプ シールの代わりに、シャフトの摩耗を防止する固定ステータ シール面を備えたプレミアム グレードのアイソレータ タイプ ベアリング オイル シールも推奨されます。たとえば、Marley Geareducers には Inpro/Seal* ベアリング アイソレーターが組み込まれており、シャフトの過度の摩耗によるマイナス面なしにシールの寿命を延ばします。 

結果： 頑丈な複列ベアリングとオイル シールを使用することで、ギアボックスを早期摩耗から保護し、耐用年数を延ばすことができます。 

解決策 #5: ギアボックスの修理または交換のオプションと、定期的または予定外のメンテナンスの選択肢を拡大するには、ギア ドライブに関する特定の知識と冷却塔コンポーネントの豊富な在庫を備えた信頼できるサプライヤーを選択してください。たとえば、LATINO Cooling Technologies は、Marley と Amarillo の両方のブランドのギアボックスの検査、修理、および再構築の経験を積んだ専任の社内ギアボックス評価チームを提供しています。ギアボックスの修理は、ジョブ ショップに委託するのではなく、SPX 製造工場で完了します。完了を早め、遅延や追加費用を回避するために、工場への往復の輸送が含まれています。

交換プロセスを簡素化する新しいオプション

最近の LATINO エンジニアリングの革新は、Marley Geareducer ラインの拡張です。2017 年初めにデビューした新しい M シリーズ Geareducer は、現在 Marley Geareducer を採用していない現場で建てられたタワーのギアボックスの交換を簡素化します。M シリーズは、Amarillo ブランドのギアボックスの直接的な「ドロップイン」交換品であり、ギアボックスの交換手順を大幅に簡素化する一致するフットプリントを備えています。

ギアボックス交換の実行可能な新しい代替手段は、プラント オペレータにとって重要です。M シリーズでは、ファン ハブ、ドライブシャフト、アダプター プレートなどの時間のかかる変換部品と、それらに必要な追加の材料費と現場作業時間が不要になります。現場での時間と労力の削減は、より安全な設置とタワーの全体的なダウンタイムの短縮を意味し、プラントのより信頼性が高く手頃な価格の設置を意味します。

M シリーズは、堅牢なハウジングとベアリングの実証済みの長寿命と性能を、最新のシール強化と組み込みの振動トランスデューサの取り付けと組み合わせています。大規模な修理や再建が必要になる前に、適切なメンテナンスを行うことで、12 年から 15 年の信頼できるサービスを提供することが期待できます。外部ポンプ、フィルター、またはクーラーを適切に実行する必要がないため、顧客は予想外の余分なコストや、問題になる可能性のあるその他のアドオン コンポーネントを節約できます。M シリーズ Geareducer は、お客様が産業用グレードの冷却塔ギアボックスに求めるソリューションを提供します。

信頼性の高いギアボックスが「サービス不安」を軽減

プラント オペレータとメンテナンス エンジニアは、予定されているかどうかにかかわらず、さまざまな冷却塔サービスの問題を効果的に管理する必要があります。最も一般的な問題点に対する常識的で長期的な解決策を見つけることは、定期的なメンテナンスと修理作業を簡素化するだけでなく、サービスに対する不安を軽減するのに大いに役立ちます。信頼できるギアボックスと信頼できるサプライヤーは、メンテナンスとサービスの問題を危機モードではなく体系的に管理できるという安心感を提供します。

著者について、ジェローム・ジェニングス

Jerome Jennings は、カンザス州オーバーランド パークに本拠を置く LATINO Cooling Technologies の現場組み立てコンポーネントのグローバル プロダクト マネージャーです。