回転機の軸受劣化は、初期段階では微小な振動変化として現れ、やがて温度上昇や異音へと発展します。
「振動」と「温度」を同時に観察する相関診断は、故障の芽を早期に捉える最も実用的な方法のひとつです。
軸受劣化と物理的サイン
軸受の損傷は段階的に進行します。温度・振動・音のどこに着目するかで、故障をどの段階で検出できるかが変わります。
| 劣化段階 | 主な現象 | 検知しやすい指標 |
|---|---|---|
| 初期摩耗（グリース劣化） | 摩擦係数上昇、微振動発生 | 高周波振動（10〜20kHz） |
| ピット発生 | 転動面局所損傷、断続的ピーク | 加速度成分（m/s²） |
| 進行損傷 | 発熱・潤滑不足・振動拡大 | 軸受部温度上昇（＋10〜20℃） |
| 末期破損 | 異音・振動急増・金属片混入 | 音響・温度急上昇 |
温度と振動の関係性
軸受温度は潤滑状態の悪化・摩擦増大を反映し、振動値は機械的な損傷・アンバランスを反映します。
両者を同時に監視することで、異常の「発生源」と「進行度」を判断できます。
| 現象 | 振動傾向 | 温度傾向 | 主な原因 |
|---|---|---|---|
| グリース切れ | 高周波振動増加 | 徐々に上昇（時間経過） | 潤滑剤蒸発・劣化 |
| 芯ずれ・アンバランス | 1×, 2×成分上昇 | 局所的に高温 | カップリング位置ずれ |
| 転動面損傷 | 広帯域ノイズ＋高周波ピーク | 温度変動大 | 疲労ピット・異物混入 |
| 軸受焼付き | 全帯域振動急増 | 急上昇（＋30℃超） | 潤滑消失・過負荷 |
診断データの取り方
- 測定点設定：軸受外輪部（DE側/非駆動側）に加速度センサ＋温度センサを設置
- サンプリング：振動は高分解能FFT（10kHz以上）、温度は1秒間隔で同時計測
- 同期：振動ピーク発生と温度上昇タイミングを比較
- トレンド管理：時間軸で両データをグラフ化し、相関係数を算出
振動上昇が先行していれば機械的劣化、温度上昇が先行していれば潤滑・熱伝達の問題が疑われます。
実際の相関グラフ例（概念）
- 初期段階：振動変化が小さく温度安定 → 正常
- 劣化進行：振動RMS値上昇後に温度上昇 → 軸受摩耗
- 末期段階：振動急増＋温度急上昇 → 焼付き直前
判定の基準値（目安）
| 指標 | 正常範囲 | 注意 | 異常 |
|---|---|---|---|
| 振動速度（mm/s RMS） | 3.5以下 | 3.5〜7.1 | 7.1以上 |
| 軸受温度（℃） | 60以下 | 60〜75 | 75以上 |
| 温度変化率（℃/h） | <1 | 1〜3 | >3 |
代表的な診断機器とメーカー
| メーカー | 特徴 |
|---|---|
| 日置電機（HIOKI） | 振動＋温度ロガー対応。トレンド管理に適す。 |
| キーエンス（KEYENCE） | 固定式振動センサ＋温度カメラを統合監視可能。 |
| 小野測器（ONO SOKKI） | 高速FFT解析機能で周波数特性の把握に強い。 |
| 横河電機（YOKOGAWA） | プラント常時監視用データロガーを提供。 |
診断のコツと注意点
- 温度と振動を同一時間軸でログ取得（同期が最重要）
- 温度は周囲環境温度との差（ΔT）で管理する
- 振動の周波数成分を特定し、原因（軸受・回転・電動機）を切り分け
- 再注油後の温度低下を確認し、潤滑状態を定量評価
データ化と運用例
Excelやクラウドダッシュボード上で「温度×振動」マトリクスを作成し、各機器の健康度をRAG表示する運用が効果的です。
- G（正常）：ΔT < 10℃、RMS < 3.5 mm/s
- A（注意）：ΔT = 10〜20℃、RMS 3.5〜7.1 mm/s
- R（異常）：ΔT > 20℃、RMS > 7.1 mm/s
まとめ
軸受温度と振動の相関診断は、単独測定では見落としがちな「初期異常」を数値で把握できる手法です。
定期的なデータ蓄積とトレンド分析により、設備の健康状態を可視化し、故障前に確実なメンテナンス判断を行いましょう。
