システム新電極昇降制御システム最先端技術への取り組み最先端技術への取り組みリニューアブルエナジーリニューアブルエナジーコア技術コア技術SCROLLギアレス超高速モータ&ドライブシステム超高速技術がない世界、それは...。生産性向上や経済的発展は、私たちの社会的地位の向上、人々の暮らしを豊かにする上で欠かせない要素です。省エネや地球温暖化など環境への配慮を両立することが困難でした。運転効率向上など、複雑な課題の解決を可能にするTMEICの技術力。保守費用削減や運転効率向上の切り札として期待される既設タービンの電動化。環境対策と、メンテナンス/オペレーションコストの軽減、エネルギーバランス最適化を支援します。蒸気タービンやガスタービンは、熱効率の面では有利な駆動機とはいえません。環境やエネルギー効率といった、現代社会のニーズに対応するのは、難しいと言えるのでは無いでしょうか。定期的なメンテナンスのための停止期間が必要となることなど、ランニングコストの増大やプラント稼働率の低下を招いています。した課題を解決する切り札として期待されるのが、蒸気タービンやガスタービンに代わってモータを利用する既設タービンの電動化です。電力会社発電所の発電効率を含めてもトータルな効率は50%近くなります。3〜4年はメンテナンスなしで連続運転が可能なため、ランニングコストやプラント稼働率の点でも有利です。モータ駆動にも問題はないわけではありません。増速ギアを介して回転数を確保したうえでコンプレッサを駆動する必要があり、増速ギアで余計なロスが発生してしまうことです。必要なのは、タービンに匹敵する回転速度を実現する超高速モータでした。一般的に従来のモータと比較して、非常に高い回転数に対応する必要があり、例えばロータの強度や振動対策など、様々な技術的課題の克服が求められます。した課題を解決したのが、TMEICが長年培ってきたモータ設計・製造技術です。超高速モータでは、多くの場合、高速回転に耐えるため、積層構造を持たない鉄心を回転子(ロータ)とするソリッドロータ※︎1が用いられますが、ソリッドロータは、電流を回転力に変換する効率が低下するという弱点を持っています。そのためTMEICは、一部の場合を除き、一般のかご型モータ同様に、効率向上を図る為に積層鉄心ロータを採用しています。固定パルスパターン制御方式を採用し、モータが発生するトルクリップルを低減しています。自動的に再起動してモータに擾乱が発生しないように制御します。合わせてインバータ自身の電圧を発生させるため過渡的な電流が流れません。電気的にも、機械的にも、ショックを与える事なくモータをスムースに再加速させることができ、さらに、極めて短時間で通常の稼動状態に復帰するため、コンプレッサの速度・圧力低下も最小限に留めることが可能です。長崎事業所に常設の負荷試験設備(25MWまで)を利用し、インバータとモータの組み合わせ試験を実施することが可能。プラントごとに異なる要件に合わせた試験を実施することができます。従来、既設タービンの電動化では、モータに増速ギアを装備するため、コンプレッサトレイン上に増速ギア設置スペースを確保するための基礎拡張が必要となることも多く、プラント全体の大規模な改修に伴うコスト増やプラント停止期間の長期化につながっていました。設置スペースの拡大などの大規模改修を行うことなく、既設タービンの電動化を可能にします。高効率の実現で省エネを支援ギアレス超高速モータ&ドライブシステムの運転効率は93%以上と、最大で単体効率が40%程度のタービン駆動に比較して大幅な改善が可能です。原油換算にて8200kl/年でした。排出量削減が可能になります。モータ×3台に置換えた事でCO2を約22,000ton/年相当量削減しました。既設タービンの電動化によって、メンテナンス周期を長くすることができ、メンテナンスコストを下げることができます。万が一の故障時も故障部品を交換することで、系統停止から再稼働まで半日程度と、短時間での復旧が可能となることもメリットでしょう。超高速技術を最短納期で運用保守/予防(計画)保全ギアレス超高速モータそのものは、通常のモータと同様の方法で保守が可能ですが、TMEICでは、予防保全を視野にIoTシステムとの連携に取り組み、リモートから監視が可能なインバータなど、システム連携機能をオプションで提供しています。一般的に納期が長い超高速モータ&ドライブシステムですが、TMEICでは、設計合理化と生産革新に注力することで、短納期の実現に取り組んでいます。プラントのニーズに応え、相反する課題の解決へプラントの稼働効率向上に求められるモータの容量・速度の拡大。その実現のための最大の技術課題は、高速で安定した回転が可能なロータの開発です。通常、モータの出力は、ロータの体積を大きくすることで得られますが、直径を大きくして体積を増やすと、遠心力が増大するために振動が大きくなり、ロータを長くして体積を増やすと、クリティカル速度を回避した運転が困難となります。同時にクリティカル速度を回避した運転速度を実現できるロータの開発が必要です。TMEICでは、製造方法や材料、データの信頼性などを徹底的に追求し、設計技術の向上に注力。材料特性の向上と最適な形状の追求、最適な形状を製品に組み込むための製造方法を検討し、2017年7月に従来の製造限界を超える18MW-8000min-1のかご形モータの開発に成功。さらなる容量・速度拡大を目指して、常に技術課題の解決に取り組んでいます。