スクリュー圧縮機のローターに異常？摩耗／変形／焼き付きのトラブルシューティングと対策

スクリュー圧縮機のローターは、全体の圧縮システムの中核をなす部品であり、その運転状態が装置のガス生産効率および耐用年数を直接決定します。本記事では、ローターに発生しやすい故障、その原因、および主要な予防・対策について詳しく解説し、設備保守担当者が迅速にトラブルを特定・解決できるよう支援します。

I. ローター構成部品

ローターアセンブリはドライブローター（マーローター）および従動ローター（フェローター）を中心に構成され、主軸受、推力軸受、軸受カバー、バランスピストン、バランスピストンスリーブなどの重要な部品で補完されています。

II. よくあるローターの故障

1. 正常な機械的摩耗および経年劣化

- マー／フェローターの歯面外径の摩耗

- ローターシリンダーの自然摩耗

2. 人的ミスによる機械的損傷

− 男性／女性ローター歯面の外径部に傷

− ローター円筒内壁に傷

− ローター吸入／吐出端板の側面に傷

− 吸入／吐出端部軸受および軸受端板の内輪の摩耗

ローターベアリング取付位置におけるシャフト直径部の摩耗

ローターシャフト端部の変形

3. 機械部品の傷付き／焼き付きの高リスク領域

男性／女性ローターの噛み合わせ面における傷付きおよび焼き付き（かみつき）

ローター外径がハウジング内壁と擦れる現象

ローター排気端面と排気軸受ハウジングとの間の摩擦

ローター吸入端ジャーナルとハウジングシャフト穴との間の摩耗および焼き付き

ローター吐出端ジャーナルと吐出軸受ハウジング穴との間の摩耗および焼き付き

III. ローター故障の根本原因

不適切なエアインテークおよび潤滑メンテナンス：エアフィルターを定められたスケジュールで交換しないと、過剰なほこりが吸入空気中に混入し、異物が圧縮室に入ることでローターに深刻な摩耗を引き起こします。異なるブランドの潤滑油を無断で混合すると、油中にカーボン堆積物やグミ状物質が生じ、ローターの摩耗をさらに加速します。

規格に準拠しない潤滑油の選定／交換： コンプレッサーオイル 機器の仕様を満たさないタイプを使用したり、定期的なオイル交換を怠ったりすると、油中に過剰な不純物が残り、ローターやシリンダーバレルなどの精密部品に直接傷がつく原因となります。

異常な運転パラメータが連鎖的故障を引き起こす。運転中の過度に低い吐出温度は、油ガス混合物中の水分量を増加させ、長期間にわたり油の乳化を招く。乳化した潤滑油はインレット／アウトレット軸受を適切に潤滑できず、高速・重負荷条件下で過熱および損傷を生じる。これが最終的にローターシャフトの不整列、変形または焼き付きを引き起こす。

駆動部品の故障

ドライブエンドのカップリングギアにおける異常な噛み合いクリアランスやキー接続部の破損などの問題により、ドライブエンドのシャフト端部に不均一な応力が分布し、シャフト端部の変形を引き起こす可能性がある。

軸受の品質欠陥

規格に適合しない軸受部品を使用すると、軸受の異常破損リスクが高まり、間接的にローターの偏心や摩耗を誘発する。

加工および組立精度の低さ：ローターの吸気および排気シャフト軸受部は、それぞれコンプレッサ本体および排気側軸受ハウジング内の軸受によって支持されています。ハウジング、軸受ハウジングおよびローター間の同軸度が設計基準（0.01～0.02 mm以内に制御される必要がある）を満たさない場合、ローター間、ローターとハウジング間、または他の部品との間に容易にこすれや焼き付きが発生する可能性があります。

設計および製造誤差の蓄積 圧縮室内部の部品は、動的精度を要する嵌合構造を有しており、隙間はインチの千分の一単位またはミリメートル単位で管理されています。設計上の隙間が小さすぎる場合、製造公差と相まってロータのキズや焼き付きの発生確率が大幅に高まります。通常の運転条件下では、ロータとハウジングの間の隙間は約0.1mmであり、ロータ排出端面と排出側ベアリングハウジングの間の隙間は0.05～0.1mmの範囲です。

不適切な分解・組立手順 分解時、ベアリングとロータシャフトはスナグ嵌め（インターフェレンスフィット）になっています。取り外し時に過大な力を加えると部品が変形し、元々持つ同軸度が低下します。ユニット組立後、組み立てられた各部品の全体的な同軸度を確認しないまま、許容範囲を超えた状態で運転を開始すると、部品の摩耗やロータの焼き付きを引き起こす可能性があります。

要約：スクリュー圧縮機における前述のローター故障のほとんどは、人為的な操作、保守、および組立作業と密接に関連しています。日常のメンテナンスにおいては、装置の運転および保守手順を厳密に遵守し、定期的なメンテナンス措置を実施することで、このような故障を効果的に防止できます。