第１９回機械器具設置工事雑学講座

皆さんこんにちは！

株式会社優縁工業、更新担当の中西です。

 

さて今回は

～変遷～

 

“壊れたら直す”から、“止めずに寿命を設計する”へ

火力発電は、エネルギー供給のベースを支えてきました。タービン・ボイラ・HRSG（排熱回収ボイラ）・発電機・復水器・ポンプ・送風機・電気計装——それらを止めずに安全・安定で動かし続けるのがメンテナンス業です。ここ70年の流れを、技術・運用・契約・人材・環境の視点で整理し、「これから」の実装ヒントまでまとめます。

---

1｜時代区分で見るメンテの進化

① 高度成長期〜1980年代：事後保全＋定期保全の時代

• 基本思想はRun-to-Failure（故障後修理）と時間基準の定期開放。

• 年1回〜数年ごとに大規模定検（タービン開放、ボイラ水管探傷、発電機乾燥）を実施。

• 設備はベースロード運転が中心で熱疲労は相対的に軽微。

• 技術基盤：振動計、油分析、磁粉・浸透探傷、超音波厚さ測定など古典NDTが主役。

② 1990年代〜2000年代：**予防保全→状態基準保全（CBM）**へ

• deregulation/IPP（卸電力）により可用性とコストが両立課題に。

• **RCM（Reliability-Centered Maintenance）やRBI（Risk-Based Inspection）**が導入。

• ガスタービンのHGP（高温部）ライフ管理が高度化、ボイラはエロージョン・腐食の系統対策へ。

• 技術基盤：オンライン振動監視、熱画像、油劣化指標、渦流探傷、フェーズドアレイUT。

③ 2010年代：予知保全＋フリート横断のデータ活用

• IIoT/センサー低価格化で常時監視が標準に。

• デジタルツインと機械学習により異常予兆を早期検知、停電前の介入が可能に。

• 再エネ増で火力はミドル・ピーク調整へ。起動停止の多頻度が新たな損傷（低サイクル疲労、熱歪み）を誘発。

④ 2020年代〜：柔軟運転・脱炭素・遠隔化の三重対応

• 高頻度起動（fast start）・深い負荷追従が常態化。

• バイオマス混焼、アンモニア/水素混焼、CCUS準備など燃焼・材料・腐食環境が変容。

• パンデミック経験で遠隔点検・ドローン・AR支援が実装。OT/ITセキュリティも重要論点に。

---

2｜設備別に見た“変わってきたポイント”

• ガスタービン（GT）：コーティング（TBC）、冷却孔詰まり、クリープ＆熱疲労の複合。カレンダー時間より起動回数が寿命に効く時代へ。

• 蒸気タービン（ST）：ロータ熱曲がり、蒸気品質・脱気、トランジェント管理が鍵。バルブ擦り合わせからシート交換/表面改質へ。

• ボイラ/HRSG：サイクル運転で水撃・急熱急冷、低温腐食、フィンチューブのファウリング。アコースティックリーク検知やドローン煙道点検が普及。

• 発電機：絶縁劣化の部分放電監視、水素冷却機のシール劣化。オンライン絶縁診断が標準に。

• BOP（復水器・ポンプ）：復水器は汚れ係数の管理とチューブ材質最適化、ポンプはキャビテーションと軸受監視で**熱効率（Heat Rate）**を下支え。

---

3｜保全戦略のパラダイムシフト

1. 時間基準 → 状態基準 → 予知
   定期開放は“必要最小限”に。オンライン監視×ルールベース×AIで点けたまま直すへ。

2. 個別設備 → プラント全体 → フリート統合
   KPIは設備単体からEAF/EFOR（設備利用率/強制停止率）、MWh損失へ。

3. 保守作業 → ライフサイクル設計
   材料・コーティング・運用条件を束ねて寿命を“設計”。さや当て（デチューン）と性能維持の最適点を探る。

4. 人手依存 → 手順×データの再現性
   作業SOP・許可証（PTW）・LOTOの厳格化と台帳のデジタル化。熟練の勘を見える化。

---

4｜契約と収益モデルの変化

• LTSA（長期保守契約）：OEM/独立系による稼働ベースの可用性保証・性能補償が一般化。

• 成果連動型：Heat Rate、EFOR、起動信頼度など成果KPI連動の契約。

• アウトソース/共同運営：O&Mの共同化でスペアパーツ共同保有や工事ウィンドウ共有が進む。

---

5｜デジタルが変えた日常

• 常時監視：軸受・ハウジング・蒸気条件の高頻度サンプリング、計装遅れの補正。

• 予兆検知：異常振動の指紋、温度プロファイルのドリフト、油中金属摩耗粉。

• 遠隔支援：ARで本社技術者が現場に重畳指示、ボアスコープ画像のクラウド診断。

• データ品質：センサー校正、欠測補間、タグ体系の正規化が精度の要。

---

6｜再エネ時代の“柔軟運転”がもたらす新課題

• 起動停止疲労：HRSGドラム・蒸気配管の低サイクル疲労、フランジ漏えい。

• 低負荷腐食：低温域での硫酸露点腐食、SCR触媒の活性低下。

• 熱効率劣化：パートロードでのHeat Rate悪化を洗浄・調整・漏洩対策で極小化。

• オペレーション教育：スタートアップ手順の厳守と温度勾配制御が寿命を左右。

---

7｜サステナと規制対応

• 排出規制：NOx/SOx/PM/水銀——燃焼・触媒・集じんの総合最適。

• 燃料転換・混焼：バイオマス・アンモニア・水素は燃焼学と材料腐食の新知見が必須。

• CCUS：溶剤劣化・腐食・熱統合まで含めた保全設計が新領域。

• 安全文化：TRIR（総合傷害率）やハイポテンシャル事象の管理が投資家の評価指標にも。

---

8｜ショートケース（要点）

A｜GTの起動信頼度改善

• 課題：年間強制停止が多発。

• 介入：起動時振動の周波数成分分析→オイルミストと整備隙間の相関を特定、シール改良＋ルール改定。

• 結果：Start Reliability +6pt、未計画停止大幅減。

B｜HRSGのチューブリーク削減

• 課題：サイクル運転で漏洩頻発。

• 介入：アコースティック監視＋ドラム昇温率制限、ドレン抜き自動化。

• 結果：リーク件数−70%、アウトエイジ短縮。

C｜復水器洗浄でHeat Rate改善

• 課題：夏季の真空劣化。

• 介入：オンライン化学洗浄＋チューブ材質セグメント管理。

• 結果：Heat Rate −1.2%、発電原価低減。

---

9｜現場で効くチェックリスト（抜粋）

計画段階

• クリティカル設備のRBIマトリクス更新

• 起動回数ベースの寿命評価（GT/HRSG/ST）

• 予兆監視のしきい値とアラート責任者

実行段階

• PTW/LOTOと同時作業リスクのレビュー

• ボアスコープ・NDTの範囲と受入基準

• 作業SOPの写真・動画化と教育

運転段階

• 起動・停止の温度勾配と滞留時間管理

• Heat Rate日次レビュー（漏えい・汚れ・制御）

• 予兆アラームのファーストレスポンス手順

台帳・KPI

• EAF/EFOR、Start Reliability、Heat Rate、MTBF/MTTR

• 安全（TRIR、ハイポテンシャル）、CO₂原単位

• スペア消費・リードタイムの見える化

---

10｜人と組織：継承と“再現性”

• 退職波の中でマルチスキル化（電気×機械×計装）。

• 失敗知識DBの構築（逸脱事例→是正・再発防止まで）。

• 現地×本社×OEMの“三位一体”で遠隔支援→意思決定を迅速化。

---

11｜90日アクション（すぐ効く三手）

1. クリティカリティ再評価×RBI刷新
   　フリートの主要機器を事故影響×故障確率で棚卸し、検査インターバルと範囲を更新。

2. 起動手順のデジタル標準化
   　温度勾配・圧力上昇率・バイパス操作を“数値化したSOP＋運転員教育”に落とし、Start Reliabilityを底上げ。

3. 監視データのクレンジングとしきい値再設計
   　センサー校正・タグ正規化・欠測補間を実施し、誤警報を半減。アラート→一次診断→処置の流れを一本化。

---

結び——“止めない”は偶然ではない

火力発電のメンテナンスは、事後→定期→状態→予知と進化し、いまは柔軟運転と脱炭素という新条件に挑んでいます。
価値は、**安全（人命）×可用性（系統）×経済性（Heat Rate）×環境（排出）**を同じ盤面で最適化できるかに尽きます。

 

 

株式会社優縁工業では、一緒に働いてくださる仲間を募集中です！

私たちが採用において最も大切にしているのは、「人柄」です。

ぜひ求人情報ページをご覧ください。皆さまのご応募を心よりお待ちしております！

詳しくはこちら！