機器のコアパワーユニットであるツインスクリュー押出機の主モーターは、生産の継続性と製品の品質を直接決定します。主モーターの故障は主に4つのカテゴリーに集中しています。これらのカテゴリーは、異常な起動、運転中の異常な騒音、過度の温度上昇、不安定な電流です。機器構造、プロセスパラメーター、および運用仕様を組み合わせると、以下のセクションでは、故障の原因について詳しく説明し、対象的な解決策を提供するとともに、予防措置を補足して故障の再発率を低減します。
I. 主モーターが起動しない
(I) 異常の現象
After pressing the start button, the main motor has no response. The control panel either shows no alarm or displays fault codes such as “Start Failure” or “Interlock Triggered”. The motor does not rotate, vibrate, or make noise.
(II) 原因分析
- 不適切な操作手順: The startup of a twin-screw extruder follows a strict logical sequence. If the process of “lubricating pump startup → cooling system startup → feeding system preparation → interlock reset” is not followed, the control system will prohibit the main motor from starting. This is the most common human-induced operational failure.
- 電気回路障害：主電動機電源回路のヒューズの故障、コンタクタの接点の酸化や付着、ケーブルの破損や短絡、または接触不良などにより電源が中断することがあります。周波数変換器が自己検査を完了できなかったり、誘導電気が放出されたりすると、モーターが始動できなくなります。
- インターロック保護装置のトリガー: この装置には複数の連動保護機構が搭載されています。潤滑油ポンプの起動失敗、油圧不足、冷却水温の過度に高い値、圧力の過度に高い値、緊急停止ボタンのリセットなし、モータ過負荷保護のクリアなしなどの状況が発生すると、連動保護機構がトリガーされ、主モータの起動回路が切断されます。
- 機械的ジャミングの影響: 金属の異物が押出システムに入り、ネジ調整パッドのずれにより要素が干渉したり、停止後に冷却・凝固した材料がネジに付着したりすると、モーターの起動負荷が定格値を大きく超えるため、制御システムはモーターを保護するために起動を禁止します。
(III) ソリューション
- 起動プロセスの標準化: 必ず機器の操作マニュアルに従って再起動してください。順番に潤滑システム、冷却システム、給油システム、および連動装置の状態を確認し、リセット操作を完了した後に主電動機を起動してください。周波数変換器が誘導電流が放出されていないことを示している場合は、主電源を切り、残留電流が放出されるまで5〜10分待ってから再び起動してください。
- 電気回路の検査: 電気制御キャビネットを開き、ヒューズが破損していないかを確認し、焼けたヒューズを（定格電流値に合わせて）交換します。コンタクタの接点を清掃して、酸化や付着の問題を解消します。マルチメータを使用してケーブルの連続性をテストし、破損した配線を修復し、確実な配線を確保します。
- リリースインターロック保護: ロックトリガーポイントを一つずつ確認します。潤滑油ポンプを起動し、油圧が設定値（通常 0.2～0.4MPa）に達していることを確認します。冷却水の温度（30～50℃で制御）を確認し、圧力を下げるためにヘッドの詰まりを解消します。緊急停止ボタンをリセットし、モータ過負荷保護記録をクリアします。
- 機械的ジャミングを排除: 手動でバリングが困難な場合は、機械が機械的な障害を引き起こしていることを示します。マシンを停止して冷却し、ヘッドを分解し、異物や固化した物質を取り除きます。ネジを抜いて、調整パッドの位置とネジの位相を確認し、干渉問題を修正して、手動でバリングし、再起動する前にモーターを組み立て直した後、スムーズな動作が確認できます。
II. 主モーターの運転中の異常な騒音
(I) 異常の現象
Abnormal noise occurs when the motor is running, including common types such as dull “humming” and “squeaking” friction sounds at the bearing position, or “cracking” discharge sounds from electrical parts. The noise may intensify with increasing speed, and be accompanied by machine vibration in severe cases.
(II) 原因分析
- モータベアリングの故障: ベアリンググリスの不足や劣化、ベアリングボールの摩耗、内輪と外輪の変形などにより、運転中の摩擦が増大し、騒音が発生します。また、ベアリングの設置精度が不十分で、モータシャフトとのフィット感が悪くなると、振動や騒音が発生します。
- 電気制御システムの故障: トリスタリクターカー回路の一つのトリスタ要素に損傷が生じると、トリスタリクタの出力波形が異常となり、モーター内部の電磁力が不均衡となり、電磁ノイズが発生します。周波数変換器の不適切なパラメータ設定やモジュールの損傷も、モーター運転中に異常なノイズを生成する可能性があります。
- 機械伝達の偏心率: 主モーターと減速機のカップリング間のアライメント偏差が過大であると（放射的偏心率 > 0.35mm、軸方向の偏心率 > 0.15mm）、運転中に周期的な振動と騒音が発生します。カップリングの弾性ブロックの摩耗や破損により、動力伝達が不均一になり、衝撃音が発生します。
- 異常な負荷変動: 給餌量の急激な変化や不均一な材料のプラスチケ化により、ねじトルクが変動し、モーター負荷が頻繁に変化するため、速度が不安定になり、騒音が発生します。また、ねじの激しい摩耗やバレル内の材料の残留により、モーター負荷が不均一になり、異常な騒音が発生します。
(III) ソリューション
- モータベアリングの検査と修理: モータのエンドカバーを取り外し、ベアリングの状態を確認し、老化したグリスを取り除き、適切なモデルの新しいグリスを注入します（注入量はベアリングの内部空間の1/2～2/3です）。ベアリングが摩耗または変形している場合は、直ちに同じモデルのベアリングに交換します。交換後は設置の正確性を確認し、ベアリングとモータシャフト間のフィットクリアランスを調整します。
- 電気システムの検査: テストリスト整流回路をテストし、マルチメータで各テストリスト素子の伝導率を測定し、損傷したテストリストを交換します。周波数変換モジュールとコンデンサの状態を確認し、周波数変換パラメータ（V/F曲線やキャリア周波数など）を再調整し、必要に応じて周波数変換器を再起動するか、専門の技術者に保守を依頼します。
- 正確な伝送精度: カップリングを分解し、主モーターと減速機の同心度を再調整して、放射線および軸方向の偏心度が機器の要件を満たしていることを確認します。カップリングの弾性ブロックを検査し、摩耗した部品や破損した部品を交換し、接続ボルトを固定して、電力伝達の偏差を防ぎます。
- 運用負荷の安定化: 供給システムを確認し、供給量の急激な変化を防ぐために供給速度の安定性を調整します。バレルヒーターの各セクションの動作状態をテストし、損傷したヒーティング要素を修理し、プロセス温度を調整して素材の均一なプラスチケーションを確保します。ネジの摩耗状態を確認し、ネジのクリアランスを測定し、必要に応じて摩耗したネジを交換します。
III. 主モータベアリングの過度な温度上昇
(I) 異常の現象
モーターが動作しているとき、ベアリング部の温度は急速に上昇し、70℃を超える（通常の動作温度は65℃以下）ことがあり、熱い触感を伴います。また、重度の場合には、温度保護機能が作動してモーターが停止します。また、温度上昇にともなってベアリングの騒音が発生する場合もあります。
(II) 原因分析
- 不十分な潤滑: ベアリンググリスの適切な選択がなされていない（高温環境で通常のグリスを使用するなど）、充填量が不十分である、または長期間使用した後でグリスが老化・劣化し固まり、効果的な潤滑膜が形成できず、摩擦熱が増加する。
- ベアリングの損傷または不適切な設置: ベアリングボールやケージの摩耗、内輪と外輪の傷や変形により、運転中の摩擦抵抗が増し、大量の熱が発生します。ベアリングの過度な締め付け、モータシャフトとのフィットクリアランスが小さすぎる、または設置中に不純物が混入すると、運転中に詰まりや熱発生が発生します。
- 冷却システムの障害: Damage or blade loss of the motor’s built-in cooling fan, or blockage of the cooling air duct, leads to poor heat dissipation. Blockage of the cooling water pipeline and insufficient water flow of the water-cooled motor cannot timely remove the heat generated by the bearing.
- 過剰負荷: モーターが長時間過負荷状態で動作し、ベアリングが受ける放射性荷重と軸方向の荷重が定格値を超えると、摩擦が増大し温度が上昇します。ネジが詰まったり、材料の抵抗が大きくなったりすると、モーターの負荷がさらに増加し、ベアリングの温度上昇が悪化します。
(III) ソリューション
- 潤滑スキームの最適化: 機器の動作温度に応じて適切な高温グリス（リチウムベースのグリスなど）を交換してください（通常、ツインスクリュー押出機のモータベアリングの動作温度は50～65℃です）。ベアリング内の古いグリスを完全に清掃し、標準に従って適量の新しいグリスを加え、過剰または不足の充填を防ぎます。
- ベアリングの検査と交換：ベアリングを分解して検査します。摩耗、変形、傷などの欠陥がある場合は、直ちに同じモデルと精度レベルのベアリングに交換します。ベアリングを取り付け直し、フィット隙間を調整し、取り付け時に不純物が混入しないようにします。エンドカバーのボルトを均一な力で締めます。
- 冷却システムの修理: 冷却ファンを確認し、破損したファンまたは羽根を交換し、空気ダクト内の埃や破片を掃除して、円滑な換気を確保します。水冷式モーターの場合は、冷却水パイプラインを掃除し、水ポンプの動作状態を確認し、冷却効果を確保するために水の流れ量を調整します。
- 運用負荷の軽減: プロセスパラメータを調整し、給料量を減らし、ねじの回転速度を最適化し、モーターの長期的な過負荷運転を回避します。ねじの詰まりや過度の材料抵抗の原因を調査し、バレル内の異物を除去し、摩耗したねじを修復し、荷重を定格範囲内で安定して維持します。
IV. 主モーターの不安定な電流または過度に高い起動電流
(I) 異常の現象
不安定な電流は、制御パネル上に表示されるモータ電流の頻繁な変動によって現れます。通常の範囲（通常は変動値 ≤ 5% の定格電流）を超え、モータの回転速度が不均一になることがあります。過度に高い起動電流は、起動電流が定格値を大きく超える（通常は ≥ 3 倍の定格電流）ことによって現れ、正常に起動できなかったり、起動直後にトリップすることがあります。
(II) 原因分析
- 不安定な給餌システム: フィーダ速度の変動、ホッパーの水位不足、給送ねじの摩耗などにより、バレルへの材料の取り込みが不均一になり、ねじ負荷が頻繁に変化するため、モータ電流が変動します。過剰に大きな給料量を取ると、起動時の負荷が急激に増加し、起動時の電流が高くなります。
- 劣質材料のプラスチケ化: バレルヒーターの特定部の損傷と温度制御システムの故障により、材料の均一なプラスチケーションが行われず、局所的抵抗が高くなり、モータ負荷が変動します。起動前の加熱時間が不十分で、温度設定が低いと、材料の軟化が不十分となり、起動時にネジトルクが過剰になり、起動電流が増加します。
- モーターの故障: モータの巻線絶縁材の劣化や局所的な短絡により、運転中に不均衡した電流が発生します。モータベアリングの損傷や不十分な潤滑は、運転抵抗を増加させ、起動時に克服すべき負荷が増加し、電流も増加します。モータの回転子の断線や固定子の巻線の緩みも、不安定な電流を引き起こす可能性があります。
- 電気および制御の障害: 電源電圧の過度に大きな変動（定格電圧の±5%を超える）は、モータ電流の対応する変動を引き起こします。周波数変換器の不安定な出力電圧や周波数、または電流センサが電流信号を正確に検出できない場合も、異常な電流として現れます。
- ネジシステムの故障: スクリュ調整パッドのずれや位相偏差により、素子の干渉や不均一な動作抵抗が発生します。また、スクリューの激しい摩耗やバレル内壁の傷により、材料の運搬抵抗が変動し、モーター負荷や電流に変化が生じます。硬い異物がスクリューに入り込むと、起動時に詰まりが発生し、電流が急激に上昇します。
(III) ソリューション
- 給餌システムの安定化: フィーダを点検し、速度制御システムを調整し、摩耗した供給ネジを交換します。十分なホッパー水準を確保し、レベルセンサーを設置して自動供給を実現し、レベル変動による不均一な供給を回避します。起動前に供給量を合理的に制御し、過剰な負荷を発生させないようにします。
- プラスチケ化プロセスの最適化: バレルヒーターの各セクションを確認し、損傷した加熱素子と熱電対を交換し、温度制御システムを校正して、各セクションの温度が設定範囲内で安定していることを確認します。起動前の加熱時間（通常、装置の要件に応じて1～2時間）を延長し、材料の十分な軟化を確保し、起動トルクを低減します。
- モータ本体の検査: メガオームメータを使用して、モータの巻線の絶縁性能をテストし、絶縁老化や局所的短絡の問題を修復し、必要に応じて巻線を再巻きます。モータのベアリングを確認し、破損した部品を交換し、グリスを塗ります。ローターとスタトアの状態をテストし、破損したバーを修復し、ゆるんだ巻線を固定します。
- 電気制御の検査: 電源部門に連絡して、電網電圧をテストし、電圧を定格範囲内で安定させるために電圧安定装置を設置します。周波数変換器の動作状態を確認し、パラメータを再調整し、損傷したモジュールとコンデンサを交換します。電流センサを検査して、正確な信号検出が行われていることを確認します。
- 修理ねじシステム：ネジを分解し、調整パッドとネジの位置と相関を確認して、要素の干渉問題を修正します。ネジとバレルの隙間を測定し、摩耗したネジを交換し、バレル内壁の傷んだ部分を修復します。ネジ内の硬い異物を取り除き、材料の滑らかな供給と運転抵抗の低減を実現します。
V. 異常の予防と日常メンテナンス対策
- 運用プロセスの標準化: 設備マニュアルに従って、起動および停止手順を厳格に実施してください。連動チェックを省略したり、加熱時間を短くしたりするなどの違法な操作を禁止します。機械を8時間以上停止した場合は、バレル内の材料を取り扱い、冷却および凝固による起動時の負荷の増加を防ぎます。
- 定期的な潤滑油メンテナンス: モータベアリングの潤滑状態を毎月確認し、グリースを四半期ごとに交換します。潤滑オイルポンプとオイル圧力パイプラインを定期的に点検し、潤滑システムの正常な運転と設定範囲内の安定したオイル圧を確認します。
- 電気検査の強化: 電気制御キャビネットを週に一度清掃し、ヒューズ、コンタクタ、ケーブルの状態を確認します。毎月、モータの巻線絶縁性能と周波数変換器の動作状態をテストし、部品の劣化や接触不良の問題を適時に対処します。
- 通常の機械式校正: 主モーターと減速機の同心度を半年ごとに調整し、カップリングの弾性ブロックの摩耗状態を確認します。また、毎月マシンを手動でバラしてねじの滑らかな動作を確認し、毎年ねじとバレルの摩耗状態を検査します。
- 資材管理の最適化: 金属異物や耐火物不純物の混入を防ぐため、原材料の検査を強化します。原材料の湿度を管理し、湿った材料によるプラスチケーションの悪化や荷重変動を防ぎます。
Conclusion: Main motor failures of twin-screw extruders are mostly caused by four factors: improper operation, poor lubrication, electrical failures, and abnormal load. Daily maintenance should balance operational standardization, regular maintenance and fault prediction. When a failure occurs, the problem should be located step by step in accordance with the principle of “first inspect the electrical circuit, then check the mechanical system; first perform no-load test, then load operation” to avoid secondary damage caused by blind disassembly. For complex failures (such as frequency converter module damage and winding burnout), it is recommended to contact the equipment manufacturer or professional technical personnel for maintenance to ensure safe and stable operation of the equipment.
