진동테스트의효과이해하기
Agenda 소개 / 역사 진동테스트의장점 진동테스트의개요 베어링결함 베어링마모의 9 단계 전통적인베어링분석 새로운자동베어링진단법 진동테스트방법의비교 진동테스트의또다른타입 진동스크리닝장비 언제사용하나 진단테스트나스크리닝
Introductions / History
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유지보수실행 수동적인유지보수 : 실패시까지운전 설비가고장나기전까지조치안함. 예방유지보수 : 일정기반 실제설비상태와상관없이계획된행동취함. 예측유지보수 : 컨디션기반 장시간에걸쳐고장이발견, 모니터된후에행동취함. The Bathtub Curve Break In Normal Operation Wear Out Casualties 계획되지않는설비다운, 높은고용비용, 생산감소, 높은유지보수비용, 설비운용직원 Time 불필요하게수리된무결함설비, 높은프로그램비용 필요시설비수리, 생산증가고장감소, 유지비용감소 6
CBM 기술 ( 컨디션기반유지보수 ) 진동분석 회전기계의기계적인결함을찾기위해. 열화상 스위치기어나모터제어판의전기적인핫스팟을찾기위해 모터측정 광범위한모터결함을찾기위해 오일분석 윤활문제를찾기위해 ; 기어박스와왕복기계들 초음파 공기누출을찾기위해 7
진동측정의효과 예측 : 필요수리를계획하고소요부품보유하기위한시간을확보할수있습니다. 안전 : 위험한상태에도달하기전에, 오프라인에서고장설비를점검할수있습니다. 비용 : 예상치못한고장의감소하여생산중단을막을수있습니다. 향상된유지보수기간 : 장비수명이연장되고, 유지보수가계획될수있습니다. 신뢰성 : 예상치못하거나중대한고장의감소 문제가고장전에예측될수있습니다. 마음의평화 : 유지보수스케줄, 예산, 생산성에자신을갖게합니다. 8
기계상태의빠른표시계 기계유지보수에서진동은여전히기계상태의가장빠른지시계중하나입니다. Point where failure starts to occur P P1 P2 P = Potential Failure Changes in Vibration P-F Interval 1-9 months Wear Debris in Oil P-F Interval 1-6 mos P3 IR Thermography P-F Interval 3-12 wks P4 Quantitative PM P-F Interval 5-8 wks P5 Audible Noise P-F Interval 1-4 wks P6 Heat By Touch P-F Interval 1-5 days F F = Failure The P-F Curve, Adapted from John Moubray s book Reliability Centered Maintenance II
열화상과진동 열화상은설비상태를표시하기위해서원격으로온도를측정하여온도에따라색을할당하는것을말합니다. 전기설비 전기회로 기계설비 히팅및쿨링설비 건물외피 전자기기 기타
열화상과진동 베어링진단에적외선열화상을사용할수있습니다.
진동테스트의개요 센서는베어링위치로부터진동신호를수집하고그것들을데이터수집장치에전달한다. 모든회전설비는특정한진동신호나징후를발생한다. 이런독특한신호는시간 (x 축 ) 에따른크기 (y 축 ) 로연속해서수집됩니다. 이를시간파형이라고부릅니다.
FFT 해석이더쉽도록진동데이터만들기 파형은측정된설비에대한정보를포함합니다. 하지만서로다른이벤트의패턴이뒤섞여있습니다. 데이터수집장치에의한주파수분석은파형을간단히합니다. 스펙트럼은주파수에대한 (x-axis) 신호의크기 (y axis) 를표현합니다.
일반적인설비고장 & 스펙트럼진단 모든기계부품은독특한진동신호를생산합니다. 진동스펙트럼에표시된신호들은종종특성패턴을형성한다. 패턴인식은진동분석의중요한부분입니다 그러나패턴인식에는많은트레이닝과경험이필요합니다. 4가지일반적인결함 : 불평형 정렬문제 헐거움 베어링고장
4 가지일반적인진동원인 1. 베어링결함 2. 비정렬 3. 불평형 4. 헐거움 11/25/2014 15
베어링결함 스케줄이나가동시간에기반한베어링교체 => 베어링이너무일찍또는너무늦게교체될수있습니다. 각각베어링수명은시간, 해에따라다릅니다. 베어링결함은기계문제의약 60% 를차지할정도로중요합니다. Snap ring groove 베어링결함은 : 불량한설치 불량한윤활 불순물 마모 / 피로 그밖에결함 Outside diameter Seal/shield groove & notch Bore Inner ring face Outer ring face Ball Inner ring Inner race Cage Outer ring Outer race
베어링형태 롤러베어링 : 회전베어링은 2 판사이의원형소자에의해부하를전달합니다. 저널베어링 : 가장작은형태의베어링, 베어링표면이며원형소자가없다. 저널슬라이드가베어링표면을미끄러진다.
설비의어디를측정할것인가? 모터 커플링 컴프레샤 18
2 가지주파수범위 낮은주파수데이터불평형, 정렬문제, 팬블레이드, 펌프임펠러, 헐거움, 설치 높은주파수데이터첫베어링결함표시, 모터바, 기어메쉬, 터빈밴
진동테스트의개요 3가지단계로단순화합니다 : 1. 설비의소스원과관련된진동피크를확인 2. 진동법칙에기반한데이터에서의패턴을확인 3. 결함의심각도를결정하는진동피크의크기를측정 결함과심각도가결정되자마자, 수리가권장되며, 명령이내려집니다.
롤러베어링결함 베어링주파수는비동조입니다. 볼, 케이지, 레이스의기하학구조는다른속도를보입니다. 샤프트속도의배수가아닌 대부분의경우에, 비동조피크는볼베어링에의합니다. 대부분의진동프로그램은베어링주파수를사용합니다 : 1. Inner race 2. Outer race 3. Cage 4. Ball Spin
볼베어링결함 샤프트속도의 3.56X 에서진동피크가있습니다. 이진동은아마볼베어링에서발생한것으로보입니다.
베어링마모의 9 단계 - 이른베어링마모는처음에높은주파수대역에서발견됩니다. - 낮은주파수에서는아무것도발견되지않습니다. - 이데이터는괜찮은듯보입니다. Stage 1
베어링마모의 9 단계 3.1X 에서피크가보입니다. 이것은불평형, 정렬, 헐거움일수없으며, 팬블레이드와펌프임펠러에의한것도아닙니다. Stage 2 Very small flaw
베어링마모의 9 단계 - 다음에베어링이않좋아지는징조인 3.1X 에서의크기가커집니다. Stage 3
베어링마모의 9 단계 - 3.1 의하모닉이 6.2 에서발견됩니다. 이는베어링이더안좋아졌다는의미입니다. Stage 4 Slight
베어링마모의 9 단계 - 때때로, 베어링마모는증가된하모닉피크로보이는헐거움을야기할것입니다. Stage 5
베어링마모의 9 단계 - 베어링결함이내부나외부로이동할때, 샤프트의변조가 1X 사이드밴드로보여집니다. Stage 6 Moderate Small flaw
베어링마모의 9 단계 - 베어링마모때문에더큰진동과충격이생산됩니다. 이것은베어링톤의베이스주위에서헤이스택이처음보여집니다. Stage 7 Serious Medium flaw
베어링마모의 9 단계 - 결과적으로임의의진동이스펙트럼의노이즈플로우를일으킵니다. Stage 8 Extreme Friction = heat Large flaw
베어링마모의 9 단계 - 너무늦었습니다. 끝! Stage 9
전통적인베어링분석방법 우선임팩트를찾기위해서복잡한시간파형을바라봅니다. 다음엔수천개의베어링데이터베이스로부터베어링주파수를확인합니다. 그리고나서주파수스펙트럼에서가능한베어링결함을구분하기위해덮어씌웁니다. 하지만여러분이그것이무엇인지또는추적할수없다면?
새로운자동베어링진단법 1. 데이터평준화 2. 종합적인베이스라인 3. 자동피크추출 4. 진단리포트
진단엔진은어떻게작동하는가? Good + Good = Good 해답뒤에있는기술 Step 1 데이터평준화 : 사용자가입력한샤프트스피드를입력 ( 명판 or 회전계 ) 평준화알고리즘은좁은윈도우내의피크값을검색 공칭스피드를설정 Shaft Pump Vane - Bearing 데이터를 RPM 에서샤프트회전수의배수나차수로리스케일 설비내부의진동소스를확인
진단엔진은어떻게작동하는가? Step 2 종합적인베이스라인 : 수집된데이터를스크린 Peak at 7.29 X is above the baseline => Bearing 양호한설비를정의하는기준값을유도 40 년에걸쳐분석된설비의기술적인기술및데이터 사용자가선택한설비유형에따라기준노이즈레벨을계산 샤프트속도와다른구성요소로부터다른피크값을분석 초과값은다음진단에사용됨
진단엔진은어떻게작동하는가? Step 3 설비고장을결정하기위한패턴인식 4700 개가넘는설비고장 회전기계에서보여지는패턴분석에근거 가장흔한결함은불평형, 정렬문제, 헐거움, 볼베어링문제이다. Example: 9 단계의볼베어링마모
진단엔진은어떻게작동하는가? Step 4 고장 / 심각도 / 위치 / 권고내역으로진단 어디가문제인가? 문제가얼마심각한가? 무슨문제인가? Motors (AC/DC, ¼ HP+) Fans and Blowers Belts and Chain Drives Gearboxes and Couplings Pumps (Centrifugal, Piston, Sliding Vane, Propeller, Screw, Rotary Thread/Gear/Lobe ) Compressors (Piston, Centrifugal, Screw) Closed Coupled Machines and Spindles Bearing Wear Misalignment Imbalance Looseness 200 Different Fault Calls
진동테스트의비교 데이터수집기 => 데이터분석기 Production Critical top <10 % 복잡한시스템 많은변수신뢰성팀필요 Data Collector / Analysis S/W Turbine Generators Diesel Generators Paper Machines Multi-machines 진동테스터 => Vital/Important Costly repairs Middle 60% 신뢰성팀불필요기본설비 변수적음유지보수직원 - 파트타임 Motors Pumps Fans Blowers Compressors Spindles Gearboxes Belts 진동미터 => Non vital Expendable Bottom 30% - Low priority 38
트렌드와보고서의차이점 Trending Report 데이터수집기 => 데이터분석기 진동테스터 => Motor Imbalance Motor Bearing Wear 진동미터 =>
진동테스트의또다른타입 간단한진동테스트 : 전체진동 / 베어링상태 진동스크리닝장비는설비상태의빠른피드백을제공합니다. 스펙트럼을이용한깊은진동측정대신문제가있는지를이해하기위해하나의숫자로전체진동을표현합니다. 설비진동이나노이즈가높으면, 이값이증가할것입니다. 미리설정된알람크기, ISO 기준 (ISO 10816) 과비교, 장시간에걸친추이를확인하여설비의가동여부를빠르게결정하기위해진동스크리닝장비를사용합니다. 40
진동스트리닝장비의장점 최전선의기계유지보수팀이필요합니다 : 현재상황에맞는빠른스크리닝장비 회전설비의가동여 / 부를결정할수있는신뢰성있고재현성있는측정 비정상적인값이발견될때신뢰성팀에전달할수있는장시간에걸친측정값기록기능 수리여부와수리설비를결정하기위한전체설비와베어링상태의빠른이해 41
무엇을측정하나? 805 진동계는 Fluke 의다기능진동계입니다. 베어링상태, 전체진동, 온도를정량화할수있는값으로제공합니다. 심각도스케일에따라심각도를평가합니다. 추세파악을위해데이터를 PC 로업로드할수있습니다. 42
진동테스트의종류 0.4 in/sec 43
설비카테고리에대비해서확인 Chiller (refrigeration) Reciprocating Centrifugal Fans Belt-driven Direct drive Vacuum blowers Shaft-mounted integral Large forced and induced draft fans Axial flow fans (belt or direct drive) Cooling tower drives Long, hollow drive shaft Belt drive Direct drive Centrifugal Pumps Vertical pumps Horizontal pumps Boiler feed pumps Positive Displacement Pumps Piston pumps Gear pumps Air compressors Reciprocating Rotary screw Centrifugal Blowers Lobe-type rotary blowers Multi-stage centrifugal blowers Generic gearboxes Single stage gearbox Machine tools Spindles 44
진동계를이용한추세파악의효과 전체진동, CF+, 적외선온도값들을엑셀서식으로추출 전체진동이나베어링상태값을단일값으로확인하는것은유용하지않을지도모릅니다. 어떤값이정상이고무엇이문제인가? 이한계를극복하기위해, 805 사용자는심각도척도와추세기능을사용합니다. 45
진동계를이용한추세파악의효과 데이터를수집후, 미리설정된엑셀그래프로추세파악하고 ISO 기준과비교합니다.(10816-1, -3, -7) 비정상적인점이발견되면추세차트를사용하여확인할수있습니다. 사용자는바뀌는베어링상태값과악화되는설비상태를분명한그림으로확인할수있습니다. 46
언제사용하나 : 진단장비 / 스크리닝장비 Fluke-805, 진동미터 유지보수팀은문제가더크기전에문제부위를찾아서문제를해결할필요가있습니다. 가장좋은방법은매일체크하고장기간에걸쳐추이를확인하는것입니다. 이제여러분은베어링상태를변화시키고설비의상태를악화시키는분명한그림을가집니다. 설비가괜찮나요? 더상위측정기가필요한가요? 47
언제사용하나 : 진단장비 / 스크리닝장비 Fluke-810 진동테스터 설비상태에대한해답을얻기위해아주많은설정, 트렌딩, 분석, 현장전문가가필요하지않다 설비상태를진단하기위해서월별또는분기별로측정 구체적인설비고장, 심각도, 수리내역을확인 설비고장의심각도트렌드를확인 설비를중지하고모터베어링을교체할시기가도래 48
질문? Fluke 810 Vibration Tester Fluke 805 Vibration Meter 자세한정보는 www.fluke.co,kr/ 에서확인할수있습니다.