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2024.12.12 - [Industry News/산업 정보] - [예방 정비] 회전 설비 고장 진단
[예방 정비] 회전 설비 고장 진단
안녕하세요 !SPM Instrument KOREA 입니다 😁 기계적 결함설비 운영에 있어서 기계적 결함이란 무엇일까요 ? 기계적 결함(Machine Failure)은 기계 시스템이나 장치에서 고장 혹은 비정상적인 작동이 발
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지난번에 회전 설비의 고장 진단에 대하여 이야기를 나누었습니다.
오늘은 이러한 고장 진단의 예방 정비에 대해 알려드리려고 합니다 :)
불균형의 예방정비는 기계 혹은 설비와 같은 시스템에서 불균형 상태를 사전에 방지하고 최소화하기 위한 정비 활동을 의미합니다.
이러한 활동을 통하여 설비의 성능 저하, 부품 손상, 에너지 소비 증가 및 안전사고 등을 예방할 수 있습니다 !
회전 설비의 불균형을 예방하기 위한 정비 활동은 설비의 성능을 유지하고 고장을 방지하기 위해 매우 중요합니다.
불균형은 회전축이나 부품의 질량 분포가 일정하지 않을 때 발생하며, 진동 및 설비의 손상을 초래하기도 합니다 !
오늘은 이러한 불균형의 유형과 예지 보전의 필요성에 대해 알아보겠습니다 :>
회전 설비 불균형
회전 설비에서 불균형은 설비의 질량이 고르게 분포하지 않을 때 발생합니다.
이로 인하여 진동, 소음, 부품의 손상 등이 나타나게 되죠 !
이러한 불균형은 설비 고장의 흔한 원인 중 하나가 될 수 있으며, 이 고장의 발생은 당연히 설비의 성능 저하로 이어집니다.
즉, 불균형(Unbalance)은 회전축을 중심으로 질량의 분포가 균일하지 않아서 회전 시 원심력이 발생하는 상태를 의미합니다.
불균형을 정비하기 위해서는 설비 내에 어떠한 유형의 불균형이 발생하고 있는지 확실하게 인지하고 있어야 합니다 !
그렇게 되면 정확히 진단하여 문제 해결을 위한 적절한 조치를 취할 수 있게 됩니다 :)
회전 설비에서 발생하는 불균형은 크게 정적, 동적 그리고 결합 불균형으로 나누어집니다.
이러한 구분은 질량 분포와 회전축의 관계에 따라 달라지게 됩니다.
그렇다면 하나씩 알아보도록 하겠습니다 🤗
정적 불균형
정적 불균형(Static Unbalance)은 회전축이 정지된 상태에서 한 방향으로 질량이 쏠려 있는 상태입니다 !
축의 불균형이 회전 중심선과 나란히 존재하고 있습니다.
이러한 정적 불균형의 원인으로는,
정적 불균형은 제조 과정에서의 불완전한 가공으로 인하여 발생합니다.
또한 마모 및 부식 등으로 질량이 변하여 발생합니다.
정적 불균형은 회전체의 질량 중심이 회전축에서 벗어나 있습니다.
또한 회전체가 회전하지 않은 상태에서도 불균형이 나타나게 됩니다.
불균형은 수평 방향으로 힘을 가하게 되어 진동이 발생합니다.
이러한 정적 불균형은 정적 밸런싱 장비를 사용하여 질량이 쏠린 부분에 추가적인 질량을 부착하거나 제거하여 균형을 맞추어야 합니다 :D
동적 불균형
동적 불균형(Dynamic Unbalance)은 회전체가 회전할 때, 질량이 축을 따라 여러 방향으로 분포되어 발생합니다 !
축의 불균형이 회전 중심선을 교차하는 상태입니다.
이러한 동적 불균형의 원인으로는,
회전체의 비대칭 구조와 가공 불량 및 비정상적인 조립으로 인하여 발생할 수 있습니다.
이러한 동적 불균형은 회전 축의 양 끝 질량 불균형이 존재해 동적 진동 및 회전 비틀림을 발생시킵니다.
또한 정적 불균형과 반대로 회전 운동 중에만 나타납니다.
고속 회전 설비에서 자주 발생하게 됩니다.
이러한 동적 불균형은 동적 밸런싱 장비를 사용하여 회전축이 회전 중에도 균형을 맞출 수 있도록 조정을 해야 합니다 :D
결합 불균형
결합 불균형(Couple Unbalance)은 정적 불균형과 동적 불균형이 동시에 발생하는 상태를 의미합니다.
긴 축이나 여러 부품이 결합되어 있는 시스템에서 부분적인 불균형이 복합적으로 나타납니다.
또한 조립 과정에서 발생되는 축의 비정렬이 원인이 될 수 있습니다.
질량이 회전축의 서로 다른 위치에서 불균형하게 분포하여 복합적인 힘과 진동을 유발합니다.
또한 회전 축의 한쪽 끝과 다른 쪽에서 다른 불균형이 발생하기도 합니다.
이러한 결합 불균형은 동적 밸런싱을 통하여 전체 시스템의 균형을 맞추고 부분적인 정적 불균형도 해소해야 합니다 :D
따라서 이러한 불균형을 정확하게 진단하고 해결하기 위해서는 진동 분석기, 레이저 정렬 장비, 밸런싱 기계와 같은 정밀 장비를 사용하는 것이 중요합니다 !
특히 고속 회전 설비에서는 불균형이 큰 손상을 야기하기 때문에 정기적인 진단과 예방이 필요합니다 👍
지금까지의 내용을 한눈에 보기 좋게 정리해 보았습니다 :)
| 발생 조건 | 주요 특징 | 해결 방법 | |
| 정적 불균형 | 정지 상태에서도 불균형 존재 | 질량 중심이 축을 벗어남 | 정적 밸런싱 |
| 동적 불균형 | 회전 중 질량이 여러 방향 분포 | 회전 시 축에 비틀림과 진동 발생 | 동적 밸런싱 |
| 결합 불균형 | 정적 및 동적 불균형 동시 발생 | 복합적인 진동 및 불균형 | 동적 밸런싱 및 정렬 |
회전 설비의 불균형은 자동차 엔진이나 세탁기의 진동처럼 일상생활에서 흔히 볼 수 있는 일반적인 증상이 됩니다.
이렇게 설비의 진동 발생 변화를 실시간을 모니터링하면 고장 이전에 즉각적인 대응이 가능하게 됩니다 !
불균형 예지보전 필요성
회전 설비에서 예지 보전은 설비가 회전하는데 발생할 수 있는 불균형 상태를 사전에 탐지하고 이를 해결하며, 설비의 안정성과 성능을 유지할 수 있습니다 !
불균형은 다양한 원인이 존재하는데, 그중 몇 가지를 예를 들면 아래와 같습니다.
- 제조 공정 중 불완전한 공정
- 회전 부품의 마모
- 오염물
- 부적절한 설치 및 정렬 문제
위의 원인으로 인하여,
- 과도한 진동 발생
- 베어링 축의 손상
- 에너지 소비 증가
- 설비 고장 및 다운 타임
회전 설비에서 발생하는 진동 데이터를 수집 및 분석하여 그 원인을 파악하고 사전에 탐지할 수 있습니다 !
그렇게 됨으로 문제를 해결하여 설비의 안정성과 성능을 유지하여 유지보수의 성공을 이루어 냅니다 😎
또한 그 결과,
- 예기치 못한 다운타임 방지로 유지보수의 비용이 감소합니다 !
- 설비의 가용성과 생산성 증대로 인한 운영 신뢰성이 향상될 수 있습니다 !
- 설비의 부품 및 전체 설비의 수명이 연장됩니다 !
- 불필요한 에너지와 유해한 환경의 영향을 감소하여 환경 보호의 효과를 가져옵니다!
오늘은 이렇게 회전체에서 발생하는 대표적인 고장 원인 중 불균형에 대해 알아보았습니다 :D
설비의 이상 징후는 일반적으로 진동의 변화에서 볼 수 있기 때문에, 설비의 진동을 주기적으로 모니터링하여 그 변화를 감지해야 합니다 !
즉, 진동 데이터를 분석하여 특정 주파수 범위에서 발생하는 이상 징후를 식별하는 것이 중요합니다 :)
특정 부품의 마모나 불균형으로 인한 진동은 특정 주파수 범위에서 감지할 수 있습니다.
이러한 진동 분석은 FFT(고속 푸리에 변환) 등의 기술을 사용하여 진폭과 주파수를 분석할 수 있습니다.
이 사항은 추후에 더 자세하게 설명해 드리겠습니다 🎓
감사합니다 ❤️
참고 자료 :
진동 및 기울기 센서를 사용하여 설비를 모니터.. : 네이버블로그
진동 데이터를 활용한 회전체 고장모드별 특성과 진단 방법
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