발란싱의 종류 (필드발란싱과 샵발란싱)

진동을 발생시키는 원인으로는 ‘충격가진력’과 ‘원심불평형력’을 들 수 있다. 이 중에서 원심불평형(Imbalance)은 원심의 불평형력( F= mrw²)으로 작용하여 회전기계전체의 결함현상의 80%이상을 차지하는 매우 중요한 결함 원인이기도 하며, 다른 원인(축정렬불량, 베어링불량, 베어링조립불량 등)에 의해 파생되는 2차결과이기도 하다. 아무튼, 진동분석에서 말하는 이 회전, 원심불평형력( 1X, 1Order)을 제거한다면 다른 결함요소를 찾는데 최선의 방법이 될 것이다.

회전기계에는 이 Imbalance가 반드시 존재한다는 의미는 없앨 수는 없다는 말과 같다. 소위 ‘발란싱’이라고 불리우는 회전불평형력의 교정작업은 불평형력을 줄여주는 것으로서 발생면(Plane)에 따라 단면발란싱, Multi발란싱(Dynamic)으로 나눌 수 있고, 교정작업을 하는 장소로 구분해 본다면 필드발란싱과 삽(랩)발란싱으로 불리운다.

Multi(Dynamic)발란싱

두께가 직경에 비해 거의 작은 평면은 발란싱한다면 그 단일 평면에 불평형질량이 위치한 점의 축기준 반대방향에 동일한 모멘트의 질량을 부착시키면 되는 일이지만, 직경의 1/4배 이상인 두께를 가진 회전평면이라면 단면 발란싱을 하더라도 교정이 불가능하다. 왜냐하면 X,Y방향이 아닌 Z방향의 ‘우력’이 발생하기 때문이다. 따라서 두평면에 각각 Unbalance량이 존재하여 두평면을 동시에 교정하여야만 진동량을 감소시킬 수 있다.

필드발란싱(Field balancing)

보통 회전체는 회전축을 포함하여 큰 기계를 구성하므로, 회전축과 동일한 회전수를 낼 수 있는 현장에서 발란싱작업을 해주는 것이 좋다. 하지만, 환경이 여의치 않을 때는( 스페어 설비를 바로 교체하여 가동해야 하는 중요설비인 경우) 샵(shop, lab)에 회전체(Rotor)를 운반하여 교정작업을 한 다음 재조립하게 된다.

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이때 중요한 점은, 정상회전상태에서 발란싱을 하는 것이다. 하지만 샵에서 작업하는 발란싱은 정상가동회전수가 아닌 저속, 최적회전수에서 측정을 하여 작업을 하므로, 평면을 발란싱하지만 축의 불평형력은 감안하지 못한다. 불평형력은 대부분 위상과 진동량으로 측정하고 교정결과를 확인하므로, 재조립시 프레임에서 생산되는 제2의 불평형력과 구속설비와 기타 ‘공진’에 대해서도 취약한 면이 있다. 또한 대형고속설비인 경우에는 감히 엄두도 내지 못하고 있는 것이 현실이었지만, 다행히도 국내에 한국기계연구원에 대형고속발란싱장치가 가동되고 있다.