설비(회전기계)의 질병들 (설비진단 진동분석을 통해 알 수 있는 이상상태)

기계는 왕복이나 회전을 할 경우 반드시 진동을 발생하게 되지만 자연스러운 에너지의 변환이라고 할 지라도 진동이 높다면 상태가 나쁘다는 것을 직감할 수 있다. 기계가 진동이 높아서 파손이 된다면 인간에게 안전과 재산에 따르는 피해를 줄 수 있을 뿐만 아니라 기계 자체에 자존심을 부여해 본다면 진동이 기계가 아픈 곳을 말하고 있는 것이라고 생각해 보자 그러면 우리가 공부하는 설비진단의 여러 규칙을 이해하는 데 도움이 될 것이다. 아픈 병명을 맞추는 것, 이 것이 설비분석가의 진단결과가 된다.

진동으로 병명을 유추한다. 병명의 종류

진동으로 알 수 있는 기계의 정상이 아닌 상태는 ‘결함(fault)’이라고 부르며 이 결함의 종류를 바로 기계병명의 종류로 볼 수 있다. 피검사나 엑스레이 및 초음파검사를 할 수도 있지만 여기서는 가장 많이 그 병명을 유추할 수 잇는 진동으로 확인할 수 있는 결함의 종류를 알고 간략하게 설명하기로 한다. 우선 가장 처음에 전제로 하여야 하는 것은 잘 측정(센서, 설치, 계측설정, 방향, 단위선택 등)이 된 결과로 분석한 결과이어야 한다는 것이다. 가급적 많은 경우의 결함을 필자의 결함에 의지하여 우선순위 배치하였으니 공식적인 자료는 아님을 참조하기 바란다.

1.     Unbalance (Imbalance, 질량불평형)- 회전기계, 회전에 의한 왕복동기계

2.     Misalignment(축정렬 불량)- 구동부와 연결된 유체기계, 변속기, 커플링, 발전기, Roll 등

3.     Mechanical Looseness(기계적이완)- 바닥의 고정풀림상태, 회전체의 고정풀림상태, 크랙 등

4.     Bearing(Rolling, Sleeve베어링의 결함)- 충격이나 지나친 마찰력을 유발하는 흠집, 파손결함

5.     Motor Electric fault(전기적인 문제로 인한 진동)- 회전자 및 고정자의 결함파손, 정류자의 문제, 공극의 이상, Beat맥동, Noise, Soft foot.

6.     Flow induced vibration(Fan, Pump, Compressor등 유체력에 관한 진동)- Cavitation, stall, Surge, Hammering, Blade run out 등

7.     Resonance(공진)- 측정오류, 굽힘모드, 비틀림모드, 유체기인, 국부공진, 윤활공진 등

8.     Gear 및 Belt 진동의 원인- 소수이론설계오류, 장력설치위반, 축정렬오류, 윤환문제

9.     Lubrication(윤활)- 윤활부족, 부적절윤활유선택, 윤활공급량의 오류, 윤활repair오류

10.   Bent shaft(축의휨)- 기본적인 축의휨 상태에 어긋나는 위험속도, 기형적 제작, 국부적열부하

11.   Design오류- 설계시점부터 있던 오류, Tuning없이 모방한 기계.

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