7.3 고정자 문제

Stator Problems

 

진동 진단 및 분석에 의하여 탐지가 가능한 고정자 고장은 다음과 같다.

• 고정자 편심(로터와 고정자 사이의 공극 차이를 발생시키는 고정자 편심)

• 층간 단락(국부 부식을 유발할 수 있는 층간 절연 문제)

• 고정 불량(고정자에서 고정불량이나 강도 부족)

이런 문제는 다음과 같은 특징을 나타낸다.

① 상기의 모든 고정자 문제는 전력계통 주파수의 2배 주파수에서 높은 진동을 발생 시킨다. 그렇지만 그것들이 고정자 자체에 기인한 경우이므로 Pole Pass 주파수의 측대파를 발생시키지는 않으며 따라서 회전속도나 Slip 주파수에 의하여 변조되지 않는다. 그림 11-49와 11-50은 심각한 전기적인 문제를 나타낸 경우이다. 그림 11-49는 정기적으로 측정토록 계획된 예방정비(PMP) 과정에서 데이터 수집기로 측정된 스펙트럼이다. Band 3을 초과하는 120 ㎐에서 고진폭 5.84 ㎜/sec(0.23 in/sec)가 있음에 유의하라. 같은 날 이 문제를 좀더 명확히 하기 위하여 실시간 분석기로 측정하여 Zoom한 것이 그림 11-50이다. 이 스펙트럼에서 120 ㎐(2FL) 성분의 진동이 5.791 ㎜/sec(0.228 in/sec)이고, 2×RPM 성분은 고작 0.112 ㎜/sec(0.0044 in/sec)이었다. 전력계통 주파수 2배 부근에 어떤 Pole Pass 주파수의 측대파가 없는 것으로 보아 고정자 문제이다.

② 전동기를 새로 혹은 재설치한 경우 전력계통 주파수의 2배 주파수 성분 진동이 0.889 ㎜/sec를 초과하거나 고정자에 이상이 있는 사용중인 전동기의 진동이 2.54 ㎜/sec를 초과하는 경우 특별히 유의하여야 한다 (일반적으로 37.29~745.7 ㎾의 전동기에 적용한다). 이 진동 진폭은 120 ㎐(2FL)에 피크가 있다. 더욱이 이 전동기가 직접 정밀기계 공구 축을 구동하고 있으면 2FL 진동 진폭은 훨씬 낮아 0.381 ㎜/sec 정도가 되어야 한다 (이러한 진폭은 적어도 60~70% 이하의 부하로 운전되는 유도 전동기에 적용한다).

그림 11-49 FMAX = 50 rpm을 가지는 스펙트럼

 

그림 11-50 문제점을 보여주는 Zoom Spectrum

 

③ 고정자의 편심은 회전자와 고정자 사이에 불균일한 공극을 발생시키며 이로 인한 큰 간극차이로 방향성 진동(Directional Vibration)이 크게 발생한다. 가장 큰 전자력은 고정자와 회전자의 최소 간극부에서 발생한다. 그러므로 전자력이 최소에서 최고로 변하면서 전력계통 주파수의 2배(120 ㎐) 주파수의 진동을 발생시킨다.

④ 공극의 편차는 유도 전동기에서는 5%, 동기 전동기에서는 10%를 초과하지 않아야 한다. 만약 2FL 진동 진폭이 시간에 따라 증가하면 고정자와 회전자 양측에 Marking을 하여 간극을 점검하여야한다. 즉 Mark를 서로 정렬한후 45˚씩 로터를 회전하면서 고정자에 표시한 한점에서 공극을 측정한다. 만약 차이가 5% 이상 발생하면 공극의 편차는 로터의 편심에 기인하는 것으로 보아야하며 그 다음 다시 로터를 45˚씩 회전시키면서 로터에 표시한 한점에서 측정한다. 만약 이들 간극 측정치간에 편차가 5% 이상 발생하면 고정자가 편심된 것으로 보아야한다.

⑤ 철심의 헐거움은 고정자 지지장치의 국부적인 취약이나 헐거움에 기인한다.

⑥ 층간단락은 국부적인 불균일한 가열을 초래하여 전동기축의 휨을 유발할 수 있다. 이러한 현상은 운전시간과 더불어 계속 증가하는 열에 기인한 휨을 발생시켜 때로는 고정자가 회전자와 접촉하는 대형 고장을 유발하기도 한다.

 

TRAC Mark INCOSYS