4. 3300/20 이중 축 위치 감시장치

3300/20 Dual Thrust Position Monitor

 

Thrust Position은 기계 내부의 축 방향 간극에 대한 회전 축의 축 방향 위치이다. 측정은 비접촉 변위 센서(Proximity Probe)를 이용하여 Thrust Collar나 축의 축 방향 표면사이의 간격을 측정하여 이루어진다. 주목적은 심한 축 방향의 마모와 기계의 파손을 방지하는 것이다. 기계를 감시하는 신뢰도를 최대화하기 위해 두 측정값을 이중화 시키는 방법으로 Probe 두 개를 설치하는 것이 좋다. 두 Probe는 축의 측정 값이 유효할 수 있는 표면을 관측해야 하며 이는 Thrust Collar를 직접 측정하거나 Thrust Collar의 12″이내의 축 방향 표면을 측정함으로서 가능하다. 이 절에서는 Dual Thrust Position Monitor의 전면 패널 설비, Monitor의 성능 검증 및 경보와 OK 제한 치의 점검 방법에 대해 설명하기로 한다.

 

4.1 패널 前面 (The Front Panel)

(1) Dual Voting Thrust Monitor는 계속적으로 채널 A와 B에 대한 축 위치(Thrust Position) 측정 값을 표시한다. 바깥쪽의 눈금은 정․역(Normal 및 Counter) 방향으로의 변화 변위를 지시한다.

① 정 방향은 Probe에 대한 축 움직임의 선택을 정(Up)방향으로 표시하도록 하는 선택 가능한 옵션이다.

② 채널 A와 B에 대한 정 방향의 결정은 독립적으로 Jumper를 이용하여 설정한다. 이 기능으로 서로 반대편에서 마주 보고 있는 Probe를 각 채널이 정 방향으로 지시토록 하는 것도 가능하다. 이와 같이 응용할 때는 열팽창 및 Thurst와 무관한 다른 변형에 의한 오차가 발생되지 않도록 주의해야 한다.

(2) Buffered Transducers

Buffered Transducers에는 외부 장비를 각 채널에 연결할 수 있게 한다.

(3) Gap 스위치를 누르고 누른 상태를 유지함으로써 중심눈금을 이용하여 각 Probe에 대한 Gap 전압을 읽을 수 있다. Alert나 Danger 스위치를 누르면 두 채널에 대한 정․역 방향의 경보 설정치를 읽을 수 있다.

(4) 각 채널에는 LCD와 함께 OK, Alert, Danger와 Bypass를 지시하는 4개의 LED가 있다. 각 LED의 지시내용은 다음과 같다.

OK LED가 켜지면, 두 변환기가 그들의 특정 정상 동작 범위 내에서 운전되고 있음을 의미한다. 한 채널의 OK LED가 꺼지면 변환기나 현장 케이블이 정상상태가 아니거나 채널이 Bypass된 상태를 나타낸다. Bypass 스위치는 전면 패널 뒤쪽에 있다. 전면 패널의 지지나사를 풀고 전면 뚜껑을 옆으로 민다. BA(Bypass A) 스위치를 왼쪽으로 놓는다. OK LED가 꺼지고 Bypass LED는 켜지면서, LCD는 0을 지시한다.

두개의 OK LED가 5 ㎐로 깜박이면 정기 자가 진단 중 오류가 발견된 것이다. "User Invoked Self Test"를 사용하여 오차 내용을 읽고, Alert 단추를 눌러 Error Code를 점검한다.

 

4.2 警報 스위치, LED와 設定値 (ALARM Switch, LEDs & Setpoint)

Alert나 Danger LED가 켜져 있으면 두 채널은 Alert나 Danger 경보 설정치를 초과했음을 의미한다. Alert나 Danger LED가 깜박이면 이 경보가 Rack내에서 최초로 검출된 것임을 의미한다. 이 기능은 현장에서 프로그램 할 수 있다.

◁ 경보 설정치의 조정 ▷

채널 A의 경보 설정치를 조정하기 위해 전면 패널상의 지지용 나사를 풀고 덮개를 옆으로 민다. 이때 Monitor를 Rack에서 완전히 끌어내지 않도록 한다. 전면 패널이 옆으로 옮겨지면 그 뒤에 있는 Dip 스위치에 접근할 수 있다. "AA"라 표시된 스위치를 왼쪽으로 놓고 "ALERT" 스위치를 누른다. 채널 A 표시기가 깜박이면서 조정 Mode에 있음을 나타낸다. Alert 스위치를 누른 상태로 유지하고 System Monitor상의 Up↑이나 Down↓ 화살표를 눌러 경보 설정치를 조정한다. 지시기의 1/2만이 깜박일 것이다. N/C라 표시된 Dip 스위치는 정․역 방향 조절용이다. N/C스위치를 조절하고자 하는 위치에 놓는다. Danger 경보도 Danger 스위치를 누르고 ↑나 ↓화살표를 눌러서 조정한다. B 채널 경보 설정치를 조정할 때는 "AB"라 표시된 Dip 스위치를 󰡒AA󰡓대신 사용하고, 위와 동일한 절차를 적용한다. Danger Relay Voting Logic은 AND와 OR가 있다. AND Voting Logic은 어느 채널이든 독립적으로 Alert 경보를 발생할 수는 있으나, Danger Relay가 동작되기 위해서는 두 채널 모두 Danger 경보조건을 감지해야만 한다. 이 기능은 현장에서 선택 가능한 옵션이다. 축 위치를 측정할 때, Probe 전압이 OK 범위 제한치를 벗어나게 되면 Danger 경보가 발생하게 된다. NOT OK 조건에서 Danger 경보는 반드시 발생되도록 해야한다.

 

4.3 Danger Bypass

두 Bypass LED가 켜지고 OK LED가 켜지면 Monitor는 Danger Bypass 상태임을 의미한다. Danger Bypass는 Jumper로 가능하게 설정되어 있는 상태에서 DB 스위치를 선택해야만 동작이 가능하다. 이 상태에서는 Danger LED는 작동 될 수 있지만, Relay의 상태는 바뀌지 않는다. Danger Bypass는 현장에서 선택이 가능한 옵션이다.

 

4.4 性能 檢證 (Performance Verification)

3300/20 Dual Thrust Monitor에는 여러 개의 Full Scale Range 선택사양이 있다. 사용되는 변환기 계통의 선형성 범위가 선택한 범위에 적합한지 확인해야만 한다. 기계에 Probe를 설치할 때, 회전 축의 위치를 알고 있어야 한다. 한 가지 방법은 Probe 설치 전에 회전 축에 힘을 가하여 Active Shoe에 반하여 놓아두는 것이다. Thrust Position Monitor에서 0점 조정 범위는 매우 제한되어 있다. 만약 0점 위치에 해당하는 간격전압을 Proximitor 선형성 범위의 중심에서 너무 위나 아래에 존재하는 값을 사용한다면, 이 변환기 신호는 미리 정한 Danger 설정 치에 도달하지 못 할 수도 있다. 예를 들어, Thrust Monitor의 전체 눈금 범위로 40-0-40 mil이고, 선형 구간이 80 mil인 Proximitor를 사용했을 때, 0점 지시는 단지 변환기 선형 구간 범위의 중심에만 설정할 수 있다. 0점 조정은 Probe 간격을 바꿈으로써 수행될 수 있다. 따라서 이러한 경우에는 0점 조정 폭이 상당히 제한적이다.

(1) 이 과정에서는 Alert와 Danger 경보가 발생될 것이다. Monitor가 기계를 정지시키는 기능을 갖는다면 부적절한 기계정지를 방지하기 위해 Danger Bypass를 사용하도록 한다.

(2) 채널 A에 대한 입력모듈에서 현장 케이블을 분리한다.

(3) 그림 13-3과 같이 전원 장치와 Digital Multi Meter (DMM)을 연결한다. 이 시험을 위해 직류전원을 -10.0 Vdc로 조정한다. 전원장치의 다른 출력단자를 채널 B에 연결한다.

그림 13-3 성능 점검을 위한 계측기 연결

 

전면 패널을 오른쪽으로 밀고 DMM을 시험단자 BPPLA와 COMMON에 연결한다. BPPLA 단자전압이 DMM상에서 +2.5 Vdc가 되도록 "Zero" 조절기(ZA)를 조절한다. Monitor가 0 mils(중앙눈금)를 지시하는지 확인한다. 프로그램 할 수 있는 선택사양에 관한 작업과정에서 전체 눈금범위를 40-0-40 mils로 선택하여 설정할 경우 이 선택사양을 확인하기 위하여 요구되는 입력 값을 알아 보도록 한다. 전체 표시범위는 80 mils이다. Bently Nevada 3300 8 ㎜ Proximitor는 mil당 200 mV(12 V/mil)가 발생하므로 80 mils 전체를 표시하기 위해 필요한 전압(Volts)을 산정 한다.

80 mils×0.2 Vdc/mil = 16 Vdc

눈금이 최저에서 최상부 까지 움직이기 위해서는 16 Vdc가 필요하다. 그러나, 눈금의 지시는 전체 눈금범위의 절반인 0점부터 동작한다는 점을 기억해야 한다. 그러므로, 0눈금으로부터 전 눈금까지 지시하는 데는 16 Vdc의 절반인 8 Vdc만이 필요하며, 0눈금으로부터 +8 Vdc, -8 Vdc를 사용 할 수 있다. 표시눈금 범위가 선택된 범위에 가까우면 가까울수록 오차 폭이 더 좁아진다. 0점 눈금에 대하여 -10 Vdc를 선택한다. 0점 눈금이 -10 Vdc라면 0점 눈금에서 40 mil 위와 아래를 표시하기 위해서는 -8.0 Vdc를 가하거나 감해야 한다. "Normal Toward" Option의 선택은 목표물이 Probe쪽으로 움직이는 것을 정 방향으로 지시한다.

(4) 정방향은 Probe쪽을 향한 것이고, 전체 눈금 범위는 40 mils이다. DMM을 시험단자에서 분리하고 입력전압을 -2 Vdc로 조정한다. DMM은 (3)단계에서 기록된 전압(-10 Vdc)에서 40 mil 변위에 해당하는 전압을 보정한 값을 표시해야만 한다.

전압변동 = 40 mils×0.2 Vdc/mil = 8 Vdc

즉, DMM은 -2 Vdc를 표시해야 한다.

(5) 채널 시험단자 BPPLA에서 +5.0 Vdc가 되도록 조절기(GA)를 조절한다. 전면 패널의 LCD가 전체 눈금을 표시하는지를 확인하고 선택된 특정 사양에 대해 신호 입력 모듈에서 DMM을 사용하여 기록계용 출력을 확인한다.

(6) 전면 패널에서 "Buffered Transducer"에서의 신호를 측정하여 입력시킨 것과 동일한 직류 신호가 출력되는지 확인한다.

(7) 이상으로 채널 A의 조정이 완료된 상태이다.

(8) 채널 B에 대하여 1~ 7까지를 반복한다. ZB, GB와 BPPLB로 대체한다.

 

4.5 警報 試驗 (Test Alarms)

(1) 전원 공급장치를 조절하여 Monitor 표시에 0 mil이 지시되도록 한다.

(2) Reset 스위치를 누르고 OK LED가 켜지는지, Alert와 Danger LED는 꺼지는지 확인한다.

(3) "AA" 스위치를 왼쪽에 놓고 A 채널 Normal Alert(정방향 경계 경보)와 Counter Alert(역방향 경계 경보)를 10 mils로 조정한다. 채널 A Normal Danger (정방향 위험 경보)와 Counter Danger (역방향 경계 경보)를 20 mils에 설정한다. AA 스위치를 오른쪽으로 놓는다.

(4) "AB" 스위치를 왼쪽으로 놓고, 채널 B의 Normal Alert와 Counter Alert를 20 mils에 설정한다. 채널 B의 Normal Danger와 Counter Danger를 30 mils에 설정한다.

(5) A 채널의 전원공급장치를 Normal 방향으로 조절하여 경보 설정치를 초과하도록 하고 경보 지연기간이 경과한 후 Alert LED가 켜지고 First Out을 지시하는지 확인한다.

(6) 전원공급장치를 Normal 방향으로 조절, Danger 설정치를 초과하도록 하여 경보지연 시간이 경과한 후 Danger LED가 켜지고 First Out을 지시하는지 확인한다. 저항 측정 장치로 Danger 계전기 접점(NC와 Arm) 양단을 측정하여 AND Voting 기능을 확인한다. Danger 계전기의 상태가 변하지 않아야 한다.

(7) Reset 시키거나 채널 A 입력을 감소시키지 않도록 해야 한다.

(8) B채널에 대해 (5), (6)단계를 반복한다. 경보는 발생되지만 A 채널이 이미 First Out 지시를 하고 있으므로 채널 B는 안정한 상태로 있게 될 것이다. 채널 B의 Danger 설정치가 초과될 때 AND Voting 기능에 따라 Danger 계전기의 상태가 변화하게 된다. 저항 측정 장치로 NC와 Arm 접점 양단을 측정하여 계전기의 동작 상태가 변화하였음을 확인한다.

(9) 채널 B상의 변위를 0 mil까지 감소시킨다. Alert와 Danger LED가 켜진 상태로 있는지 관찰한다. Reset 스위치를 눌러 Latching 경보를 Reset시킨다. 채널 A 경보는 켜져 있으나 점멸은 멈추고 채널 B의 경보는 해제된다.

(10) B 채널의 값을 Alert 와 Danger 경보치 이상으로 증가시킨다. B 채널 경보가 First Out 기능을 표시할 것이다. Counter 방향에 대해서도 반복한다.

 

4.6 OK 制限値 試驗 (Test The OK Limits)

(1) DMM을 신호 입력 모듈 A 채널의 Common과 Input 단자에 연결한다. 전원 공급장치를 사용하여 Gap전압을 -10 Vdc로 설정한다. 이 전압은 OK 제한 치의 상한과 하한 범위의 중간 값이다.

(2) Reset 스위치를 누르고 두 개의 OK LED가 켜지는지 확인한다.

(3) Gap 전압을 OK LED가 꺼질 때까지 증가시킨다 (상한 제한치 표시).

(4) DMM상의 전압이 아래 표시한 전압이내로 떨어져야 한다. 전압값을 기록한다.

-18.60 Vdc ~ -18.90 Vdc

(5) Gap전압을 -10.0 Vdc까지 감소시킨다. Gap전압은 OK 제한 치의 상․하한 제한치 이내에 있다.

(6) OK LED가 꺼지는 점까지 Gap전압을 감소시킨다. 이 점은 하한 제한치를 나타내고 있다.

(7) DMM상의 Gap전압을 점검한다. 아래 표시한 전압 범위 이내로 떨어져야 한다. 이 전압을 기록한다.

-1.27 ~ -1.43 Vdc

(8) 이상으로 채널 A에 대한 절차를 완료한다. 채널 B에 대해 (1)에서 (7)의 단계를 반복한다.

(9) 이상이 전면 패널의 기능, 성능 검증 및 경보, OK Limit의 시험방법이다.

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