8.2 변환기와 Probe 설치

Installation of Transducer Hardware & Probe Installation

 

Proximity Probe 설치장소는 해당 부위의 진동의 특성과 효과적인 기계 상태의 정보 전달 상태 등을 고려하여 신중히 선택하여야 한다.

8.2.1 一般的인 考慮事項 (General Considerations)

관측될 표면은 긁힌 자국, 녹, 부식, 비원형 쇠사슬 자국 등과 같은 불규칙한 부분이 없어야 한다. 불규칙한 부분은 축의 위치가 변하지 않아도 Probe 간극에 변동을 주어 신호에 오차를 발생시키고, 변환기의 정확도를 제한한다. 축 재질도 고려해야 한다. Proximitor는 대부분 축의 Steel 합금에는 비슷한 반응을 갖는다. 그러나, 어떤 재질에는 고유저항 값이 다른 표면 부분이 있다. 이것 역시 Proximitor 출력에 잡음을 유발시킨다. 크롬도금, Metalizing같은 금속 표면처리는 Probe의 와전류가 축의 모재(母材)까지 침투할 수 있을 만큼 얇기 때문에 축과 표면처리 사이의 거친 경계면은 물론 두 개의 다른 고유 저항의 영향에 유의하여야 한다. 따라서 축재질의 성질과 표면처리에 관한 자료는 잘 보관하고, 현장에서 Probe를 설치하기 전에 참고해야만 한다.

Probe Field가 회전 축의 움직임만을 관측하도록 하기 위해 충분한 공간을 갖도록 Probe Tip을 설치해야 한다. 적절한 측면 공간은 2×가 확보되어야 한다(7200 계열 5 ㎜ Probe의 경우 3×). Probe는 Rotor, Fillets, Collars, Lathe Center(Axial Probe용)와 같은 곳에 있는 직격이 돌변하는 위치(Step부)는 피해야 한다. Probe는 회전 축의 축 방향이나 반경방향 위치 변화나 열팽창으로 인해 Probe가 불규칙한 표면을 관측하거나 측면 공극에 간섭을 일으키는 장소에는 설치하지 않도록 한다. Probe는 석유 화학제품 및 pH가 4~10까지의 물질에 견딜 수 있다. pH4 이하의 강산 pH10 이상의 염기와 일부 유기솔벤트는 Probe를 손상시킬 수 있다. 열악한 화학적 환경에서 동작하는 특수 Probe도 있다. Probe의 설치장소 주변이 고온인 기계에서는 Probe의 Lead선이나 연장케이블은 350 ℉(176.7 ℃)를 초과하지 않는 다른 지역이나 윤활유 배관 속으로 포설할 필요가 있으며 가스터빈의 배기단이 이러한 일반적인 경우에 해당한다. Probe 사이의 누화를 방지하기 위해서 서로 충분히 격리시켜야 한다 (그림 13-4 참조).

그림 13-4 누화방지를 위한 격리

 

3000 계열 Probe는 최소 1.0인치를 격리시켜야 하며, 7200 계열은 1.6인치를 격리시켜야 한다. BNC Probe는 1000/4000 계열 탄소강과 회전기계에서 일반적으로 사용되는 대부분의 자철(磁鐵)에 대해 동작되도록 설계되었다.

주 : Proximity 변환기는 도전성 금속에 대해 동작하도록 공급될 수 있다. 관측될 금속이 1000/4000 계열 탄소강이 아닌 경우, 변환기는 특별한 교정이 필요하므로 제작사(Bently Nevada)에 문의하도록 한다.

8.2.2 特定 考慮事項 (Specific Considerations)

아래 내용은 API 670을 기준으로 하였다.

(1) 반경 방향의 진동 (Radial Vibration)

기계열에서 각 면에서 측정된 측정값의 비교를 간단히 하고 Single Plane 움직임으로부터 보호를 강화하기 위해 동일한 반경 방향위치에 X-Y Probe를 반경 방향으로 설치하는 것이 좋다. 그림 13-5와 같이 축의 진동이 나타나지 않는 마디점(Nodal Point)에서 진동이 없거나 또는 매우 작은 부분, Nodal Point, 통상 2점)을 피하여 Radial 베어링 근처에 설치한다(Bearing 끝에서 6인치 이내). 완전 정상인 기계는 Mode Shape 때문에 베어링으로부터 일정 거리를 두고 측정할 때 높은 진동을 나타낼 수도 있다.

주의 : 기계 로터의 운전 수명 기간 중 마디점의 위치가 변하기도 한다. 시간이 경과되면서 진동 준위가 감소한다면 마디점이 Probe가 있는 방향으로 움직였을 가능성이 있다. 마디점의 위치를 확인하고, 이에 따라 Probe 위치의 재 설정을 고려해야만 한다. 일반적으로 마디점은 진동을 증가시키면 밖으로 이동한다. 베어링으로부터 떨어져 설치한 다른 Probe가 있다면 이는 순간적인 최대 움직임을 나타내는 회전 축의 Mode Shape에 대한 정보를 제공한다.

그림 13-5 Proximity Probe의 설치

 

(2) 축 방향 위치[Axial(Thrust) Position]

Axial Probe는 그림 13-6과 같이 Thrust 베어링으로부터 12인치 이내에 설치한다. Probe를 이보다 더 이격 시켜 설치하면 Thrust 보호와 무관한 열팽창이나 그 밖의 변동이 축의 위치 상태에 관한 그릇된 정보를 줄 수도 있다. 이중 선택 배열(Dual Voting)로 두 개의 Axial Probe가 사용될 때, 적어도 하나는 일체로 제작된 부분인 표면을 측정해야 한다. 운전 시 움직임이 없는 기계 하부(Pedestal)에 별개로 제작한 Bracket을 설치하여 이 각각의 Bracket에 Probe를 설치하는 것이 Bracket의 문제로 인한 잘못된 기계 Trip을 방지할 수 있다. Thrust Collar가 로터에서 이완된 경우, 그 Collar를 측정하는 Axial Probe는 더 이상 로터의 실제 움직임을 측정치 못한다. 대부분의 터빈은 Probe가 증기입력부 축 끝에, Thrust Collar의 안쪽이나 바깥쪽에 설치할 것을 요구한다.

그림 13-6 Axial Probe의 설치

(3) Keyphasor

Keyphasor Probe는 축 방향이 아닌, 반경방향으로 설치한다. 그러나 때로는 축 방향의 움직임(열에 의한 축 팽창)으로 인하여 Probe가 바라보는 홈이나 돌출 부분을 벗어나 Proximitor 출력에 적절한 Keyphasor 펄스의 진폭이 발생되지 않는 결과를 가져오기도 한다. Probe는 큰 전압펄스를 생성하기 위하여 충분한 크기의 Notch나 Projection을 관측한다. Bently Nevada는 Proximity Probe가 4140 재질의 Notch와 Projection(길이는 두 Probe Tip의 직경 이상, 깊이는 0.06인치 이상, 폭은 Probe Tip 직경의 1.5배 이상)을 관측하도록 권장한다. 이 때 Pulse는 최소 5 VP-P이어야 한다. Keyphasor Probe는 일반적으로 기계열의 구동부(Driver)에 설치하는데 구동부가 부하에 연결되지 않은 상태에서도 구동될 수 있도록 한다. 감속기가 있는 기계의 경우 각 부분별로 동일 속도를 가진 축에 하나씩의 Keyphasor를 설치한다. 한 예로 속도를 증가시키거나 감소시키는 기어가 사용될 경우에는 기어 Box 1차측과 2차측에 각각 하나씩 모두 두 개의 Keyphasor를 설치한다.

(4) 편심 위치 (Eccentricity Position)

반경방향 베어링에 설치된 원주방향 진동측정 Probe는 진동 데이터 수집과 동시에 편심 위치(Radial 베어링내에서의 축의 평균위치)에 대한 정보를 취득할 수 있다. Probe가 반경방향 베어링으로부터 떨어져 설치될 경우의 결과는 다소 정확치 않은 편심 정보일 수 있으므로 주의해야 하는데, 이는 열팽창과 축 Mode Shape에 의해 영향을 받을 수 있다.

(5) Eccentricity Slowroll (Shaft Bow Measurement-축 휨 측정)

베어링으로부터 이격 시켜 설치한 한 개의 Probe로 편심의 Peak-to-Peak Slowroll 측정(Shaft Thermal or Permanent Bow)을 위한 보다 큰 휨을 관측하도록 권장한다. 반경 방향 진동 Probe가 축의 휨에 의해 생성되는 마디점 근처에 있지 않고, 휨의 충분한 크기의 진폭이 기계열를 따라 옆면에서 관측될 수 있다면 축의 상대적인 원주방향 진동 Probe를 활용함으로써 휨에 대해 나타낼 수 있다.

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