9.2 Bruel & Kjaer사의 기계관리 시스템

Machinery Management System of Brul & Kjaer


9.2.1 COMPASS (Computerized Prediction Analysis & Safety System)

소음 진동 계측기 분야에서 50여년의 기술력과 경험을 가진 Bruel & Kjaer사에서 설비 상태의 감시 및 설비 이상을 예방, 예측할 수 있는 Compass라는 시스템이 개발되었다.

이 시스템은 영구적으로 센서를 설치하여 설비를 감시하는 On-Line 시스템과, 휴대용 Data Collector를 이용하여 설비 감시를 수행하는 Off-Line 시스템을 통합하여 효율성과 경제성을 동시에 만족하도록 하였다. 특히 이 시스템은 설비의 여러 가지 운전 상태에 따라 적합한 감시 전략을 변화 시킬 수 있는 Adaptive Monitoring 능력을 갖추고 있으며, 더불어 첨단의 DSP(Digital Signal Processing)으로 시스템을 동작시키며, 여러 가지 설비 고장을 자동적으로 진단할 수 있는 인공 지능의 전문가 시스템을 구축하고 있다.

아울러 이 시스템은 최근 산업 현장에서 표준으로 사용하고 있는 Ethernet (TCP/IP), UNIX, X-Window, Mofit 그리고 Postscript 등과 같은 질 높은 산업 표준들을 사용하고 있다.

이 시스템의 최대 장점은 사용자가 현장의 특성이나, 설비의 특성에 맞는 적절한 SET-UP을 가변하여 설정할 수 있게 설계되어져 설비 감시 시스템으로써의 극대의 효과를 창출할 수 있게 하였다.

그림 6-50 Bruel & Kjaer사의 COMPASS 기계관리 시스템

 

(1) 특징

• Compass는 Critical 설비의 갑작스런 돌발 고장에 대하여 Shutdown Relay 동작 및 알람 경보 신호 등을 통한 보호 감시(Protection Monitoring) 기능을 수행한다.

• Compass는 진동 및 설비 Parameter 신호의 자동 측정 및 컴퓨터를 통한 데이터의 저장 및 분석을 자동으로 수행한다.

• Compass는 On-Line과 Off-Line, 연속 감시와 불연속 감시를 동일한 하드웨어와 소프트웨어로써 처리, 분석, Display한다.

• Compass는 기존에 설치된 감시시스템에 Upgrading하여 진보된 설비 감시시스템을 구현할 수 있다.

• Compass는 DCS(Distributed Control System) 등에 데이터를 제공함으로써 공장 자동화 및 설비 전산화에 체계화된 설비 감시 Parameter를 제공한다.

• Compass는 LAN(Ethernet) 통신을 이용한 Multi-User, Multi-Tasking을 수행함으로써 설비 감시에 관련된 여러 전문가들이 동시에 설비 상태의 분석 및 진단을 수행할 수 있는 데이터를 제공한다.

그림 6-51 COMPASS Monitoring System

• Compass는 먼거리에 여러 개의 공장을 가지고있는 User들이 데이터의 상호 교환 및 진단이 가능하도록 WAN(Wild Area Network) 통신으로 구축될 수 있다.

• Compass는 다음과 같이 전세계적으로 광범위하게 통용되는 산업 표준 및 국제 규약에 의하여 설계되었다.

- UNIX, Ethernet, TCP/IP, Motif, X-Window System, DSP

- API 670, CENELEC(CE), ISO 9001

(2) 하드웨어 기능

• 각 측정점의 개별적인 적용을 신축적으로 수행하기 위해, 아울러 쉽게 측정점의 확장을 위해 각각의 Processing Card는 Module화 되어 설계되었다.

• rpm의 증감에 따른 진동 및 Parameter의 기준 값을 설정하여 변화된 rpm에 따른 가변화된 경보값을 설정할 수 있게 설계되었다.

• 기계의 운전상태의 변화(Stop, Turning, Run-Up, Running, Coast-Down)에 따라 자동적으로 설비의 상태 감시에 적합한 감시 시스템이 운용되게 설계되었다.

• 진동값의 변화에 따른 진동 주파수 분석 데이터와 설비의 Parameter의 변화를 연동하여 설비에 가장 적합한 운전 상태 및 설비 효율을 밝혀낼 수 있게 설계되었다.

• Internal, External Trigger를 이용하여 불안정한 운전 상태에서의 진동 크기의 가변 요소에서 일정하게 유지되는 안정된 진동값 만을 Monitoring하여 설비 감시의 일관성을 유지할 수 있게 설계되었다.

• 첨단의 DSP(Digital Signal Processing) 기법을 제공하여 효율적인 감시시스템을 구축하였다.

• 감시 기계의 보호 및 User가 설비 상태의 인지를 쉽게 하기 위하여 Trip Relay, Alarm Relay 및 Machine State Relay를 자동적으로 조작되도록 설계되었다.

• 시스템 자체의 에러나 손상에서 시스템을 보호하기 위해 Self-Test, Overload Protection, Automatic Start-Up 등의 자기 진단 및 보호 시스템이 가동되도록 설계되었다.

• Data Collection, Field Balancing, Bandpass, Spectrum(CPB, FFT & SED) 그리고 Cepstrum 등의 기능을 갖춘 초경량, High Quality 휴대용 Data Collector를 Compass의 부분 시스템으로 사용할 수 있게 설계되어 On-Line과 Off-Line으로 구별하여 감시되야할 전 공장의 전 설비를 하나의 Compass 시스템으로 통합하여 관리할 수 있게 설계되었다.

• 모든 종류의 Proximity Probe, Accelerometer, Velocity Probe 등과 같은 진동을 측정하는 센서와 Pressure, Temperature Probe, Tachometer 및 모든 Process Parameter 신호들을 처리할 수 있도록 설계되었다.

(3) 소프트웨어 기능

• User가 설비의 상태를 인식하기 쉬운 신호등 색으로 설비 상태를 표시한다.

- 붉은색 : Danger 상태

- 노란색 : Alert 상태

- 초록색 : 정상 상태

- 파란색 : System Alarm

• Machine Group, Machine, Machine Part 그리고 Channel 등으로 측정 Point를 단계적으로 배열함으로써 사용자가 원하는 측정점을 찿아가는데 용이하다.

• Alarm Directory를 통해 설비 이상의 측정점, 설비 상태, 측정 Parameter, 경고 시간, 경고 Level, 그리고 User의 인식 여부 등을 알아볼 수 있다.

• 설비의 감시 Level에 따라 Basic Monitoring, General Purpose Monitoring, Rolling-Element & Gear Monitoring, Transient Monitoring, Shaft Monitoring, Machine Diagnosis Monitoring 그리고 Basic Performance Monitoring 소프트웨어로 단계적으로 적용할 수 있게 모듈화되어 있다.

• 진동의 FFT, CPB 주파수 분석을 통한 기계 고장의 분석 및 Cepstrum, Envelope Spectrum 분석을 통한 Gear 및 베어링의 상태 분석 및 진단을 용이하게 하였다.

• 설비 상태의 경향관리를 위해 진동의 Overall 값 및 Eccentricity, Thrust Position & Load, Valve Position, Casing Expansion, Differential Expansion 등과 같은 Scalar 값의 경향을 최소 0.1초에서 최대 30년까지 10단계로 분리하여 Display 및 저장함으로써 사용자가 쉽게 설비 상태의 경향을 확인할 수 있다.

• Turbine이나 Compressor 등과 같은 rpm의 변화에 따른 효과적인 설비 상태의 변화를 체계적으로 수행해야 하는 Critical 설비의 Run-Up & Coast-Down에서의 Polar Plot, Bode Plot, Waterfall Spectrum 등과 같은 Transient Monitoring 기능을 가지고 있다.

그림 6-52 Waterfall과 Cascade Plot

• Shaft의 감시가 필요한 Critical 기계에 대하여 Orbit Plot, Acceptable Zone 등과 같은 Shaft Monitoring 기능을 가지고 있다.

• 자동적으로 기계의 고장을 진단할 수 있는 Machine Diagnosis 소프트웨어를 채택함으로써 사용자로하여금 설비의 이상 판단을 확신할 수 있는 데이터를 제공하여 준다.

• 소프트웨어의 사용은 단계적으로 사용자를 제한할 수 있는 Protection Password를 제공함으로써 Set-Up의 변경 및 중요 데이터의 사용에 제한을 주고 있다.

그림 6-53 각종 진동 Plot

 

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