3. 고정자 편심 또는 단락

Rejection of a Centrifugal Chiller Motor during Acceptance Testing

 

3.1 背景 (Background)

TA사는 그림 12-6, 12-7과 같은 플랜지 장착형 전동기를 가지는 냉각기의 인수 시험에 기술적 의견을 해달라는 요구를 받았다. 만일 문제점이 발견되면, 그 문제점을 해결하기 위한 방안도 추천해 달라는 요구도 받았다.

그림 12-6 냉각기와 전동기의 진동측정 위치

그림 12-7 냉각기의 단면도

 

3.2 結果 (Results)

기동하자 마자 그림 12-8의 상부에 있는 순시 스펙트럼에서와 같이 7200 cpm에서 큰 진동(0.139 in/sec)이 감지되었다. 이런 7200 cpm의 진동치가 전기적인 문제점으로 인한 전력계통 주파수(2×3600 cpm)와 관련되어 발생하는 것인지, 혹은 이완이나, 축정렬 상의 문제로 인한 2배의 전동기 회전수에 의해 발생하는 것인지를 결정해야 했다. 화상 확대된 그림 12-9를 보면 전동기가 3591 rpm으로 회전하고 있고 최대 주파수가 12,000 cpm이기 때문에, 30 cpm 스펙트럼 해상도로는 위의 어느 경우에 해당되는 지를 규명할 수 없다. 이 문제를 풀기 위해서 동기 시간 평균화(Synchronous Time Averaging)를 적용했다.

동기 시간 평균화란, 동기 신호(Photocell 혹은 전자석 Pickup)를 사용하여, 분석하고자하는 기기로부터 불규칙한 암 진동같은 비동기 진동성분을 필터링 하여 동기 진동 성분만을 통과시키는 방법으로 진동을 샘플링 하는 것이다.

그림 12-8의 아래 그림은 동기 시간 평균화 스펙트럼이고, 위 그림은 순시 스펙트럼이다. 이들 스펙트럼에서 이른바 7200 cpm의 진동치가 각각 0.011 in/sec와 0.139 in/sec로 크게 차이가 있음을 명심하라. 이것이 의미하는 바는 약 0.011 in/sec는 2×RPM (2× 전동기 속도)에서의 진동치이고, 0.130 in/sec는 7200 cpm인 2×FL(2× 전력계통주파수)에서의 진동치로써 이 값은 새로 설치되는 전동기에서는 허용될 수 없는 높은 값이다(7200 cpm에서의 진동은 전동기속도인 3519 rpm과 동기할 수 없으므로 충분히 여러 번 평균화하면 동기 시간 평균화한 스펙트럼으로부터 구분해 낼 수 있다). 상기 결과를 더욱 확인하기 위해서 그림 12-10과 같은 Coastdown 시험을 통하여 스펙트럼을 수집하였다. 전원을 차단하기 바로 전의 스펙트럼상에는, 1× 전동기 진동성분(공칭 3600 cpm)이 우월하고, 7200 cpm에서도 다른 우월 진동성분이 있음을 보여준다. 전기적으로 유발된 진동 특성처럼, 전원을 차단하자 말자 7200 cpm 피크값이 순간적으로 사라졌다는 것을 명심하라. 이것은 전동기의 문제점이 전기적이라는 또 다른 증거이다.

다른 스펙트럼을 좀 더 확인한 결과, 전기적인 문제는 고정자의 편심 혹은 고정자 철심의 단락에 의한 것이라는 것을 발견하였다.

그림 12-8 순시 및 동기 시간 평균화 스펙트럼 비교

그림 12-9 전동기 속도 확인을 위한 Zoom Spectrum

그림 12-10 위치 1H에서의 Waterfall Plot

 

3.3 結論 (Conclusions)

고정자의 편심 혹은 고정자 철심의 단락에 의한 전기적인 문제점이 이 신품 전동기에 있었다. 만일 인수하였다면 전동기의 운전 수명이 눈에 띄게 줄어들었음을 경험했을 것이다.

 

3.4 勸告事項 (Recommendations)

① 신품 전동기를 불합격 조치하고 이런 문제점을 교정하던지 혹은 이런 문제점이 없는 다른 전동기로 교체하던지 조치를 취한다.

② 교정 혹은 교체한 전동기에 대해 인수 시험을 수행한다.

 

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