2. 유도 전동기 0.5X 차동기 진동

Exact 50% Subsynchronous Vibration on Induction Motor

 

이 사례에서는 대형 유도 전동기에 관한 기준자료를 구할 수 없었던 경우이다. Orbit과 Timebase Plot(그림 7-5)과 Spectrum Plot(그림 7-6)에 나타난 바와 같이, 상대축 진동은 높은 값에 이르렀다.

주된 주파수는 그림 7-5에서 Orbit 및 Timebase 신호상의 2개의 정지상태의 Keyphasor 표시로 금방 알 수 있듯이 이런 현상을 "Phase Locked"라 하며, 그림 7-5에 나타난 바와 같이 Orbit의 Loop를 이루고 있다. 이런 현상의 가장 주된 원인은 경미한 Rub 또는 과도하게 이완되었거나 간극이 너무 커진 베어링 때문이다.

높은 진동의 원인을 검증하고, 이에 따른 기계의 정지에 대한 권고를 뒷받침하기 위해서는 회전속도의 1/2과 같거나 작은 주파수라던가 또는 공진(임계속도)이 있었다는 것을 증명하는 것이 필수적이었다.

그림 7-5 Orbit과 Timebase Plot은 2개의 "Locked" Keyphasor 표시를 보여주며,
Orbit은 축 회전속도 진동주파수의 정확히 1/2(1/2×)를 나타내는 Inside Loop를 보여준다.

그림 7-6 스펙트럼 Plot은 1/2× 진동주파수를 나타내는 Orbit/Timebase 데이터(그림 7-5)와 일치한다.

기계는 정지되었으며, 정지과정이 기록되었다. 정지중의 기록은 현장에서 천천히 재생되었으며, 신호는 DVF 2, 오실로스코프 및 스펙트럼 분석기에서 관찰되었다.

관찰결과 공진(임계속도)이 회전속도의 1/2에 가깝다는 것이 나타났다. Tape에 기록된 데이터를 Polar Plot과 Bode Plot(그림 7-7과 7-8)에 정리하였다. 이들 Plot은 임계속도가 회전속도의 1/2에서 존재한다는 것을 보여주었다.

그림 7-7 회전속도가 1차 공진(임계속도) 이상이며, 공진이 회전속도의 1/2에서 발생함을
보여주는 Polar Plot (정지시의 데이터).

그림 7-8 1차 공진(임계속도)이 축 회전속도의 1/2이라는 것을 확인시켜 주는
Bode Plot (정지시의 데이터).

1차 임계속도가 정확히 회전속도의 1/2배일때, 이 현상은 회전속도의 정확히 1/2배에서 공진조건을 만든다. 이 상태가 차동기 주파수에서 정방향 세차운동(Forward Precession)의 특성이 있으므로 Rub에 의한 것이 아니라는 것을 이 Orbit Plot이 제시하고 있다.

Oil Whip과 비교하여 볼 때, 회전속도의 1/2에서의 공진의 양상은 가진을 일으키기 쉬우나, 그 최종결과는 축이 1차 굽힘 모드로 진동한다는 것이다.

그 유도 전동기는 180˚(Babbitt의 반) 원통형 슬리브 베어링을 사용하고 있었다. 이 베어링은 간극이 과도하게 크다는 사실이 조사되었다.

이 조사에서, 기계에 대한 진단과 권고사항이 컴퓨터를 통한 분석이 이루어지기 전에 제시되었다. 그러나, 컴퓨터에 의한 분석이 베어링을 조사하는 동안 수행되었다. 컴퓨터를 이용한 분석은 진단사항을 확증하고, 베어링 간극을 줄이는 것이 문제에 대한 정확한 해결책이라는 것을 검증하는데 필수적이었다.

 

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