3. 송풍기 구동 전동기 베어링 진동

Detection of Serious Bearing Problems Within a 400 HP Motor Serving a Blower

 

3.1 背景 (Background)

한 공장이 대단히 중요한 기계인 2단 통풍기를 구동하는 400마력 전동기에 발생한 잠재적인 문제를 평가해 줄 것을 기술지원팀에 요청하였다. 현장이 보유하고 있는 Swept Filter Analyzer로 측정한 결과 특히 고주파수의 진동이 크게 증가하였다. 이 분석기는 넓은 주파수의 대역폭을 가지고 있기 때문에 베어링 주파수를 운전속도 조화파로 분리할 수가 없었다. 따라서 기술지원팀으로 하여금 Real Time Analyzer를 사용하여 문제의 근원을 확인하고 검출된 문제의 교정 방법을 권고해 줄 것을 요청하였다.

 

3.2 分析 結果 (Analysis Results)

그림 9-13은 전동기와 송풍기 베어링 하우징에서 진동 측정위치를 보여준다. 전동기 베어링은 각기 Fahnir Model 7209베어링으로 다음과 같은 결함 주파수를 가지고 있다.

내륜 주파수(BPFI) = 8.158×RPM

외륜 주파수(BPFO) = 5.816×RPM

Ball Spin 주파수(BSF) = 2.486×RPM

Cage 주파수(FTF) = 0.415×RPM

그림 9-13 송풍기의 진동 측정 위치도

그림 9-14는 전동기 운전속도(FM)가 3586 rpm인 것을 나타낸 Zoom Spectrum이다. 그림 9-15는 그림 9-13의 외측 전동기 베어링(위치 1H)에서 측정한 진동 스펙트럼으로 1× 및 2×RPM에서의 진동은 0.06 in/sec 이하였다. 그러나 약 29,700 cpm에서는 0.200 in/sec이었다. 따라서 이 29,700 cpm을 중심으로 하여 화상 확대한 것이 그림 9-16이다. 화상 확대하여 본 결과 실제 주파수는 29,730 cpm으로 8.19×RPM에 상응하였다. 앞서 기술한 베어링 결함 주파수표를 보면 이것은 내륜 결함 주파수였다.

그림 9-14 정확한 전동기 속도를 알기 위한 Zoom Spectrum

그림 9-15 외측 전동기 베어링(위치 1H)에서의 진동 스펙트럼

그림 9-16 위치 1H에서의 Zoom Spectrum

그림 9-16에서 이것은 약 1385 cpm(0.40×RPM) 간격으로 Peak들로 둘러 쌓여 있다. 따라서 이것은 BPFI주위에 Cage 주파수(FTF) 간격으로 측대파들이 있음을 확인하고 있다. 통상적으로 Cage 주파수나 Cage 주파수의 측대파들은 손상 과정중에 있는 베어링에서 나타난 마지막 주파수들 중의 하나이다. 따라서 동시에 존재하는 주파수 외형은 외측 전동기 베어링의 건강 상태에 관해 많은 관심을 일으켰다. 그림 9-17은 내측 전동기 베어링(그림 9-17A)과 외측 전동기 베어링(그림 9-17B)에서 취한 스펙트럼을 비교한 것이다. 이들 두 위치에서 베어링 주파수에서의 진동 진폭이 큰 차이(내측 베어링에서 0.011 in/sec, 외측베어링에서 0.200 in/sec)가 있음에 유의하라. 이 큰 차이로 인해 외측 전동기 베어링에서 상당히 큰 마멸이 발생했을 것이라고 결론 지었다.

그림 9-17A 내측 전동기 베어링의 축방향 진동 스펙트럼 (위치 2A)

그림 9-17B 외측 전동기 베어링의 축방향 진동 스펙트럼(위치 1A)

 

3.3 勸告事項 (Recommendations)

Cage 주파수에서 측대파들과 더불어 내륜주파수 자체가 동시에 존재한 것이 확인되었고, 이 기계는 너무나 중요한 기계이기 때문에 이들 베어링의 잠재적인 가공할 만한 손상을 피하기 위해 우선 전동기 베어링의 교체를 권고하였다. 또한 로터 축정렬치는 Rim은 최대 2 mils로 하고 Face는 최대 0.3 mil/inch로 할 것도 권고했다.

 

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