6.4.2 정적-커플 성분 분해에 의한 발란싱 기법Ⅰ

6.4.2 Static-Couple 成分 分解에 의한 발란싱 方法 1 (Balancing Method 1 by Static-Couple Derivation)

 

Static-Couple 성분 분해에 의한 발란싱 절차를 좌 우측 교정면에서의 초기 진동치가 다음과 같은 전형적인 Dynamic Unbalance 문제를 이용하여 설명할 수 있다.

좌측 교정면에서의 초기 진동치(OL) = 80 ㎛∠230°

우측 교정면에서의 초기 진동치(OR) = 60 ㎛∠330°

① 극좌표를 사용하여 그림 3-36과 같이 벡터 OL과 OR을 그린다.

② 벡터 OL과 OR의 끝을 연결하고 이 교차선의 중간점을 D라 한다.

③ 원점에서 교차선의 중간점까지 선(OD)을 그린다. 이선이 초기 Static Unbalance인 So를 나타내는 벡터이다. 예를 들면 그림 3-36에서 So=46 ㎛∠270°이다. 좌우측 교정면에 작용하는 Couple 성분은 벡터 AD와 벡터 BD이다. 그림 3-36에서 이 Couple Unbalance Vector들을 원점으로 나란하게 이동시켜 점선으로 표시하였다. 여기서 CL=54 ㎛∠197°, CR=54 ㎛∠17°이다.

Static 및 Couple Unbalance 성분 분해로 인한 벡터들을 가지고 Static Unbalance 이건 Couple Unbalance이건 어느 것이든 먼저 교정할 수 있다. 즉 순수한 Static Unbalance 교정은 Couple Unbalance에 영형을 끼치지 않고 그 반대의 경우도 마찬가지이기 때문에 조그만 주의를 기울이고 Balance Sensitivity를 알면 Static 및 Couple 성분 교정을 동시에 수행할 수 있다. 그러나 간단하게 하기 위하여 다음 예는 먼저 Static Unbalance를 교정하고 다음에 Couple Unbalance를 교정한 것을 설명한다.

그림 3-36 Static-Couple 성분 분해

 

④ 그림 3-36에서 초기 Static Unbalance Vector(So)에 대해 Stactic Trial Weight를 달아본다. 이 Static Trial Weight는 그림 3-37A의 예에서 나타낸 바와 같이 로터의 무게중심을 포함하는 기준 교정면에 Single Weight를 달 수 있다. 만일 로터의 중앙 교정면에서 Balance Weight를 달거나 떼낼 수 없으면 그림 3-37B에서와 같이 양쪽끝 교정면에서 나누어 달 수 있다. Static-Couple 성분 분해 기법은 Trial Weight에 의해 발생한 모멘트가 로터의 무게 중심에 대하여 동일한 경우에는 비대칭 로터에도 적용할 수 있다. 이 경우는 기준 교정면의 무게 중심으로부터의 거리의 차이 즉 반경의 차이 때문에 이를 보상하기 위하여 Balance Weight의 조정이 필요하다.

예를 들어 50 gr의 Static Trial Weight를 중앙 기준 교정면에 달았더니 새로운 불평형 진동값이 다음과 같이 되었다고 가정하자.

(O+T)L = 78 ㎛∠184°

(O+T)R = 36 ㎛∠47°

그림 3-37 Static Correction Weight 위치

 

⑤ 극좌표상에 벡터 OL과 OR을 작도했을때와 같은 눈금으로 벡터(O+T)L과 (O+T)R을 그린다 (그림 3-38 참조).

그림 3-38 Trial Weight를 달고 운전한 결과를 나타내는 벡터도

 

⑥ 벡터 (O+T)L과 (O+T)R의 양끝을 연결하고 이 연결선의 중간점을 D라 한다.

⑦ 원점으로부터 이 연결선의 중간점까지 선(OD)을 긋는다. 이것이 초기 Static Unbalance와 Trial Static Unbalance를 더한 벡터(So+T)이다. 그림 3-38에서 So+T=29 ㎛∠158°이다.

[참고 사항]

벡터 (O+T)L과 (O+T)R을 연결한 선과 그림 3-36에서의 연결선은 길이가 같고 평행(각도가 같음)함에 유의 할 것. 이것은 Static Trial Weight가 무게중심을 포함하는 기준 교정면에 위치하였고 Couple Unbalance는 어떠한 영향을 받지 않았음을 의미한다. Static과 Couple Trial Weight는 서로 간섭하지 않으므로 Static 및 Couple 발란싱을 동시에 시행하여도 문제가 되지 않는다.

⑧ 그림 3-36에서 벡터 So(46 ㎛∠270°)와 그림 3-38에서 So+T=(29 ㎛∠158°)를 이용하여 Static Unbalance를 1면 벡터 해로 구하여 교정할 수 있다 (그림 3-39 참조). 합성벡터 ST=63 ㎛이고 이것으로 교정 Weight를 계산할 수 있다.

CW = TW×O/T = 50 gr×46 ㎛/63 ㎛ = 36.5 gr

벡터 So와 ST 사이의 각도는 25°이므로 벡터 ST가 원점으로 향하기 위해서는 시계 방향으로 25° 이동해야 한다. 따라서 Trial Weight도 시계 방향으로 25°이동하면 된다. 즉 초기 Trial Weight(50 gr)를 떼고 36.5 gr의 Trial Weight를 만들어 원래 설치했던 위치에서 시계 방향으로 25° 옮겨 달면 진동교정이 완료된다.

그림 3-39 Static 진동성분을 나타내는 벡터도

 

⑨ Static Unbalance를 허용치 이내로 감소시키기 위해서는 앞의 5~8단계를 반복하면 된다. 만일 Static Unbalance가 완전히 발란싱 되었다면 그 결과는 진폭은 같고 위상은 180° 서로 다른 Couple Unbalance만 남게된다. 예를 들어 그림 3-36에서 Static Unbalance가 제거되고 나머지 Couple Unbalance의 값은 다음과 같다.

CL = 54 ㎛∠197°, CR = 54 ㎛∠17°

⑩ 나머지 Couple Unbalance는 그림 3-39A에서와 같이 Couple 형태로 Trial Weight를 달면 교정된다. 벡터 계산은 왼쪽이나 오른쪽에서 진동 측정치를 이용하면 가능하다. Trial Weight나 교정 Weight를 달 때 동일한 Weight를 양끝에서 서로 180°되게 달면된다.

그림 3-39A Couple Unbalance 교정

 

⑪ Couple 형태의 Trial과 교정 Weight를 달아 표준 벡터법을 이용하여 Couple Unbalance를 발란싱 한다.

터보 발전기나 다른 탄성 로터의 저속 발란싱을 위해 Static-Couple 발란싱 기법을 사용할 때 일반적인 관례는 무게 중심의 기준 교정면에 교정 Weight를 집중시키는 대신에 로터 길이에 따라서 여러 개의 기준 교정면에 Static 교정 Weight를 나누어 다는 것이다. 이 관례는 로터의 Static Unbalance는 중앙에 집중되지 않고 전 로터의 길이에 따라 분산되었다는 가정에 근거를 두고 있다. 따라서 전 로터의 Static Unbalance가 중앙에서 Single Weight로만 교정된다면 임계속도에서 과도한 처짐이 발생하고 정상 운전속도에서 과도한 불평형 진동을 초래할 것이다.

 

TRAC Mark INCOSYS