6.4.3 정적-커플 성분 분해에 의한 발란싱 기법Ⅱ

Balancing Method 2 by Static-Couple Derivation)

 

Static-Couple 성분 분해에 의한 방법1은 Trial Weight에 의해 생긴 모멘트가 로터의 무게 중심에 대하여 동일한 경우에는 대칭이나 비대칭 어느 로터에도 적용할 수 있다. 그러나 실제 기계에 있어서는 발란스 교정면이 한정되어 있고 Weight를 달아야 할 반경도 정해져 있다. 또한 실제 기계에 있어서는 비록 대칭형인 경우라도 완전한 대칭은 없고 Misalignment와 같은 외적인 진동원인 및 시스템의 감쇠, 강성 등의 차이로 양 베어링에서의 진동특성, Cross-Effect 및 Balance Sensitivity가 다르다.

한편 Static-Couple 성분 분해에 의한 방법 2는 진동 측정시 Pickup, 진동분석기, 설치위치 및 측정방법을 동일하게 하면 계측기의 위상지연 각도, 로터의 위상지연 각도 및 Cross Effect를 모르고서도 Pair Static 및 Couple Trim Balancing을 실시하여 Balance Sensitivity를 구하므로써 교정 Weight를 달면 3회의 기동 정지로 발란싱이 완료된다. 또한 이미 Balance Sensitivity를 알고 있으면 1회의 발란싱으로도 교정이 가능하다. 방법 2는 가장 많이 사용되는 현장 발란싱 방법이다.

예로써 방법1(6.4.2항)과 동일한 초기 진동치를 가진 로터를 발란싱하여 보자.

① Original Vibration Data

그림 3-36의 초기 진동 상태를 그림 3-40과 같이 다시 표현하고 다음과 같이 성분 분해할 수 있다.

좌측 교정면에서의 초기 진동치(OL) = 80 ㎛∠230°

우측 교정면에서의 초기 진동치(OR) = 60 ㎛∠330°

좌측 교정면에서의 Couple Unbalance(CL) = 54 ㎛∠197°

우측 교정면에서의 Couple Unbalance(CR) = 54 ㎛∠17°

좌우측 교정면에서의 Static Unbalance(SO) = 46 ㎛∠270°

앞에서 Static Balancing을 하여도 Couple 성분에 영향을 미치지 않으며 그 반대의 경우도 성립한다고 하였다. 이 로터에서 완벽한 Static Balancing이 이루어진다면 즉 So 값이 0이 된다면 좌우 교정면에서의 OL 및 OR이 CL 및 CR로 변하여(점 A와 B는 점 E와 F로 이동) Couple 성분만 남게된다. 이 상태에서 완벽한 Couple Balancing이 이루어진다면 CL 및 CR은 원점으로 이동되어 진동이 0이 된다.

그림 3-40 초기 진동치의 성분 분해

② Static Trial Weight

예를 들어 50 gr의 Static Trial Weight를 Mid Span 또는 양쪽끝의 교정면 90°위치에 달고 운전하였더니 다음과 같이 새로운 진동값을 얻었다고 하자 (그림 3-41 참조).

그림 3-41 Trial Weight에 의한 Static Unbalance 교정 벡터도

 

좌측 교정면에서의 진동치 (O+T)L = 78 ㎛∠184°

우측 교정면에서의 진동치 (O+T)R = 36 ㎛∠47°

③ Static Correction Weight

점A1 및 B1이 점E 및 F로 향하기 위하여서는 좌우 교정면의 Trial Weight를 (26°+27°)/2 = 26.5° 시계 방향으로 이동시킨다. 즉 Trial Weight를 처음에 90°에 달았으므로 90° - 26.5° = 63.5°에 교정 Weight를 달면 된다. 한편 좌우 교정면에서 Trial Weight에 의한 효과 벡터 AA1=64 ㎛, BB1=62 ㎛이므로 이를 평균한 벡터값은 (64+62)㎛/2 = 63 ㎛이다. 이 로터가 원래 가지고 있는 Static Unbalance의 크기 (SO)는 46 ㎛이므로 교정 Weight의 무게는 50 gr × 46 ㎛/63 ㎛ = 36.5 gr이다. 즉 Trial Weight를 떼고 교정 Weight를 좌우 교정면 각각에 36.5 gr을 63.5°에 달면 된다.

이와 같이 Static Balancing 완료후 좌측 교정면에서의 진동치는 그림 3-41에서 벡터 AA1을 A를 기준으로 26.5° 시계 방향으로 이동한 선상의 36.5 gr/50 gr×64 ㎛46.72 ㎛인 곳이 되고 우측 교정면에서의 진동치는 벡터 BB1을 B를 기준으로 26.5° 시계 방향으로 이동한 선상의 36.5 gr/50 gr×62 ㎛45.26 ㎛인 곳이 된다. 이 예제에서는 발란싱후 좌우 교정면에서의 예상 진동치가 거의 E1 및 F와 같다. 만일 차이가 나면 새로운 진동치를 직선으로 긋고 그 중앙점이 Couple Balancing의 목표점이 된다.

④ Couple Trial Weight

Static Balancing후 좌우 교정면에서의 진동값이 점 E와 F로 이동되었다고 하면 그림 3-40에서와 같이

좌측 교정면에서의 Couple Unbalance(CL) = 54 ㎛∠197°

우측 교정면에서의 Couple Unbalance(CR) = 54 ㎛∠17°

이 상태에서 좌측 교정면에는 50 gr∠180°, 우측 교정면에는 50 gr∠0°의 Couple Trial Weight를 달고 운전하였더니 그림 3-42와 같았다.

좌측 교정면에서의 진동치 (OE1) = 76 ㎛∠155°

우측 교정면에서의 진동치 (OF1) = 60 ㎛∠330°

좌측 교정면에서의 효과벡터 (EE1) = 46 ㎛∠266°

우측 교정면에서의 효과벡터 (FF1) = 50 ㎛∠107°

∠E1EO=89°, ∠F1FO=70°

그림 3-42 Trial Weight에 의한 Couple Unbalance 교정 벡터도

 

⑤ Couple Correction Weight

좌우 교정면에 달아야 할 교정 Weight의 위치는 (78° + 89°)/2 = 79.5°만큼 효과벡터 EE1 및 FF1을 E, F를 기준으로하여 시계 방향으로 이동한 선상에 있다. 좌우측 교정면에 Trial Weight를 180° 및 0°에 위치시켰으므로 이를 떼고 교정 Weight는 180° - 79.5° = 100.5° 및 0° - 79.5° = 280.5°에 달면 된다.

한편 달아야할 교정 Weight의 무게는 효과벡터(EE1 및 FF1)의 평균치 (46 ㎛ + 50 ㎛)/2 = 48 ㎛를 이용하여 E, F점이 원점으로 이동하려면 CL=CR=54 ㎛ 만큼에 해당하는 교정 Weight를 달아야 한다. 즉 좌우측 교정면에는 50 gr54 ㎛/48 ㎛56 gr의 교정 Weight를 좌측 교정면에는 100.5°에, 우측교정면에는 280.5°에 각각 달면 된다. 이와 같이 Couple Correction Weight를 달면 실제 진동은 좌측 교정면에서는 벡터 EE1을 E를 기준하여 79.5° 시계 방향으로 이동한 선상에 56 gr46 ㎛51.5 ㎛ 거리에 있는 E2점이 되며 진동치는 대략 10 ㎛∠140°이 될 것이다. 한편 우측 교정면에서는 벡터 FF1을 F를 기준하여 79.5° 시계 방향으로 이동한 선상에 56 gr/50 gr50 ㎛ = 56 ㎛ 거리에 있는 F2점이 되며 진동치는 대략 20 ㎛∠160°가 될 것이다.

 

TRAC Mark INCOSYS