2. 저널 및 추력 베어링

Journal and Thrust Bearing

 

이 절에서는 베어링에서 발생하는 문제의 해결 방법과 베어링 손상 형태(Mode)를 진단하는 방법에 대하여 서술한다. 베어링의 주된 손상 형태인 마멸(Abrasion), 부식(Corrosion), 전식(Electrical Pitting), 피로(Fatigue), 과열(Overheating), 마찰(Wiping) 등 여섯 가지에 대해 자세하게 다루었으며, 각각의 손상 양상 및 그 발생 과정(Mechanism)에 대해 설명하였다. 또한 각 손상 형태에 따른 베어링의 육안 점검에 대해 설명하고 가능한 손상 원인에 대해서도 검토하였다. 베어링 표면에서 발생한 손상형태에 대해서 설명하고 손상 형태를 확인하는 실례를 들어, 근본 원인과 그에 대한 정비 방안을 제시하였고, 윤활 계통의 문제는 베어링 손상의 주된 원인이기 때문에, 윤활유의 상태를 감시하는 효과적인 방법들에 대해서도 설명하였다.

터빈 발전기의 베어링 손상은 발전기를 운전하지 못하게 하는 주된 원인이 되며, 베어링 계통뿐만 아니라 Rotor, Stator, 관련 설비들의 심각한 손상을 일으킬 수도 있다. 터빈 발전기의 베어링 손상이외에도 펌프, Fan, 보조 가스터빈, 모터 등과 같은 그 밖의 다른 회전 기기의 베어링 손상도 또한 발전소의 운전정지를 초래할 수 있다. Breakdown과 같은 중대한 상황이 발생되면, 베어링 손상의 원인 규명과 효과적인 정비 방법이 아주 중요하게 된다.

전기 설비 산업에 종사하는 베어링 사용자, 원 제작자, 판매자들은 각각의 손상 형태를 잠재적 원인 및 근본 원인에 연관시켜, Thrust 및 저널 베어링의 다양한 손상 양상들을 진단해왔으며, 정비 조치 및 베어링의 재생을 위한 지침을 개발해 왔다. 이들은 발전소 회전설비에 사용되는 유막 베어링에서 발생 가능한 16가지의 Mode(표 3-4)로 분류된다.

이 절에서는 피로, 마멸, 부식, 전식, 과열, 마찰 등 베어링의 일반적인 손상 형태의 증상, Mechanism, 특징 등을 다음 6가지 항목으로 설명하며, 각 손상 형태별 베어링 육안 진단 및 원인 규명 방법과 발전소에서 실제로 발생한 베어링 손상에 대한 근본원인 분석과 정비 방법을 제시하였다.

베어링에서 여러 가지 손상 형태가 확인될 경우 경험이나 육안 점검, 실험실에서 밝혀진 증상들을 이용하여 손상 형태를 확인할 수 있기 때문에, 이 책에서는 몇 가지 손상된 베어링 표면의 사진을 게재하였다. 이러한 사진과 검사자료는 베어링 손상 형태를 진단하고자 하는 사람에게 중요한 자료가 될 수 있다.

 

표 3-4 베어링 손상 형태

손상 형태

다른 이름

마멸, 마손, 침식(Abrasion) 홈(Gouging), 긁힘(Scoring, Scratching)
접착부 박리(Bond Failure) 파열(Spalling)
공동 침식(Cavitation Erosion) 공동(Cavitation)
부식(Corrosion) 화학적 파괴(Chemical Attack)
전식(Electrical Pitting) Frosting
침식(Erosion) Worm Tracks
피로(Fatigue)

-

기계적 부식(Fretting) Fretting Corrosion
고 크롬 성분에 의한 손상(High Chromium Damage) Wire-wool, Black Scab
비균질성(Non-homogeneity) 기포(Blistering), 부풀음(Porosity)
과열(Overheating) 얼룩, 반점(Mottling), 이상성(Anisotropy),톱니모양(Ratcheting), 가열(Sweating)
용착, 눌러붙음(Seizure)

-

구조손상(Structural Damage)

-

표면마모(Surface Wear) 검은 산화물(Black Scale)
주석산화 손상(Tin Oxide Damage) 마멸(Wear)
마찰, 벗겨짐(Wiping) 문지름(Smearing), Polishing

 

이 절에서는 6가지 손상 형태의 가능 원인들이 목록화되어 있으므로, 직접 원인과 간접 원인의 차이를 잘 파악하여야 한다. Wiping은 별개의 명확한 손상 형태로 분류되고 있지만, 이것은 보통 피로(Fatigue)나 과열(Overheating)과 같은 다른 메커니즘의 결과이다. 따라서 근본 원인이 Wiping을 발생시킨 요인으로 분류되어 있지는 않지만, 피로나 과열로 결론을 내릴 수도 있다. 정비 기술자의 궁극적인 목표는 수많은 가능한 메커니즘으로부터 한 개의 명확한 원인을 결정하는 것으로, 이것은 현장의 상황에 따라 다르며, 특정 발전소나 그 발전소의 이력(History)나 관습 등에 관련되어 있기 때문에, 정비 기술자는 베어링 손상이 일어나게 된 특정 상황을 쉽게 확인하기 위하여 이러한 요소들도 함께 고려해야 한다.

마지막으로, 대부분 마멸(Abrasion)에 의한 손상을 포함한 터빈 베어링 손상의 1/3 가량이 오염된 윤활유나 윤활유 공급 계통의 고장과 관련되어 있기 때문에, 터빈 윤활유 계통의 유지 정비에 대해서도 설명한다.

 

2.1 磨滅 (Abrasion)

2.2 腐蝕 (Corrosion)

2.3 電氣에 의한 Pitting (Electrical Pitting)

2.4 疲勞 (Fatigue)

2.5 過熱 (Overheating)

2.6 와이핑 (Wiping)

2.7 베어링 損傷을 診斷하기 위한 實驗 技法 (Laboratory Techniques for Diagnosing Bearing Failures)

2.8 2차 Wiping 事例 (A Case of Secondary Wiping)

2.9 蒸氣 터빈 潤滑 系統의 維持 整備 (Maintaining Steam Turbine Lubrication System)

 

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