모터가 대부분의 경우에 잘 작동한다고 말하는 것에 논쟁의 여지가 있을까요? 우리는 유지관리 전문가로서 기계 시스템의 기대 성능을 잘 파악하고 있으며, 어떤 이유에서든 정기적으로 기계 시스템의 성능을 점검하고 있습니다. 우리는 기계에 걸리는 부하를 어느 정도 파악하고 있으며, 뒤쪽의 점검표 표시 또는 보다 공식적인 유지관리 프로그램을 통해 기계 시스템의 수명에 주의를 기울이고 있습니다.
이게 그렇게 쉬운 일이라면 왜 우리를 계속 고용하고 있을까요? 대부분의 경우, 오래된 구성 요소에 영향을 미치는 것은 시스템의 변경입니다. 하지만, 결국 고장 나기 마련입니다. 여기에서 아무렇지 않게 이야기하는 것과 달리, 우리 대부분은 기계 시스템을 계속 가동되게 한다는 것에 자부심을 느끼고 있으며 특별한 일, 특히 업무 시간 이후에 전화가 울리게 만드는 종류의 일을 좋아하지 않습니다.
바로 이 부분에서 측정의 중요성이 부각됩니다. 위에서 설명한 우리 업무의 모든 부분을 수행할 경우 기계 장비의 상태에 대해 정신적으로 받아들일 준비가 되며, 남은 것은 우리가 알고 있다고 생각하는 것이나 우리가 알지 못하는 조건으로 놀라움을 주는 것에 대해 확인할 수 있는 물리적 데이터를 구축하는 것입니다.
"그들은 거의 모든 모터 문제의 근본 원인을 해결하는 데 도움을 줄 수 있습니다."
열, 진동, 절연 저항 및 전기 측정은 모두 휴대용 도구를 사용하여 매우 빠르고 쉽게 캡처할 수 있으며, 이를 통해 시스템 성능에 대한 많은 정보를 알 수 있습니다. 특히 흥미로운 점은 이 네 가지 테스트 각각이 시스템의 서로 다른 측면에 대한 정보를 제공한다는 것입니다. 이러한 측정은 중첩되고 연관되기 때문에 서로 연계하여 측정할 경우 모든 모터 문제의 근본 원인을 파악하는 데 도움을 줄 수 있습니다.
또한 팀의 모든 구성원이 액세스할 수 있도록 측정값을 중앙 집중식으로 저장하고 보관할 수 있으므로 작업자만이 아니라 팀의 모든 사람이 늦은 밤의 긴급한 요청에도 대응할 수 있습니다.
직장에서의 필수 항목
과연 무엇일까요? 바로 자신의 상식과 안전한 전기 측정 지식입니다! 가능한 경우에는 항상 종료한 다음 록아웃 및 태그아웃을 수행합니다. 이제 무선 미터를 사용하여 시스템을 종료하고, 록아웃하고, 미터를 연결하고, 패널 도어를 닫고, 다시 전원을 켜고, 측정 모니터링을 시작할 수 있습니다. 그러나 모든 것을 종료할 수 있는 것은 아닙니다.
전기가 흐르는 상태에서 작업해야 하는 상황이 발생하면 다음과 같은 필수 안전 수칙을 따르십시오. 첫째, 전기 환경의 아크 섬광 등급을 알아야 합니다. 둘째, 해당 환경에 적합한 등급의 개인 보호 장비(PPE)를 착용합니다. 셋째, 환경에 적합한 안전 등급의 테스트 계기를 사용합니다. 넷째, 미터를 사용하여 전기가 흐르는지 여부를 확인한 다음 3점 테스트 방법을 사용하여 미터가 올바르게 작동하는지 확인합니다. 알려진 라이브 회로를 테스트합니다. 대상 회로를 테스트하고, 라이브 회로를 다시 테스트합니다.
1. 열
안전을 위해, 작동 중인 장비를 다룰 때는 열 검사부터 시작합니다. 여전히 PPE를 착용해야 하지만(비접촉 검사에 필요한 특정 장비는 70E 참조 ), 30~60센티미터(1~2피트) 정도 떨어져 있으므로 훨씬 덜 위험하며 열화상 보기를 통해 시스템에서 발생하는 열 특징을 한 눈에 파악할 수 있습니다. 정상인지 여부는 유사한 시스템이나 이전 영상과 비교하여 확인합니다. 온도 차이는 다른 측정 도구를 사용하여 먼저 측정해야 할 대상을 빠르게 구분하는 데 도움이 됩니다.
시스템 자체와 내부가 고온이라고 해서 반드시 의미가 있는 것은 아니지만, 유사한 부품보다 온도가 높거나 온도가 상승하는 부품은 무언가 이상이 있다는 의미일 수 있습니다. 예를 들어, 가동 중에 온도가 올라가는 커플링은 정렬 불량을 나타낼 수 있습니다. 모터의 열 특징은 모터 품질 및 상태에 대해 많은 것을 알려줄 것입니다. 모터가 과열되면 권선이 빠르게 열화됩니다. 실제로 과열이 일시적일지라도 모터 권선의 온도가 설계에 의한 작동 온도 이상으로 10°C 증가할 때마다 권선의 절연 수명은 50% 단축됩니다.
전기적 측면에서 전기 공급 장치의 위상 불균형, 연결 불량 및 비정상적인 발열 여부를 점검하십시오. 기계적 측면에서 적외선 IR을 통해 종종 샤프트 베어링 문제를 감지할 수 있습니다. 베어링은 완전히 고장 나기 전까지 며칠간 고온으로 가열되는 경향이 있습니다. 모터 케이스 온도 또한 좋은 측정 포인트가 될 수 있습니다. 그러나 모터 케이스 온도를 올바르게 해석하려면 먼저 정상값이 무엇인지 알아야 합니다. 모터가 정상적으로 가동되고 있을 때 모터 온도를 측정하는 습관을 들여 비교할 기준을 정하십시오.
전체 전기 기계 시스템의 적외선 화상을 제공한다는 점에서 적외선 카메라가 검사 작업에 적합하지만 적외선 온도계도 빠르고 쉽게 중요 지점의 온도를 비교할 수 있고 훨씬 쉽게 휴대할 수 있다는 점에서 유용합니다. 간단히 트리거를 눌러 첫 번째 측정을 수행하고 저장한 후 초점을 조정하고 두 번째 측정을 수행하여 둘을 비교할 수 있습니다. 비주얼 적외선 온도계는 히트 맵이 오버레이된 디지털 화상을 통해 상황에 맞는 정보를 제공하므로 불필요한 발열의 정확한 위치를 쉽게 찾을 수 있습니다.
2. 진동
유지관리 분야의 통념은 회전 기계와 관련된 대부분의 기계적 고장은 불균형, 정렬 불량, 롤러 베어링 문제 및 헐거움의 네 가지 결함에서 발생한다는 것입니다.
- 롤러 베어링은 기계 고장의 최대 60%를 차지합니다.
- 불균형은 기계 고장의 최대 50%를 차지합니다.
- 정렬 불량은 기계 고장의 최대 45%를 차지합니다.
이 숫자를 모두 더하면 100%를 초과하는 데 어떻게 된 것일까요? 불균형과 정렬 불량은 모두 롤러 베어링 마모 및 조기 고장을 초래할 수 있기 때문입니다.
진동이 기계 상태의 초기 지표 중 하나라는 사실을 모두가 아는 것은 아닙니다. 물론 과열이 발생할 정도로 문제가 심각해지면 열화상으로도 확인할 수 있습니다. 그러나 진동은 열 검사보다 훨씬 민감하며 부품이 손상되기 훨씬 이전에 문제를 감지할 수 있게 합니다. 오늘날 사람들은 기계 효율성에 대해서도 생각합니다. 기계가 잘못 정렬되면 마찰이 하드웨어뿐만 아니라 전기 공급까지 소모하기 때문에 판독을 자주 해야 하는 이유가 두 가지 이상 발생합니다.
기계적 고장이 발생하면 단순히 베어링을 교체하는 대신 추가적인 시간을 내어 고장의 근본 원인을 파악해야 합니다. 기계가 올바르게 정렬되고 샤프트가 균형을 이루면 베어링에 가해지는 응력이 훨씬 줄어들고 수명이 늘어납니다.
휴대용 진동계 및 테스터로 이 모든 작업을 이전보다 훨씬 쉽고 빠르게 수행할 수 있습니다. 휴대용 도구는 정상/비정상 판독값 데이터베이스를 가지고 있고, 진동 신호를 동적으로 비교할 수 있으며, 도구의 정교함에 따라 즉석에서 진단을 내릴 수도 있습니다. 이전에는 예방 유지관리/신뢰성 전문가만이 진동 분석을 수행했습니다. 이제는 기술자가 현장에 진동계를 가지고 와서 정상/비정상 현장 점검을 수행할 수 있으며 선임 기술자는 진단 버전 사용을 쉽게 교육할 수 있습니다. 이를 통해 유지관리 팀의 전반적인 기계 상태와 베어링 상태에 대한 이해도를 크게 높일 수 있으며, 데이터를 공유하고 저장할 수도 있습니다.
3. 절연
모터와 드라이브의 절연 문제는 대개 과도한 열, 부적절한 설치, 환경 오염, 기계적 응력, 노후 등으로 인해 발생합니다. 절연 테스트는 정기적인 모터 유지관리(고장 전 성능 저하 식별) 및 설치 절차(시스템 안전 및 성능 확인)와 쉽게 결합할 수 있습니다. 문제를 해결할 때 절연 저항 테스트가 필요한 정보를 제공할 수 있습니다. 이를 통해 단순히 케이블을 교체하는 것만으로도 모터를 쉽게 다시 작동시킬 수 있습니다.
Fluke 1587과 같은 절연 멀티미터는 절연 저항 테스트의 기능을 가장 일반적인 디지털 멀티미터 기능과 결합합니다. 많은 모터를 담당해야 하는 기술자에게 절연 멀티미터는 모터의 문제를 해결하고 유지관리하는 데 필요한 대부분의 테스트를 수행할 수 있는 유용한 도구입니다. 모터에 문제가 있을 경우 공급 전압을 점검한 다음 저항 기능을 사용하여 모터 권선의 위상 간 저항을 측정합니다. 그런 다음 미터의 절연 저항 기능을 사용하여 접지 측 라인 및 부하 컨덕터와 접지 측 모터 권선을 측정합니다.
모터 권선의 절연 저항을 측정하면 모터가 고장 나기 전에 열, 노후화, 부식, 먼지, 습기, 과도한 진동 등으로 인한 열화를 감지할 수 있습니다. 절연 저항은 온도와 습도에 따라 달라지기 때문에 정확한 결과를 얻으려면 일정 시간 동안 여러번 저항을 측정해야 할 수 있습니다. 절연 저항을 주기적으로 측정하면 모터의 상태를 확인하고 모터나 권선 교체 시기를 알 수 있습니다.
4. 전기
전류 불균형은 모터 과열의 일반적인 근본 원인입니다. 전류 불균형은 전원 공급 문제, 한 레그(leg)의 저전압, 모터 권선 내부의 절연 저항 파괴 등 여러 가지 원인에 의해 발생할 수 있습니다. 최악의 전류 불균형 시나리오인 단상은 하나의 전체 위상이 손실되고 퓨즈가 끊어지는 경우입니다.
전류 불균형 여부를 테스트하려면 AC 전류 클램프 미터를 사용하여 세 레그 각각의 전류 소모를 점검하십시오. 평균 전류를 결정하려면 세 위상 모두의 전류를 더한 다음 3으로 나눕니다. 그런 다음 가장 큰 측정값에서 전류 평균 값을 빼서 전류 편차를 구합니다. 아래 공식을 사용하여 전류 불균형을 결정하십시오. 전류 불균형은 10%보다 커서는 안 됩니다.
(Iu = 전류 불균형(%), Id = 전류 편차(암페어), Ia = 전류 평균(암페어))
lu = (Id / la)*100
단상을 감지하는 가장 좋은 측정 도구는 클램프 미터입니다. 즉, 한 위상에서 제로 전류가 측정되면 전력 손실을 명확하게 알 수 있습니다. 그러나 동일한 위상에서 전압을 측정하면 나머지 두 라이브 위상에서 유도된 전류로 인해 잘못 해석할 수 있습니다. 전기가 흐르는 회로 2개 주변에서 "고스트 전압"이 판독되는 경우는 드물지 않습니다.
퓨즈가 끊어졌는지 확인하려면 회로에서 퓨즈를 분리하고 디지털 멀티미터(DMM) 또는 클램프 미터의 저항 기능을 사용하여 퓨즈를 점검합니다. 회로에서 퓨즈를 분리한 후 멀티미터 또는 클램프 미터를 저항(Ω) 기능으로 설정합니다. 퓨즈의 각 끝에 테스트 프로브를 놓습니다. 정상 퓨즈는 매우 낮은 저항(10Ω 미만)으로 측정됩니다. 단선된 퓨즈는 미터 디스플레이에 "OL"로 표시됩니다. 측정값을 점검하고 다시 한 번 점검하십시오. 문제를 해결하면서 많은 사람이 실제 원인을 알고 있다고 잘못 가정합니다. 모든 회로 요소를 테스트하기 전에는 결론을 내리지 마십시오.
장님 코끼리 만지기와 같은 측정 방법
열, 진동, 절연 및 전기 테스트를 결합하는 것은 장님 코끼리 만지기 우화와 유사합니다. (코끼리의 서로 다른 부분을 만진 장님들은 한 코끼리를 서로 다른 것이라고 생각했습니다.) 필요한 것은 전체적인 작동 정보입니다. 네 가지 유형의 테스트를 함께 사용하면 현재 필요한 모든 정보를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 여러분, 여러분의 팀 및 장비가 향후 몇 개월 동안 훨씬 더 효율적으로 실행될 수 있는 사전 예방적 데이터를 갖게 될 것입니다. 이러한 전기 측정, 열화상, 절연 저항 판독값 및 진동 테스트 결과를 저장하여 액세스할 수 있는 상태로 유지함으로써 향후 유지관리 또는 문제 해결을 위한 기준으로 활용할 수 있으며, 이러한 기준에서 시작하면 작업 시간이 크게 단축됩니다.
모터를 수리할지, 아니면 교체할지에 대한 결정에는 수리 비용, 새 모터의 비용, 예상 수명, 새 모터의 가용성, 기존 모터의 효율성 등의 여러 요인이 영향을 미칩니다. 모터 수리 비용이 교체 비용의 50%를 초과할 경우 새 모터를 구매합니다. 이제 측정 데이터를 사용하여 방정식의 효율성과 수명 주기 부분을 구할 수 있습니다.