KR100276644B1 - 진동검출에 의한 싱크롤의 이상진단방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 싱크롤의 이상진단방법에 관한 것으로서, 싱크롤지지프레임(1)상에 진동가속도센서(2),(2′)를 설치하여 진동가속도센서(2),(2′)가 각각 검출한 진동주파수 신호를 증폭기(3),(3′)로 증폭하고 밴드패스필터(4),(4′)로 필터링하여 포락선처리부(5),(5′)로 포락선 처리한 후 주파수 분석기(6)를 이용해 회전기본주파수 성분의 진폭치(Sr1)와 회전기본주파수 배수성분의 진폭치(Srn)로 하기 식(1)에 의해 회전기본주파수 성분의 고조파도(X)를 구함과 더불어 상기 회전기본주파수 성분의 진폭치(Sr1)와 회전기본주파수 이외 성분의 진폭치(Sn)로 하기 식(2)에 의해 회전기본주파수 성분의 점유도(Y)를 구하여 싱크롤의 이상을 진단함으로써 싱크롤의 이상상태를 정확하게 파악할 수 있으므로 불필요한 싱크롤의 교체에 따르는 경비를 절감할 수 있는 장점이 있는 진동검출에 의한 싱크롤의 이상진단 방법이다.

Description

진동검출에 의한 싱크롤의 이상진단방법
본 발명은 싱크롤(SINK ROLL)의 이상상태를 진단하는 방법에 관한 것으로서, 특히 싱크롤 지지 프레임에 진동가속도센서를 설치하여 금속 접촉성의 미세진동을 검출한 후 롤과 관련한 진동신호만을 추출하여 그 신호의 주파수를 분석함으로써 롤의 이상상태를 진단하는 진동검출에 의한 싱크롤의 이상진단방법에 관한 것이다.
일반적으로 연속아연 도금공정에서 아연 포트(POT)내에는 480℃의 용융아연이 녹아 있으며, 여기에 싱크롤과 지지프레임(FRAME), 안정화 롤등이 침적 상태로 있게 된다. 따라서 이러한 용융아연과 접촉되는 싱크롤(SINK ROLL)의 베어링 부품인 슬리브(SLEEVE)와 부싱(BUSHING)은 고온의 용융아연에 침적된채로 큰 하중을 받으면서 서로 마찰되기 때문에 급속한 마모를 유발하게 되며, 금속한 마모는 롤 교체주기를 단축시켜 막대한 정비비를 소요시키며 이에 따른 생산휴지로 생산성 저하의 원인이 되기도 한다.
또한 스트립을 흔들리게 하여 도금량 편차를 유발하는 품질불양의 원인이 되므로 이상이 생기면 즉시 교체하여야만 한다.
그러므로 롤 사용주기를 연장하고 스트립(STRIP)이 안정하게 롤을 통과하며 도금하기 위해서 공장준공 당시의 설비인 분할형 지지구조물을 일체형 지지구조물로 개선하여 사용하고 있는데 롤 1회 교체시 막대한 정비비가 소요됨에도 불구하고 종래에는 싱크롤(SINK ROLL) 상태를 정량적으로 판단할 수 있는 수단이 없어 불필요한 롤교체가 원가상승의 직접적인 요인이 되기도 한다.
특히 현재까지 어떠한 경우든 고온의 아연포트(POT) 내에 잠겨서 구동되고 있는 롤 구동상태의 이상을 정량적으로 정확히 예측할 수 있는 방법은 알려지지 않고 있으며, 다만 숙련된 점검원이 손으로 지지구조물을 만져보아 느낌으로만 싱크롤(SINK ROLL) 상태를 추측하였었다.
따라서 싱크롤(SINK ROLL) 상태나 제품품질과는 무관하게 정비를 실시하거나 무리한 설비운전을 하게 되어서 정비비 과다 지출 또는 제품불량 발생 등의 문제가 있었다.
본 발명은 상기한 실정을 감안하여 종래 싱크롤진단방법이 갖는 문제점을 해결하고자 안출한 것으로서, 싱크롤 지지프레임에 진동가속도센서를 설치하여 냉연공장 아연도금 공정중 용융아연 포트(POT) 내의 싱크롤(SINK ROLL) 구동상태 이상을 설비의 작동정지 또는 분해점검하지 않고 가동중에 롤 구동 이상을 예지하여 적합한 설비교체 주기를 선정하거나 품질 불량을 사전에 예지할 수 있도록 싱크롤의 이상진단 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
제1도는 진동가속도센서의 설치상태도.
제2도는 싱크롤 베어링 부위의 금속접촉에 의한 진동발생 원리도.
제3도는 본 발명에 따른 진동가속도센서의 진동검출신호처리 순서도.
제4도는 본 발명에 따른 진동주파수 분석결과 나타난 주파수 스펙트럼,
제5도는 조업속도별 싱크롤과 안정화롤의 기본회전주파수를 나타낸 도면,
제6도는 신규싱크롤 설치직후 주파수 분석결과를 나타낸 도면,
제7도는 싱크롤 설치후 10일 경과시(싱크롤 이상마모 진행시) 주파수 분석결과를 나타낸 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 싱크롤지지프레임 2, 2′ : 진동가속도센서
3, 3′ : 증폭기 4, 4′ : 밴드패스필터
5, 5′ : 포락선처리부 6 : 주파수분석기
7 : 싱크롤 8 : 안정화롤
9 : 도금통 10 : 축
11 : 슬리브 12 : 베어링부의 부싱
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 싱크롤의 이상진단방법은 싱크롤지지 프레임(1)상에 진동가속도센서(2),(2′)를 설치하여 진동가속도센서(2),(2′)가 각각 검출한 진동주파수 신호를 증폭기(3),(3′)로 증폭하고 밴드패스필터(4),(4′)로 필터링하여 포락선처리부(5),(5′)로 포락선 처리한 후(주파수별 최대 진폭을 선으로 연결하여 이루어지는 파형을 구한 후) 주파수 분석기(6)를 이용해 회전기본주파수 성분의 진폭치(Sr1)와 회전기본주파수 배수성분의 진폭치(Srn)로 하기 수학식 1에 의해 회전기본주파수 성분의 고조파도(X)를 구함과 더불어 상기 회전기본주파수 성분의 진폭치(Sr1)와 회전기본주파수 이외 성분의 진폭치(Sn)로 하기 수학식 2에 의해 회전기본주파수 성분의 점유도(Y)를 구하여 싱크롤의 이상을 진단하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]
[수학식 2]
미설명부호 7은 싱크롤, 8은 안정화롤, 9는 도금통이며, 10은 축, 11은 슬리브, 12는 베어링부의 부싱이다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명 싱크롤의 이상진단방법을 상세하게 설명한다.
제1도는 진동가속도센서(2),(2′)의 설치상태도로서, 싱크롤지지프레임(1) 상에 좌우로 각각 설치된다.
제2도는 싱크롤 베어링부위의 금속접촉에 의한 진동발생원리도로서, 싱크롤(7)에 변형이 생기거나 롤지지부 즉 부싱(12; BUSHING) 과 슬리브(11; SLEEVE) 사이에 편마모, 파손 등의 이상이 생기면 제2도와 같이 롤 회전시 부싱(12; BUSHING)과 슬리브(11; SLEEVE) 사이에서 금속 접촉이 생기고 이러한 금속 접촉에 관한 미세진동이 롤 지지프레임(1; FRAME)에 전달된다.
롤 이상이 생겨 부싱(12; BUSHING)과 슬리브(11; SLEEVE) 사이에서 금속 접촉이 생기면 높은 주파수의 고유진동이 발생하고, 이러한 고유진동을 자극하는 것은 롤 회전진동이며, 따라서 본 발명 싱크롤 진단의 원리는 롤 회전 진동의 주기를 찾아 평가하는 것이다.
진동가속도센서(2),(2′)로 검출된 진동은 제3도와 같은 신호처리에 의해서 싱크롤(7; SINK ROLL) 이상에 관한 진동만을 추출한다. 싱크롤(7; SINK ROLL)과 롤 지지부위에 이상이 생기면 롤 회전진동과 그 조화 진동이 생긴다는 원리를 판단에 이용한다. 고유진동 주파수 범위는 1kHz∼5kHz 사이인 것으로 실험결과 밝혀졌으며 따라서 신호처리 필터의 범위는 1kHz∼5kHz로 정하였다. 스펙트럼 분석에서 주파수 범위는 통상 싱크롤(SINK ROLL) 회전 주파수가 1Hz 인 점을 감안하여 그 조화 진동주파수까지를 관찰하기 위해 20배인 20Hz로 하였다. 싱크롤(SINK ROLL) 회전진동 추출시 싱크롤(SINK RILL)은 라인(LINE) 속도와 연계되어 아이들(IDLE) 상태로 구동되므로 라인속도로부터 계산하면 제4도와 같이 싱크롤(SINK ROLL) 기본회전 주파수 발생을 예상하고 측정결과와 비교할 수 있다.
즉, 제4(a)도에 나타낸 바와 같이 스펙트럼 분석결과에서 회전기본주파수 성분의 진폭치(Sr1)와 회전기본성분주파수 배수성분의 진폭치(Srn)로 회전기본주파수 성분의 고조파도를 구하여 롤편심 상태를 판단하고, 제4(b)도에 나타낸 바와 같이 회전기본 주파수성분의 진폭치(Sr1)와 회전기본주파수 이외 성분의 진폭치(Sn)로 회전기본 주파수 성분의 점유도을 구하여 롤축의 굽힘여부나 지지부위의 편마모를 판단한다.
제5도는 조업속도별 싱크롤과 안정화롤의 기본회전 주파수를 나타낸 것으로, 동일한 조업속도 즉, 운동속도에서 안정화롤의 기본회전 주파수와 싱크롤의 기본회전 주파수보다 높은 주파수임을 알 수 있다.
제6(a)(b)도는 신규싱크롤 설치 직후 주파수 분석결과를 나타낸 것으로(a)는 회전기본 주파수 성분의 고조파도를 나타낸 것이고, (b)는 회전기본 주파수 성분의 점유도를 나타낸 것으로 회전기본 주파수가 크게 나타나고 그 배수성분이 5차 정도까지 뚜렷함을 알 수 있다.
제7(a)(b)도는 싱크롤 설치후 10일 경과시(싱크롤의 이상마모 진행시) 주파수분석결과를 나타낸 것으로 (a)는 회전기본주파수 성분의 고조파도를 나타낸 것이고, (b)는 회전기본 주파수 성분의 점유도를 나타낸 것으로, 회전기본 주파수보다 2차 성분이 크게 나타나고, 그 배수 성분이 10차정도까지 뚜렷하여 싱크롤이 이상마모되고 있음을 알 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명 진동검출에 의한 싱크롤의 이상진단 방법은 싱크롤의 이상상태를 정확하게 파악할 수 있으므로 불필요한 싱크롤의 교체에 따르는 경비를 절감할 수 있는 장점이 있다.

Claims (1)

  1. 싱크롤지지프레임(1)상에 진동가속도센서(2),(2′)를 설치하여 진동가속도센서(2),(2′)가 각각 검출한 진동주파수 신호를 증폭기(3),(3′)로 증폭하고 밴드패스필터(4),(4′)로 필터링하여 포락선처리부(5),(5′)로 포락선 처리한 후 주파수 분석기(6)를 이용해 회전기본주파수 성분의 진폭치(Sr1)와 회전기본주파수 배수성분의 진폭치(Srn)로 하기 수학식 1에 의해 회전기본주파수 성분의 고조파도(X)를 구함과 더불어 상기 회전기본주파수 성분의 진폭치(Sr1)와 회전기본주파수 이외 성분의 진폭치(Sn)로 하기 수학식 2에 의해 회전기본주파수 성분의 점유도(Y)를 구하여 싱크롤의 이상을 진단하는 것을 특징으로 하는 진동검출에 의한 싱크롤의 이상진단방법.
    [수학식 1]
    [수학식 2]
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20020051519A (ko) * 2000-12-22 2002-06-29 이구택 도금포트 진동량 측정시스템
KR101341688B1 (ko) 2011-12-02 2014-01-10 현대하이스코 주식회사 도금강판의 애쉬 혼입개선을 위한 도금설비 진동감시 장치 및 이를 이용한 도금설비 운전방법

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