KR100971965B1 - 회전기기 구동부 음향원격 점검장치 - Google Patents

회전기기 구동부 음향원격 점검장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회전기기의 설치장소가 광범위하고 위차가 협소하거나 고소일 때 회전기기를 구동시키는 모터 연결부의 커플링 및 회전기기 구동부의 베어링 이음 상태를 점검하기 위한 회전기기 구동부 음향원격 점검장치에 관한 것으로서, 고속 회전기기(100)에 있어서 축수부의 베어링(102)에서 발생하는 마찰 음향을 검출하도록 축수부의 양측에 접촉하여 설치되는 사운드 센서(120)와; 상기 사운드 센서(120)와 전기 신호적으로 연결되어 이로부터 측정되어 입력되는 사운드 정보를 검지하는 음향검지부와, 이로부터 입력된 신호를 선택하는 선택 스위치(34)로 이루어지는 로컬 스테이션(130)과; 상기 로컬 스테이션(130)과 전기 신호적으로 연결되는 사운드 카드(110-1) 및 아이솔레이터(110-2)로 구성되어 상기 로컬 스테이션(130)으로부터 출력되는 음향신호를 음향이상 상한설정부의 데이터와 비교하는 음향신호 비교부와, 이로부터 출력되는 데이터에 의하여 회전기기 이상경보를 발생시켜 회전기기를 정지시키는 음향신호 이상판단부로 이루어지는 통합 스테이션(110)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전기기 구동부 음향원격 점검장치를 제공한다.
사운드센서, 회전기기, 접촉단자, 로컬스테이션, 통합스테이션

Description

회전기기 구동부 음향원격 점검장치{APPARATUS FOR TELEMETERING THE ROTATOR SOUND OF ROTARY MACHINE}
도 1은 회전기기의 구동상태를 파악하기 위한 종래기술 일례를 도시한 개념도;
도 2는 본 발명에 따른 회전기기 구동부 음향원격 점검장치의 구성을 도시한 개념도;
도 3은 본 발명에 따른 회전기기 구동부 음향원격 점검장치를 구성하는 마이크의 구성도;
도 4는 본 발명에 따른 회전기기 구동부 음향원격 점검장치의 전체 구성을 도시한 전체 개요도;
도 5는 본 발명에 따른 회전기기 구동부 음향원격 점검장치를 구성하는 로컬 스테이션의 구성도;
도 6은 본 발명에 따른 회전기기 구동부 음향원격 점검장치에 의하여 측정된 웨이브 파형도;
도 7은 본 발명에 따른 회전기기 구동부 음향원격 점검장치의 음향원격 제어 블록도;
도 8은 본 발명에 따른 회전기기 구동부 음향원격 점검장치의 제어 공정도이 다.
♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣
100: 회전기기 102: 베어링 120: 사운드 센서 34:선택 스위치
130: 로컬 스테이션 110-1: 사운드카드 110-2: 아이솔레이터
110: 통합 스테이션
본 발명은 회전기기 구동부 음향원격 점검장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제철소 현장의 요소요소에 설치된 회전기기의 구동부의 베어링의 회전시 발생하는 음향을 점검할 수 있는 장치로서 회전기기의 설치장소가 광범위하고 위차가 협소하거나 고소일 때 회전기기를 구동시키는 모터 연결부의 커플링(일반 커플링, 유체커플링 등) 및 회전기기 구동부의 베어링 이음 상태를 점검하기 위한 회전기기 구동부 음향원격 점검장치에 관한 것이다.
더욱 상세하게는 회전기기의 축수부를 종래의 점검도구인 청음봉으로 점검자의 귀로 직접 점검하는 경우 파손된 회전기기의 파편에 맞아 안전재해를 입을 수 있는 위험이 도사리고 있어 위험이 예상되는 회전기기 축수부에는 점검 및 베어링 윤활을 위해 주입해야할 그리스의 주입을 기피하는 사례가 발생하여 회전기기의 축수부 베어링에 급지 및 점검을 실시하지 않고 방치되어 베어링의 손상에 의한 생산설비인 회전기기가 파손되는 사례를 방지하기 위하여 회전기기의 축수부 베어링을 원격에서 청취할 수 있는 회전기기 구동부 음향원격 점검장치에 관한 것이다.
일반적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 회전기기(100)의 커플링(102)의 연결부위인 축수부 베어링(100-2)의 이상 유무를 판단하는 방법은 음향을 청음봉(101)을 이용하여 청음봉(101) 한쪽 끝을 회전기기(100)의 축수부에 대고 청음봉(101)으로 전달되는 음향을 사람의 귀로 직접 듣는다.
상기와 같은 종래의 방법으로는 다음과 같은 문제점이 발생된다.
첫째, 회전기기가 발생하는 음향과 주변의 음향으로 중첩되어 회전기기 자체에서 발생하는 음향만을 듣기가 어렵다.
둘째, 고속 회전기기의 경우 커플링 등의 이상으로 파손되면 점검자가 회전기기의 파손된 파편에 의해 안전재해를 입을 수 있어 점검을 기피하는 현상이 발생된다.
셋째, 회전기기의 윤활을 위해 주기적으로 주입하여야 할 그리스의 주입을 기피하므로 회전기기의 베어링이 장시간 방치되어 베어링의 마모, 파손으로 이어져 회전기기의 손상으로 생산설비가 정지되는 사례가 빈번히 발생한다.
상기한 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명은 제철소 현장의 요소요소에 설치된 회전기기 구동부 베어링 축수부 부위에 음향을 검출할 수 있는 센서를 설치하여 검출된 음향을 손실 없이 원거리로 전송하기 위하여 증폭기를 설치하여 감지된 음향을 각 지역별 스테이션으로 전송하고 각 스테이션별로 수합된 데이터를 통합 스테이션으로 전송함으로써 원거리에서도 회전기기의 이상유무를 판 단할 수 있는 회전기기 구동부 음향원격 점검장치에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고속 회전기기에 있어서 축수부의 베어링에서 발생하는 마찰 음향을 검출하도록 축수부의 양측에 접촉하여 설치되는 사운드 센서와; 상기 사운드 센서와 전기 신호적으로 연결되어 이로부터 측정되어 입력되는 사운드 정보를 검지하는 음향검지부와, 이로부터 입력된 신호를 선택하는 선택 스위치로 이루어지는 로컬 스테이션과; 상기 로컬 스테이션과 전기 신호적으로 연결되는 사운드 카드 및 아이솔레이터로 구성되어 상기 로컬 스테이션으로부터 출력되는 음향신호를 입력받아 처리하여 회전기기에 대한 이상경보를 발생시키거나 회전기기를 정지시키는 통합 스테이션으로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전기기 구동부 음향원격 점검장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 사운드 센서가 원통형 케이스의 전방 외부에 돌출된 접촉단자와, 이와 접촉하여 상기 원통형 케이스에 내장되는 내장 소형마이크와, 이의 후방부에 연결되는 증폭기로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전기기 구동부 음향원격 점검장치를 제공하게 되며,
또한, 본 발명은 상기 통합 스테이션이 상기 로컬스테이션으로부터 출력되는 음향신호를 입력받아 음향이상 상한설정부에 저장된 데이터와 비교하는 음향신호 비교부와, 이로부터 출력되는 데이터에 의하여 회전기기 이상경보를 발생시켜 회전기기를 정지시키는 음향신호 이상판단부로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전기기 구동부 음향원격 점검장치를 제공하며,
또한, 본 발명은 상기 원통형 케이스의 전방 외부에 돌출된 접촉단자가 상기 원통형 케이스의 전방 외부에 나사결합식으로 결합하여 길이조정이 가능한 것을 특징으로 하는 회전기기 구동부 음향원격 점검장치를 제공한다.
상기와 같은 본 발명의 구성의 개념을 상세하게 설명하면, 본 발명의 장치는 각각의 회전기기(100) 축수부에는 고유번호를 부여하여 통합 스테이션(130)에 등록하고 각 스테이션(130)에 일련번호를 부여하여 통합 스테이션(110)의 사운드 카드(110-1)로 입력하는 구성으로 한다.
즉, 상기 통합 스테이션(110)의 통신포트를 이용하여 각 로컬 스테이션(130)간 시리얼 통신을 구축하고, 상기 통합 스테이션(110)에서 각 로컬 스테이션(130)의 일련번호와 기기번호를 선택하면 선택된 회전기기(100)의 축수부에 설치된 사운드 센서(120)의 음향을 통합 스테이션(110)의 사운드카드(110-1)로 입력되도록 구성하여 점검자는 통합 스테이션(110)의 사운드카드(110-1)를 통해 출력된 음향을 이어폰을 이용하여 그 음향을 청취할 수 있고 필요시 음향을 통합 스테이션(110) 내에 녹음하여 두었다가 차후에 회전기기(100) 축수부의 이상시 비교분석이 가능 하도록 하고, 주기적인 경향관리가 가능하도록 구성한다눈 것이다.
또한, 본 발명은 상기 통합 스테이션(110)에는 현장의 각 회전기기(100)로부터 입력된 음향을 분석할 수 있어 분석된 음향을 분석하여 기준치를 초과할 경우 1차적으로 경보를 발생시켜 운전자가 해당설비를 점검할 수 있도록 하였으며, 2차 기준치를 초과하면 해당설비를 정지 시킬 수 있도록 프로그램화하여 로컬 스테이션(130)에서 현장의 회전기기(100)를 정지시키도록 구성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 회전기기 구동부 음향원격 점검장치의 구성을 도시한 개념도이고, 도 3은 본 발명에 따른 회전기기 구동부 음향원격 점검장치를 구성하는 마이크의 구성도이며, 도 4는 본 발명에 따른 회전기기 구동부 음향원격 점검장치의 전체 구성을 도시한 전체 개요도이며, 도 5는 본 발명에 따른 회전기기 구동부 음향원격 점검장치를 구성하는 로컬 스테이션 의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 회전기기(100)의 축수부의 베어링(100-2)의 커버에 음향을 손실 없이 원거리로 전송하기 위하여 증폭기(120-5)가 장착된 고성능 사운드센서(120)가 설치된다.
각 지역별 전기실에서 현장에 설치된 사운드센서(120)에 전원을 공급하고, 상기 센서(120)에서 검출한 음향신호를 수신할 수 있는 입력부를 포함하며, 센서(120)에서 수집된 데이터를 통합 스테이션(110)으로 전송할 수 있는 기능과 통합 스테이션(110)의 지령을 수신하여 수행하고 실행여부를 송신할 수 있는 통신기능이 내장된 로컬 스테이션(130)을 설치되어 센서와 통합 스테이션(110)간을 상호 연결하도록 구성된다.
상기 통합 스테이션(110)에는 로컬 스테이션(130)과 모드버스 통신을 수행할 수 있는 기능과 음향신호를 수신할 수 있는 수신부를 포함하며, 음향 데이터를 분석할 수 있는 분석 프로그램 및 각 센서별 음향을 선택하여 청취할 수 있는 기능 및 프로그램이 내장된다.
또한, 본 발명을 구성하는 상기 통합 스테이션(110)에는 현장의 각 사운드센 서(120)에 고유번호를 부여하는 기능과 각 센서(120)의 음향데이터를 사용자가 설정한 시간 동안 및 주기로 음향데이터를 녹음 저장할 수 있는 기능, 저장된 음향 데이터와 현재 실시간으로 입력되는 음향 데이터를 비교 분석 판단이 가능한 기능이 내장되어 실시간 입력되는 음향 데이터를 분석하여 1차 기준치를 초과하면 경보를 발생시키고, 2차 기준치를 초과하면 해당설비를 정지 시키는 지령을 발생시켜 운전실에 설치하여 통합 스테이션(110)과 로컬 스테이션(130), 로컬 스테이션(130)과 현장 사운드센서(120)를 시스템적으로 상호 연결되도록 구성한다.
상기와 같은 수단에 의한 본 발명의 작용을 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 회전기기 구동부 음향원격 점검장치에 의하여 측정된 웨이브 파형도이고, 도 7은 본 발명에 따른 회전기기 구동부 음향원격 점검장치의 음향원격 제어 블록도이며, 도 8은 본 발명에 따른 회전기기 구동부 음향원격 점검장치의 제어 공정도이다.
본 발명에 따른 회전기기 구동부 음향원격 점검장치는 현장설비로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 고속 회전기기(100) 구동부 축수부에 고성능 마이크(120-3)에 증폭기(120-5)가 부착되어 원통형 케이스(120-1)에 내장되는 사운드 센서(120)를 설치한다.
상기 원통형 케이스(120-1)의 전방부에는 회전기기(100) 구동부 축수부에 접촉하는 접촉단자(120-6)가 나사결합식으로 고정되어 있어 접촉부위와의 거리에 따라 길이조정이 가능하도록 하였다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 사운드센서(120)의 전원은 로컬 스테이션(130)에서 공급하여, 상기 사운드센서(120)에서 검출된 음향을 로컬 스테이션(130)으로 전송한다.
상기 로컬 스테이션(130)에는 아날로그 멀티플렉스를 설치하여 현장에 설치된 사운드센서(120)에서 들어오는 신호를 선택하여 통합 스테이션(110)으로 보낸다.
상기 통합 스테이션(110)에서는 현장의 각 기기의 구동부 축수부에 설치된 사운드센서(120)에 고유번호를 부여하고, 통합 스테이션(110)에서 선택한 사운드센서(120)의 음향신호를 멀티플렉스가 선택하여 통합 스테이션(110)과 연결되도록 센서(120)를 센서선택 스위치(34)에서 선택한다.
상기 통합 스테이션(110)에서는 로컬 스테이션(130)과 모드버스 통신을 이용하여 각 기기에 부여된 고유번호를 선택하도록 지령을 보내며, 로컬 스테이션(130)에서는 멀티플렉스에 내장된 마이크로프로세서가 지령을 받아 멀티플렉스를 제어하여 통합 스테이션(110)이 요구하는 번호의 센서(120)를 선택하여 통합 스테이션(110)과 사운드센서(120)를 연결하는 역할을 수행한다.
또한, 상기 통합 스테이션(110)에는 커뮤니케이션 아이솔레이터를 설치하여 로컬 스테이션(130)과의 통신을 실시하며, 그 통신내용은 통합 스테이션(110)에서 부여한 고유번호를 로컬 스테이션(130)으로 전송하여 멀티플렉스가 사운드센서(120)를 선택하도록 지령을 보내고, 요구한 사운드센서(120)가 정상적으로 선택되었는가를 확인하는 기능을 수행한다.
또한, 상기 통합 스테이션(110)에는 내장된 사운드카드(110-1)를 이용하여 사운드센서(120)의 신호를 입력 받아 정비요원 또는 운전자가 고속 회전기기(100)에서 발생되는 음향을 이어폰을 이용하여 감시가 가능하고 필요시 회전기기에서 발생되는 음향을 녹음하여 저장한 후 정상적인 상태의 음향과 현재의 음향을 비교 분석이 가능하도록 하는 기능을 수행하며, 필요시에는 일정한 간격의 시간을 설정하여 사운드센서(120)를 순차적으로 교체하면서 음향을 녹음하여 파일로 저장하도록 한다.
저장된 파일은 저장용량을 초과하면 오래된 파일부터 자동적으로 삭제되도록 하여 저장용량 초과로 인한 최근의 데이터를 저장하지 못하는 사례가 없도록 한다.
또한, 통합 스테이션(110)에 내장된 분석 프로그램은 각 사운드센서(120)에서 입력되는 음향을 분석하여 1차 기준치를 초과하면 경보를 발생시켜 설비 운전자로 하여금 해당설비를 확인할 수 있도록 하며, 2차 기준치를 초과하면 해당설비를 정지시킨다는 메시지와 함께 설비를 정지시킬 수 있도록 한다.
또한, 로컬 스테이션(130)에는 사운드센서(120)의 작동용 전원과 함께 멜티플렉스의 전원을 공급하도록 한다.
이하, 본 발명의 실시형태를 첨부된 도면과 함께 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시형태의 일례로서 사운드센서(120)를 회전기기(100)의 구동부 축수부의 베어링(100-2)의 외부에 접촉하도록 설치하고, 로컬 스테이션(130)은 각 설비별 전기실에 설치한 후 전원공급 및 음향출력 신호용 케이블(140)로 로컬 스테이션(130)과 연결한다.
본 발명을 구성하는 통합 스테이션(110)은 로컬 스테이션(130)과 음향신호 케이블(140-1) 및 통신용 케이블(140-2)로 연결하여 통합 스테이션(110)과 로컬 스테이션(130)의 통신을 통하여 현장의 사운드센서(120)를 선택하고 음향출력 신호(140-1)를 통합 스테이션(110)에서 입력 받을 수 있게 한다.
통합 스테이션(110)에는 기본 내장된 사운드카드(110-1)와 아이솔레이터(110-2)를 장착하여 사운드카드(110-1)는 현장의 사운드센서(120)에서 출력되는 음향신호를 받아들이고, 아이솔레이터(110-2)는 로컬 스테이션(130)의 멀티플렉스와 통신을 담당하는 기능을 수행하며, 상기 통합 스테이션(110)은 이와 같은 본 발명의 장치를 모니터하고 제어할 수 있는 제어컴퓨터(110-3)에 전기 신호적으로 연결된다.
다음은 각 장치부의 동작관계를 설명한 것이다.
현장 회전기기(100)의 축수부 베어링(100-2)의 외부면(하우징)에 사운드센서(120)를 설치하여 회전기기(110)의 회전축수부의 베어링(100-2)에서 발생되는 음향을 검출하여 로컬 스테이션(130)으로 보낸다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명을 구성하는 로컬 스테이션(130)에는 사운드센서(120)의 전원(+12V, Comm, -12V)을 공급하는 전원공급 장치와 사운드센서(120)의 출력을 선택할 수 있는 멀티플렉스(MUX)로 구성되며, 이 멀티플렉스(MUX)에는 통합 스테이션(110)과 통신을 담당하는 시리얼 포트(Serial Port)와 로컬 스테이션(130) 및 센서(120)의 번호를 기억하는 디지털 포트(Dix4)가 내장되며, 이를 제어하는 마이크로프로세서(M.P.U)로 구성되고 통합 스테이션(110)에서 선택한 센서(120)의 번호를 멀티플렉스(MUX)로 선택하고, 이의 선택상태를 통합 스 테이션(110)에 정보를 제공하는 역할을 수행하며, 멀티플렉스(MUX)는 음향신호를 처리하기 위하여 아날로그신호를 처리할 수 있도록 하였다.
상기 통합 스테이션(110)은 현장의 사운드센서(120)를 선택하여 음향 신호를 녹음할 수 있고, 컴퓨터에 내장된 이어폰을 이용하여 감시자가 직접 들을 수 있으며, 필요시는 정상인 상태의 음향신호를 파일로 녹음해 두었다가 회전기기의 이상 징후 발생시 정상인 상태의 음향 신호와 비교하여 분석할수 있는 기능을 프로그램화할 수 있도록 하였으며, 감시자의 간단한 설정으로 일정한 시간 간격으로 감시자가 원하는 회전기기의 음향을 선택한 시간 간격으로 녹음하여 저장할수 있는 기능을 가지는 프로그램을 내장하도록 하였다.
또한, 통합 스테이션(110)에서는 각 센서(120)에서 입력되는 음향신호를 분석프로그램을 이용하여 분석한 후 운전자가 설정한 1차 기준치를 초과하면 경보를 발생 시키도록 프로그램화하여 경보 발생시 운전자로 하여금 해당 회전기기를 직접 확인 점검이 가능 하도록 하였으며, 2차 기준치를 초과하면 해당 회전기기 설비를 메시지와 함께 로컬 스테이션(130)을 통하여 정지시킬 수 있도록 하는 장치이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 제철소 현장의 요소요소에 설치된 회전기기 축수부의 베어링이 회전하면서 발생되는 음향을 원거리에서 감시가 가능하도록 하여 베어링의 상태를 용이하게 판단할 수 있도록 하여 베어링의 마모, 그리스 주입상태, 파손 등으로 인한 음향변화를 감시할 수 있도록 하였으며, 고속 회전기기의 이상으로 파손현상이 발생하면 파손된 회전기기의 파편이 원심력에 의해 튕겨져 나와 회전기기의 음향을 점검 중이던 사람이 안전재해를 입을 수 있는 가능성을 원격 점검으로 막을 수 있으며, 베어링 축수부에 이상음이 발생하면 기기가 파손되기 전에 이를 감지하여 그리스주입작업을 실시하여 생산설비의 고장을 미연에 방지하여 설비고장으로 인한 감산을 예방할 수 있으며, 상시 감시를 하지 않더라도 기준치를 초과하면 경보를 발생 시키거나, 위험수준을 초과하면 해당 설비를 자동으로 정지시킬 수 있어 고속 회전기기의 파손으로 인한 2차적인 주변설비의 파손을 예방할 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 회전기기(100)에 있어서 축수부의 베어링(102)에서 발생하는 마찰 음향을 검출하도록 축수부에 접촉하여 설치되는 사운드 센서(120)와;
    상기 사운드 센서(120)와 전기 신호적으로 연결되어 이로부터 측정되어 입력되는 사운드 정보를 검지하는 음향검지부와, 이로부터 입력된 신호를 선택하는 선택 스위치(34)로 이루어지는 로컬 스테이션(130)과;
    상기 로컬 스테이션(130)과 전기 신호적으로 연결되는 사운드 카드(110-1) 및 아이솔레이터(110-2)로 구성되어 상기 로컬 스테이션(130)으로부터 출력되는 음향신호를 입력받아 처리하여 회전기기(100)에 대한 이상경보를 발생시키거나 회전기기(100)를 정지시키는 통합 스테이션(110);으로 구성되며,
    상기 통합 스테이션(110)은 상기 로컬스테이션(130)으로부터 출력되는 음향신호를 입력받아 음향이상 상한설정부에 저장된 데이터와 비교하는 음향신호 비교부와, 이로부터 출력되는 데이터에 의하여 회전기기 이상경보를 발생시켜 회전기기를 정지시키는 음향신호 이상판단부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 회전기기 구동부 음향원격 점검장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 사운드 센서(120)는 원통형 케이스(120-1)의 전방 외부에 돌출된 접촉단자(120-6)와, 이와 접촉하여 상기 원통형 케이스(120-1)에 내장되는 내장 소형마이크(120-3)와, 이의 후방부에 연결되는 증폭기(120-5)로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전기기 구동부 음향원격 점검장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 원통형 케이스(120-1)의 전방 외부에 돌출된 접촉단자(120-6)는 상기 원통형 케이스(120-1)의 전방 외부에 나사결합식으로 결합하여 길이조정이 가능한 것을 특징으로 하는 회전기기 구동부 음향원격 점검장치.
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