KR101456589B1 - State Management System For Machine Equipment - Google Patents

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김민호
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Abstract

본 발명은 고장 원인 스펙트럼을 통한 기계 설비의 상태 관리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기계 설비의 진동 스펙트럼 분석을 통해 기계 설비의 상태가 정상, 열화, 고장 등의 상태로 자동 판단함으로써 기계 설비의 열화 또는 고장을 즉각적으로 탐지할 수 있는 고장 원인 스펙트럼을 통한 기계 설비의 상태 관리 시스템에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a system for managing a state of equipment through a spectrum of faults, and more particularly, to a system and method for analyzing a state of a mechanical equipment by automatically analyzing a vibration spectrum of the equipment, And more particularly, to a health management system of a machine through a failure cause spectrum capable of instantaneously detecting deterioration or failure.

Description

고장 원인 스펙트럼 분석을 통한 기계 설비의 상태 관리 시스템 {State Management System For Machine Equipment}{State Management System For Machine Equipment}

본 발명은 기계 설비의 상태 관리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기계 설비의 진동 스펙트럼 분석을 통해 기계 설비의 상태가 정상, 열화, 고장 등의 상태로 자동 판단함으로써 기계 설비의 열화 또는 고장을 즉각적으로 탐지할 수 있는 고장 원인 스펙트럼 분석을 통한 기계 설비의 상태 관리 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a state management system for a mechanical equipment, and more particularly, to an apparatus and a method for controlling the state of a mechanical equipment by analyzing the vibration spectrum of the mechanical equipment and automatically determining the state of the mechanical equipment as normal, deteriorated, The present invention relates to a system for managing the state of equipment through spectrum analysis.

일반적인 기계설비의 고장원인을 분석하기 위해 진동 분석이 사용되고 있으며, 상기 진동분석은 주파수와 진폭을 분석하는 것을 의미한다.Vibration analysis is used to analyze the cause of failure of a general machine, which means analysis of frequency and amplitude.

여기서, 주파수는 고장원인을 분석하는데 쓰이고, 진폭은 고장의 정도를 분석하는데 쓰인다. 이는 고장원인에 따라 그 주파수가 각각 다르고, 고장이 진행될수록 진폭이 증가한다는 사실에 기인한 것이다.Here, the frequency is used to analyze the cause of the fault, and the amplitude is used to analyze the degree of the fault. This is due to the fact that the frequency varies depending on the cause of the fault and the amplitude increases as the fault progresses.

그러나, 전문적으로 교육을 받고 현장에서 숙련된 전문가라 할지라도, 진동의 주파수를 분석하여 정확한 고장의 원인을 분석하는 것은 대단히 어려운 업무에 속하는 것으로 알려져 있고, 아직 전문가 시스템(컴퓨터에 의한 자가판단 시스템)은 전무하여 기계 설비의 상태 관리가 매우 어려운 문제가 있었다.However, it is known that it is an extremely difficult task to analyze the cause of accurate failure by analyzing the frequency of vibration even if it is professionally trained and skilled in the field, and yet it is known that the expert system (self-judgment system by computer) There is a problem that it is very difficult to manage the state of the machine equipment.

또한, 기계 설비의 총진동 정보만으로는 구체적으로 어느 부분의 고장이 문제가되는지 알 수 없으며, 총진동 값은 낮다 하더라도 베어링 등의 부품은 고장이 발생할 수 있다는 점에서 기계 설비의 고장 여부를 정확히 탐지하기 어려우므로 고장이 발생한 후에야 기계 설비의 고장을 알 수 있으며, 이로 인해 설비 전체에 손상이 발생하거나, 대형 사고를 유발할 수 있는 문제가 있었다.
In addition, it is impossible to know which part of the fault is the problem only with the total vibration information of the mechanical equipment. Even if the total vibration value is low, it is possible to accurately detect the failure of the mechanical equipment It is difficult to know the failure of the mechanical equipment only after the failure, which may cause damage to the entire equipment or cause a serious accident.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 기계 설비의 진동 스펙트럼 분석을 통해 기계 설비의 상태가 정상, 열화, 고장 등의 상태로 자동 판단함으로써 기계 설비의 열화 또는 고장을 즉각적으로 탐지할 수 있는 고장원인 스펙트럼을 통한 기계 설비의 상태 관리 시스템을 제공하는 데 있다.
It is therefore an object of the present invention to provide a vibration spectrum analyzer for a machine tool that automatically determines a state of a mechanical equipment as normal, deteriorated, or broken, And to provide a state management system of the equipment through a spectrum of detectable failure sources.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 기계 설비의 상태 관리 시스템은 기계 설비의 진동 발생 요소로부터 진동 정보를 수집하는 진동 정보 수집부와 상기 진동 정보 수집부로부터 수집된 진동 정보로부터 진동 분석을 위한 진동 정보를 생성하는 진동 분석부와 기계 설비의 상태에 따른 기준 진동 정보를 저장하는 데이터 베이스와 상기 진동 분석부로부터 생성된 측정 진동 정보와 상기 데이터 베이스에 저장된 기준 진동 정보를 비교하여 기계 설비의 상태를 판단하는 상태 판단부와 상기 상태 판단부로부터 판단된 기계 설비의 상태 정보를 출력하는 상태 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a condition management system for a mechanical equipment, comprising: a vibration information collecting unit for collecting vibration information from a vibration generating element of a mechanical equipment; and a vibration analyzing unit for collecting vibration information from the vibration information collected from the vibration information collecting unit. And a control unit for comparing the measured vibration information generated from the vibration analysis unit and the reference vibration information stored in the database, And a state output unit for outputting state information of the machine equipment determined by the state determiner.

그리고 상기 진동 정보 수집부는 상기 기계 설비의 진동 측정기로부터 측정된 진동 정보를 수신받아 상기 데이터 베이스에 기 저장된 진동 정보에 누적하여 저장 관리하는 것을 특징으로 한다.The vibration information collecting unit receives the vibration information measured from the vibration meter of the machine equipment, and accumulates and stores the vibration information pre-stored in the database.

또한, 상기 진동 분석부는 상기 진동 정보 수집부를 통해 수집된 진동 정보로부터 파고율(Crest Factor)를 산출하고, 타임도메인의 진동 정보를 주파수 도메인의 진동 정보로 변환하여 주파수(Frequency)와 진폭(Amplitude)을 포함하는 진동 정보로 변환하여 측정 진동 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.The vibration analyzing unit may calculate a crest factor from the vibration information collected through the vibration information collecting unit and convert frequency information of the time domain into frequency information of the frequency domain to calculate a frequency and an amplitude And converts the vibration information into vibration information to generate measurement vibration information.

그리고 상기 데이터 베이스는 파도율, 고장 원인 별 주파수와 진폭을 포함하는 기준 진동 정보를 저장하는 것을 특징으로 한다.And the database stores reference vibration information including a wave rate and frequency and amplitude of each failure cause.

또한, 상기 상태 판단부는 상기 측정 진동 정보 중 특징 주파수를 추출하고, 상기 특징 주파수와 데이터 베이스에 저장된 기준 진동 정보의 고장 원인 별 주파수와 진폭을 매칭시켜 상태를 판단하는 것을 특징으로 한다.The state determiner may extract a feature frequency from the measured vibration information, and determine a state by matching the feature frequency with a frequency and an amplitude of a cause of the failure of the reference vibration information stored in the database.

그리고 상기 상태 판단부는 상기 측정 진동 정보와 기준 진동 정보를 비교하여 상태를 판단하되, 이상 상태를 위험성이 점진적으로 증가하는 다수 개의 단계로 구분하여 상태를 판단하는 것을 특징으로 한다.The state determining unit compares the measured vibration information with the reference vibration information to determine a state, and the abnormal state is classified into a plurality of steps in which the risk gradually increases to determine a state.

또한, 상기 상태 판단부는 측정 진동 정보와 기준 진동 정보의 고장 원인 별 주파수 매칭시 진폭의 크기를 기준으로 다수 개의 단계로 구분하여 상태를 판단하는 것을 특징으로 한다.In addition, the state determiner may determine the state by dividing the measured vibration information and the reference vibration information into a plurality of phases based on magnitudes of frequencies in frequency matching for each cause of the fault.

그리고 상기 상태 출력부는 상기 상태 판단부를 통해 판단된 기계 설비의 고장 원인 별 상태 정보를 그래프 형태로 출력하에 제공하는 것을 특징으로 한다.
And the status output unit provides status information for each failure cause of the equipment determined through the status determination unit, in a graphical form.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 기계 설비의 상태 관리 시스템은 진동 분석을 통해 기계 설비의 실시간 현재 상태 정보를 확인할 수 있으므로 즉각적인 기계 설비의 이상 및 고장 감지가 가능한 탁월한 효과가 발생한다.As described above, the state management system of the mechanical equipment according to the present invention can confirm the real-time current state information of the mechanical equipment through the vibration analysis, so that an excellent effect of instantly detecting the abnormality of the mechanical equipment and detecting the fault can be obtained.

또한, 자동으로 진동을 분석하여 관리자가 손쉽게 상태 정보를 확인할 수 있는 형태로 상태 정보를 제공하므로 숙련되지 않은 관리자라 하더라도 손쉽게 기계 설비의 상태를 관리할 수 있는 탁월한 효과가 발생한다.
In addition, it analyzes the vibration automatically and provides the status information in the form that the administrator can easily check the status information. Therefore, it is possible to easily manage the condition of the equipment even if the manager is not skilled.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기계 설비의 상태 관리 시스템을 개략적으로 도시한 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타임 도메인의 진동 정보 그래프와 주파수 도메인으로 변환된 진동 정보로 그래프를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상태 판단 방법을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상태 정보가 출력된 상태를 도시한 것이다.
1 is a system configuration diagram schematically showing a state management system of a hardware according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph illustrating a vibration information graph in the time domain and a vibration information in the frequency domain according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a block diagram schematically illustrating a method of determining a status according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 4 illustrates a state in which state information is output according to a preferred embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고장원인 스펙트럼을 통한 기계 설비의 상태 관리 시스템을 개략적으로 도시한 시스템 구성도이다.FIG. 1 is a system configuration diagram schematically showing a hardware state management system based on a fault cause spectrum according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 기계 설비의 상태 관리 시스템은 기계 설비의 진동 발생 요소로부터 진동 정보를 수집하는 진동 정보 수집부(10)와 상기 진동 정보 수집부로부터 수집된 진동 정보로부터 진동 분석을 위한 진동 정보를 생성하는 진동 분석부(20)와 기계 설비의 상태에 따른 기준 진동 정보를 저장하는 데이터 베이스와 상기 진동 분석부로부터 생성된 측정 진동 정보와 상기 데이터 베이스(50)에 저장된 기준 진동 정보를 비교하여 기계 설비의 상태를 판단하는 상태 판단부(30)와 상기 상태 판단부로부터 판단된 기계 설비의 상태 정보를 출력하는 상태 출력부(40)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, the state management system of a mechanical equipment according to the present invention includes a vibration information collecting unit 10 for collecting vibration information from a vibration generating element of a mechanical equipment, A reference vibration information storage unit for storing the reference vibration information stored in the database and the measurement vibration information generated by the vibration analysis unit, And a status output unit 40 for outputting status information of the machine equipment determined by the status determination unit.

상기 진동 정보 수집부(10)는 전동기, 베어링, 감속기 등의 진동 발생 요소로부터 진동 정보를 측정하는 역할을 담당한다.The vibration information collecting unit 10 plays a role of measuring vibration information from vibration generating elements such as an electric motor, a bearing, and a speed reducer.

이를 위해, 상기 진동 정보 수집부(10)는 상기 기계 설비에 설치된 진동 측정기로부터 측정된 진동 정보를 전송받아 수집 관리한다.To this end, the vibration information collecting unit 10 receives and collects the vibration information measured from the vibration measuring instrument installed in the mechanical equipment.

상기 진동 정보는 시간과 진폭을 각각 세로축과 가로축으로 하는 시간파형의 진폭으로 표시되는 타임 도메인(Time Domain)으로 구성될 수 있다.The vibration information may be configured as a time domain represented by an amplitude of a time waveform having time and amplitude as vertical and horizontal axes, respectively.

여기서, 상기 진동 정보 수집부(10)는 상기 진동 측정기로부터 진동 정보가 전송되면 전송된 진동 정보를 데이터 베이스(50)에 기 저장된 측정 진동 정보에 누적하여 관리하게 된다.Here, the vibration information collecting unit 10 accumulates and transmits the transmitted vibration information to the measured vibration information previously stored in the database 50 when the vibration information is transmitted from the vibration meter.

상기 진동 분석부(20)는 진동 분석을 위한 측정 진동 정보를 생성하는 역할을 담당한다.The vibration analysis unit 20 plays a role of generating measurement vibration information for vibration analysis.

보다 구체적으로, 상기 진동 분석부(20)는 상기 진동 정보 수집부를 통해 수집된 진동 정보로부터 파고율(Crest Factor)를 산출하고, 타임도메인의 진동 정보를 주파수 도메인의 진동 정보로 변환하여 주파수(Frequency)와 진폭(Amplitude)을 포함하는 진동 정보로 변환한다.More specifically, the vibration analysis unit 20 calculates a crest factor from the vibration information collected through the vibration information collection unit, converts the vibration information of the time domain into vibration information of the frequency domain, And the amplitude information.

상기 주파수 변환은 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)에 의해 수행될 수 있다.The frequency conversion may be performed by Fast Fourier Transform (FFT).

상기 타임 도메인의 진동 정보는 시간 파형의 진폭이라고 표시된 수준 정도의 진동이며, 진폭에는 모든 진동 발생 요소의 진폭이 합해지므로 각 진동 발생 요소 별로 구분하여 볼 수 없지만, 상기 FFT를 이용하여 주파수 도메인의 진동 정보로 변환될 경우 각 진동 발생 요소 별로 구분되는 진동 정보를 얻을 수 있으므로 각 진동 발생 요소 별로 진동 분석이 가능하다.Since the vibration information of the time domain is the vibration of the level indicated by the amplitude of the time waveform and the amplitudes of all the vibration generating elements are added to the amplitude, they can not be classified by each vibration generating element. However, The vibration information can be obtained for each vibration generating element, so that vibration analysis can be performed for each vibration generating element.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타임 도메인의 진동 정보 그래프와 주파수 도메인으로 변환된 진동 정보로 그래프를 도시한 것이다.FIG. 2 is a graph illustrating a vibration information graph in the time domain and a vibration information in the frequency domain according to a preferred embodiment of the present invention.

먼저, 타임 도메인을 살펴 보면, 서로 다른 진폭이 연속적으로 표시되어 복잡해 보이지만 전체적인 진동수준은 시간 파형의 진폭이라고 표시된 수준 정도의 진동이라는 것을 알 수 있으며, 이를 적분한 값과 비교하여 파고율(Crest Factor)을 구할 수 있는데, 상기 파고율은 진동의 형태가 얼마나 부드러운지 혹은 날카로운지를 결정하는 지표가 되며, 이에 따라 부품의 손상에 의한 충격신호가 있는지를 판단하는 기준으로 삼을 수 있다.First, when we look at the time domain, it can be seen that different amplitudes are displayed consecutively. However, it can be seen that the overall vibration level is the vibration of the level indicated by the amplitude of the time waveform. Compared with the integrated value, The crest factor can be used as a criterion for determining how smooth or sharp the shape of vibration is and thus determining whether there is an impact signal due to damage of the component.

다음으로, 주파수 도메인을 살펴 보면, 주파수 별로 구분되는 진폭 형태을 확인할 수 있으며, 이를 통해 진동 발생 요소 별로 구분하여 진동을 분석할 수 있다.Next, when looking at the frequency domain, it is possible to identify the types of amplitudes classified by the frequency, and the vibrations can be analyzed by the vibration generating elements.

예를 들어, 도 2의 주파수 스펙트럼을 분석해보면 83.3Hz의 진동이 감지되고, 상기 83.3 Hz의 11.4배에 해당하는 주파수가 있으며, 대체적으로 동일한 간격으로 보이는 간격으로 진동의 피크(peak)들이 나타나고 있다.For example, when the frequency spectrum of FIG. 2 is analyzed, a vibration of 83.3 Hz is detected, and there is a frequency corresponding to 11.4 times of the 83.3 Hz, and peaks of vibration appear at intervals that are substantially equal intervals .

여기서, 83.3Hz의 진동은 5000rpm으로 회전하는 회전주파수와 일치하며, 회전체의 불평형때문에 발생하는 진동이며, 11.4X의 진동은 베어링의 외륜이 헐거워서 발생한 진동이며, 측대파들은 헐거운 정도를 표시하는 지수라고 분석할 수 있다.Here, the vibration of 83.3 Hz corresponds to the rotation frequency rotating at 5000 rpm, and the vibration due to the unbalance of the rotating body. The vibration of 11.4X is the vibration due to the loose outer ring of the bearing. Quot; index ".

즉, 특징 주파수 별로 고장 원인을 매칭시켜 관리할 수 있으며, 상기 주파수 정보가 고장 원인으로 변환된 고장원인 스펙트럼을 생성할 수 있다. That is, the cause of the fault can be managed by matching the frequency of the characteristic frequency, and the spectrum of the cause of the fault converted into the cause of the fault can be generated.

즉, 타임 도메인의 진동 정보를 통해 부품의 손상에 의한 충격신호가 존재하는지 여부를 확인할 수 있으며, 주파수 도메인의 진동 정보를 통해 손상이나 고장이 발생한 부분을 특정하고, 고장의 정도를 확인할 수 있다.That is, vibration information of the time domain can be used to confirm whether or not there is an impact signal due to the damage of the part. The vibration information of the frequency domain can be used to identify the part where the damage or failure occurs and the degree of failure can be confirmed.

그러나, 종래에는 상기 타임 도메인의 진동 정보와 주파수 도메인의 진동 정보를 육안으로 분석하여 기계 설비가 고장인지 정상인지 판단하기는 숙련된 전문가도 파악하기 어렵기 때문에 본 발명은 상기 기계 설비가 고장인지 정상상태인지를 자동으로 판단하는 상태 관리 시스템을 구축하는 것이다.However, in the past, it is difficult for a skilled expert to determine whether the mechanical equipment is malfunctioning or not by analyzing the vibration information of the time domain and the vibration information of the frequency domain visually. Therefore, And a state management system for automatically determining whether the state is a state.

상기와 같은 고장원인 스펙트럼은 상태 판단부(30)가 담당한다.The state determination unit 30 takes charge of the spectrum of the cause of the failure as described above.

이를 위해, 데이터 베이스(50)에는 고장 원인 별 기준 진동 정보를 미리 저장하게 된다.To this end, reference vibration information for each cause of failure is stored in the database 50 in advance.

보다 구체적으로, 상기 데이터 베이스에는 진동 분석을 통해 기계 설비의 고장 여부를 확인할 수 있는 고장 원인 별로 상태에 따른 진동 정보가 저장 관리된다.More specifically, the database stores and manages vibration information according to the state of each failure cause that can confirm whether the mechanical equipment is faulty through vibration analysis.

즉, 고장 원인에 대응되는 주파수 정보와 상기 고장 원인의 상태를 판단할 수 있는 지표의 기준 정보가 데이터 베이스에 저장 관리된다.That is, the frequency information corresponding to the cause of the failure and the reference information of the indicator capable of determining the state of the cause of the failure are stored and managed in the database.

예를 들어, 고장원인이 베어링인 경우 베어링 고장의 주파수가 AHz이고, 진폭이 0 ~ a인 경우 양호한 상태, a ~ b인 경우 1차 경고 상태, c ~ d인 경우 2차 경고 상태, d ~ e인 경우 3차 경고 상태, f 이상인 경우 4차 경고 상태로 기준 정보가 미리 설정될 수 있다.For example, if the cause of the failure is a bearing, the frequency of the failure of the bearing is AHz, the amplitude is 0 to a good, the a to b is the primary warning, c to d is the secondary warning, e, the reference information can be preset to the tertiary warning state, and if it is f or more, the fourth warning state.

따라서, 기계 설비로부터 측정된 측정 진동 정보가 AHz의 주파수의 진폭 값이 a ~ b 사이인 경우 고장원인인 베어링 고장의 상태가 1차 경고 상태임을 알 수 있으며 이 같은 상태 정보를 반영하여 고장원인 스펙트럼을 생성하게 된다.Therefore, if the measured vibration information measured from the mechanical equipment is in the range of a to b, the amplitude of the frequency of AHz indicates that the failure condition of the bearing, which is the cause of the failure, is the primary warning state. .

여기서, 상기 기준 정보가 되는 주파수 A값과 진폭값 a 내지 f의 값은 기계 설비의 사양이나 운전조건(정속설비, 변속설비) 등의 조건에 따라 다르게 설정될 수 있는 변동적인 값이다. Here, the values of the frequency A and the amplitude values a to f, which are the reference information, are variable values that can be set differently according to the specifications of the mechanical equipment and the operating conditions (constant speed equipment, transmission equipment).

따라서, 상기 상태 판단부(30)는 상기 기계 설비로부터 측정된 측정 진동 정보와 데이터베이스에 기 저장된 고장 원인 별 기준 진동 정보를 비교 분석하여 기계 설비의 각 고장 원인별 현재 상태를 표시하는 고장원인 스펙트럼을 생성하게 된다.Therefore, the state determining unit 30 compares the measured vibration information measured from the mechanical equipment with the reference vibration information stored in the database and previously stored in the database, Respectively.

이 때, 기계 설비에 따라 정해진 속도로 운전되는 정속 설비인 경우 분석된 주파수를 그대로 매칭할 수 있으나, 운전 중 필요에 따라 회전 속도가 변하는 변속설비의 경우는 정확한 주파수 매칭을 위해 회전속도를 측정할 필요가 있으며, 이를 위해 별도의 회전속도 측정 센서를 더 포함할 수 있다.In this case, if the constant speed equipment is operated at a fixed speed according to the mechanical equipment, the analyzed frequency can be matched as it is. However, in the case of a shift facility in which the rotation speed varies according to the necessity during operation, the rotation speed is measured And a separate rotational speed measuring sensor may be further included for this purpose.

그리고 필요에 따라 한 개의 특징 주파수를 매칭할 수도 있고, 유체 진동과 같이 넓은 범위의 주파수 내에 있는 모든 진동을 포함할 수 있으며, 주 진동과 배수 성분들의 합으로 그리고 측대파 들의 합을 고장원인과 매칭할 수 있다.It can also match one feature frequency as needed, and can include all vibrations in a wide range of frequencies, such as fluid vibration. The sum of the main vibration and drain components and the sum of the side waves are matched to the cause of the fault can do.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고장원인 스펙트럼 생성 방법을 개략적으로 도시한 블럭도이다.3 is a block diagram schematically illustrating a failure cause spectrum generation method according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 기계 설비의 진동 측정기로부터 진동 정보가 측정되면 진동 정보 수집부(10)가 상기 진동 정보를 수신하여 데이터베이스(50)에 누적 관리한다.Referring to FIG. 3, when vibration information is measured from a vibration meter of a mechanical equipment, the vibration information collecting unit 10 receives the vibration information and accumulates the vibration information in the database 50.

여기서, 상기 진동 측정기와 진동 정보 수집부(10)는 유선 또는 무선 통신망을 통해 데이터가 송수신될 수 있으며, 무선 통신망으로 구성되는 경우 RF, 블루투스, 지그비, 적외선 등의 근거리 무선 네트워크로 구축될 수 있다.Here, the vibration measuring device and the vibration information collecting unit 10 can transmit and receive data through a wired or wireless communication network, and can be constructed as a short-range wireless network such as RF, Bluetooth, ZigBee, .

상기 진동 정보가 수신되면 진동 분석부는 타임 도메인의 진동 정보로부터 파고율(Crest Factor)을 산출하고, 상기 타임 도메인의 진동 정보를 FFT에 의해 주파수 도메인의 진동 정보로 변환한다.When the vibration information is received, the vibration analyzer calculates a crest factor from the vibration information of the time domain and converts the vibration information of the time domain into vibration information of the frequency domain by FFT.

상기 변환된 주파수 도메인의 진동 정보로부터 고장원인별 특징 주파수와 진폭 값을 추출한다.And extracts a feature frequency and an amplitude value for each cause of failure from the vibration information of the converted frequency domain.

상기와 같은 파고율, 고장원인별 특징 주파수와 진폭 값이 측정 진동 정보로 생성되고, 상기 측정 진동 정보와 데이터 베이스에 저장된 고장 원인별 기준 진동 정보를 매칭하여 고장원인 스펙트럼을 생성한다.The crest factor, the feature frequency and the amplitude value for each cause of failure are generated as the measured vibration information, and the fault cause spectrum is generated by matching the measured vibration information with the reference vibration information for each failure cause stored in the database.

상기 상태 판단부(30)는 상기와 같이 고장원인 스펙트럼을 생성하여 기계 설비의 현재 상태를 판단할 수 있는 정보를 제공하게 된다.The state determiner 30 generates the spectrum of the failure cause as described above and provides information for determining the current state of the equipment.

상기와 같은 고장원인 스펙트럼은 상태 출력부(40)를 통해 출력되고, 상기 고장원인 스펙트럼을 통해 기계 설비의 고장 원인별 현재 상태를 손쉽게 확인할 수 있다.The spectrum of the cause of failure is output through the state output unit 40, and the current state of the cause of the failure of the equipment can be easily confirmed through the spectrum of the cause of the fault.

상기 고장원인 스펙트럼은 기계 설비로부터 진동 정보가 측정될 때마다 갱신되어 업그레이드되므로 실시간 상태 관리가 가능하게 된다.The failure cause spectrum is updated and updated every time the vibration information is measured from the mechanical equipment, so that real-time state management becomes possible.

하기의 <표 1>은 정상 상태를 2단계, 고장 상태를 4단계로 세분한 상태 진단구분표이다.Table 1 below is the status diagnosis table divided into two levels of steady state and four failure modes.

경고warning 표시Display 정의Justice 대책Measures 양호Good goodgood 특별한 문제없이 장기간 운전 가능Long-term operation without any problems 양호Good fairfair 특별한 문제는 없으나 진동이 증가하는 경향을 보임There is no particular problem, but it shows a trend of increasing vibration 철저한 감시 필요 Requires thorough monitoring 1차경고Primary warning cautioncaution 손상된 부분은 없으나 진동이 기준치보다 높음No damage, but vibration is higher than threshold 즉시 정밀진단 실시 Immediate precise diagnosis 2차경고Second warning failurefailure 손상 초기 단계로서 고장 시기를 예측할 것Predict the failure time as an early stage of damage 수리 계획 수립 Establish a repair plan 3차경고Third warning repairrepair 손상 심각도가 증가되고 있으나, 단기간 운전 가능함Damage severity is increasing, but short-term operation is possible 최대한 빨리 수리 실시 Carry out repairs as soon as possible 4차경고4th warning stopstop 심각한 손상이 발생하였으며, 즉시 정지할 것Severe damage has occurred and should be stopped immediately 즉시 정지후 수리 Repair immediately after stop

상기 상태 판단부는 기본적으로 정상 상태와 이상 상태로 구분하여 판단할 수 있지만, 상기 <표 1>과 같이 정상상태를 2단계로 세분하여 판단할 수 있고, 이상 상태를 4단계로 세분하여 판단할 수 있다.The state determiner can basically distinguish between the normal state and the abnormal state. However, as shown in Table 1, the normal state can be determined by subdividing into two stages, and the abnormal state can be determined by subdividing into four stages have.

상기 양호(good) 상태는 신규 도입 설비 또는 수리 직후의 설비로서 손상에 의한 충격은 물론 불평형, 조립불량에 의하거나 전기적이거나 유체역학적인 설계불량으로 의심되는 모든 종류의 진동이 매우 작은 상태를 의미한다.The good state refers to a condition immediately after a new introduction facility or repair, as well as a shock due to damage, as well as a very small state of vibration of all kinds suspected of being unbalanced, poorly assembled, or having an electrical or hydrodynamic design failure .

즉, 고장 원인별 주파수가 존재하지 않는 경우에 해당한다.That is, it corresponds to the case where there is no frequency for each failure cause.

그리고 양호(fair) 상태는 이상적인 안정된 수준의 진동 설비로서, 고장의 범주안에 들지는 않지만 신규 도입 설비에 비해 진동이 높거나 증가하는 경향을 보이는 수준을 의미하고, 고장 원인별 주파수가 존재하지만 진폭(amplitude)이 매우 작은 수준을 의미한다.In addition, the fair state is an ideal stable vibration level, which does not fall within the category of failure but shows a tendency to increase or increase the vibration compared to the newly introduced equipment. amplitude means a very small level.

1차 경고(Caution, 관심) 상태는 명확한 손상의 증거는 없으나, 진동의 수준이 일반적인 고장의 기준을 넘고 있는 정도로 관심을 가져야 하는 진동수준을 말하며, 정밀진단의 실시가 권장되는 상태를 의미한다. The primary Caution state is the level of vibration that should be of interest to the extent that the level of vibration exceeds the level of general failure, although there is no evidence of definite damage, which implies a condition in which a precise diagnosis is recommended.

2차 경고 (Failure, 손상) 상태는 명확한 손상에 의한 충격이 발생하거나 명확한 손상의 흔적은 없으나 일반 진동 기준으로 2차 경고를 넘는 수준으로 1차 경고 이후의 진동증가 추세를 분석하여 고장 시기를 예측하고, 적정한 수리 시기를 결정하는 수리계획을 수립할 것이 요구되는 상태를 의미한다.The second warning (failure) condition is that the shock due to the obvious damage is not caused or there is no sign of obvious damage, but the level of the vibration after the first warning is analyzed to exceed the second warning based on the general vibration standard. And to establish a repair plan to determine the appropriate repair time.

3차 경고 (Repair, 수리) 상태는 가능하면 즉시 수리할 것이 요구되는 수준으로 손상에 의한 충격이 심해지고 있으며, 1개월 이내에 망실될 위험에 있는 설비로서 특히, 베어링 손상 발생 가능성이 높아 베어링 소손에 의한 영구 변형의 가능성이 있는 진동 수준을 의미한다.The third warning (repair) condition is the level required to repair immediately if possible, and the damage caused by the damage is getting worse. The equipment is in danger of being lost within 1 month. Especially, bearing damage is likely to occur. Which means that there is a possibility of permanent deformation due to vibration.

4차 경고 (Stop, 즉시정지) 상태는 손상이 발생하여 가동이 불가능한 상태로서 즉시 정지가 필요한 수준을 의미한다.The fourth warning (Stop, immediate stop) state means that the system is inoperable due to damage and needs to be stopped immediately.

상기와 같은 각 상태의 구분은 도 4와 같이 고장 원인 주파수의 진폭의 정도를 통해 구분할 수 있으며, 상태 판단부(30)가 기계 설비의 상태에 대한 판단이 완료되면 고장원인 스펙트럼을 생성하여 상태 출력부(40)가 기계 설비의 현재 상태 정보를 출력하게 된다.4, the state determination unit 30 generates a fault cause spectrum and outputs a state output signal to the state detector 30. The state detector 30 generates a fault cause spectrum, The unit 40 outputs the current state information of the equipment.

도 4를 참조하면, 상기 상태 판단부(30)는 측정된 주파수 정보와 진폭을 고장 원인과 상태로 매칭하여 고장 원인별 상태 정보를 표시하여 고장 원인 별 상태 정보를 관리자에게 알기 쉬운 형태로 제공하는 고장원인 스펙트럼을 생성하게 된다. Referring to FIG. 4, the state determiner 30 matches the measured frequency information and the amplitude with the cause and state of the fault to display state information for each cause of the fault, and provides state information for each cause of the fault to the manager Thereby generating a fault cause spectrum.

즉, 추출된 특징 주파수를 불평형, 조립, 전동기, 베어링, 감속기, 유체 등과 같은 다양한 형태의 고장 원인명으로 매칭시켜 변환할 수 있으며, 진폭 또한 진동의 절대값이 아닌 고장 정도에 대한 상대적인 값으로 표시할 수 있다.That is, the extracted feature frequency can be matched to various types of fault cause names such as unbalance, assembly, motor, bearing, speed reducer, fluid, etc., and the amplitude can be converted to a relative value can do.

도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 추출된 특징 주파수를 고장 원인으로 매칭할 수 있으며, 베어링 고장 주파수 또는 전동기 고장인 경우 상기 추출 주파수의 진폭 값에 따른 상태 지수값으로부터 베어링 고장 또는 전동기 고장의 현재 상태를 판단할 수 있다.As can be seen from FIG. 4, the extracted characteristic frequency can be matched with the cause of the failure. In case of a failure frequency of the bearing or a failure of the motor, the current state of the bearing failure or the failure of the motor Can be determined.

여기서, 진폭 값에 따른 상태 지수값은 고장 원인마다 다르게 설정될 수 있다.Here, the state index value according to the amplitude value can be set differently for each failure cause.

따라서, 도 4와 같이 각각의 주파수(고장원인에 따른 변수)는 실제 고장원인으로 표시할 수 있으며, 세로축의 진폭은 상대적으로 정리하여 이상 상태의 정도를 1차 경고(관심)으로부터 4차 경고(정지)까지 구분하여 그래프 형태의 고장 원인 스펙트럼을 제공함으로써 관리자가 기계 설비의 상태를 한눈에 파악할 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 4, each frequency (variable depending on the cause of the failure) can be indicated as the cause of the actual failure, and the amplitude of the vertical axis is relatively arranged to change the degree of the abnormal state from the first warning Stop), the administrator can grasp the status of the hardware at a glance.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

10 : 진동 정보 수집부 20 : 진동 분석부
30 : 상태 판단부 40 : 상태 출력부
50 : 데이터 베이스
10: vibration information collection unit 20: vibration analysis unit
30: status determination unit 40: status output unit
50: Database

Claims (8)

기계 설비의 진동 발생 요소로부터 진동 정보를 수집하는 진동 정보 수집부와;
상기 진동 정보 수집부로부터 수집된 진동 정보로부터 진동 분석을 위한 진동 정보를 생성하는 진동 분석부와;
고장 원인 별 주파수와 진폭을 포함하는 고장 원인 별 기준 진동 정보를 저장하는 데이터 베이스와;
상기 진동 분석부로부터 생성된 측정 진동 정보 중 특징 주파수 및 진폭을 추출하고, 상기 특징 주파수와 데이터 베이스에 저장된 기준 진동 정보의 고장 원인 별 주파수와 진폭을 매칭시켜 고장 원인 별 현재 상태를 표시하는 고장원인 스펙트럼을 생성하고, 측정 진동 정보와 기준 진동 정보의 고장 원인 별 주파수 매칭시 진폭의 크기를 기준으로 다수 개의 단계로 구분하여 상태를 판단하는 상태 판단부와;
상기 상태 판단부로부터 판단된 기계 설비의 상태 정보를 출력하는 상태 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 원인 스펙트럼 분석을 통한 기계 설비의 상태 관리 시스템.
A vibration information collecting unit for collecting vibration information from a vibration generating element of the mechanical equipment;
A vibration analysis unit for generating vibration information for vibration analysis from the vibration information collected from the vibration information collection unit;
A database for storing reference vibration information for each failure cause, including a frequency and an amplitude of each failure cause;
A feature frequency and an amplitude of the measurement vibration information generated from the vibration analysis unit are extracted and the frequency and amplitude of the reference vibration information stored in the database are matched with the frequency and amplitude of the cause of the failure, A state determination unit for generating a spectrum and determining a state by dividing the measured vibration information and the reference vibration information into a plurality of phases based on magnitudes of frequencies in frequency matching for each cause of the fault;
And a state output unit for outputting state information of the mechanical equipment determined by the state determination unit.
제 1항에 있어서,
상기 진동 정보 수집부는
상기 기계 설비의 진동 측정기로부터 측정된 진동 정보를 수신받아 상기 데이터 베이스에 기 저장된 진동 정보에 누적하여 저장 관리하는 것을 특징으로 하는 고장 원인 스펙트럼 분석을 통한 기계 설비의 상태 관리 시스템.
The method according to claim 1,
The vibration information collecting unit
Wherein the vibration information measured by the vibration meter of the mechanical equipment is received and accumulated and stored in the vibration information pre-stored in the database.
제 1항에 있어서,
상기 진동 분석부는
상기 진동 정보 수집부를 통해 수집된 진동 정보로부터 파고율(Crest Factor)를 산출하고, 타임도메인의 진동 정보를 주파수 도메인의 진동 정보로 변환하여 주파수(Frequency)와 진폭(Amplitude)을 포함하는 진동 정보로 변환하여 측정 진동 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 고장 원인 스펙트럼 분석을 통한 기계 설비의 상태 관리 시스템.
The method according to claim 1,
The vibration analysis unit
A crest factor is calculated from the vibration information collected through the vibration information collecting unit and the vibration information of the time domain is converted into vibration information of the frequency domain to be converted into vibration information including a frequency and an amplitude And the measurement vibration information is generated based on the measured vibration information.
삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 상태 판단부는
상기 측정 진동 정보와 기준 진동 정보를 비교하여 상태를 판단하되;
이상 상태를 위험성이 점진적으로 증가하는 다수 개의 단계로 구분하여 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 고장 원인 스펙트럼 분석을 통한 기계 설비의 상태 관리 시스템.
The method according to claim 1,
The state determiner
Comparing the measured vibration information with reference vibration information to determine a state;
Wherein the abnormal state is classified into a plurality of steps in which the risk gradually increases, and the state is determined.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 상태 출력부는
상기 상태 판단부를 통해 판단된 기계 설비의 고장 원인 별 상태 정보를 그래프 형태로 출력하여 제공하는 것을 특징으로 하는 고장 원인 스펙트럼 분석을 통한 기계 설비의 상태 관리 시스템.
The method according to claim 1,
The state output unit
Wherein the state information of the hardware of the machine equipment determined through the state determiner is output in a graph form and provided to the state machine.
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