KR102416964B1 - System for prediction of damage and life of chain of large bucket elevator for charging of fine ore into 3finex fluidized furnace - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시는 버킷 엘리베이터(bucket elevator)의 체인(chain) 진단 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파이넥스(FINEX) 공법으로 용철을 제조하는 용철 제조 설비에서 유동로에 분광을 장입하기 위한 대형 버킷 엘리베이터의 체인 손상을 진단하여 수명을 예측하기 위한 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. The present disclosure relates to a chain diagnosis system for a bucket elevator and a method therefor, and more particularly, to a large-scale for charging spectroscopy into a flow path in a molten iron manufacturing facility for manufacturing molten iron using the FINEX method. It relates to a system and method for diagnosing chain damage of a bucket elevator and predicting its lifespan.
파이넥스(FINEX) 등으로 알려진 용철 제조 설비는 분광 형태의 철광석을 직접 사용하여 용철을 제조하는 설비로, 다단의 유동로와 괴성화 설비 및 여기에 연결된 용융로를 포함한다. 상온의 분광 및 부원료는 다단의 유동로들을 차례로 거치며 환원된다. 이렇게 만들어진 환원철은 괴성화 설비를 거쳐 괴성체로 압착되어 용융로에 장입되고, 용융로는 환원된 철광석을 용융하여 용철을 제조하게 된다. Molten iron manufacturing facilities, also known as FINEX, are facilities for manufacturing molten iron by directly using spectral iron ore, and include a multi-stage flow furnace, compaction facility, and a melting furnace connected thereto. Spectroscopy and auxiliary raw materials at room temperature are reduced by sequentially passing through multi-stage flow paths. The reduced iron produced in this way is compressed into a compacted material through a compaction facility and charged into a melting furnace, and the reduced iron ore is melted in the melting furnace to manufacture molten iron.
이러한 용철 제조 설비에서는 분광을 유동로에 장입하기 위한 이송장치로 버킷 엘리베이터(Bucket Elevator)를 사용하기도 한다. 버킷 엘리베이터는 분광 등의 재료를 상부에 수직 운반하기 위한 기계로서, 버킷이 부착된 체인(chain)을 회전시켜 재료를 운반한다. In such a molten iron manufacturing facility, a bucket elevator is used as a transfer device for charging the spectroscopy into the flow path. A bucket elevator is a machine for vertically transporting materials, such as spectroscopic, to an upper part, and transports the material by rotating a chain to which a bucket is attached.
용철 제조 설비에서 사용되는 버킷 엘리베이터는 대략 수직 높이가 60m이고, 가동률이 90% 이상인 대형 고부하 설비이다. 따라서, 버킷 엘리베이터의 체인 손상은 생산 손실을 일으킬 수 있으며, 심각한 경우 위험 상황을 초래할 수 있다. The bucket elevator used in the molten iron manufacturing facility is a large, high-load facility with an approximate vertical height of 60 m and an operating rate of 90% or more. Therefore, damage to the chain of the bucket elevator may cause production loss, and in serious cases, a hazardous situation.
그러나, 공급사에서 통상적으로 제공하는 버킷 엘리베이터의 매뉴얼에는 체인의 교체 기준(예를 들어, 체인의 마모 정도)만 일률적으로 명기되어 있어, 조업 변동에 따른 체인 손상, 이상 부하 등에 대해 선제적으로 대응하기 어려운 문제가 있다. However, in the bucket elevator manual provided by the supplier, only the chain replacement criteria (for example, the degree of chain wear) are uniformly specified. There is a difficult problem.
실시 예를 통해 해결하려는 과제는 용철 제조 설비와 같이 대형 고부하 설비로 가동 중인 버킷 엘리베이터에서의 체인의 손상 여부 및 수명을 정량적으로 예측할 수 있는 버킷 엘리베이터 진단 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다. An object to be solved through the embodiment is to provide a bucket elevator diagnostic system and method capable of quantitatively predicting whether or not the chain is damaged and the lifespan of a bucket elevator operating with a large high-load facility such as a molten iron manufacturing facility.
상기 과제를 해결하기 위한 실시 예에 따른 스프로켓(sprocket), 상기 스프로켓의 회전에 연동하여 회전하는 컨베이어 체인 및 상기 컨베이어 체인에 부착된 복수의 버킷(bucket)을 포함하는 버킷 엘리베이터(bucket elevator)의 진단 시스템은, 상기 스프로켓을 회전시키는 구동축에 배치되는 적어도 하나의 진동 센서, 그리고 상기 적어도 하나의 진동 센서를 통해 획득된 진동 데이터를 분석하여 상기 컨베이어 체인을 구성하는 복수의 체인 링크 각각의 충격 주기를 획득하고, 상기 복수의 체인 링크 각각의 충격 주기에 기초해 각 체인 링크의 손상 여부를 진단하는 모니터링 장치를 포함할 수 있다. Diagnosis of a bucket elevator including a sprocket, a conveyor chain rotating in association with the rotation of the sprocket, and a plurality of buckets attached to the conveyor chain according to an embodiment for solving the above problems The system obtains an impact period of each of a plurality of chain links constituting the conveyor chain by analyzing vibration data obtained through at least one vibration sensor disposed on a drive shaft rotating the sprocket, and the at least one vibration sensor and a monitoring device for diagnosing whether each chain link is damaged based on an impact period of each of the plurality of chain links.
상기 모니터링 장치는, 상기 진동 데이터를 분석하여 피크값들을 검출하고, 상기 피크값들의 발생 시점에 기초하여 상기 충격 주기를 획득할 수 있다.The monitoring device may analyze the vibration data to detect peak values, and acquire the shock period based on the occurrence time of the peak values.
상기 모니터링 장치는, 상기 피크값들 중 상기 복수의 체인 링크의 평균 충격 주기를 기준으로 제1 범위 이내에서 발생한 피크값들에 기초해 상기 충격 주기를 획득할 수 있다.The monitoring device may acquire the impact period based on peak values occurring within a first range based on an average impact period of the plurality of chain links among the peak values.
상기 버킷 엘리베이터 진단 시스템은, 상기 컨베이어 체인의 회전 위치를 검출하는 회전 센서를 더 포함할 수 있다. 상기 모니터링 장치는 상기 회전 센서를 통해 상기 컨베이어 체인의 회전 주기를 검출하고, 상기 복수의 체인 링크의 개수와 상기 회전 주기에 기초하여 상기 평균 충격 주기를 검출할 수 있다. The bucket elevator diagnostic system may further include a rotation sensor for detecting a rotational position of the conveyor chain. The monitoring device may detect a rotation period of the conveyor chain through the rotation sensor, and detect the average impact period based on the number of the plurality of chain links and the rotation period.
상기 모니터링 장치는, 상기 평균 충격 주기를 기준으로 제2 범위를 초과하는 충격 주기가 검출되면, 상기 컨베이어 체인이 손상된 것으로 판단할 수 있다. The monitoring device may determine that the conveyor chain is damaged when an impact period exceeding a second range is detected based on the average impact period.
상기 모니터링 장치는, 상기 적어도 하나의 진동 센서를 통해 획득된 진동 데이터로부터 노이즈 성분을 제거하는 필터링을 수행하고, 상기 노이즈 성분이 제거된 진동 데이터로부터 상기 피크값들을 검출할 수 있다.The monitoring device may perform filtering to remove a noise component from the vibration data acquired through the at least one vibration sensor, and detect the peak values from the vibration data from which the noise component is removed.
상기 적어도 하나의 진동 센서는, 상기 구동축의 양 단부에 결합하는 베어링들에 각각 배치되는 제1 및 제2 진동 센서를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 모니터링 장치는, 상기 제1 및 제2 진동 센서를 통해 제1 및 제2 진동 데이터를 각각 획득하고, 상기 제1 및 제2 진동 데이터를 곱하여 생성된 진동 데이터로부터 상기 피크값들을 획득할 수 있다. The at least one vibration sensor may include first and second vibration sensors respectively disposed on bearings coupled to both ends of the drive shaft. In this case, the monitoring device obtains first and second vibration data through the first and second vibration sensors, respectively, and obtains the peak values from the vibration data generated by multiplying the first and second vibration data can do.
상기 모니터링 장치는, 상기 진동 데이터를 분석하여 상기 복수의 체인 링크에 대해, 소정 기간 동안 상기 스프로켓과의 충돌에 따른 충격 에너지 평균값을 획득하고, 상기 충격 에너지 평균값을 기 설정된 수명 예측 모델에 대입하여 상기 컨베이어 체인의 수명을 예측할 수 있다. The monitoring device analyzes the vibration data to obtain an average value of impact energy according to the collision with the sprocket for a predetermined period for the plurality of chain links, and substitutes the average value of the impact energy into a preset lifespan prediction model, The life of the conveyor chain can be predicted.
상기 모니터링 장치는, 상기 컨베이어 체인의 매 회전 주기마다 획득되는 상기 진동 데이터를 상기 복수의 체인 링크 별로 분할하고, 상기 각 체인 링크의 진동 데이터로부터 획득되는 첨도, RMS(root mean square) 및 표준 편차를 토대로 상기 각 체인 링크와 상기 스프로켓 간의 마찰에 따른 충격 에너지를 산출하며, 상기 컨베이어 체인의 매 회전 주기마다 상기 각 체인 링크에 대해 산출된 충격 에너지에 기초하여 상기 충격 에너지 평균값을 획득할 수 있다. The monitoring device divides the vibration data obtained for every rotation period of the conveyor chain for each of the plurality of chain links, and measures kurtosis, root mean square (RMS) and standard deviation obtained from the vibration data of each chain link. Based on the calculation of the impact energy according to the friction between each chain link and the sprocket, it is possible to obtain the average value of the impact energy based on the impact energy calculated for each chain link for every rotation period of the conveyor chain.
상기 모니터링 장치는, 상기 컨베이어 체인의 마모 정도를 실제로 측정하여 획득한 실측값과 상기 충격 에너지 평균값을 이용한 회귀 분석을 통해 상기 수명 예측 모델을 갱신할 수 있다. The monitoring device may update the life expectancy prediction model through a regression analysis using an actual measured value obtained by actually measuring the degree of wear of the conveyor chain and the average value of the impact energy.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 스프로켓(sprocket), 상기 스프로켓의 회전에 연동하여 회전하는 컨베이어 체인 및 상기 컨베이어 체인에 부착된 복수의 버킷(bucket)을 포함하는 버킷 엘리베이터(bucket elevator)의 진단 방법은, 상기 스프로켓을 회전시키는 구동축에 배치되는 적어도 하나의 진동 센서를 통해 진동 데이터를 획득하는 단계, 상기 적어도 하나의 진동 센서를 통해 획득된 진동 데이터를 분석하여 상기 컨베이어 체인을 구성하는 복수의 체인 링크 각각의 충격 주기를 획득하는 단계, 그리고 상기 복수의 체인 링크 각각의 충격 주기에 기초해 각 체인 링크의 손상 여부를 진단하는 단계를 포함할 수 있다. In addition, the diagnostic method of a bucket elevator including a sprocket, a conveyor chain rotating in association with the rotation of the sprocket, and a plurality of buckets attached to the conveyor chain according to an embodiment of the present invention acquiring vibration data through at least one vibration sensor disposed on a drive shaft rotating the sprocket, analyzing the vibration data obtained through the at least one vibration sensor to form the conveyor chain; It may include acquiring each impact period, and diagnosing whether each chain link is damaged based on the impact period of each of the plurality of chain links.
상기 충격 주기를 획득하는 단계는, 상기 진동 데이터를 분석하여 피크값들을 검출하는 단계, 그리고 상기 피크값들의 발생 시점에 기초하여 상기 충격 주기를 획득하는 단계를 포함할 수 있다. The acquiring of the shock period may include analyzing the vibration data to detect peak values, and acquiring the shock period based on the occurrence time of the peak values.
상기 피크값들은, 상기 복수의 체인 링크의 평균 충격 주기를 기준으로 제1 범위 이내에서 발생한 피크값들일 수 있다. The peak values may be peak values generated within a first range based on an average impact period of the plurality of chain links.
상기 버킷 엘리베이터 진단 방법은, 상기 컨베이어 체인의 회전 위치를 검출하는 회전 센서를 통해 상기 컨베이어 체인의 회전 주기를 검출하는 단계, 그리고 상기 복수의 체인 링크의 개수와 상기 회전 주기에 기초하여 상기 평균 충격 주기를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.The bucket elevator diagnosis method includes: detecting a rotation period of the conveyor chain through a rotation sensor that detects a rotation position of the conveyor chain; and the average impact period based on the number and rotation period of the plurality of chain links It may further include the step of detecting.
상기 진단하는 단계는, 상기 평균 충격 주기를 기준으로 제2 범위를 초과하는 충격 주기가 검출되면, 상기 컨베이어 체인이 손상된 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.The diagnosing may include determining that the conveyor chain is damaged when an impact period exceeding a second range is detected based on the average impact period.
상기 버킷 엘리베이터 진단 방법은, 상기 적어도 하나의 진동 센서를 통해 획득된 진동 데이터로부터 노이즈 성분을 제거하는 필터링을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 피크값들을 검출하는 단계는, 상기 노이즈 성분이 제거된 진동 데이터로부터 상기 피크값들을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. The bucket elevator diagnosis method may further include performing filtering to remove a noise component from the vibration data acquired through the at least one vibration sensor. In this case, the detecting of the peak values may include detecting the peak values from vibration data from which the noise component is removed.
상기 진동 데이터를 획득하는 단계는, 상기 구동축의 양 단부에 결합하는 베어링들에 각각 배치된 제1 및 제2 진동 센서를 통해, 제1 및 제2 진동 데이터를 각각 획득하는 단계, 그리고 상기 제1 및 제2 진동 데이터를 곱하여 상기 진동 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다. The acquiring of the vibration data may include acquiring first and second vibration data respectively through first and second vibration sensors respectively disposed on bearings coupled to both ends of the drive shaft, and the first and multiplying the second vibration data to obtain the vibration data.
상기 버킷 엘리베이터 진단 방법은, 상기 진동 데이터를 분석하여 상기 복수의 체인 링크에 대해, 소정 기간 동안 상기 스프로켓과의 충돌에 따른 충격 에너지 평균값을 획득하는 단계, 그리고 상기 충격 에너지 평균값을 기 설정된 수명 예측 모델에 대입하여 상기 컨베이어 체인의 수명을 예측하는 단계를 더 포함할 수 있다. The bucket elevator diagnosis method includes: analyzing the vibration data to obtain an average value of shock energy according to collision with the sprocket for a predetermined period for the plurality of chain links; It may further include the step of predicting the life of the conveyor chain by substituting it.
상기 충격 에너지 평균값을 획득하는 단계는, 상기 컨베이어 체인의 매 회전 주기마다 획득되는 상기 진동 데이터를 상기 복수의 체인 링크 별로 분할하는 단계, 상기 각 체인 링크의 진동 데이터로부터 획득되는 첨도, RMS(root mean square) 및 표준 편차를 토대로 상기 각 체인 링크와 상기 스프로켓 간의 마찰에 따른 충격 에너지를 산출하는 단계, 그리고 상기 컨베이어 체인의 매 회전 주기마다 상기 각 체인 링크에 대해 산출된 충격 에너지에 기초하여 상기 충격 에너지 평균값을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The step of obtaining the average value of the impact energy includes dividing the vibration data obtained for every rotation period of the conveyor chain for each of the plurality of chain links, kurtosis obtained from the vibration data of each chain link, and root mean (RMS) square) and calculating the impact energy according to friction between each chain link and the sprocket based on the standard deviation, and the impact energy based on the impact energy calculated for each chain link in every rotation period of the conveyor chain It may include obtaining an average value.
상기 버킷 엘리베이터 진단 방법은, 상기 컨베이어 체인의 마모 정도를 실제로 측정하여 획득한 실측값과 상기 충격 에너지 평균값을 이용한 회귀 분석을 통해 상기 수명 예측 모델을 갱신하는 단계를 더 포함할 수 있다.The bucket elevator diagnosis method may further include updating the life expectancy prediction model through a regression analysis using an actual measured value obtained by actually measuring the degree of wear of the conveyor chain and the average value of the impact energy.
실시 예에 따르면, 용철 제조 설비와 같이 대형 고부하 설비로 가동 중인 버킷 엘리베이터에서의 체인의 손상 여부 및 수명을 정량적으로 분석할 수 있어, 버킷 엘리베이터의 체인 손상으로 인한 위험 상황을 미리 예측하고 대비할 수 있다. According to the embodiment, it is possible to quantitatively analyze the damage and lifespan of a chain in a bucket elevator operating with a large high-load facility, such as a molten iron manufacturing facility, so that it is possible to predict and prepare for a dangerous situation due to chain damage in the bucket elevator in advance. .
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 버킷 엘리베이터 진단 시스템이 적용되는 용철 제조 설비의 일 예를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 버킷 엘리베이터 진단 시스템이 적용되는 버킷 엘리베이터의 일 예를 도시한다.
도 3은 도 2의 버킷 엘리베이터를 구성하는 컨베이어 체인의 일부를 도시한다.
도 4는 도 2의 버킷 엘리베이터를 구동하기 위한 구동 장치의 일 예를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 버킷 엘리베이터 진단 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 버킷 엘리베이터 진단 시스템의 버킷 엘리베이터 진단 방법을 도시한다. 1 shows an example of a molten iron manufacturing facility to which a bucket elevator diagnostic system according to an embodiment of the present invention is applied.
2 shows an example of a bucket elevator to which a bucket elevator diagnosis system according to an embodiment of the present invention is applied.
3 shows a part of a conveyor chain constituting the bucket elevator of FIG. 2 .
FIG. 4 shows an example of a driving device for driving the bucket elevator of FIG. 2 .
5 schematically shows a bucket elevator diagnostic system according to an embodiment of the present invention.
6 illustrates a bucket elevator diagnosis method of a bucket elevator diagnosis system according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. The present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the embodiment of the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar elements throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.Throughout the specification, when a part is "connected" with another part, this includes not only the case of being "directly connected" but also the case of being "electrically connected" with another element interposed therebetween. .
이하, 필요한 도면들을 참조하여 실시 예에 따른 버킷 엘리베이터(bucket elevator) 진단 시스템 및 그 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a bucket elevator diagnostic system and method according to an embodiment will be described in detail with reference to necessary drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 버킷 엘리베이터 진단 시스템이 적용되는 용철(molten irons) 제조 설비의 일 예를 도시한 것으로서, 파이넥스(FINEX) 공법으로 용철을 제조하는 설비를 도시한다. 1 shows an example of a molten irons manufacturing facility to which a bucket elevator diagnostic system according to an embodiment of the present invention is applied, and shows a facility for manufacturing molten iron by a FINEX method.
도 1을 참조하면, 용철 제조 설비(1)는 분광(fine ore) 형태의 철광석(이하, '분광'이라 칭함)을 환원하여 환원철을 제조하는 복수의 유동로(fluidized furnace, 20)(또는 유동환원로(fluidized reduction furnace)), 환원철을 압착하여 괴성체로 제조하는 괴성화 장치(22), 및 괴성화된 환원철을 용융하여 용철을 제조하는 용융로(melting furnace, 24)를 포함한다. Referring to FIG. 1 , a molten
호퍼(10)에 저장된 분광은 건조기(12)에 의해 수분이 제거된 후, 하역장치(14)를 통해 장입장치(16)로 이송되고, 장입장치(16)에 의해 유동로(20) 내부로 장입된다. 장입장치(16)는 유동로(20)는 분광을 내부에서 유동시킨다. 분광은 다단으로 배치된 유동로(20)를 차례로 거치면서 용융로(24)로부터 공급된 고온의 환원가스와 접촉하여 환원이 이루어진다. After the moisture stored in the
유동로(20)에서 배출된 환원철은 괴성화 장치(22)에 의해 괴성체로 압착된 후, 용융로(24) 내에 연속으로 장입된다. 또한, 용융로(24)에는 연료인 분상의 일반탄(석탄)이 연속으로 공급되며, 용융로(24)의 외벽에 형성된 풍구(미도시)를 통해 산소가 용융로(24) 내부로 취입된다. 용융로(24) 내부로 공급된 석탄은 산소와의 반응으로 연소하여 고온의 환원가스를 발생시킨다. 이렇게 발생된 환원가스는 용융로(24) 내부에서 상승하면서 괴성체와 접촉하고, 고온의 환원가스와의 접촉으로 열을 전달 받은 괴성체는 용철로 용융된다. 용융로(24)에서 배출되는 환원가스는 가스 배출구에 연결된 배출관(30)을 통해 사이클론(미도시)으로 이송되며 사이클론을 거쳐 유동로(20)에 공급된다.After the reduced iron discharged from the
용철 제조 설비에서 분광을 유동로(20)로 장입하기 위한 하역장치(14)로는 버킷 엘리베이터가 사용될 수 있다. A bucket elevator may be used as the
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 버킷 엘리베이터 진단 시스템이 적용되는 버킷 엘리베이터의 일 예를 도시한다. 또한, 도 3은 도 2의 버킷 엘리베이터를 구성하는 컨베이어 체인(conveyer chain)의 일부를 도시하고, 도 4는 도 2의 버킷 엘리베이터를 구동하기 위한 구동 장치의 일 예를 도시한다. 2 shows an example of a bucket elevator to which a bucket elevator diagnosis system according to an embodiment of the present invention is applied. In addition, FIG. 3 shows a part of a conveyor chain constituting the bucket elevator of FIG. 2 , and FIG. 4 shows an example of a driving device for driving the bucket elevator of FIG. 2 .
도 2를 참조하면, 버킷 엘리베이터(14)는 컨베이어 체인(141), 복수의 버킷(142), 스프로켓(sprocket, 143), 구동 장치(도 4의 도면부호 144 참조), 그리고 컨베이어 체인(141), 버킷(142), 스프로켓(143), 및 구동 장치를 내부 공간부에 수용하는 하우징(140)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the
복수의 버킷(142)은 컨베이어 체인(141)에 소정 간격 이격되어 장착되며, 하역 대상물 즉, 분광을 적재하여 운반 한다. 컨베이어 체인(141)은 스프로켓(143)의 회전에 연동하여 회전하며, 복수의 버킷(142)을 이동시킨다. The plurality of
도 3을 참조하면, 컨베이어 체인(141)은 복수의 내측 링크(inner link, 210) 및 외측 링크(outer link, 220)를 포함할 수 있다. 외측 링크(220)에는 버킷(142)이 부착되며, 내측 링크(210)는 외측 링크(220)들을 서로 연결할 수 있다. 내측 링크(210) 및 외측 링크(220)는 링크(210, 220)들에 형성된 홀들에 핀(201)이 각각 삽입되어 결합될 수 있다. 각 핀(201)은 부시(bush, 202)에 의해 그 외면이 감싸질 수 있다. 또한, 부시(202)는 회전 가능한 롤러(미도시)에 의해 그 외면이 감싸질 수도 있다. Referring to FIG. 3 , the
스프로켓(143)은 구동 장치에 의해 회전하여, 컨베이어 체인(141)을 회전시킨다.The
도 4를 참조하면, 구동 장치(144)는 구동축(301), 적어도 하나의 구동 모터(302a, 302b), 복수의 베어링(303a, 303b), 및 이들을 지지하는 지지 구조물(304a, 304b)을 포함한다. Referring to FIG. 4 , the driving
구동축(301)은 스프로켓(143)의 중심부에 삽입 결합되며, 적어도 하나의 구동 모터(302a, 302b)로부터 구동력을 전달 받아 회전한다. 이를 위해, 구동축(301)의 양 단부는 베어링(303a, 303b)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 구동 모터(302a, 302b)로부터 전달 받은 구동력에 의해 구동축(301)이 회전하면, 구동축(301)의 외주면에 결합된 스프로켓(143) 또한 회전하고, 이로 인해 컨베이어 체인(141) 또한 회전한다. The driving
컨베이어 체인(141)이 회전함에 따라 부시(202)의 내경과 이에 삽입된 핀(201)의 외경이 지속적으로 마찰을 일으키고, 이로 인해 핀(201)의 외경 또는 부시(202)의 내경이 마모되어 손상될 수 있다. As the
유동로(20)로 분광을 장입하기 위해 사용되는 버킷 엘리베이터(14)는 수직 높이가 대략 60m이고, 가동률 90% 이상인 대형 고부하 설비이다. 용철 제조 설비에서와 같이 버킷 엘리베이터가 대형 고부하 설비로 작동하는 환경에서, 버킷 엘리베이터의 체인 손상은 생산 손실을 유발할 수 있으며, 심각한 경우 위험 상황을 초래할 수 있다. The
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 버킷 엘리베이터(14)의 안정적인 가동을 위해 버킷 엘리베이터(14)의 컨베이어 체인(141)과 스프로켓(143) 간의 마찰에 의해 발생하는 진동 신호를 검출하고, 검출된 진동 신호를 분석하여 컨베이어 체인(141)의 손상 진단 및 수명 예측을 수행하는 버킷 엘리베이터 진단 시스템을 제공한다. Therefore, in the embodiment of the present invention, a vibration signal generated by friction between the
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 버킷 엘리베이터 진단 시스템을 개략적으로 도시한다. 5 schematically shows a bucket elevator diagnostic system according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 버킷 엘리베이터 진단 시스템(400)은 복수의 진동 센서(401a, 401b), 회전 위치 센서(402), 및 모니터링 장치(410)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4 , the bucket elevator
복수의 진동 센서(401a, 401b)는 각각, 도 4에 도시된 바와 같이, 구동축(301)의 양 단부에 결합된 베어링들(303a, 303b)에 각각 결합하여, 대응하는 베어링(303a, 303b)을 통해 전달되는 진동 신호를 검출할 수 있다. A plurality of vibration sensors (401a, 401b) are respectively coupled to the bearings (303a, 303b) coupled to both ends of the drive shaft (301), respectively, as shown in Fig. 4, the corresponding bearings (303a, 303b) It is possible to detect a vibration signal transmitted through the
회전 센서(402)는 컨베이어 체인(141)의 회전 위치를 검출하기 위한 센서로서, 자기저항식으로 동작하는 마그네틱 센서가 사용될 수 있다. 마그네틱 센서(402)는 특정 버킷(142)에 부착된 강자성체의 위치를 검출함으로써, 컨베이어 체인(141)의 회전 위치를 검출할 수 있다. 즉, 강자성체가 부착된 버킷(142)은 컨베이어 체인(141)의 회전으로 인해 마그네틱 센서(402)와 근접한 위치를 반복해서 지나게 되고, 마그네틱 센서(402)는 강자성체가 부착된 버킷(142)이 자신과 근접할 때마다 이를 검출하여 신호(이하, '회전 위치 센서'라 칭함)를 출력한다. 이러한 회전 위치 신호는 후술하는 모니터링 장치(410)에서 컨베이어 체인(141)의 회전 주기를 식별하기 위해 사용될 수 있다. The
진동 센서(401a, 402b) 또는 회전 센서(402)는 무선 통신 기능을 포함하며, 검출된 진동 신호 또는 회전 위치 신호를 무선 통신 방식으로 모니터링 장치(410)로 전달할 수 있다. The
모니터링 장치(410)는 진동 센서들(401a, 401b)로부터 수신되는 진동 신호들에 기초하여, 컨베이어 체인(141)을 구성하는 각 체인 링크(도 3의 도면부호 외측 링크(220), 또는 내측 링크(210) 참조)에 대응하는 충격 주기를 추출하고, 추출된 충격 주기에 기초하여 각 체인 링크의 손상 여부를 검출할 수 있다. 모니터링 장치(410)는 진동 센서들(401a, 401b)로부터 수신되는 진동 신호들에 기초하여 컨베이어 체인(141)을 구성하는 각 체인 링크에 대응하는 충격 에너지(또는 마찰 에너지)를 추정하고, 추정된 충격 에너지에 기초하여 각 체인 링크의 수명을 예측할 수도 있다.
이를 위해, 모니터링 장치(410)는 진동 데이터 획득부(411), 고장 진단부(412), 및 수명 예측부(413)를 포함할 수 있다. To this end, the
진동 데이터 획득부(411)는 진동 센서들(401a, 401b)로부터 수신되는 진동 신호들을 샘플링하여 각 진동 센서(401a, 401b)에 대응하는 진동 데이터를 획득할 수 있다. 각 진동 센서(401a, 401b)로부터 디지털 데이터 형태로 진동 신호가 수신되는 경우, 샘플링 과정은 생략될 수도 있다. The vibration
진동 데이터 획득부(411)는 또한 회전 센서(402)로부터 수신되는 회전 위치 신호에 기초하여 컨베이어 체인(141)의 회전 주기를 검출하고, 검출된 회전 주기에 따라 진동 데이터들을 회전 차수 별로 구별하기 위한 트리거 신호를 발생시킬 수 있다. 즉, 진동 데이터 획득부(411)는 수신되는 회전 위치 신호에 기초하여 컨베이어 체인(141)의 매 회전 주기마다 트리거 신호를 발생시킴으로써, 후술하는 고장 진단부(412) 및 수명 예측부(413)에서 하나의 회전 주기에 대응하는 진동 데이터들을 식별하는 것이 용이하도록 한다. The vibration
고장 진단부(412)는 진동 데이터 획득부(411)에 의해 획득되는 진동 데이터들의 주파수 특성을 분석하여, 컨베이어 체인(141)의 충격 주기를 특성 인자로 추출하고, 이를 토대로 컨베이어 체인(141)을 구성하는 각 체인 링크의 손상 여부를 진단할 수 있다. 이를 위해, 고장 진단부(412)는 필터링부(501), 대표값 획득부(502), 충격 주기 검출부(503), 및 진단부(504)를 포함할 수 있다. The
필터링부(501)는 진동 센서들(401a, 401b)을 통해 획득된 진동 데이터들이 입력되면, 필터링을 통해 진동 데이터들로부터 노이즈 성분을 제거할 수 있다. 진동 센서(401a, 401b)를 통해 검출된 진동 신호에는 버킷 엘리베이터(14)의 기계요소의 흔들림 등으로 인해 발생하는 저주파 대역의 진동 성분, 베어링, 기어 성분 등으로 인해 발생하는 고주파 대역의 진동 성분 등을 포함할 수 있다. 따라서, 필터링부(501)는 밴드 패스 필터(band pass filter)를 통해, 진동 데이터들에서 컨베이어 체인(141)과 스프로켓(143)의 마찰로 인한 충격에 의해 발생하는 진동 성분이 아닌 노이즈 성분들을 필터링할 수 있다. 여기서 사용되는 밴드 패스 필터의 통과 대역은 버킷 엘리베이터(14)의 설계 사양에 따라 다를 수 있다. 일 예로, 필터링부(501)에서 사용되는 밴드 패스 필터의 통과 대역은, 115Hz 내지 340Hz의 주파수 대역일 수 있다. When the vibration data acquired through the
필터링부(501)는 또한 밴드 패스 필터에 의해 노이즈 성분이 제거된 진동 데이터들에 대해, 저대역 필터(low pass filter)를 통한 필터링, 절대값 변환 등의 전처리 과정을 추가로 수행할 수 있다. 필터링부(501)에 의해 전처리 과정을 거친 진동 데이터들은, 대표값 획득부(502)로 출력될 수 있다. The
대표값 획득부(502)는 필터링부(501)에 의해 전처리된 진동 데이터들이 수신되면, 진동 데이터들의 대표값을 획득할 수 있다. 예를 들어, 대표값 획득부(502)는 서로 다른 진동 센서(401a, 401b)를 통해 획득된 두 진동 데이터를 서로 곱함으로써, 두 진동 데이터를 대표하는 대표 진동 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 예를 들어, 대표값 획득부(502)는 두 진동 데이터 간의 평균 또는 최대값을 취하여, 두 진동 데이터를 대표하는 대표 진동 데이터를 획득할 수도 있다. When the vibration data preprocessed by the
대표값 획득부(502)에 의해 획득된 대표 진동 데이터는, 특성 인자(충격 주기)를 추출하기 위해 충격 주기 검출부(503)로 전달될 수 있다. The representative vibration data obtained by the representative
컨베이어 체인(141)에 가해지는 장력은, 버킷 엘리베이터(14)의 설계 편차, 버킷(142) 내 분광의 쏠림 등에 의해 그 위치에 따라서 다를 수 있다. 예를 들어, 분광이 버킷(142)에 실리는 과정에서 쏠림 현상이 발생하는 경우, 단일 체인 링크에 대해서도 컨베이어 체인(141)의 진행 방향을 기준으로 좌측과 우측에 가해지는 장력이 서로 다를 수 있다. 따라서, 단일 체인 링크라도 좌측에서의 스프로켓(143)과의 마찰 에너지와 우측에서의 스프로켓(143)과의 마찰 에너지가 서로 다를 수 있고, 이로 인해 진동 센서들(401a, 401b)을 통해 출력되는 진동 신호들 간에 편차를 발생시킬 수 있다. 특히, 장력의 쏠림이 과한 경우, 체인 링크의 좌측 또는 우측에서의 스프로켓(143)과의 마찰이 미미하여 마찰로 인해 발생한 피크 신호와 노이즈 신호 간의 식별이 어려울 수도 있다. 따라서, 이 실시 예에서는 전술한 바와 같이 구동축(301)의 양측에 배치된 두 개의 진동 센서(401a, 401b)를 통해 진동 데이터들을 획득한 다음, 이어지는 특성 인자 추출 시 이들 진동 데이터들을 대표하는 대표 진동 데이터를 사용하는 방식을 사용한다. 그러나, 본 발명의 실시 예가 이로 인해 한정되는 것은 아니어서, 다른 실시 예에서는 진동 센서를 구동축(301)의 일측에만 배치하고, 이를 통해 획득되는 진동 데이터를 이용하여 후술하는 특성 인자 추출을 수행할 수도 있다. The tension applied to the
충격 주기 검출부(503)는 대표값 획득부(502)로부터 대표 진동 데이터가 입력되면, 이로부터 각 체인 링크에 대한 충격 주기를 검출할 수 있다. 즉, 충격 주기 검출부(503)는 대표 진동 데이터를 분석하여 소정 값 이상의 피크값들을 검출하고, 각 피크값의 발생 시점에 기초하여 각 체인 링크에 대응하는 충격 주기를 획득할 수 있다. 이 때 검출되는 피크값들은, 각 체인 링크와 스프로켓(143) 간의 마찰에 의해 발생하는 진동 성분에 대응하며, 각 체인 링크의 충격 주기는, 해당 체인 링크의 이전 체인 링크에 의해 피크값이 발생한 시점과 해당 체인 링크에 의해 피크값이 발생한 시점 간의 시간 간격에 대응할 수 있다. When the representative vibration data is input from the representative
충격 주기 검출부(503)는 충격 주기를 검출하는 과정에서, 회전 센서(402)의 회전 위치 신호에 기초하여 컨베이어 체인(141)의 회전 주기를 검출하고, 이로부터 산출된 평균 충격 주기를 기준으로 소정 범위(대략, ±15%) 이내의 범위에서 발생하는 피크값만 사용하여 충격 주기를 검출할 수 있다. 여기서, 평균 충격 주기는, 컨베이어 체인(141)의 1 회전 주기를 체인 링크의 개수로 나누어 산출할 수 있다. The impact
전술한 바와 같이 충격 주기 검출부(503)에 의해 각 체인 링크의 충격 주기가 검출되면, 진단부(504)는 이를 토대로 각 체인 링크의 손상 여부를 진단할 수 있다. 도 2를 참조하면, 체인 링크들(210, 220)을 결합하는 핀(201)과, 핀(201)이 삽입되는 부시(202)는 컨베이어 체인(141)이 회전하는 동안 지속적으로 마찰을 일으키고, 이 과정에서 마모되어 손상이 발생할 수 있다. 핀(201) 또는 부시(202) 내경의 마모는, 체인 링크(210, 220)들 간의 결합을 헐겁게 하고, 결과적으로 체인 링크(210, 220)들과 스프로켓(143) 간의 마찰 주기를 변동시킨다. 따라서, 진단부(504)는 컨베이어 체인(141)을 구성하는 체인 링크들의 평균 충격 주기를 기준으로 소정 범위를 벗어나는 충격 주기가 검출되면, 대응하는 체인 링크에 손상이 발생한 것으로 진단할 수 있다. 예를 들어, 진단부(504)는 평균 충격 주기를 기준으로 +4%를 초과하는 충격 주기를 이상 신호로 검출하고, 대응하는 체인 링크에 손상이 발생한 것으로 판단하여 주의 신호를 출력할 수 있다. 또한, 예를 들어, 진단부(504)는 평균 충격 주기를 기준으로 +5%를 초과하는 충격 주기가 검출되면 대응하는 체인 링크의 손상이 심각한 것으로 판단하여, 위험 상황을 경고하는 경고 신호를 출력할 수도 있다. 여기서, 충격 주기를 정상 신호 또는 이상 신호로 판정하기 위한 기준 범위는, 컨베이어 체인(141)의 사용 시간 또는 수명에 따라서 변경될 수 있다. As described above, when the impact period of each chain link is detected by the impact
수명 예측부(413)는, 진동 데이터 획득부(411)에 의해 획득되는 진동 데이터들의 주파수 특성을 분석하여, 컨베이어 체인(141)의 체인 링크별 충격 에너지(또는 마찰 에너지)를 특성 인자로 추출하고, 이를 토대로 컨베이어 체인(141)을 구성하는 각 체인 링크의 수명을 예측할 수 있다. 이를 위해, 수명 예측부(413)는, 필터링부(511), 대표값 획득부(512), 충격 에너지 검출부(513) 및 예측부(514)를 포함할 수 있다. The
필터링부(511)는 밴드 패스 필터를 통해 진동 센서(401a, 401b)를 통해 획득된 진동 데이터들로부터, 노이즈 성분을 제거할 수 있다. 진동 센서(401a, 401b)를 통해 획득된 진동 데이터에는, 버킷 엘리베이터(14)의 기계요소의 흔들림 등으로 인해 발생하는 저주파 대역의 진동 성분, 베어링, 기어 성분 등으로 인해 발생하는 고주파 대역의 진동 성분 등이 포함될 수 있다. 수명 예측부(413)는 피크치가 가장 크게 발생하는 충격 지점을 검출하여 충격 주기를 획득하는 고장 진단부(412)와 달리, 각 채널 링크가 스프로켓(143)과 마찰하는 전체 구간에서의 충격 에너지(또는 마찰 에너지) 성분을 검출해야 한다. 따라서, 필터링부(511)에 포함된 밴드 패스 필터의 통과 대역은, 필터링부(501)에 포함된 밴드 패스 필터의 통과 대역과는 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 필터링부(511)에 포함된 밴드 패스 필터의 통과 대역은, 1150Hz 내지 4000Hz로 설정될 수 있다.The
필터링부(511)에 의해 필터링된 진동 데이터들은 절대값 변환 등의 추가 전처리 과정을 거친 후, 대표값 획득부(512)로 출력될 수 있다. The vibration data filtered by the
대표값 획득부(512)는 진동 센서들(401a, 401b)을 통해 획득된 두 진동 데이터들이 필터링부(511)에 의해 전처리된 후 입력되면, 이들 진동 데이터들을 대표하는 대표 진동 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 대표값 획득부(512)는 입력되는 두 진동 데이터를 서로 곱함으로써, 두 진동 데이터를 대표하는 대표 진동 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 예를 들어, 대표값 획득부(512)는 입력되는 두 진동 데이터 간의 평균 또는 최대값을 취하여, 두 진동 데이터를 대표하는 대표 진동 데이터를 획득할 수도 있다. The representative
한편, 고장 진단부(412)의 설명에서 살펴본 바와 같이, 이 실시 예에서는 구동축(301)의 양측에 배치된 두 개의 진동 센서(401a, 401b)를 통해 진동 데이터들을 검출한 다음, 이들로부터 획득된 대표 진동 데이터를 이용해 각 채널 링크의 충격 에너지를 획득하나, 본 발명의 실시 예가 이로 인해 한정되는 것은 아니다. 다른 실시 예에서는 진동 센서를 구동축(301)의 일측에만 배치하고, 이를 통해 획득되는 진동 데이터를 이용하여 각 채널 링크의 충격 에너지를 획득할 수도 있다. On the other hand, as discussed in the description of the
충격 에너지 검출부(513)는 대표값 획득부(512)로부터 대표 진동 데이터가 입력되면, 이로부터 각 체인 링크에 대한 충격 에너지를 검출할 수 있다. When the representative vibration data is input from the representative
충격 에너지 검출부(513)는 각 체인 링크 별로 충격 에너지 즉, 마찰 에너지를 산출하기 위해, 대표 진동 데이터를 각 채널 링크에 대응하는 진동 데이터로 분할한다. 그리고, 각 채널 링크의 진동 데이터를 분석하여 첨도(kurtosis), RMS(root mean square), 및 표준 편차를 획득하고, 각 채널 링크의 충격 에너지(마찰 에너지)를 산출할 수 있다. 예를 들어, 컨베이어 체인(141)을 구성하는 n번째 채널 링크에 대해, 아래의 수학식 1은 충격 에너지(Ln)를 산출할 수 있다. The
[수학식 1][Equation 1]
Ln = (첨도 ×표준 편차) ÷ RMS2 L n = (kurtosis × standard deviation) ÷ RMS 2
충격 에너지 검출부(513)는 컨베이어 체인(141)의 매 회전 주기마다 전술한 방식으로 각 체인 링크의 충격 에너지를 획득하고, 소정 기간 동안 획득된 각 체인 링크의 충격 에너지를 이용해 컨베이어 체인(141)을 구성하는 채널 링크들의 충격 에너지 평균값을 획득할 수 있다. The impact
우선, 충격 에너지 검출부(513)는 매 회전 주기마다, 아래의 수학식 2와 같이, 컨베이어 체인(141)을 구성하는 N개의 체인 링크들 전체에 대해 충격 에너지 평균값(Sm)을 획득할 수 있다. First, the impact
[수학식 2][Equation 2]
Sm = (L1 + L2 + … + LN)/NS m = (L 1 + L 2 + … + L N )/N
충격 에너지 검출부(513)는 또한 컨베이어 체인(141)이 기 설정된 횟수(M)만큼 회전하는 동안 위 수학식 2를 통해 획득된 충격 에너지 평균값(Sm)에 기초하여, 컨베이어 체인(141)을 구성하는 채널 링크들의 충격 에너지 평균값(P)을 아래의 수학식 3과 같이 최종적으로 산출할 수 있다. The impact
[수학식 3][Equation 3]
P = (S1 + S2 + … + SM)/MP = (S 1 + S 2 + … + S M )/M
충격 에너지 검출부(513)에서 충격 에너지 평균값(P)을 획득하기 위해 충격 에너지들을 수집하는 기간 즉, 컨베이어 체인(141)의 회전 수는 스프로켓(143)의 톱니(tooth) 개수에 기초해 설정될 수 있다. The period in which the impact energy is collected in the impact
예측부(514)는 충격 에너지 검출부(513)에 의해 소정 기간 동안의 컨베이어 체인(141)의 충격 에너지 평균값(P)이 획득되면, 이를 수명 예측 모델에 대입하여 컨베이어 체인(141)의 수명을 예측할 수 있다. 여기서, 수명 예측 모델은 버킷 엘리베이터(14)의 설계 사양(사이즈, 중량, 마찰 면적, 가동 속도 등)에 따라서 초기 모델이 결정되며, 이후 버킷 엘리베이터(14)가 가동되는 동안 지속적인 학습에 의해 갱신될 수 있다. 즉, 예측부(514)는 컨베이어 체인(141)의 마모 정도를 실제로 측정하여 획득한 실측값과, 수명 예측을 위해 수명 예측 모델에 대입되는 수명 인자(충격 에너지 평균값(P))를 이용한 회귀 분석을 통해 수명 예측 모델을 지속적으로 갱신할 수 있다. When the average value P of the impact energy of the
예측부(514)는 전술한 방식을 사용하여 주기적으로 컨베이어 체인(141)의 수명을 예측하며, 예측 결과를 그래프화하여 표시 장치(미도시)를 통해 표시할 수 있다. 따라서, 관리자는 예측부(514)에 의해 제공되는 수명 예측 그래프를 참조하여 컨베이어 체인(141)의 설비 관리를 수행할 수 있다.The
전술한 버킷 엘리베이터 진단 시스템(400)의 모니터링 장치(410)는 하나 이상의 중앙 처리 유닛(central processing unit, CPU)이나 기타 칩셋, 마이크로프로세서 등으로 구현되는 프로세서에 의해 구현될 수 있다. The
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 버킷 엘리베이터 진단 시스템(400)의 버킷 엘리베이터 진단 방법을 도시한다. 도 6의 진단 방법은 위에서 도 4를 참조하여 설명한 버킷 엘리베이터 진단 시스템(400)의 모니터링 장치(410)에 의해 수행될 수 있다. 6 illustrates a bucket elevator diagnosis method of the bucket
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 버킷 엘리베이터 진단 시스템(400)의 모니터링 장치(410)는, 컨베이어 체인(141)을 회전시키기 위한 구동축(301)의 양 단부에 배치된 진동 센서들(401a, 401b)을 통해 진동 신호들을 지속적으로 검출한다(S10). Referring to FIG. 6 , the
또한, 모니터링 장치(410)는 진동 센서들(401a, 401b)을 통해 검출되는 진동 신호들에 대해 전처리 과정을 수행하여(S11), 특성 인자 검출에 사용할 진동 데이터를 획득한다. In addition, the
예를 들어, 모니터링 장치(410)는 진동 센서들(401a, 401b)을 통해 검출되는 진동 신호들을 샘플링하여 진동 신호들 각각에 대응하는 진동 데이터들을 획득할 수 있다. 그런 다음 모니터링 장치(410)는 밴드 패스 필터링, 절대값 변환, 저대역 필터링 등을 통해 진동 데이터들로부터 노이즈 성분들을 제거하고, 노이즈 성분이 제거된 진동 데이터들을 대표하는 대표 진동 데이터를 컨베이어 체인(141)의 충격 주기 검출에 사용되는 진동 데이터로 획득할 수 있다. For example, the
또한, 예를 들어, 모니터링 장치(410)는 진동 센서들(401a, 401b)을 통해 검출되는 진동 신호들을 샘플링하여 진동 신호들 각각에 대응하는 진동 데이터들을 획득하고, 밴드 패스 필터를 통해 이들에 포함된 노이즈 성분들을 제거할 수 있다. 그런 다음, 모니터링 장치(410)는 노이즈 성분들이 제거된 진동 데이터들의 대표 진동 데이터를 획득하고, 이를 다시 절대값으로 변환함으로써 컨베이어 체인(141)의 충격 에너지 검출에 사용되는 진동 데이터를 획득할 수 있다. Also, for example, the
한편, 이 실시 예에서는 전술한 바와 같이 구동축(301)의 양측에 배치된 두 개의 진동 센서(401a, 401b)를 통해 진동 데이터들을 획득한 다음, 전처리 과정에서 이들을 대표하는 하나의 대표 진동 데이터를 획득하여 특성 인자 추출에 사용하는 방식을 사용하나, 본 발명의 실시 예가 이로 인해 한정되는 것은 아니다. 다른 실시 예에서는 진동 센서를 구동축(301)의 일 측에만 배치하고, 이를 통해 하나의 진동 데이터만을 획득하여 특성 인자 추출에 사용할 수도 있다. Meanwhile, in this embodiment, as described above, vibration data is acquired through two
상기 S11 단계의 전처리 과정을 통해 특성 인자 추출에 사용할 진동데이터가 획득되면, 모니터링 장치(410)는 이를 분석하여 컨베이어 체인(141)의 진동 특성에 대응하는 특성 인자들을 획득한다(S12).When vibration data to be used for characteristic factor extraction is obtained through the pre-processing of step S11, the
상기 S12 단계에서, 모니터링 장치(410)는 상기 S11 단계의 전처리 과정을 통해 획득된 진동 데이터를 분석하여 소정 값 이상의 피크값들을 검출하고, 각 피크값의 발생 시점에 기초하여 컨베이어 체인(141)을 구성하는 각 체인 링크에 대응하는 충격 주기를 특성 인자로 획득할 수 있다. In the step S12, the
또한, 상기 S12 단계에서, 모니터링 장치(410)는 상기 S11 단계의 전처리 과정을 통해 획득된 진동 데이터를 각 채널 링크에 대응하는 진동 데이터들로 분할하고, 각 채널 링크의 진동 데이터로부터 획득된 첨도, RMS, 및 표준 편차에 기초해 각 채널 링크의 충격 에너지를 특성 인자로 획득할 수 있다. In addition, in the step S12, the
상기 S12 단계를 통해 특성 인자들 즉, 각 체인 링크의 충격 주기 및 충격 에너지가 획득됨에 따라, 모니터링 장치(410)는 이들을 이용하여 컨베이어 체인(141)을 구성하는 각 체인 링크의 고장 여부를 진단하고(S13), 컨베이어 체인(141)의 수명을 예측한다(S14). As the characteristic factors, that is, the impact period and impact energy of each chain link are obtained through the step S12, the
상기 S13 단계에서, 모니터링 장치(410)는 컨베이어 체인(141)을 구성하는 체인 링크들의 평균 충격 주기를 기준으로 설정된 소정 범위를 벗어난 충격 주기가 검출되면, 대응하는 채널 링크에 손상이 발생한 것으로 판단할 수 있다. In the step S13, the
상기 S14 단계에서, 모니터링 장치(410)는 소정 기간 동안 획득된 각 체인 링크의 충격 에너지에 기초해, 컨베이어 체인(141)을 구성하는 채널 링크들의 충격 에너지 평균값을 획득하고, 이를 기 설정된 수명 예측 모델에 대입하여 컨베이어 체인(141)의 수명을 예측할 수 있다.In the step S14, the
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.The drawings and detailed description of the described invention referenced so far are merely exemplary of the present invention, which are only used for the purpose of explaining the present invention, and are used to limit the meaning or limit the scope of the present invention described in the claims. it is not Therefore, those of ordinary skill in the art can easily select from it and replace it. In addition, those skilled in the art may omit some of the components described herein without degrading performance or add components to improve performance. In addition, those skilled in the art may change the order of the method steps described herein according to the process environment or equipment. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the claims and their equivalents rather than the described embodiments.
14: 버킷 엘리베이터
140: 하우징
141: 컨베이어 체인
142: 버킷
143: 스프로켓
144: 구동 장치
201: 핀
202: 부시
210, 220: 체인 링크
301: 구동축
302a, 302b: 구동 모터
303a, 303b: 베어링
304a, 304b: 지지 구조물
400: 버킷 엘리베이터 진단 시스템
401a, 401b: 진동 센서
402: 회전 센서
410: 모니터링 장치
411: 진동 데이터 획득부
412: 고장 진단부
413: 수명 예측부
501: 필터링부
502: 대표값 획득부
503: 충격 주기 검출부
504: 진단부
511: 필터링부
512: 대표값 획득부
513: 충격 에너지 검출부
514: 예측부14: Bucket Elevator
140: housing
141: conveyor chain
142: bucket
143: sprocket
144: drive device
201: pin
202: Bush
210, 220: chain link
301: drive shaft
302a, 302b: drive motor
303a, 303b: bearing
304a, 304b: support structure
400: bucket elevator diagnostic system
401a, 401b: vibration sensor
402: rotation sensor
410: monitoring device
411: vibration data acquisition unit
412: fault diagnosis unit
413: life prediction unit
501: filtering unit
502: representative value acquisition unit
503: shock cycle detection unit
504: diagnostic unit
511: filtering unit
512: representative value acquisition unit
513: impact energy detection unit
514: prediction unit
Claims (20)
상기 스프로켓을 회전시키는 구동축에 배치되는 적어도 하나의 진동 센서, 그리고
상기 적어도 하나의 진동 센서를 통해 획득된 진동 데이터를 분석하여 상기 컨베이어 체인을 구성하는 복수의 체인 링크 각각의 충격 주기를 획득하고, 상기 복수의 체인 링크 각각의 충격 주기에 기초해 각 체인 링크의 손상 여부를 진단하는 모니터링 장치를 포함하며,
상기 모니터링 장치는, 상기 진동 데이터를 분석하여 피크값들을 검출하고, 상기 피크값들의 발생 시점에 기초하여 상기 충격 주기를 획득하고,
상기 모니터링 장치는, 상기 적어도 하나의 진동 센서를 통해 획득된 진동 데이터로부터 노이즈 성분을 제거하는 필터링을 수행하고, 상기 노이즈 성분이 제거된 진동 데이터로부터 상기 피크값들을 검출하는, 버킷 엘리베이터 진단 시스템. A diagnostic system for a bucket elevator comprising a sprocket, a conveyor chain rotating in association with rotation of the sprocket, and a plurality of buckets attached to the conveyor chain, the system comprising:
at least one vibration sensor disposed on a drive shaft for rotating the sprocket, and
Analyze the vibration data obtained through the at least one vibration sensor to obtain an impact period of each of a plurality of chain links constituting the conveyor chain, and damage of each chain link based on the impact period of each of the plurality of chain links A monitoring device for diagnosing whether
The monitoring device analyzes the vibration data to detect peak values, and acquires the shock period based on the occurrence time of the peak values,
The monitoring device performs filtering to remove a noise component from the vibration data acquired through the at least one vibration sensor, and detects the peak values from the vibration data from which the noise component is removed.
상기 모니터링 장치는, 상기 피크값들 중 상기 복수의 체인 링크의 평균 충격 주기를 기준으로 제1 범위 이내에서 발생한 피크값들에 기초해 상기 충격 주기를 획득하는, 버킷 엘리베이터 진단 시스템. According to claim 1,
The monitoring device is configured to acquire the impact period based on peak values occurring within a first range based on an average impact period of the plurality of chain links among the peak values.
상기 컨베이어 체인의 회전 위치를 검출하는 회전 센서를 더 포함하며,
상기 모니터링 장치는 상기 회전 센서를 통해 상기 컨베이어 체인의 회전 주기를 검출하고, 상기 복수의 체인 링크의 개수와 상기 회전 주기에 기초하여 상기 평균 충격 주기를 검출하는, 버킷 엘리베이터 진단 시스템.4. The method of claim 3,
Further comprising a rotation sensor for detecting the rotation position of the conveyor chain,
The monitoring device detects a rotation period of the conveyor chain through the rotation sensor, and detects the average impact period based on the number of the plurality of chain links and the rotation period.
상기 모니터링 장치는, 상기 평균 충격 주기를 기준으로 제2 범위를 초과하는 충격 주기가 검출되면, 상기 컨베이어 체인이 손상된 것으로 판단하는, 버킷 엘리베이터 진단 시스템. 4. The method of claim 3,
The monitoring device determines that the conveyor chain is damaged when an impact period exceeding a second range is detected based on the average impact period.
상기 적어도 하나의 진동 센서는, 상기 구동축의 양 단부에 결합하는 베어링들에 각각 배치되는 제1 및 제2 진동 센서를 포함하고,
상기 모니터링 장치는, 상기 제1 및 제2 진동 센서를 통해 제1 및 제2 진동 데이터를 각각 획득하고, 상기 제1 및 제2 진동 데이터를 곱하여 생성된 진동 데이터로부터 상기 피크값들을 획득하는, 버킷 엘리베이터 진단 시스템. According to claim 1,
The at least one vibration sensor includes first and second vibration sensors respectively disposed on bearings coupled to both ends of the drive shaft,
The monitoring device obtains first and second vibration data through the first and second vibration sensors, respectively, and obtains the peak values from the vibration data generated by multiplying the first and second vibration data. Elevator diagnostic system.
상기 모니터링 장치는, 상기 진동 데이터를 분석하여 상기 복수의 체인 링크에 대해, 소정 기간 동안 상기 스프로켓과의 충돌에 따른 충격 에너지 평균값을 획득하고, 상기 충격 에너지 평균값을 기 설정된 수명 예측 모델에 대입하여 상기 컨베이어 체인의 수명을 예측하는, 버킷 엘리베이터 진단 시스템. According to claim 1,
The monitoring device analyzes the vibration data to obtain an average value of impact energy according to the collision with the sprocket for a predetermined period for the plurality of chain links, and substitutes the average value of the impact energy into a preset lifespan prediction model to Bucket elevator diagnostic system to predict the life of conveyor chains.
상기 모니터링 장치는,
상기 컨베이어 체인의 매 회전 주기마다 획득되는 상기 진동 데이터를 상기 복수의 체인 링크 별로 분할하고, 상기 각 체인 링크의 진동 데이터로부터 획득되는 첨도, RMS(root mean square) 및 표준 편차를 토대로 상기 각 체인 링크와 상기 스프로켓 간의 마찰에 따른 충격 에너지를 산출하며, 상기 컨베이어 체인의 매 회전 주기마다 상기 각 체인 링크에 대해 산출된 충격 에너지에 기초하여 상기 충격 에너지 평균값을 획득하는, 버킷 엘리베이터 진단 시스템. 9. The method of claim 8,
The monitoring device is
The vibration data obtained for every rotation period of the conveyor chain is divided for each of the plurality of chain links, and each chain link is based on a kurtosis, a root mean square (RMS) and a standard deviation obtained from the vibration data of each chain link. A bucket elevator diagnostic system for calculating an impact energy according to friction between the and the sprocket, and obtaining the average value of the impact energy based on the impact energy calculated for each chain link for every rotation period of the conveyor chain.
상기 모니터링 장치는, 상기 컨베이어 체인의 마모 정도를 실제로 측정하여 획득한 실측값과 상기 충격 에너지 평균값을 이용한 회귀 분석을 통해 상기 수명 예측 모델을 갱신하는, 버킷 엘리베이터 진단 시스템. 10. The method of claim 9,
The monitoring device is configured to update the life expectancy model through regression analysis using an actual measured value obtained by actually measuring the degree of wear of the conveyor chain and the average value of the impact energy, a bucket elevator diagnostic system.
상기 스프로켓을 회전시키는 구동축에 배치되는 적어도 하나의 진동 센서를 통해 진동 데이터를 획득하는 단계,
상기 적어도 하나의 진동 센서를 통해 획득된 진동 데이터를 분석하여 상기 컨베이어 체인을 구성하는 복수의 체인 링크 각각의 충격 주기를 획득하는 단계, 그리고
상기 복수의 체인 링크 각각의 충격 주기에 기초해 각 체인 링크의 손상 여부를 진단하는 단계를 포함하며,
상기 충격 주기를 획득하는 단계는,
상기 적어도 하나의 진동 센서를 통해 획득된 진동 데이터로부터 노이즈 성분을 제거하는 필터링을 수행하는 단계,
상기 노이즈 성분이 제거된 진동 데이터로부터 피크값들을 검출하는 단계, 그리고
상기 피크값들의 발생 시점에 기초하여 상기 충격 주기를 획득하는 단계를 포함하는, 버킷 엘리베이터 진단 방법. A diagnostic method of a bucket elevator comprising a sprocket, a conveyor chain rotating in association with rotation of the sprocket, and a plurality of buckets attached to the conveyor chain, the method comprising:
acquiring vibration data through at least one vibration sensor disposed on a drive shaft that rotates the sprocket;
analyzing the vibration data obtained through the at least one vibration sensor to obtain an impact period of each of a plurality of chain links constituting the conveyor chain; and
diagnosing whether each chain link is damaged based on the impact period of each of the plurality of chain links;
The step of obtaining the shock cycle comprises:
performing filtering to remove a noise component from the vibration data acquired through the at least one vibration sensor;
detecting peak values from the vibration data from which the noise component has been removed, and
and acquiring the impact period based on the time of occurrence of the peak values.
상기 피크값들은, 상기 복수의 체인 링크의 평균 충격 주기를 기준으로 제1 범위 이내에서 발생한 피크값들인, 버킷 엘리베이터 진단 방법. 12. The method of claim 11,
The peak values are peak values occurring within a first range based on an average impact period of the plurality of chain links.
상기 컨베이어 체인의 회전 위치를 검출하는 회전 센서를 통해 상기 컨베이어 체인의 회전 주기를 검출하는 단계, 그리고
상기 복수의 체인 링크의 개수와 상기 회전 주기에 기초하여 상기 평균 충격 주기를 검출하는 단계를 더 포함하는 버킷 엘리베이터 진단 방법.14. The method of claim 13,
detecting a rotation period of the conveyor chain through a rotation sensor that detects a rotation position of the conveyor chain; and
The bucket elevator diagnostic method further comprising the step of detecting the average impact period based on the number of the plurality of chain links and the rotation period.
상기 진단하는 단계는,
상기 평균 충격 주기를 기준으로 제2 범위를 초과하는 충격 주기가 검출되면, 상기 컨베이어 체인이 손상된 것으로 판단하는 단계를 포함하는, 버킷 엘리베이터 진단 방법. 14. The method of claim 13,
The diagnosing step is
and determining that the conveyor chain is damaged when an impact period exceeding a second range is detected based on the average impact period.
상기 진동 데이터를 획득하는 단계는,
상기 구동축의 양 단부에 결합하는 베어링들에 각각 배치된 제1 및 제2 진동 센서를 통해, 제1 및 제2 진동 데이터를 각각 획득하는 단계, 그리고
상기 제1 및 제2 진동 데이터를 곱하여 상기 진동 데이터를 획득하는 단계를 포함하는, 버킷 엘리베이터 진단 방법. 12. The method of claim 11,
The step of acquiring the vibration data includes:
acquiring first and second vibration data, respectively, through first and second vibration sensors respectively disposed on bearings coupled to both ends of the drive shaft, and
and obtaining the vibration data by multiplying the first and second vibration data.
상기 진동 데이터를 분석하여 상기 복수의 체인 링크에 대해, 소정 기간 동안 상기 스프로켓과의 충돌에 따른 충격 에너지 평균값을 획득하는 단계, 그리고
상기 충격 에너지 평균값을 기 설정된 수명 예측 모델에 대입하여 상기 컨베이어 체인의 수명을 예측하는 단계를 더 포함하는 버킷 엘리베이터 진단 방법. 12. The method of claim 11,
analyzing the vibration data to obtain an average value of impact energy according to the collision with the sprocket for a predetermined period for the plurality of chain links; and
The bucket elevator diagnosis method further comprising the step of predicting the life of the conveyor chain by substituting the average value of the impact energy into a preset life prediction model.
상기 충격 에너지 평균값을 획득하는 단계는,
상기 컨베이어 체인의 매 회전 주기마다 획득되는 상기 진동 데이터를 상기 복수의 체인 링크 별로 분할하는 단계,
상기 각 체인 링크의 진동 데이터로부터 획득되는 첨도, RMS(root mean square) 및 표준 편차를 토대로 상기 각 체인 링크와 상기 스프로켓 간의 마찰에 따른 충격 에너지를 산출하는 단계, 그리고
상기 컨베이어 체인의 매 회전 주기마다 상기 각 체인 링크에 대해 산출된 충격 에너지에 기초하여 상기 충격 에너지 평균값을 획득하는 단계를 포함하는, 버킷 엘리베이터 진단 방법. 19. The method of claim 18,
The step of obtaining the average value of the impact energy comprises:
dividing the vibration data acquired for every rotation period of the conveyor chain for each of the plurality of chain links;
Calculating impact energy according to friction between each chain link and the sprocket based on kurtosis, root mean square (RMS) and standard deviation obtained from vibration data of each chain link; and
and obtaining the average value of the impact energy based on the calculated impact energy for each chain link for every rotation period of the conveyor chain.
상기 컨베이어 체인의 마모 정도를 실제로 측정하여 획득한 실측값과 상기 충격 에너지 평균값을 이용한 회귀 분석을 통해 상기 수명 예측 모델을 갱신하는 단계를 더 포함하는 버킷 엘리베이터 진단 방법. 20. The method of claim 19,
Bucket elevator diagnosis method further comprising the step of updating the life prediction model through regression analysis using the measured value obtained by actually measuring the degree of wear of the conveyor chain and the average value of the impact energy.
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JP2009227363A (en) * | 2008-03-19 | 2009-10-08 | Mitsubishi Electric Corp | Chain tension measurement device and chain tension measurement method for passenger conveyer |
KR101815507B1 (en) * | 2017-08-17 | 2018-01-05 | 한국콘베어공업주식회사 | Method for estimating an amount of wear for roller chain pin using friction sound |
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