KR20040036979A - 휴대용 주파수 분석 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전으로 인해 진동이 발생되는 기계 장치의 이상 여부를 모니터링 할 수 있도록 하는 기계 감시 시스템에 사용되어 기계 장치의 여러 파라미터에 의한 그래프 등을 화면상으로 나타낼 수 있으며 기계 설비에 이상이 발생되는 경우 원격지에서 기계 장치를 제어할 수 있도록 한 휴대용 주파수 분석 시스템에 관한 것으로,

기계 장치의 진동 등 여러 파라미터를 감지하여 기계 설비의 상태를 파악하는 전용 서버로부터 인터넷을 통해 전달된 정보를 수신하고 전용 서버로 제어 정보를 송신하는 통신부와, 상기 통신부을 통해 전달된 정보가 표시되는 표시부와, 기계 설비에 이상이 발생될 경우 여러 가지 명령을 내릴 수 있도록 하는 조작부와, 상기 통신부를 통해 수신된 정보를 분석하여 상기 표시부를 통해 나타나도록 하고 조작부를 통해 입력된 명령을 상기 통신부를 통해 송신하는 제어부로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

휴대용 주파수 분석 시스템 {Potable analysis system of frequency }

본 발명은 회전으로 인해 진동이 발생되는 기계 장치의 이상 여부를 모니터링 할 수 있도록 하는 기계 감시 시스템에 사용되는 단말기 장치에 관한 것으로서,특히 기계 장치의 여러 파라미터에 의한 그래프 등을 화면상으로 나타낼 수 있으며 기계 설비에 이상이 발생되는 경우 원격지에서 기계 장치를 제어할 수 있도록 한 휴대용 주파수 분석 시스템에 관한 것이다.

최근 수년 동안 첨단분야(non-Mechanics area)라고 할 수 있는 컴퓨터, 통신 및 전자공학 분야에서 급속한 발전이 이루어지고 있다. 특히, 무선 인터넷은 기술 정보 통신분야에서 상당한 화두로 떠올랐지만, 기계공학과의 통합 시도는 상대적으로 부족한 것이 사실이다. 따라서, 기계공학의 원천기술에 비기계 공학분야의 신기술을 통합하여 새로운 제품을 개발할 경우 경제성 면에서 상당한 효과가 있을 것이다.

기계 공학적인 면을 살펴보면 산업의 발전과 시장경제의 가속화에 따라 기계설비는 고출력, 고성능, 초고속, 경량화되고 있는 것이 현실이다. 이러한 발전이 가속화될수록 기계의 구조 역시 복잡해지게 되므로, 설비의 유지관리 측면에서 많은 문제가 발생하게 되며 예기치 않은 고장으로 인한 생산중단(Down-time) 등의 큰 손실이 발생되기도 한다. 따라서 이러한 심각한 고장의 발생을 사전에 방지하기 위하여 고장에 대한 예측(Prediction), 감시(Monitoring), 진단(Diagnosis) 기술의 중요성이 부각되었고, 최근에는 기계설비에서 발생되는 진동을 감지하여 기계설비의 고장을 분석하고 예측하는 새로운 설비관리 시스템에 대한 관심이 높아지고 있다.

현재 우리가 알고 있는 일반적인 기계 설비 보전비는 설비의 규모와 실제 설비 보존 능력에 따라 결정되는데, 보통 설비 보전비 지출은 매출액의 20% 정도에해당되고 있으며 제조설비에 따라 더 큰 비중을 차지하기도 한다. 또한, 1997년 한국은행의 기업분석 자료에 의하면 설비 보전비의 10% 절감은 순이익을 기준으로 볼 때 매출액 70% 이상의 증가와 동일한 효과를 갖는 것으로 나타나고 있다. 따라서, 설비 보존비의 절감은 경제성 측면에서 매우 중요하다 할 것이다.

일반적으로 기계의 상태를 모니터링하기 하기 위해서는 여러 가지 요소를 살펴볼 수 있으며, 오늘날 가장 많이 사용되는 모니터링 대상은 진동의 크기이다. 기계의 상태를 모니터링하기 위해서는 여러 가지 파라미터를 모니터링해야 하겠지만, 한가지 파라미터 만이 모니터링 가능하다면 진동의 크기가 가장 적절한 파라미터라 할 수 있다. 그러나, 진동의 크기만으로는 기계의 상태를 정확히 파악하기가 힘들므로, 진동의 여러 가지 요소를 동시에 모니터링할 필요가 있다.

따라서, 도 1에 도시된 바와 같은 시스템을 기계장치에 연결하여 진동의 시간 영역, RMS, PEAK는 물론 주파수 분석 등을 지원하여 기계의 상태를 정확하게 파악할 수 있도록 하고 있는 것이다. 그러나, 이러한 시스템은 휴대가 불편하다는 단점이 있으며, 이를 개선하기 위해 노트북 타입 분석기와 휴대가 간편한 포터블 분석기 등이 개발되고 있다.

노트북 타입 분석기는 매우 고가의 장비일 뿐 아니라 기계 장치에 연결하여야만 기계의 상태를 분석할 수 있다는 문제점이 있으며, 도 2에 도시된 포터블 분석 시스템은 디지털 신호의 처리가 어려운 문제점이 있다. 즉, 종래의 포터블 분석 시스템은 시스템 자체에 운영 체제가 내장되어 있지 않고 전용 하드웨어에 LCD를 내장한 형태로 개발되어 있으므로, 주파수 분석과 같은 디지털 신호처리 기능을 제공하지 않고 단지 순간 진동 신호의 크기를 표시해주는 단순 기능만을 가지고 있는 것이다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 진동 등을 감시 및 제어하는 전용 서버가 설치된 기계 설비에 대하여 인터넷을 통한 전용 서버와의 데이터 통신이 가능하도록 하여 기계 설비의 상태를 상시적으로 진단하고 기계 설비를 원격지에서 비상 제어할 수 있도록 함으로써 기계 설비의 상태를 예측하여 설비 보존 비용을 절감할 수 있도록 하는 휴대용 주파수 분석 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 기계 진단 시스템의 외관이 도시된 사시도,

도 2는 종래의 휴대용 주파수 분석 시스템이 도시된 사시도,

도 3은 본 발명에 의한 휴대용 주파수 분석 시스템의 외관이 도시된 사시도,

도 4는 본 발명의 휴대용 주파수 분석 시스템이 도시된 블록도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 제어부 12 : 표시부

13 : 통신부 14 : 조작부

15 : 메모리 20 : 직접 통신부

21 : 채널부 22 : AD 컨버터

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기계 장치의 진동 등 여러 파라미터를 감지하여 기계 설비의 상태를 파악하는 전용 서버로부터 인터넷을 통해 전달된 정보를 수신하고 전용 서버로 제어 정보를 송신하는 통신부와, 상기 통신부을 통해 전달된 정보가 표시되는 표시부와, 기계 설비에 이상이 발생될 경우 여러 가지 명령을 내릴 수 있도록 하는 조작부와, 상기 통신부를 통해 수신된 정보를 분석하여 상기 표시부를 통해 나타나도록 하고 조작부를 통해 입력된 명령을 상기 통신부를 통해 송신하는 제어부로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 휴대용 주파수 분석 시스템은 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 기계 장치의 진동 등 여러 파라미터를 감지하여 기계 설비의 상태를 파악하는 전용 서버로부터 인터넷을 통해 전달된 정보를 수신하고 전용 서버로 제어 정보를 송신하는 통신부(13)와, 상기 통신부(13)을 통해 전달된 정보가 표시되는 표시부(12)와, 기계 설비에 이상이 발생될 경우 여러 가지 명령을 내릴 수 있도록 하는 조작부(14)와, 상기 통신부(13)를 통해 수신된 정보를 분석하여 상기 표시부(12)를 통해 나타나도록 하고 조작부(14)를 통해 입력된 명령을 상기 통신부(13)를 통해 송신하는 제어부(11)와, 상기 통신부(13)를 통해 입력된 정보를 통해 저장하여 데이터 베이스화하고 기계 설비의 상태에 따른 조치법 등이 매칭되어 있어 이를 상기 제어부(11)가 표시부(12)를 통해 나타낼 수 있도록 하는 메모리(15)와, 기계 설비에 설치된 센서로부터 신호를 직접 수신하여 상기 제어부(11)로 전달하는 직접 통신부(20)로 구성된다.

상기 직접 통신부(20)는 기계 설비에 설치된 온도 센서와 진동 센서의 신호를 수신하는 채널부(21)와, 상기 채널부(21)를 통해 수신된 데이터를 디지털 신호로 변환시켜 상기 제어부(11)로 전달하는 AD 컨버터(22)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 휴대용 주파수 분석 시스템은 전용 서버와의 무선 인터넷 통신을 통해 기계 설비의 상태를 실시간으로 파악하고 이상 발생시 기계 설비를 비상 제어할 수 있도록 한다.

기계 설비에 설치된 전용 서버는 기계 장치의 진동 등 여러 파라미터를 감지하여 기계 설비의 상태를 파악하고, 이를 데이터 베이스화하여 고장 진단 및 예측을 실시한 후 그 결과를 인터넷으로 전송하게 된다. 따라서, 기계 설비로부터 멀리 덜어진 위치에 있는 작업자라 하더라도 본 발명의 휴대용 주파수 분석 시스템을 통하여 인터넷에 접속하여 기계 설비의 상태를 파악할 수 있게 된다.

인터넷에 올라온 기계 설비의 상태 데이터는 모뎀, 즉 통신부(13)를 통해 수신되어 제어부(11)로 전달되며, 제어부(11)는 통신부(13)를 통해 수신된 데이터를 메모리(15)에 저장하여 데이터 베이스화한다. 또한, 조작부(14)를 통해 입력된 작업자의 지시에 따라 필요한 각종 데이터를 표시부(12)를 통해 나타내게 되며, 작업자는 이를 통해 기계 설비의 이상 여부를 파악하게 된다.

이때, 표시부(12)를 통해 나타나는 데이터는 Orbit, time base waveform, spectral data 등과 같은 결과이며, 현재 값 표시 화면에서는 Rms, Peak, 1X, 2X, nX 진폭이 표시되고, 현재 날짜 시간등을 포함해 각 채널에 대한 주요 정보가 나타나게 된다. 또한, 표시부(12)에 나타난 데이터는 스프레드쉬트로 보내져 종합적인 분석 및 보고서 작성이 가능하도록 하고 있으며, 각 플롯에 대한 스케일 조정이 가능하도록 하고 있다.

작업자는 메모리(15)에 기억된 데이터와 현재의 데이터를 비교하여 기계 설비의 이상 여부를 파악한 후, 기계 설비에 이상이 있을 경우 조작부(14)를 통해 제어부(11)에 명령을 내리게 되고, 제어부(11)는 조작부(14)를 통해 입력된 명령을 통신부(13)를 통해 전용 서버로 전송하여 전용 서버로 하여금 기계 설비에 대한 비상 제어를 실시하게 된다. 따라서, 작업자는 기계 설비와 멀리 떨어져 있더라도 기계 설비의 상태를 실시간으로 파악할 수 있게 되며, 기계 설비에 이상이 발생되면 즉각적인 조치를 통해 기계 설비의 오작동을 미연에 방지하게 된다.

만약, 작업자가 기계 설비로부터 그리 멀리 있지 않다면 기계 장치의 상태 데이터를 인터넷을 통하지 않고 직접 통신부(20)를 통해 순간적으로 획득할 수 있다. 즉, 기계 설비에 설치된 각 센서에서 감지된 진동 및 온도 데이터는 직접 통신부(20)의 채널부(21)에 해당되는 안테나를 통해 시스템으로 전달되는데, AD 컨버터(22)에서 디지털 신호로 변환된 후 제어부(11)로 전달된다. 제어부(11)에서는 이 데이터를 분석하여 표시부(12)를 통해 나타내게 되며, 조작부(14)를 통해 내려진 작업자의 명령은 통신부(13)를 통해 전용 서버로 전달된다.

결과적으로 작업자는 현장과의 거리에 관계없이 기계 설비의 상태를 실시간으로 파악하고 이상 발생시 설비를 비상 제어할 수 있으며, 그 결과로 기계 설비의 상태에 대한 진단 및 상태 예측이 가능하여 기계 설비의 갑작스런 정지 예방할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명의 휴대용 주파수 분석 시스템은 생산 설비와 먼 거리에 있는 작업자가 실시간으로 기계 설비의 상태를 파악하여 고장 진단 및 상태 예측이 가능하도록 하여 기계 설비의 갑작스런 정지로 인한 생산 손실을 방지하고 설비의 보존 바용을 절감할 수 있도록 함은 물론 현장 모니터링 인력의 축소가 가능하도록하여 인건비를 줄일 수 있도록 하는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 기계 장치의 진동 등 여러 파라미터를 감지하여 기계 설비의 상태를 파악하는 전용 서버로부터 인터넷을 통해 전달된 정보를 수신하고 전용 서버로 제어 정보를 송신하는 통신부와, 상기 통신부을 통해 전달된 정보가 표시되는 표시부와, 기계 설비에 이상이 발생될 경우 여러 가지 명령을 내릴 수 있도록 하는 조작부와, 상기 통신부를 통해 수신된 정보를 분석하여 상기 표시부를 통해 나타나도록 하고 조작부를 통해 입력된 명령을 상기 통신부를 통해 송신하는 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 휴대용 주파수 분석 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 통신부를 통해 입력된 정보를 통해 저장하여 데이터 베이스화하고 기계 설비의 상태에 따른 조치법 등이 매칭되어 있어 이를 상기 제어부가 표시부를 통해 나타낼 수 있도록 하는 메모리가 부가된 것을 특징으로 하는 휴대용 주파수 분석 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   기계 설비에 설치된 센서로부터 신호를 직접 수신하여 상기 제어부로 전달하는 직접 통신부가 부가된 것을 특징으로 하는 휴대용 주파수 분석 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 직접 통신부는 기계 설비에 설치된 온도 센서와 진동 센서의 신호를 수신하는 채널부와, 상기 채널부를 통해 수신된 데이터를 디지털 신호로 변환시켜 상기 제어부로 전달하는 AD 컨버터로 구성된 것을 특징으로 하는 휴대용 주파수 분석 시스템.