KR20110031093A

KR20110031093A - 전동기 예방 보전 장치 및 전동기 예방 보전 방법

Info

Publication number: KR20110031093A
Application number: KR1020100086381A
Authority: KR
Inventors: 영남 피아오
Original assignee: 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2011-03-24
Also published as: JP2011065506A; CN102025231A

Abstract

본 발명은 압연 플랜트의 전동기의 이상·열화 상황을 종합적으로 파악하여 정확한 예방 보전을 할 수 있도록 하는 것을 과제로 한다.
압연 플랜트는 교류 전동기(50)와, 컨버터(16a) 및 인버터(16b)를 구비하며 교류 전동기(50)를 구동하는 전동기 구동 장치(16)와, 압연 장치를 제어하는 플랜트 제어 장치(17)를 갖는다. 압연 플랜트의 전동기 예방 보전 장치(20)는 교류 전동기(50)에 부착된 센서로부터 얻어지는 전동기 정보와, 전동기 구동 장치(16)로부터 얻어지는 전동기 구동 정보와, 플랜트 제어 장치(17)로부터 얻어지는 플랜트 제어 정보를 수집하여 보존하는 데이터 수집 보존부(20a)와, 데이터 수집 보존부(20a)에 보존된 정보에 기초하여 교류 전동기(50)의 성능을 평가하는 평가부(20b)를 갖는다.

Description

전동기 예방 보전 장치 및 전동기 예방 보전 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PLANNING MAINTENANCE OF ELECTRIC MOTOR}

본 발명은 압연 플랜트에서 사용되는 전동기의 예방 보전 장치 및 그 예방 보전 방법에 관한 것이다.

압연 플랜트, 예컨대 열간 압연 플랜트에서는, 가열된 철, 스테인리스강, 알루미늄 등의 슬라브(slab; 금속편)를 압연기로 압연하여, 두께 수 ㎜ 내지 수십 ㎜로 원하는 판 폭을 갖는 금속판 제품으로 마무리한다.

압연 플랜트에서는 동기 전동기 등의 대형 전동기가 사용되며, 오랜 세월의 운전 중에, 열적·기계적·전기적인 스트레스에 따른 절연 성능의 저하에 의한 절연 파괴 사고나, 베어링 마모 등에 의한 기계적 손상 사고 등을 일으킬 우려가 있다. 대형 전동기를 다수 보유하는 압연 플랜트에서는, 일단 전동기의 고장 사고가 발생하면, 그 수리나 교환에는 많은 일수(日數)와 비용이 든다. 또한, 설비의 신뢰도를 유지하면서 보전 비용을 저감하고, 자동적으로 기기의 성능을 파악할 수 있는 감시 보전에 대한 요구도 높아지고 있다. 이 때문에, 몇 년마다 압연 플랜트의 운전을 정지하여 절연 진단 등을 수행하는 정기 검사 외에, 정시적인 운전 중 순회 점검 등의 예방 보전 활동이 사용자에 의해 수행되고 있다.

한편, 최근의 센서 기술, 정보 처리, 전송 기술, 진단 기술의 진보는 눈부시며, 이들 기술을 배경으로, 여러 가지 전동기용의 이상·열화·잔존 수명 진단 시스템이 개발되어, 실용화되어 있다(특허 문헌 1, 특허 문헌 2 참조).

일본 특허 공개 제2009-116420호 공보 일본 특허 공개 제2001-289738호 공보

그러나, 상기와 같은 점검, 진단을 수행하고 있어도, 중대한 사고가 돌연 발생하는 경우도 있다. 예컨대, 콜렉터 링(collecter ring) 소손(燒損), 주기(主機) 동기기(同期機)의 단락환의 변형, 파손 등의 부적합이 발생하는 경우도 있다. 압연기 구동용 전동기에서 사고·문제가 발생하면, 압연 플랜트를 장기간에 걸쳐 라인 중지시켜야 하는 경우도 있다.

정기 점검을 제조업자가 추천하여 사용자가 이것을 실행하지 않는 경우도 있다. 그 때문에, 압연 플랜트의 전동기를 대상으로 하여, 트러블 슈팅, 예방 보전의 요구가 높아지고 있다.

현재 상황에서는, 일반적으로 압연 플랜트의 전동기의 보수 점검은 라인 정지일에서의 한정된 시간 내로 한정되는 경우가 많다. 그러나, 전동기의 구조가 복잡하기 때문에, 열화 부분의 확인과 보수 점검에는, 장시간의 라인 정지나 많은 비용을 필요로 하고, 충분한 보수 점검에 이르지 않아 돌발적인 설비 고장·문제가 발생하여, 설비 정지에 이르는 경우도 있다. 그 때문에, 정확하게 열화 상황을 파악해서, 보수 점검 포인트를 압축하여, 효율적인 보수 점검을 수행할 수 있도록 하는 기술이 요구되고 있다.

지금까지도 전동기 진단에 대해 여러 가지 기술이 개발되어 있고, 현재 상황의 전동기의 진단 시스템의 검사 대상은, 예컨대 베어링 진동값(가속도, 속도, 위치), 소리, 온도, 절연 등을 들 수 있다. 판단 기준으로서, 주의값, 위험값 등의 임계값을 설정하여 설비 상태를 평가한다. 그러나, 실제로는, 전동기의 사용 조건, 용도, 환경, 운전 상황(부하, 회전 속도 등의 변화), 사용 연수 등이 개개의 케이스에서 상이하기 때문에, 획일적인 평가는 어려웠다. 정기적 보수 점검 등으로부터 얻어지는 이들 여러 조건을 장시간에 걸쳐 감시하고, 각각의 전동기의 성능 열화를 나타내는 지표를 추출하여, 성능을 정확하게 종합적으로 파악하는 것이 중요하다.

본 발명은 전술한 사정에 기초하여 이루어진 것으로서, 압연 플랜트의 전동기의 이상·열화 상황을 종합적으로 파악하여 정확한 예방 보전을 할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 전동기 예방 보전 장치는, 교류 전동기와, 컨버터 및 인버터를 구비하며 상기 교류 전동기를 구동하는 전동기 구동 장치와, 압연 장치를 제어하는 플랜트 제어 장치를 갖는 압연 플랜트의 전동기 예방 보전 장치에 있어서, 상기 교류 전동기에 부착된 센서로부터 얻어지는 전동기 정보와, 상기 전동기 구동 장치로부터 얻어지는 전동기 구동 정보와, 상기 플랜트 제어 장치로부터 얻어지는 플랜트 제어 정보를 수집하여 보존하는 데이터 수집 보존부와, 상기 데이터 수집 보존부에 보존된 정보에 기초하여 상기 교류 전동기의 성능을 평가하는 평가부를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 전동기 예방 보전 방법은, 교류 전동기와, 컨버터 및 인버터를 구비하며 상기 교류 전동기를 구동하는 전동기 구동 장치와, 압연 장치를 제어하는 플랜트 제어 장치를 갖는 압연 플랜트의 전동기 예방 보전 방법에 있어서, 상기 교류 전동기에 부착된 센서로부터 얻어지는 전동기 정보와, 상기 전동기 구동 장치로부터 얻어지는 전동기 구동 정보와, 상기 플랜트 제어 장치로부터 얻어지는 플랜트 제어 정보를 수집하여 보존하는 데이터 수집 보존 단계와, 상기 데이터 수집 보존 단계에서 보존된 정보에 기초하여 상기 교류 전동기의 성능을 평가하는 평가 단계를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 압연 플랜트의 전동기의 이상·열화 상황을 정확하게 파악하여, 정확한 예방 보전을 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전동기 예방 보전 시스템의 일 실시형태의 구성을 도시하는 모식적 입면도이다.

도 1을 참조하여 본 발명에 따른 전동기 예방 보전 장치의 실시형태를 설명한다. 여기서 도 1은 본 발명에 따른 압연기의 전동기 예방 보전 시스템의 일 실시형태의 구성을 도시하는 모식적 입면도이다.

전동기(50)는 예컨대 대형의 교류 동기 전동기이며, 전동기 구동 장치(16)에 의해 구동된다. 전동기(50)는 도시하지 않은 고정자 내에서 회전자가 회전하는 것이며, 회전자에 고정된 회전축(2)이 베어링(3)에 의해 회전 지지된다. 전동기(50)는 발열하기 때문에, 냉각 유닛 쿨러(6)가 부착되고, 이것에 의해 전동기(50)가 냉각되도록 구성된다.

전동기 구동 장치(16)는 교류를 직류로 변환하는 컨버터(16a)와, 직류를 교류로 변환하는 인버터(16b)를 가지며, 교류 전력의 주파수를 변화시켜 전동기(50)에 공급하여, 전동기(50)를 가변속으로 구동하는 것이다.

플랜트 제어 장치(17)는 전동기 구동 장치(16)의 제어를 포함하고, 압연 플랜트 전체를 제어하는 것이며, 도시하지 않은 압연 장치의 압연 하중의 온·오프의 타이밍 등도 제어한다.

플랜트 제어 장치(17) 및 전동기 구동 장치(16)는 제어 네트워크(18)를 통해 전동기 예방 보전 장치(20)에 접속된다.

전동기(50)에는 여러 가지 센서가 부착된다. 즉, 냉각 유닛 쿨러(unit cooler)(6)의 흡기 온도를 측정하는 흡기 온도계(7), 냉각 유닛 쿨러(6)의 배기 온도를 측정하는 배기 온도계(8), 베어링(3)의 온도를 측정하는 베어링 온도계(9), 베어링(3)의 급유 유량을 측정하는 베어링 급유 유량계(10), 회전축(2)의 스러스트(thrust) 변위를 측정하는 스러스트 변위계(11), 냉각 유닛 쿨러(6)의 누수를 검출하는 냉각 유닛 쿨러 누수 검출 장치(12), 고정자 권선의 온도를 측정하는 고정자 권선 온도계(13), 베어링(3)의 진동(가속도, 속도, 위치)을 측정하는 베어링 진동 측정 장치(14)가 부착된다.

이들 센서의 출력 신호는 전동기 정보로서, 리모트 입출력반(盤)(리모트 I/O반)(15)을 통해 제어 네트워크(18)에 보내지고, 또한, 전동기 예방 보전 장치(20)에 보내지게 된다.

전동기 예방 보전 장치(20)는 데이터 수집 보존부(20a)와, 평가부(20b)와, 표시부(20c)를 갖는다. 데이터 수집 보존부(20a)는 전동기(50)에 부착된 상기 여러 가지 센서로부터의 출력 신호를, 전동기 정보로서 리모트 입출력반(15) 및 제어 네트워크(18)를 통해 수집하여 보존한다. 데이터 수집 보존부(20a)는 또한, 전동기 구동 장치(16)로부터 제어 네트워크(18)를 통해 보내지는 전동기 구동 정보와, 플랜트 제어 장치(17)로부터 제어 네트워크(18)를 통해 보내지는 플랜트 제어 정보도 수집하여 보존한다.

전동기 구동 정보에는, 전동기(50)의 실효 전류값(RMS), 순시 전류값, 순시 전압값 등의 정보가 포함된다. 또한, 플랜트 제어 정보에는, 압연 장치의 조업 상태, 즉 압연재 맞물림 타이밍, 압연 하중 등의 정보가 포함된다.

평가부(20b)는 데이터 수집 보존부(20a)에 보존된 전동기 정보, 전동기 구동 정보 및 플랜트 제어 정보에 기초하여, 평가 모델을 이용해 전동기의 성능 평가를 수행한다.

표시부(20c)는 평가부(20b)에서 평가된 결과를 표시 장치, 음성 출력 장치나 인쇄 장치 등에 출력한다.

예컨대, 전동기(50)의 실효 전류값은 전동기(50)의 고정자 권선의 온도 상승에 직접 영향을 준다. 그 때문에, 고정자 권선의 온도를 고정자 권선 온도계(13)로 직접 측정할 뿐만 아니라, 실효 전류값을 측정하여 보존함으로써, 전동기(50)의 고정자 권선의 온도 상승의 원인을 특정할 수 있고, 또한, 그 외의 문제를 특정할 수도 있다.

마찬가지로, 전동기(50)의 가변 운전 조건(부하나 회전 속도 등의 변화)에서의 전동기(50)의 조업 데이터, 제어 데이터 등을 이용함으로써, 전동기(50)의 그 시점에서의 성능, 이상 진단, 열화 진단, 고장 원인 진단(트러블 슈팅), 잔존 수명 평가 등의 예방 보전을 정확하게 수행할 수 있다.

2: 회전축 3: 베어링
6: 냉각 유닛 쿨러 7: 흡기 온도계
8: 배기 온도계 9: 베어링 온도계
10: 베어링 급유 유량계 11: 스러스트 변위계
12: 냉각 유닛 쿨러 누수 검출 장치 13: 고정자 권선 온도계
14: 베어링 진동 측정 장치 15: 리모트 입출력반(리모트 I/O반)
16: 전동기 구동 장치 16a: 컨버터 16b: 인버터
17: 플랜트 제어 장치 18: 제어 네트워크
20: 전동기 예방 보전 장치 20a: 데이터 수집 보존부
20b: 평가부 20c: 표시부 50: 전동기

Claims

교류 전동기와, 컨버터 및 인버터를 구비하며 상기 교류 전동기를 구동하는 전동기 구동 장치와, 압연 장치를 제어하는 플랜트 제어 장치를 갖는 압연 플랜트의 전동기 예방 보전 장치에 있어서,
상기 교류 전동기에 부착된 센서로부터 얻어지는 전동기 정보와, 상기 전동기 구동 장치로부터 얻어지는 전동기 구동 정보와, 상기 플랜트 제어 장치로부터 얻어지는 플랜트 제어 정보를 수집하여 보존하는 데이터 수집 보존부와,
상기 데이터 수집 보존부에 보존된 정보에 기초하여 상기 교류 전동기의 성능을 평가하는 평가부
를 갖는 것을 특징으로 하는 전동기 예방 보전 장치.
제1항에 있어서, 상기 전동기 정보는 상기 교류 전동기의 권선 온도, 베어링 온도, 스러스트 변위량, 베어링 진동량 중 하나 이상의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 예방 보전 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전동기 구동 정보는 상기 전동기 구동 장치의 실효 전류값, 순시 전류값, 순시 전압값 중 하나 이상의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 예방 보전 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 플랜트 제어 정보는 상기 압연 장치의 압연 하중의 크기 및 압연 하중의 온·오프의 타이밍 중 하나 이상의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 예방 보전 장치.
교류 전동기와, 컨버터 및 인버터를 구비하며 상기 교류 전동기를 구동하는 전동기 구동 장치와, 압연 장치를 제어하는 플랜트 제어 장치를 갖는 압연 플랜트의 전동기 예방 보전 방법에 있어서,
상기 교류 전동기에 부착된 센서로부터 얻어지는 전동기 정보와, 상기 전동기 구동 장치로부터 얻어지는 전동기 구동 정보와, 상기 플랜트 제어 장치로부터 얻어지는 플랜트 제어 정보를 수집하여 보존하는 데이터 수집 보존 단계와,
상기 데이터 수집 보존 단계에서 보존된 정보에 기초하여 상기 교류 전동기의 성능을 평가하는 평가 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 예방 보전 방법.