KR20130008445A - System and method for monitoring state of a rotation body of marine structure - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A system and a method for diagnosing a condition of a rotator of a marine structure are provided to predict the existence and the generation of the malfunction of the rotator which is installed in the marine structure by using vibration signals of the rotator. CONSTITUTION: A system(10) for diagnosing a condition of a rotator of a marine structure comprises a rotation driving body, a rotary shaft(200), a rotator(250), a vibration sensor(510), a signal processing unit(600), and a control unit(700). The rotation driving body is installed in the marine structure, thereby generating torque. The rotary shaft is installed in the rotary shaft, thereby transferring the torque generated in the rotation driving body. The rotator is installed in the rotary shaft in order to transfer the torque transferred from the rotary shaft to the outside. The vibration sensor is installed in the rotary shaft horizontal and vertical to the rotary shaft, thereby measuring the vibration of the rotary shaft. The signal processing unit eliminates noise included in a signals value measured by the vibration sensor. The control unit receives a real-time vibration signal value from the signal processing device and analyzes the same, thereby predicting the generation of the malfunction of the rotator or diagnosing the generation of the malfunction of the rotator. [Reference numerals] (600) Signal processing unit; (710) Data reference storage unit; (720) Analysis unit; (800) Display unit

Description

해양구조물의 회전체 상태진단 시스템 및 방법{System and method for monitoring state of a rotation body of marine structure}System and method for monitoring state of a rotation body of marine structure

본 발명은 회전체의 상태진단 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 온도 및 진동 신호를 이용하여 해양구조물에 설치되는 회전체의 회전축 및 베어링을 진단하여 회전축 및 베어링의 고장 유무 및 예측을 가능하도록 하는 해양구조물의 회전체 상태진단 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a system and method for diagnosing a state of a rotating body, and more particularly, to diagnose a rotating shaft and a bearing of a rotating body installed in an offshore structure by using temperature and vibration signals, and to determine whether the rotating shaft and the bearing have a failure and be predicted. The present invention relates to a rotatable state diagnosis system and method of an offshore structure.

해양구조물이란 해상에서 독립적으로 운용되는 설비이므로 일반적인 육상에 설치되는 설비들과 달리 안전한 운용을 위해 해상에서 발생할 수 있는 다양한 위험성에도 유연적이며 잠재적 손실에 대한 대처방안이 요구된다. Offshore structures are facilities that operate independently at sea, and thus, unlike those installed on land, they are required to be flexible and cope with potential losses for the various risks that can occur at sea for safe operation.

따라서, 해양구조물에 설치되는 기계 설비에 대한 기계 부품 마모 감지, 고장 예측 및 문제 발견을 위해 주기적인 진단 및 정비의 필요가 있는데, 특히, 펌프, 모터 등과 같이 회전력을 공급하기 위해 회전하는 제품 및 이에 연결되어 회전력을 임의의 장소로 전달하기 위해 회전하는 부품 등은 응력(stress)을 받게 되고, 각 제품 및 부품들은 시간이 지남에 따라 마모 및 손상을 겪게 되며, 이러한 제품 및 부품들의 마모 및 손상은 작업장의 생산성 손실을 발생케 하며, 추후 심각하고 고비용이 소요되는 기계장비의 고장을 초래하기도 하므로, 이러한 회전하는 물품(이하 '회전체'라 한다)의 상태에 대한 진단 및 분석 기법에 대한 연구가 필요하다. Therefore, there is a need for periodic diagnosis and maintenance to detect wear of mechanical parts, predict failures, and find problems of machinery installed in offshore structures. Particularly, products that rotate to supply rotational force such as pumps and motors, and the like, Rotating parts, etc., connected to transmit rotational force to an arbitrary place are subjected to stress, and each product and part is subject to wear and damage over time, and the wear and damage of these products and parts This can lead to a loss of productivity in the workplace, and can lead to serious and costly mechanical failures in the future. Therefore, studies on the diagnosis and analysis of the state of these rotating goods (hereinafter referred to as 'rotating bodies') need.

종래의 회전체에 대한 상태진단 기법은 회전체의 각 부품에서 작동 중 발생되는 물리량(열, 진동, 힘 등)의 변화를 적절한 센서를 이용하여 연속적으로 감시하고, 센서에서 채취된 신호를 여러 분석기법을 이용하여 패턴인식에 의한 사고유형분석을 하였다. The conventional state diagnosis technique for the rotating body continuously monitors the change in physical quantity (heat, vibration, force, etc.) generated during operation of each part of the rotating body by using an appropriate sensor, and analyzes the signals collected from the sensor. This study analyzed the accident type by pattern recognition using the technique.

그러나, 이와 같은 방법은 설비상태의 단편적인 상태판단 및 사고발생에 해한 신호의 임계값을 설정하고, 임계값에 근접하는 신호를 체크함으로써 설비의 돌발 사고를 예방하는 수단에 지나지 않는 바, 신호에 따른 설비 상태를 정확히 판단하기 위해 설비의 미세한 변화에 대한 유기적인 관계 분석 및 진단시스템의 개발이 필요하다. However, such a method is merely a means of preventing the accident of the equipment by setting a threshold value of a signal that is harmful to the fragmentation of the equipment status and an accident occurrence, and checking a signal near the threshold. In order to accurately determine the condition of the facility, it is necessary to develop an organic relationship analysis and diagnosis system for minute changes in the facility.

또한, 종래의 회전체에 대한 상태진단 기법에서는 회전하는 물품에 직접 각종 센서를 부착(회전하는 물품의 외관에 센서 설치용 구멍을 형성 등)하므로, 회전체에 일정부분 손상이 가해져서 정확한 물리량의 측정이 어렵고, 센서 설치작업의 난이성을 높이는 문제점이 있다. In addition, in the conventional state diagnosis technique for rotating bodies, various sensors are directly attached to a rotating article (such as forming a hole for installing the sensor in the appearance of the rotating article). This is difficult, and there is a problem of increasing the difficulty of installing the sensor.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 회전체의 진동 신호를 이용하여 해양구조물에 설치되는 회전체의 고장 유무 및 예측을 가능하도록 하는 회전체의 상태진단 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention is to solve the conventional problems as described above, and provides a system and method for diagnosing the state of the rotating body to enable the presence and failure of the rotating body installed in the offshore structure using the vibration signal of the rotating body. It is to.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 해양구조물의 회전체 상태를 진단하는 시스템에 있어서, 상기 해양구조물에 설치되어 회전력을 발생시키는 회전구동체(100); 상기 회전구동체(100)의 축(110)에 연결되어 상기 회전구동체(100)에 의해 발생된 회전력을 전달하는 회전축(200); 상기 회전축(200)이 전달하는 회전력을 외부로 전달하기 위해 상기 회전축(200)에 설치되는 회전체(250); 상기 회전축(200)에 대해 수평 및 수직방향이 되도록 상기 회전축(200)에 설치하여 상기 회전축(200)의 진동을 측정하는 2 이상의 진동센서(510); 상기 진동센서(510)로부터 측정된 신호값에 포함된 노이즈를 제거 및 신호 변환중 적어도 하나를 하는 신호처리장치(600); 및 상기 신호처리장치(600)로부터 일정한 신호처리가 된 실시간 진동 신호값을 전송받아 분석하여 상기 회전체(250)의 고장 발생 예측 또는 고장 발생을 진단하는 제어부(700);를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 회전체 상태진단 시스템을 제공한다. According to an aspect of the present invention for achieving the above object, in the system for diagnosing the state of the rotating body of the offshore structure, the rotary drive body 100 is installed on the offshore structure to generate a rotational force; A rotating shaft 200 connected to the shaft 110 of the rotating driver 100 to transmit the rotating force generated by the rotating driver 100; A rotating body 250 installed on the rotating shaft 200 to transmit the rotating force transmitted by the rotating shaft 200 to the outside; Two or more vibration sensors 510 installed on the rotation shaft 200 to be horizontal and vertical with respect to the rotation shaft 200 to measure vibrations of the rotation shaft 200; A signal processing device 600 for removing at least one of noise included in the signal value measured by the vibration sensor 510 and converting the signal; And a controller 700 that receives and analyzes a real-time vibration signal value that has been subjected to a predetermined signal processing from the signal processing apparatus 600 to diagnose a failure occurrence prediction or failure occurrence of the rotating body 250. It provides a rotational state diagnosis system of offshore structures.

상기 회전축(200)에는, 상기 회전구동체(100)의 축(110)에 직접 연결되는 구동축(210)을 지지하는 구동축 결합체(320) 및 상기 구동축(210)에 연결되는 비구동축(220)을 지지하는 비구동축 결합체(330)가 설치되고, 상기 진동센서(510)는 상기 구동축 결합체(320) 및 비구동축 결합체(330)에 각각 설치되는 것;을 특징으로 한다. The rotation shaft 200, the drive shaft coupling body 320 for supporting the drive shaft 210 directly connected to the shaft 110 of the rotary drive member 100 and the non-drive shaft 220 connected to the drive shaft 210 The non-drive shaft coupling body 330 is installed, and the vibration sensor 510 is installed on the drive shaft coupling body 320 and the non-drive shaft coupling body 330, respectively.

상기 진동센서(510)는, 수직방향으로 설치되는 제1 진동센서(511)와, 상기 회전축(200)의 축방향으로 설치되는 제2 진동센서(512)와, 상기 회전축(200)의 축방향에 수직인 수평방향으로 설치되는 제3 진동센서(513);로 구성되고, 상기 구동축 결합체(320)는 구동축 지지대(322), 베어링 커버(321), 베어링(310)으로 구성되며, 상기 비구동축 결합체(330)는 비구동축 지지대(332), 베어링 커버(331), 베어링(310)으로 구성하되, 상기 진동센서(510)는 상기 축 지지대(322, 332) 및 베어링 커버(321, 331) 중 적어도 하나에 설치되는 것;을 특징으로 한다. The vibration sensor 510 may include a first vibration sensor 511 installed in a vertical direction, a second vibration sensor 512 installed in an axial direction of the rotation shaft 200, and an axial direction of the rotation shaft 200. And a third vibration sensor 513 installed in a horizontal direction perpendicular to the drive shaft assembly. The drive shaft assembly 320 includes a drive shaft support 322, a bearing cover 321, and a bearing 310. Combination 330 is composed of a non-drive shaft support 332, bearing cover 331, bearing 310, the vibration sensor 510 of the shaft support (322, 332) and the bearing cover (321, 331) It is characterized in that it is installed in at least one.

상기 제어부(700)는, 상기 진동센서(510)로부터 취득된 신호값에 근거하여 상기 구동축 결합체(320) 및 비구동축 결합체(330)의 베어링(310) 또는 회전축(200) 중 적어도 하나에 이상이 진단되면, 상기 회전체(250)에 고장 발생 예측 또는 고장 발생을 진단하는 것;을 특징으로 한다. The controller 700 has an error in at least one of the bearing 310 or the rotating shaft 200 of the drive shaft coupling body 320 and the non-drive shaft coupling body 330 based on the signal value acquired from the vibration sensor 510. When diagnosed, predicting a failure occurrence or diagnosing a failure occurrence in the rotating body 250;

상기 제어부(700)는, 상기 구동축 및 비구동축 결합체(320, 330)가 정상상태일 때의 진동값의 패턴을 주파수 분석하여 각 스펙트럼별로 분류하여 미리 저장하는 레퍼런스 데이터 저장부(710); 및 상기 신호처리장치(600)로부터 전송되는 진동값의 패턴을 주파수 분석한 스펙트럼을 상기 레퍼런스 데이터 저장부(710)에 저장된 진동값의 스펙트럼과 비교하는 분석부(720);를 포함하되, 상기 분석부(720)는 비교된 스펙트럼의 차가 제1 범위를 초과하면 상기 회전체(250)에 고장 발생이 예측되고, 제2 범위를 초과하면 상기 회전체(250)에 고장이 발생된 것으로 진단하는 것;을 특징으로 한다. The control unit 700 includes: a reference data storage unit 710 for frequency analysis of patterns of vibration values when the driving shaft and the non-drive shaft coupling bodies 320 and 330 are in a steady state, and classifying and classifying each spectrum in advance; And an analysis unit 720 for comparing the spectrum of the vibration value pattern transmitted from the signal processing device 600 with the spectrum of the vibration value stored in the reference data storage unit 710. The unit 720 diagnoses that a failure occurs in the rotating body 250 when the difference of the compared spectrum exceeds the first range, and diagnoses that a failure occurs in the rotating body 250 when the second range is exceeded. It is characterized by;

본 발명의 다른 측면에 따르면, 해양구조물의 회전체 상태를 진단하는 방법에 있어서, 상기 해양구조물에 설치되는 회전구동체(100)의 축(110)에 연결되어 상기 회전구동체(100)가 발생시키는 회전력을 전달하는 회전축(200); 상기 회전축(200)에 의해 전달되는 회전력을 외부로 전달하기 위해 상기 회전축(200)에 설치되는 회전체(250); 상기 회전구동체(100)의 축(110)에 직접 연결되는 구동축을 지지하는 구동축 결합체(320) 및 상기 구동축(210)에 연결되는 비구동축(220)을 지지하는 비구동축 결합체(330);를 포함하되, 상기 회전축(200)에 대해 수평 및 수직방향으로 설치되는 2 이상의 진동센서(510)로부터 축진동을 측정하고, 진동 측정단계(S1); 상기 진동센서(510)로부터의 진동값에 포함된 노이즈를 제거하고, 신호를 변환하는 신호처리단계(S2); 및 상기 신호처리단계(S2)로부터 일정한 신호처리가 된 실시간 값을 전송받아 분석하여 상기 회전체(250)의 고장 발생 예측 및 고장 발생을 진단하는 이상진단단계(S3);로 구성되는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 회전체 상태진단 방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, in the method for diagnosing the state of the rotating body of the offshore structure, the rotary drive member 100 is generated by being connected to the shaft 110 of the rotating drive body 100 installed in the offshore structure A rotating shaft 200 for transmitting a rotating force to make it; A rotating body 250 installed on the rotating shaft 200 to transmit the rotating force transmitted by the rotating shaft 200 to the outside; A non-drive shaft assembly 330 for supporting a drive shaft coupled to the drive shaft 320 directly connected to the shaft 110 of the rotational drive 100 and a non-drive shaft 220 connected to the drive shaft 210; Including, but measuring the axial vibration from two or more vibration sensors 510 are installed in the horizontal and vertical direction with respect to the rotary shaft 200, vibration measuring step (S1); A signal processing step (S2) of removing noise included in the vibration value from the vibration sensor 510 and converting a signal; And an abnormality diagnosis step (S3) of diagnosing a failure occurrence prediction and failure occurrence of the rotor 250 by receiving and analyzing a real-time value that has been subjected to a predetermined signal processing from the signal processing step (S2). It provides a method for diagnosing the state of the rotating body of the offshore structure.

상기 이상진단단계(S3)는, 상기 구동축 결합체(320) 및 비구동축 결합체(330)의 베어링(310) 또는 회전축(200)에 이상이 발생되는 경우의 상기 구동축 및 비구동축 결합체(320, 330)의 진동값의 패턴을 주파수 분석하고 고장 유형별로 각 스펙트럼별로 분류하여 미리 저장하고, 상기 신호처리단계(S2)로부터 실시간으로 전송되는 진동값을 주파수 분석한 스펙트럼의 각 패턴을 저장된 상기 고장유형별 스펙트럼의 패턴과 비교하여 비교된 스펙트럼의 차가 제1 범위를 초과하면 상기 회전체(250)에 고장 발생이 예측되고, 제2 범위를 초과하면 상기 회전체(250)에 고장이 발생된 것으로 진단하는 것;을 특징으로 한다. The abnormal diagnosis step (S3), the drive shaft and the non-drive shaft assembly (320, 330) when the abnormality occurs in the bearing 310 or the rotating shaft 200 of the drive shaft assembly 320 and the non-drive shaft assembly 330 Frequency analysis of the vibration pattern of the frequency and each fault type classified by each spectrum and stored in advance, the frequency analysis of the vibration value transmitted in real time from the signal processing step (S2) of each pattern of the spectrum of the failure type spectrum stored Diagnosing a failure in the rotating body 250 when the difference of the compared spectra compared to the pattern exceeds a first range, and diagnosing a failure in the rotating body 250 when exceeding the second range; It is characterized by.

본 발명에 따르면, 회전체의 진동 신호를 이용하여 해양구조물에 설치되는 회전체의 고장 유무 및 고장 발생을 예측할 수 있다. According to the present invention, it is possible to predict whether or not the failure of the rotating body installed in the offshore structure using the vibration signal of the rotating body.

또한, 회전체에 간편하게 진동 센서를 설치할 수 있어 센서 설치작업의 편이성을 증대할 수 있다. In addition, the vibration sensor can be easily installed on the rotating body, thereby increasing the ease of sensor installation work.

또한, 센서를 불필요한 위치에 설치하지 않으므로 제작비를 절감할 수 있다. In addition, the manufacturing cost can be reduced because the sensor is not installed in an unnecessary position.

또한, 회전체의 고장 발생을 예측하여 해양구조물 내에 부품 수급을 예측할 수 있고, 이로 인해 고장 발생으로 인한 해양구조물의 운전 중단 사태를 미연에 방지할 수 있다. In addition, it is possible to predict the supply and demand of parts in the offshore structure by predicting the occurrence of failure of the rotating body, thereby preventing the operation of the offshore structure due to the failure occurs in advance.

도 1은 본 발명에 따른 해양구조물의 회전체 상태진단 시스템을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 도 1의 A 부분을 구체적으로 도시한 도면.
도 3는 도2의 B 부분의 우측면을 도시한 도면.
도 4은 본 발명에 따른 해양구조물 회전체의 상태진단 방법을 개략적으로 도시한 흐름도. 1 is a view schematically showing a rotor state diagnosis system of an offshore structure according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing part A of FIG. 1 in detail.
3 shows the right side of part B of FIG. 2;
Figure 4 is a flow chart schematically showing a state diagnosis method of the marine structure rotor according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to like elements throughout. The same reference numerals in the drawings denote like elements throughout the drawings.

본 명세서에서의 해양구조물이란, A 항구에서 B 항구로 이동하는 일반적인 선박 및 육지와 연결된 어떠한 구조도 갖지 않은 채 해양의 한 지점에 일정시간 동안 머물 수 있는 부유식 구조물 등 모든 선박 및 부유식 구조물을 포함하는 개념이다. Marine structures in this specification refer to all ships and floating structures, including general ships moving from port A to port B and floating structures that can stay at a point in the ocean for some time without any structure connected to land. It is a concept to include.

또한, 회전체란, 펌프, 모터 등과 같이 회전력을 공급하기 위해 회전하는 물체 뿐만 아니라 이렇게 회전하는 물체에 연결되어 회전력을 임의의 장소로 전달하기 위해 회전하는 물체(펌프, 모터 등의 회전축에 연결되어 회전하는 기어, 임펠러, 프로펠러 등) 등 축을 포함하여 축에 연결되어 회전하는 모든 물체를 포함하는 개념이며, 본 발명에서는 회전체의 일예로써 회전구동체(예를 들면, 모터)에 연결되는 회전하는 물체(예를 들면, 기어)를 의미하는 것으로 설명한다. In addition, the rotating body is connected to a rotating object such as a pump or a motor, as well as a rotating object (pump, motor, etc.) to be connected to the rotating object to transmit the rotating force to an arbitrary place. It is a concept that includes all the objects that are connected to the axis, including the rotating gear, such as a rotating gear, impeller, propeller, etc.), in the present invention is an example of a rotating body that is connected to a rotating drive (for example, a motor) It describes as meaning an object (for example, a gear).

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 해양구조물의 회전체 상태진단 시스템은, 해양구조물 즉, 반 잠수식 선박(Semi-Submersible Vessel), 부유 생산 시스템(Floating Production System), 시추선(Drill Ship), LNG 수송선, 유조선 등 다양한 선종에 적용될 수 있고, 회전체가 설치되는 축 또는 축에 연결된 각종 부품(예를 들면, 베어링 등)의 상태 진단을 할 수 있도록 한다. Accordingly, the rotatable state diagnosis system of an offshore structure according to an embodiment of the present invention, the offshore structure, that is, Semi-Submersible Vessel, Floating Production System, Drill Ship, It can be applied to various ship types such as LNG carriers and oil tankers, and it is possible to diagnose the state of various components (for example, bearings, etc.) connected to the shaft or shaft on which the rotating body is installed.

도 1은 본 발명에 따른 해양구조물의 회전체 상태진단 시스템을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 A 부분을 구체적으로 도시한 도면이고, 도 3는 도2의 B 부분의 우측면을 도시한 도면이고, 도 4은 본 발명에 따른 해양구조물 회전체의 상태진단 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다. FIG. 1 is a view schematically illustrating a system for diagnosing a rotating body of an offshore structure according to the present invention, FIG. 2 is a view showing part A of FIG. 1 in detail, and FIG. 3 is a right side of part B of FIG. 2. 4 is a flowchart schematically illustrating a method for diagnosing a state of a marine structure rotor according to the present invention.

도 1 내지 도 3에 도시된 본 발명에 따른 해양구조물의 회전체 상태진단 시스템은, 해양구조물의 회전체 상태를 진단하는 시스템으로서, 회전구동체(100), 회전축(200), 회전체(250), 진동센서(510), 신호처리장치(600) 및 제어부(700)를 포함한다. 1 to 3 is a system for diagnosing the state of the rotating body of the marine structure according to the present invention, a system for diagnosing the state of the rotating body of the marine structure, the rotary drive body 100, the rotating shaft 200, the rotating body 250 ), The vibration sensor 510, the signal processing device 600 and the control unit 700.

회전구동체(100)는 해양구조물에 설치되어 회전력을 발생시키는 장비를 의미하므로, 엔진, 모터, 펌프 등의 회전하는 축을 가지는 모든 장비가 회전구동체(100)에 해당될 수 있다. The rotary driver 100 refers to equipment installed on the offshore structure to generate a rotational force, and thus all equipment having a rotating shaft such as an engine, a motor, and a pump may correspond to the rotary driver 100.

회전축(200)은 회전구동체(100)의 축(110)에 커플러(150)를 통해 연결되어 회전구동체(100)에 의해 발생되는 회전력을 회전구동체(100)의 외부로 전달하는데, 회전축(200)에는 회전구동체(100)의 축(110)에 직접 연결되는 구동축(210)과 구동축(210)에 연결되는 비구동축(220)으로 구성될 수 있다. The rotary shaft 200 is connected to the shaft 110 of the rotary driver 100 through the coupler 150 to transfer the rotational force generated by the rotary driver 100 to the outside of the rotary driver 100, the rotary shaft 200 may include a drive shaft 210 directly connected to the shaft 110 of the rotary drive 100 and a non-drive shaft 220 connected to the drive shaft 210.

회전구동체(100)에 의해 발생되는 회전력은 회전구동체(100)의 축(110)을 통해 회전축(200)으로 전달되고, 회전축(200)에 설치되는 회전체(250)는 회전축(200)이 전달하는 회전력을 회전체 상태진단 시스템(10)의 외부에 설치되는 회전력이 필요한 물품(미도시)으로 전달한다. The rotational force generated by the rotary driver 100 is transmitted to the rotary shaft 200 through the shaft 110 of the rotary driver 100, and the rotary body 250 installed on the rotary shaft 200 is the rotary shaft 200. The rotational force to be transmitted is transmitted to the article (not shown) that requires the rotational force installed on the outside of the rotor state diagnosis system 10.

회전축(200)에는 회전축(200)에 대해 수평 및 수직방향이 되도록 설치되어 회전축(200)의 진동을 측정하는 2 이상의 진동센서(510)가 설치된다. Two or more vibration sensors 510 are installed on the rotating shaft 200 so as to be horizontal and vertical with respect to the rotating shaft 200 to measure the vibration of the rotating shaft 200.

진동센서(510)는 회전축(200)에 대해 수직방향으로 설치되는 제1 진동센서(511), 회전축(200)의 축방향으로 설치되는 제2 진동센서(512), 회전축(200)의 축방향에 수직인 수평방향으로 설치되는 제3 진동센서(513)로 구성될 수 있다. The vibration sensor 510 is a first vibration sensor 511 installed in a direction perpendicular to the rotation shaft 200, a second vibration sensor 512 installed in the axial direction of the rotation shaft 200, and an axial direction of the rotation shaft 200. It may be composed of a third vibration sensor 513 installed in the horizontal direction perpendicular to the.

진동센서(510)는 서로 독립적인 관계를 갖는 회전축(200)의 진동 데이터를 취득할 수 있도록 하여 회전체의 상태를 보다 완벽히 진단할 수 있도록 설치되어야 하며, 서로 회전축에 대해 수직 수평의 90°관계가 되도록 3축 방향으로 설치하는 것이 바람직하다. Vibration sensor 510 should be installed to be able to acquire the vibration data of the rotating shaft 200 having an independent relationship with each other to more fully diagnose the state of the rotating body, the 90 ° relationship of the vertical and horizontal relative to the rotation axis It is preferable to install in the three-axis direction so that.

이러한 진동센서(510)는 회전구동체(100)의 축(110)에 직접 연결되는 구동축(210)을 지지하는 구동축 결합체(320) 및 상기 구동축(210)에 연결되는 비구동축(220)을 지지하는 비구동축 결합체(330)에 3축 방향으로 각각 설치될 수 있으며, 진동센서(510)로는 가속도 센서를 사용하는 것이 바람직하다. The vibration sensor 510 supports the drive shaft coupling body 320 for supporting the drive shaft 210 directly connected to the shaft 110 of the rotational drive 100 and the non-drive shaft 220 connected to the drive shaft 210. The non-drive shaft assembly 330 can be installed in each of the three axis direction, the vibration sensor 510 is preferably to use an acceleration sensor.

구동축 결합체(320)는 구동축 지지대(322), 베어링 커버(321), 베어링(310)으로 구성되며, 비구동축 결합체(330)는 비구동축 지지대(332), 베어링 커버(331), 베어링(310)으로 구성될 수 있고, 진동센서(510)는 축 지지대(322, 332) 및 베어링 커버(321, 331) 중 적어도 하나에 설치될 수 있다. The drive shaft assembly 320 includes a drive shaft support 322, a bearing cover 321, and a bearing 310, and the non-drive shaft assembly 330 is a non-drive shaft support 332, a bearing cover 331, and a bearing 310. The vibration sensor 510 may be installed on at least one of the shaft supports 322 and 332 and the bearing covers 321 and 331.

신호처리장치(600)는 진동센서(510)로부터 측정된 신호값에 포함된 노이즈를 제거하고, 진동 센서(510)의 진동 신호가 아날로그로 출력되는 경우 아날로그/디지털 컨버터에 의해 진동 신호를 디지털로 변환시킬 수 있다. 그러나 진동센서(510)가 진동 신호를 디지털로 출력하면 컨버터를 생략할 수 있다. The signal processing apparatus 600 removes noise included in the signal value measured from the vibration sensor 510, and digitally converts the vibration signal by an analog / digital converter when the vibration signal of the vibration sensor 510 is output in analog. Can be converted. However, when the vibration sensor 510 digitally outputs a vibration signal, the converter may be omitted.

제어부(700)는 신호처리장치(600)로부터 일정한 신호처리가 된 실시간 진동 신호값을 전송받아 분석하여 회전체(250)의 고장 발생 예측 또는 고장 발생을 진단한다. The control unit 700 receives and analyzes a real-time vibration signal value subjected to a predetermined signal processing from the signal processing apparatus 600 to diagnose a failure occurrence prediction or failure occurrence of the rotating body 250.

이 때, 제어부(700)는 진동센서(510)로부터 취득된 신호값에 근거하여 구동축 결합체(320) 및 비구동축 결합체(330)의 베어링(310) 또는 회전축(200) 중 적어도 하나에 이상이 진단되면, 회전체(250)에 고장 발생이 예측 또는 고장이 발생 했음을 진단한다. At this time, the controller 700 diagnoses an abnormality in at least one of the bearing 310 or the rotating shaft 200 of the drive shaft assembly 320 and the non-drive shaft assembly 330 based on the signal value acquired from the vibration sensor 510. When the failure occurs in the rotating body 250, a diagnosis or prediction occurs.

제어부(700)는 레퍼런스 데이터 저장부(710) 및 분석부(720)를 포함할 수 있다. The controller 700 may include a reference data storage 710 and an analyzer 720.

레퍼런스 데이터 저장부(710)는 구동축 및 비구동축 결합체(320, 330)가 정상 상태일 때의 진동값의 패턴을 주파수 분석하여 각 스펙트럼별로 분류하여 미리 저장하고, 분석부(720)는 신호처리장치(600)로부터 전송되는 진동값의 패턴을 주파수 분석한 스펙트럼을 레퍼런스 데이터 저장부(710)에 저장된 진동값의 스펙트럼과 비교하며, 분석부(720)는 비교된 스펙트럼의 차가 제1 범위를 초과하면 회전체(250)에 고장 발생이 예측되고, 제2 범위를 초과하면 회전체(250)에 고장이 발생된 것으로 진단한다. The reference data storage unit 710 analyzes the pattern of the vibration values when the drive shaft and the non-drive shaft assembly 320 and 330 are in a steady state, classifies each spectrum, and stores them in advance, and the analyzer 720 stores the signal processing apparatus. The spectrum obtained by frequency-analyzing the pattern of the vibration value transmitted from the 600 is compared with the spectrum of the vibration value stored in the reference data storage unit 710, and the analysis unit 720 if the difference of the compared spectrum exceeds the first range A failure occurrence is predicted in the rotating body 250, and when the second range is exceeded, it is diagnosed that a failure occurs in the rotating body 250.

제1 및 제2 범위는 회전체(250)가 설치되는 장소의 진동(외부 진동)에 따라 달리 지정할 수 있도록 하여 외부 진동의 영향이 고려된 상태진단 시스템을 운영할 수 있도록 할 수 있다. The first and second ranges can be specified differently according to vibrations (external vibrations) of the place where the rotating body 250 is installed, so that it is possible to operate a state diagnosis system considering the influence of external vibrations.

또한, 본 발명에 따른 회전체 상태 진단 시스템(10)은 실시간으로 전송되는 진동값의 패턴을 누적하는 누적부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 누적된 데이타 값의 분석을 통해 동일 제품의 평균 수명도 예측할 수 있도록 할 수 있다. In addition, the rotation state diagnosis system 10 according to the present invention may further include an accumulator (not shown) for accumulating the pattern of the vibration value transmitted in real time, through the analysis of the accumulated data value of the same product Average life expectancy can also be predicted.

또한, 진단된 회전체의 이상유무 상태를 작업자에게 전달하는 표시부(800)를 더 포함할 수 있다. The display unit 800 may further include a display unit 800 that transmits a diagnosis state of the abnormality of the rotating body to the worker.

도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 해양구조물의 회전체 상태진단 방법은, 해양구조물의 회전체 상태를 진단하는 방법으로서, 해양구조물에 설치되는 회전구동체(100)의 축(110)에 연결되어 회전구동체(100)가 발생시키는 회전력을 전달하는 회전축(200), 회전축(200)에 의해 전달되는 회전력을 외부로 전달하기 위해 회전축(200)에 설치되는 회전체(250), 회전구동체(100)의 축(110)에 직접 연결되는 구동축을 지지하는 구동축 결합체(320) 및 구동축(210)에 연결되는 비구동축(220)을 지지하는 비구동축 결합체(330);를 포함하되, 회전축(200)에 대해 수평 및 수직방향으로 설치되는 2 이상의 진동센서(510)로부터 축진동을 측정하고, 진동 측정단계(S1), 진동센서(510)로부터의 진동값에 포함된 노이즈를 제거하고, 신호를 변환하는 신호처리단계(S2), 및 신호처리단계(S2)로부터 일정한 신호처리가 된 실시간 값을 전송받아 분석하여 회전체(250)의 고장 발생 예측 및 고장 발생을 진단하는 이상진단단계(S3)를 포함한다. 4 is a method of diagnosing a state of a rotating body of an offshore structure according to another embodiment of the present invention, which is a shaft 110 of a rotating driving body 100 installed in an offshore structure. Rotating body 200 is connected to the rotating shaft 200 is transmitted to the rotating shaft 200 to transmit the rotating force generated by the rotating drive body 100, the rotating shaft 200 to the outside, the rotating body 250, It includes; a drive shaft assembly 320 for supporting a drive shaft directly connected to the shaft 110 of the rotary drive 100 and a non-drive shaft assembly 330 for supporting a non-drive shaft 220 connected to the drive shaft 210; To measure the axial vibration from the two or more vibration sensor 510 installed in the horizontal and vertical direction with respect to the rotary shaft 200, and remove the noise included in the vibration measurement step (S1), the vibration value from the vibration sensor 510 , A signal processing step (S2) for converting a signal, and a signal processing stage It includes an abnormal diagnosis step (S3) for receiving the analysis of the real-time value that is a constant signal processing from the system (S2) to analyze the failure occurrence prediction and failure occurrence of the rotating body 250.

이상진단단계(S3)는, 구동축 결합체(320) 및 비구동축 결합체(330)의 베어링(310) 또는 회전축(200)의 진동값 패턴을 주파수 분석하고 각 스펙트럼별로 분류하여 미리 저장하고, 신호처리단계(S2)로부터 실시간으로 전송되는 진동값을 주파수 분석한 스펙트럼의 각 패턴을 저장된 상기 스펙트럼의 패턴과 비교하여 비교된 스펙트럼의 차가 제1 범위를 초과하면 회전체(250)에 고장 발생이 예측되고, 제2 범위를 초과하면 회전체(250)에 고장이 발생된 것으로 진단한다. In the abnormal diagnosis step S3, the vibration value patterns of the bearing 310 or the rotation shaft 200 of the drive shaft assembly 320 and the non-drive shaft assembly 330 are frequency-analyzed, classified by spectrum, and stored in advance. When the pattern of the spectrum obtained by frequency-analyzing the vibration value transmitted in real time from the S2 is compared with the stored pattern of the spectrum, the occurrence of failure is predicted in the rotating body 250 when the difference of the compared spectrum exceeds the first range. If the second range is exceeded, it is diagnosed that a failure occurs in the rotating body 250.

또한, 이상진단단계(S3)로부터 진단된 회전체의 이상유무 상태를 작업자에게 전달하는 이상진단 표시단계(S4)를 더 포함할 수 있다.
In addition, the abnormality diagnosis step (S3) may further include an abnormality diagnosis display step (S4) for transmitting to the operator the presence or absence of the abnormality of the rotating body.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention will be.

10: 해양 구조물의 회전체 상태진단 시스템
100: 회전 구동체 110: 회전구동체의 축
150: 커플러 200: 회전축
210: 구동축 220: 비구동축
250: 회전체 310: 베어링
320: 구동축 결합체 321: 베어링 커버
322: 구동축 지지대 330: 비구동축 결합체
331: 베어링 커버 332: 비구동축 지지대
511: 제1 진동센서 512: 제2 진동센서
513: 제3 진동센서 600: 신호처리장치
700: 제어부 710: 레퍼런스 데이터 저장부
720: 분석부 800: 표시부
S1: 진동 측정단계 S2: 신호처리단계
S3: 이상진단단계 S4: 이상진단 표시단계10: Rotational Status Diagnosis System of Offshore Structures
100: rotary drive 110: axis of the rotary drive
150: coupler 200: axis of rotation
210: drive shaft 220: non-drive shaft
250: rotor 310: bearing
320: drive shaft assembly 321: bearing cover
322: drive shaft support 330: non-drive shaft assembly
331: bearing cover 332: non-drive shaft support
511: first vibration sensor 512: second vibration sensor
513: third vibration sensor 600: signal processing device
700: control unit 710: reference data storage unit
720: analysis unit 800: display unit
S1: vibration measuring step S2: signal processing step
S3: abnormal diagnosis step S4: abnormal diagnosis display step

Claims (7)

해양구조물의 회전체 상태를 진단하는 시스템에 있어서,
상기 해양구조물에 설치되어 회전력을 발생시키는 회전구동체(100);
상기 회전구동체(100)의 축(110)에 연결되어 상기 회전구동체(100)에 의해 발생된 회전력을 전달하는 회전축(200);
상기 회전축(200)이 전달하는 회전력을 외부로 전달하기 위해 상기 회전축(200)에 설치되는 회전체(250);
상기 회전축(200)에 대해 수평 및 수직방향이 되도록 상기 회전축(200)에 설치하여 상기 회전축(200)의 진동을 측정하는 2 이상의 진동센서(510);
상기 진동센서(510)로부터 측정된 신호값에 포함된 노이즈를 제거 및 신호 변환중 적어도 하나를 하는 신호처리장치(600); 및
상기 신호처리장치(600)로부터 일정한 신호처리가 된 실시간 진동 신호값을 전송받아 분석하여 상기 회전체(250)의 고장 발생 예측 또는 고장 발생을 진단하는 제어부(700);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 회전체 상태진단 시스템. In the system for diagnosing the state of the rotating body of the offshore structure,
Rotational drive 100 is installed on the offshore structure to generate a rotational force;
A rotating shaft 200 connected to the shaft 110 of the rotating driver 100 to transmit the rotating force generated by the rotating driver 100;
A rotating body 250 installed on the rotating shaft 200 to transmit the rotating force transmitted by the rotating shaft 200 to the outside;
Two or more vibration sensors 510 installed on the rotation shaft 200 to be horizontal and vertical with respect to the rotation shaft 200 to measure vibrations of the rotation shaft 200;
A signal processing device 600 for removing at least one of noise included in the signal value measured by the vibration sensor 510 and converting the signal; And
A controller 700 for receiving and analyzing a real-time vibration signal value subjected to constant signal processing from the signal processing device 600 to diagnose a failure occurrence prediction or failure occurrence of the rotating body 250;
Rotor body state diagnosis system of a marine structure comprising a. 청구항 1에 있어서,
상기 회전축(200)에는, 상기 회전구동체(100)의 축(110)에 직접 연결되는 구동축(210)을 지지하는 구동축 결합체(320) 및 상기 구동축(210)에 연결되는 비구동축(220)을 지지하는 비구동축 결합체(330)가 설치되고,
상기 진동센서(510)는 상기 구동축 결합체(320) 및 비구동축 결합체(330)에 각각 설치되는 것;
을 특징으로 하는 해양구조물의 회전체 상태진단 시스템. The method according to claim 1,
The rotation shaft 200, the drive shaft coupling body 320 for supporting the drive shaft 210 directly connected to the shaft 110 of the rotary drive member 100 and the non-drive shaft 220 connected to the drive shaft 210 Supported non-drive shaft assembly 330 is installed,
The vibration sensor 510 is installed in the drive shaft coupling 320 and the non-drive shaft coupling 330, respectively;
Rotor body state diagnosis system of the offshore structure. 청구항 2에 있어서,
상기 진동센서(510)는, 수직방향으로 설치되는 제1 진동센서(511)와, 상기 회전축(200)의 축방향으로 설치되는 제2 진동센서(512)와, 상기 회전축(200)의 축방향에 수직인 수평방향으로 설치되는 제3 진동센서(513);로 구성되고,
상기 구동축 결합체(320)는 구동축 지지대(322), 베어링 커버(321), 베어링(310)으로 구성되며, 상기 비구동축 결합체(330)는 비구동축 지지대(332), 베어링 커버(331), 베어링(310)으로 구성하되,
상기 진동센서(510)는 상기 축 지지대(322, 332) 및 베어링 커버(321, 331) 중 적어도 하나에 설치되는 것;
을 특징으로 하는 해양구조물의 회전체 상태진단 시스템. The method according to claim 2,
The vibration sensor 510 may include a first vibration sensor 511 installed in a vertical direction, a second vibration sensor 512 installed in an axial direction of the rotation shaft 200, and an axial direction of the rotation shaft 200. And a third vibration sensor 513 installed in a horizontal direction perpendicular to the
The drive shaft assembly 320 is composed of a drive shaft support 322, a bearing cover 321, a bearing 310, the non-drive shaft assembly 330 is a non-drive shaft support 332, a bearing cover 331, a bearing ( 310),
The vibration sensor 510 is installed on at least one of the shaft support (322, 332) and the bearing cover (321, 331);
Rotor body state diagnosis system of the offshore structure. 청구항 3에 있어서, 상기 제어부(700)는,
상기 진동센서(510)로부터 취득된 신호값에 근거하여 상기 구동축 결합체(320) 및 비구동축 결합체(330)의 베어링(310) 또는 회전축(200) 중 적어도 하나에 이상이 진단되면, 상기 회전체(250)에 고장 발생 예측 또는 고장 발생을 진단하는 것;
을 특징으로 하는 해양구조물의 회전체 상태진단 시스템. The method according to claim 3, The control unit 700,
When an abnormality is diagnosed in at least one of the bearing 310 or the rotating shaft 200 of the drive shaft assembly 320 and the non-drive shaft assembly 330 based on the signal value acquired from the vibration sensor 510, the rotating body ( Predicting a failure occurrence or diagnosing the occurrence of a failure in 250);
Rotor body state diagnosis system of the offshore structure. 청구항 4에 있어서,
상기 제어부(700)는, 상기 구동축 및 비구동축 결합체(320, 330)가 정상상태일 때의 진동값의 패턴을 주파수 분석하여 각 스펙트럼별로 분류하여 미리 저장하는 레퍼런스 데이터 저장부(710); 및
상기 신호처리장치(600)로부터 전송되는 진동값의 패턴을 주파수 분석한 스펙트럼을 상기 레퍼런스 데이터 저장부(710)에 저장된 진동값의 스펙트럼과 비교하는 분석부(720);를 포함하되,
상기 분석부(720)는 비교된 스펙트럼의 차가 제1 범위를 초과하면 상기 회전체(250)에 고장 발생이 예측되고, 제2 범위를 초과하면 상기 회전체(250)에 고장이 발생된 것으로 진단하는 것;
을 특징으로 하는 해양구조물의 회전체 상태진단 시스템. The method of claim 4,
The control unit 700 includes: a reference data storage unit 710 for frequency analysis of patterns of vibration values when the driving shaft and the non-drive shaft coupling bodies 320 and 330 are in a steady state, and classifying and classifying each spectrum in advance; And
And an analysis unit 720 for comparing the spectrum of the vibration value pattern transmitted from the signal processing apparatus 600 with the spectrum of the vibration value stored in the reference data storage unit 710.
The analysis unit 720 diagnoses that a failure occurs in the rotating body 250 when the difference of the compared spectrum exceeds the first range, and diagnoses that a failure occurs in the rotating body 250 when exceeding the second range. To do;
Rotor body state diagnosis system of the offshore structure. 해양구조물의 회전체 상태를 진단하는 방법에 있어서,
상기 해양구조물에 설치되는 회전구동체(100)의 축(110)에 연결되어 상기 회전구동체(100)가 발생시키는 회전력을 전달하는 회전축(200);
상기 회전축(200)에 의해 전달되는 회전력을 외부로 전달하기 위해 상기 회전축(200)에 설치되는 회전체(250);
상기 회전구동체(100)의 축(110)에 직접 연결되는 구동축을 지지하는 구동축 결합체(320) 및 상기 구동축(210)에 연결되는 비구동축(220)을 지지하는 비구동축 결합체(330);를 포함하되,
상기 회전축(200)에 대해 수평 및 수직방향으로 설치되는 2 이상의 진동센서(510)로부터 축진동을 측정하고, 진동 측정단계(S1);
상기 진동센서(510)로부터의 진동값에 포함된 노이즈를 제거하고, 신호를 변환하는 신호처리단계(S2); 및
상기 신호처리단계(S2)로부터 일정한 신호처리가 된 실시간 값을 전송받아 분석하여 상기 회전체(250)의 고장 발생 예측 및 고장 발생을 진단하는 이상진단단계(S3);
로 구성되는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 회전체 상태진단 방법.In the method of diagnosing the state of the rotating body of the marine structure,
A rotary shaft 200 connected to the shaft 110 of the rotary driver 100 installed in the offshore structure to transmit the rotational force generated by the rotary driver 100;
A rotating body 250 installed on the rotating shaft 200 to transmit the rotating force transmitted by the rotating shaft 200 to the outside;
A non-drive shaft assembly 330 for supporting a drive shaft coupled to the drive shaft 320 directly connected to the shaft 110 of the rotational drive 100 and a non-drive shaft 220 connected to the drive shaft 210; Including,
Measuring axial vibration from two or more vibration sensors 510 installed in the horizontal and vertical directions with respect to the rotating shaft 200, and measuring vibration (S1);
A signal processing step (S2) of removing noise included in the vibration value from the vibration sensor 510 and converting a signal; And
An abnormality diagnosis step (S3) of diagnosing a failure occurrence prediction and failure occurrence of the rotor 250 by receiving and analyzing a real-time value that has been subjected to a predetermined signal processing from the signal processing step (S2);
Rotor body state diagnostic method of the offshore structure, characterized in that consisting of. 청구항 6에 있어서,
상기 이상진단단계(S3)는,
상기 구동축 결합체(320) 및 비구동축 결합체(330)의 베어링(310) 또는 회전축(200)에 이상이 발생되는 경우의 상기 구동축 및 비구동축 결합체(320, 330)의 진동값의 패턴을 주파수 분석하고 고장 유형별로 각 스펙트럼별로 분류하여 미리 저장하고,
상기 신호처리단계(S2)로부터 실시간으로 전송되는 진동값을 주파수 분석한 스펙트럼의 각 패턴을 저장된 상기 고장유형별 스펙트럼의 패턴과 비교하여 비교된 스펙트럼의 차가 제1 범위를 초과하면 상기 회전체(250)에 고장 발생이 예측되고, 제2 범위를 초과하면 상기 회전체(250)에 고장이 발생된 것으로 진단하는 것;
을 특징으로 하는 해양구조물의 회전체 상태진단 방법.The method of claim 6,
The abnormal diagnosis step (S3),
Frequency analysis of the vibration pattern of the drive shaft and the non-drive shaft assembly (320, 330) when abnormality occurs in the bearing 310 or the rotating shaft 200 of the drive shaft assembly 320 and the non-drive shaft assembly 330 and Pre-store and classify each spectrum by failure type,
The rotating body 250 when the difference in the compared spectrum exceeds the first range by comparing each pattern of the spectrum obtained by frequency analysis of the vibration value transmitted in real time from the signal processing step S2 with the pattern of the spectrum for each failure type. Diagnosing that a failure has occurred in the rotating body 250 when a failure occurrence is predicted and exceeds a second range;
Rotating state diagnosis method of the offshore structure, characterized in that.
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