KR20130112540A - 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템 및 방법 - Google Patents

저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20130112540A
KR20130112540A KR1020120035001A KR20120035001A KR20130112540A KR 20130112540 A KR20130112540 A KR 20130112540A KR 1020120035001 A KR1020120035001 A KR 1020120035001A KR 20120035001 A KR20120035001 A KR 20120035001A KR 20130112540 A KR20130112540 A KR 20130112540A
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Abstract

본 발명은 선박 추진에 적용되는 저속엔진의 크랭크 트레인 베어링부 마모상태를 실시간으로 감시하고 진단하여 베어링 파손시 발생 가능한 손실을 미연에 방지할 수 있도록 한 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템 및 방법에 관한 것으로, 가이드슈(13)를 따라 상하 운동을 하는 복수 개의 크로스헤드(10);상기 가이드슈(13)의 하단 크랭크케이스 벽에 설치되어 있는 브라킷(21);상기 브라킷(21)의 양 끝단에 설치되어 크로스헤드(10)의 하사점과의 거리를 측정하는 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23);상기 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23)를 연결하는 커넥터(27)와 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23)로부터 수집된 데이터를 크랭크실 외부로 전달하기 위한 신호 케이블(28);크랭크실 내부의 오일 중 수분을 측정하기 위한 수분 측정 센서(25);상기 크로스헤드(10)의 하사점과 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23)사이의 거리를 측정한 데이터와 수분 측정 센서(25)로부터의 수분 정보 데이터를 수집하고 분석하는 시그널 프로세싱 유닛(24);상기 시그널 프로세싱 유닛(24)에서 수집 분석된 데이터를 원격에서 모니터링하고 디스플레이하기 위한 데이터 프로세싱 유닛(26);을 포함한다.

Description

저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템 및 방법{Bearing Wear Condition Monitoring, Diagnosis and Estimation System and Method for the Low Speed Diesel Engine}
본 발명은 디젤 엔진의 베어링 관리에 관한 것으로, 구체적으로 선박 추진에 적용되는 저속엔진의 크랭크 트레인 베어링부 마모상태를 실시간으로 감시하고 진단하여 베어링 파손시 발생 가능한 손실을 미연에 방지할 수 있도록 한 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 저속 디젤엔진은 대형 선박, 컨테이너선, 벌크선, VLCC 및 ULCC와 같은 원유 수송선 등의 추진기관으로 사용되고 10,000 ~ 110,0000마력에 달한다.
또한, 저속 디젤엔진은 그 규모가 큰 만큼 회전 운동을 하는 부분에 설치되는 베어링의 규모가 대단히 크고, 이러한 베어링은 엔진 구동에 지대한 영향을 끼칠 수 있으므로 베어링의 상태를 모니터링하여 베어링 파손에 따른 손실 방지가 요구된다.
대형 2-행정 디젤 엔진들의 메인 베어링, 크랭크핀 베어링 및 크로스헤드 베어링들은 대응하는 베어링 저널을 지지하기 위한 베어링 표면을 형성하는 상부 및 저부의 베어링 통(shell)을 갖는다. 베어링 통들은 베어링 금속층이 위에 있는 강철 배면부를 갖는다.
베어링 금속은 통상적으로 대략 1.5 내지 2 mm 두께의 층인 주석-알루미늄 합금 또는 화이트 금속 합금(white metal alloy)이다.
이들 엔진들의 제조 및 작동에서 많은 주의를 기울임에도 불구하고, 작은 고장률이 존재한다. 대부분의 대형 2-행정 디젤 엔진들은 해양에서 운항하는 선박이므로, 잘못된 베어링으로 인한 엔진 고장은 바람직하지 않다.
더욱이, 베어링의 점검은 크랭크샤프트의 재연마(regrinding)를 필요로 할 수 있는데, 이는 실질적으로 엔진의 정지 시간으로 이어질 수 있다.
선급 협회들(classification societies)은 상기와 같은 일이 발생하는 것을 방지하도록 선급 협회에 따라서 4년 또는 5 년마다 검사를 시행할 것을 요구하며, 검사하는 동안에 베어링들이 분해되어 검사된다.
이러한 검사는 다소 복잡하고 베어링의 해체 및 베어링의 재조립을 필요로 한다. 이러한 과정은 실질적인 건조 오류(build error)의 위험성을 포함한다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 종래 기술에서는 베어링 마모의 상태를 측정하기 위하여, 보통 저속 디젤엔진의 한쪽에 베어링 모니터링 장치가 설치되고, 상술한 베어링 모니터링의 원리는 피스톤이 하사점에 위치될 때에 가이드 슈(guide shoe)의 위치를 측정하여 기준을 초과할 경우 베어링의 이상을 알리는 장치가 사용된다.
하지만, 이러한 종래 기술의 디젤 엔진 베어링 마모 상태 모티터링 장치는 시그널 케이블을 설치하기 위해서는 각각의 시그널 케이블마다 설치 홀을 가공하여야 하는데, 베드 프레임 또는 프레임 박스의 외벽(plate)이 두꺼운 철판 구조물이고, 경사진 형태여서 설치 홀을 시공하는 작업이 용이하지 않다.
또한, 시그널 케이블의 길이가 길어질수록 노이즈(noise)가 증가하는 문제점이 있고, 노이즈에 따른 신호 왜곡 현상에 의해 베어링 마모 상태를 판정하기 위한 센서 검출값의 신뢰도 유지에 한계가 있다.
특히, 엔진 내부에 터미널 브라킷들을 구성하고, 터미널 브라킷에 대응하여 설치되어 센서들로부터 검출된 값을 수집하여 송출하는 터미널 박스가 복수 개 구성되는 베어링 마모 모니터링 장치의 경우에는 엔진 내부에 복수 개의 터미널 박스가 구성되므로 구조가 복잡하다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 디젤 엔진 베어링 마모 상태 모니터링 장치의 문제를 해결하기 위한 것으로, 선박 추진에 적용되는 저속엔진의 크랭크 트레인 베어링부 마모상태를 실시간으로 감시하고 진단하여 베어링 파손시 발생 가능한 손실을 미연에 방지할 수 있도록 한 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 디젤 엔진의 크로스헤드의 하사점과의 거리를 측정하는 센서가 내부에 노이즈를 제거하기 위한 회로와 알고리즘을 갖고, 현재 설치되어 있는 위치의 온도를 검출하고, 온도에 의한 센서 변화를 스스로 보상하여 엔진 크랭크실 내부에 온도 특성을 해석하여 엔진 특성 해석이 정확하게 이루어질 수 있도록 한 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 디젤 엔진의 크로스헤드의 하사점과의 거리를 측정하는 센서에서 검출된 데이터를 수집, 분석하기 위하여 시그널 프로세싱 유닛에 전달하기 위한 시그널 케이블을 엔진 외부로 2개소 이상 유출되도록 하는 이중 루프 구조로 구성하여 엔진 내부의 케이블 절단시에도 시스템이 정상적으로 동작할 수 있도록 한 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 디젤 엔진의 크로스헤드의 하사점과의 거리를 측정하는 센서를 고정하는 브라킷에서 어떤 이유로 센서를 교체할 경우에 편리성을 제공하기 위한 보조 기구물을 구비하고, 교체 후 센서의 유효한 설치 상태와 센서의 이상 유무를 즉시 체크하기 위한 핸드헬드 장치를 포함하는 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 엔진 내부에 복수 개의 터미널 박스가 구성되어 구조가 복잡해지는 문제를 해결할 수 있도록 디지털 센서 모듈로부터의 센싱 데이터가 시그널 케이블을 통하여 엔진 외부의 시그널 프로세싱 유닛으로 직접 전송되도록 하여 구조를 단순화시킨 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템은 가이드슈(13)를 따라 상하 운동을 하는 복수 개의 크로스헤드(10);상기 가이드슈(13)의 하단 크랭크케이스 벽에 설치되어 있는 브라킷(21);상기 브라킷(21)의 양 끝단에 설치되어 크로스헤드(10)의 하사점과의 거리를 측정하는 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23);상기 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23)를 연결하는 커넥터(27)와 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23)로부터 수집된 데이터를 크랭크실 외부로 전달하기 위한 신호 케이블(28);크랭크실 내부의 오일 중 수분을 측정하기 위한 수분 측정 센서(25);상기 크로스헤드(10)의 하사점과 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23)사이의 거리를 측정한 데이터와 수분 측정 센서(25)로부터의 수분 정보 데이터를 수집하고 분석하는 시그널 프로세싱 유닛(24);상기 시그널 프로세싱 유닛(24)에서 수집 분석된 데이터를 원격에서 모니터링하고 디스플레이하기 위한 데이터 프로세싱 유닛(26);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 크로스헤드(10)의 하사점과의 거리를 측정하는 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23)는 온도 및 거리감지 센서이고, 내부에 노이즈를 제거하기 위한 회로와 알고리즘을 갖고 현재 설치되어 있는 위치의 온도를 검출하여 온도에 의한 센서 변화를 스스로 보상하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23)을 통해 측정된 데이터를 수집, 분석하는 시그널 프로세싱 유닛(24)에 전달하기 위한 시그널 케이블(28)은 엔진 외부로 2개소 이상 유출되는 이중 루프 구조로 구성하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 브라킷(21)에 고정되는 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23)을 교체하기 위한 과정에서 사용중이던 센서의 정확한 위치를 알기 위하여 센서 부착 위치를 고정한 상태에서 센서를 교체하기 위한 보조 기구물(31)을 사용하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 보조 기구물(31)을 이용하여 디지털 센서 모듈을 교체하고 난 이후에 디지털 센서 모듈의 유효한 설치 상태와 디지털 센서 모듈의 이상 유무를 핸드헬드 장치(32)를 디지털 센서 모듈에 연결하여 테스트하는 것을 특징으로 한다.
다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 방법은 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템에서의 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 방법에 있어서, 시그널 프로세싱 유닛이 베어링 마모값, 오일내 습도, 현재 엔진의 속도를 검출하고 데이터를 수집하는 단계;수집된 데이터를 설정된 기준값과 비교하여 보상값을 계산하도록 신호 보상 과정을 수행하고 노이즈를 제거하기 위해 추가로 디지털 노이즈 필터링 과정을 수행하는 단계;주변 실린더와의 관계를 해석하기 위해 편차를 구하고, 베어링 마모 상태 진단 예측 알고리즘을 적용하여 현재 베어링 마모 상태의 트렌드를 분석하는 단계;현재 베어링 마모 상태가 설정된 알람 한계값과 비교하여 알람 한계값을 초과하는 경우에는 알람 활성화 동작을 수행하는 단계;현재 베어링 마모 상태를 슬로우다운 한계값과 비교하여 엔진을 비상정지시켜야 하는지를 판단하여 슬로우다운 활성화 동작을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템 및 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 선박 추진에 적용되는 저속엔진의 크랭크 트레인 베어링부 마모상태를 실시간으로 감시하고 진단하여 베어링 파손시 발생 가능한 손실을 미연에 방지할 수 있다.
둘째, 디젤 엔진의 크로스헤드의 하사점과의 거리를 측정하는 센서가 내부에 노이즈를 제거하기 위한 회로와 알고리즘을 갖고, 현재 설치되어 있는 위치의 온도를 검출하여 온도에 의한 센서 변화를 스스로 보상하여 엔진 크랭크실 내부에 온도 특성을 해석하여 엔진 특성 해석이 정확하게 이루어질 수 있다.
셋째, 디젤 엔진의 크로스헤드의 하사점과의 거리를 측정하는 센서에서 검출된 데이터를 수집, 분석하기 위하여 시그널 프로세싱 유닛에 전달하기 위한 시그널 케이블을 엔진 외부로 2개소 이상 유출되도록 하는 이중 루프 구조로 구성하여 케이블 절단시에도 시스템이 정상적으로 동작할 수 있도록 한다.
넷째, 디젤 엔진의 크로스헤드의 하사점과의 거리를 측정하는 센서를 고정하는 브라킷에서 센서를 교체할 수 있는 보조 기구물을 구비하여 시스템 운용 및 관리의 편리성을 높일 수 있다.
다섯째, 핸드헬드 장치를 구비하여 센서 교체 후에 센서의 유효한 설치 상태와 센서의 이상 유무를 즉시 체크 할 수 있다.
여섯째, 엔진 내부에 복수 개의 터미널 박스가 구성되는 구조가 아닌 디지털 센서 모듈로부터의 센싱 데이터가 시그널 케이블을 통하여 엔진 외부의 시그널 프로세싱 유닛으로 직접 전송되도록 하여 구조를 단순화할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 디젤 엔진의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 센서 유닛의 구성도
도 3은 본 발명에 따른 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템의 상세 구성도
도 4는 본 발명에 따른 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 방법을 나타낸 플로우 차트
이하, 본 발명에 따른 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템 및 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템 및 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 디젤 엔진의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 센서 유닛의 구성도이다.
그리고 도 3은 본 발명에 따른 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템의 상세 구성도이다.
본 발명은 디젤 엔진의 크로스헤드의 하사점과의 거리를 측정하는 센서가 현재 설치되어 있는 위치의 온도를 검출하고, 온도에 의한 센서 변화를 스스로 보상하여 엔진 크랭크실 내부에 온도 특성을 해석하여 엔진 특성 해석이 정확하게 이루어지도록 한 것이다.
특히, 센서에서 검출된 데이터를 수집, 분석하기 위하여 시그널 프로세싱 유닛에 전달하기 위한 시그널 케이블을 엔진 외부로 2개소 이상 유출되도록 하는 이중 루프 구조로 구성한 것이다.
본 발명은 엔진 내부에 복수 개의 터미널 박스가 구성되어 구조가 복잡해지는 문제를 해결할 수 있도록 디지털 센서 모듈로부터의 센싱 데이터가 시그널 케이블을 통하여 엔진 외부의 시그널 프로세싱 유닛으로 직접 전송되도록 하여 구조를 단순화시킨 것이다.
본 발명에 따른 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템은 2-행정 디젤 엔진에서 크로스헤드 베어링(10), 크랭크핀 베어링(11) 및 메인 베어링(12)의 마모를 모니터링하기 위한 장치이다.
디젤 엔진의 크로스헤드(10)가 가이드슈(13)를 따라 상하 운동을 하고, 크랭크케이스벽에 부착된 브라켓(21)에 부착된 2개의 제 1 디지털 센서 모듈(22), 제 2 디지털 센서 모듈(23)를 통해 크로스헤드(10)의 상하점을 검출한다.
이와 같이 제 1 디지털 센서 모듈(22), 제 2 디지털 센서 모듈(23)에서 검출된 값은 센서간 연결을 통해 전달되고, 엔진 크랭크실 바깥으로 나오게 된다.
이 값들은 각 실린더의 베어링 마모값을 나타내며, 엔진 외부에 설치되는 시그널 프로세스 유닛(24)을 통해 수집하게 된다.
실시간으로 수집된 데이터는 개선된 알고리즘을 통해 분석 및 해석을 하고 필요한 위험, 경고를 판단하게 된다.
본 발명에 따른 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템의 다른 특징의 하나는 엔진 크랭크실의 오일내에 함유되어 있는 수분을 측정하는 수분 측정 센서(25)가 구비되는 것이다.
수분 측정 센서(25)를 이용하여 오일 속 수분 정보를 통해 예방 및 경비 절감이 가능하도록 윤활유를 지속적으로 점검하기 위한 것이다.
만약, 윤활유에 물이 들어갈 경우, 윤활제의 성능과 기계의 부식을 방지하는 능력이 저하되는 문제가 발생하는데, 이것을 방지하고 오일 속 수분을 지속적으로 점검하여 예상치 못한 손실과 피해를 줄일 수 있도록 한 것이다.
수집된 정보와 데이터는 데이터 프로세싱 유닛(26)을 통해서 표시되고, 이를 통해 실시간으로 데이터의 변화와 베어링 상태를 모니터링하게 된다.
구체적으로 본 발명에 따른 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템의 상세 구성은 다음과 같다.
가이드슈(13)를 따라 상하 운동을 하는 복수 개의 크로스헤드(10)와, 가이드슈(13)의 하단 크랭크케이스벽에 설치되어 있는 브라킷(21)과, 브라킷(21)의 양 끝단에 설치되어 크로스헤드(10)의 하사점과의 거리를 측정하는 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23)과, 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23)를 연결하는 커넥터(27)와, 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23)로부터 수집된 데이터를 크랭크실 외부로 전달하기 위한 신호 케이블(28)과, 오일 중 수분을 측정하기 위한 수분 측정 센서(25)와, 크로스헤드(10)의 하사점과 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23) 사이의 거리를 측정한 데이터와 오일 중 수분을 측정하기 위한 수분 측정 센서(25)로부터의 데이터를 수집하고 분석하는 시그널 프로세싱 유닛(24)과, 시그널 프로세싱 유닛(24)에서 수집, 분석된 데이터를 원격에서 모니터링하고 디스플레이하기 위한 데이터 프로세싱 유닛(26)을 포함한다.
여기서, 크로스헤드(10)의 하사점과의 거리를 측정하는 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23)은 각 실린더마다 설치되는 것으로, 온도 센서 및 거리감지 센서, 디지털 신호 처리부를 내장하고 현재 설치되어 있는 위치의 온도를 검출하여 온도에 의한 센서 변화를 스스로 보상한다.
통상적으로 센서들은 주변 온도에 따라 센싱값이 미세한 변화를 갖게 되는데, 본 발명에 따른 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23)은 온도 센서를 내장하고 있어 현재 설치되어 있는 위치의 주변 온도와 크로스헤드(10)의 하사점과의 거리를 동시에 측정한다.
따라서, 온도 센서에 의해 검출된 온도값을 이용하여 온도에 따른 거리 측정값의 차이를 보상하는 것에 의해 거리 측정의 정밀도를 높일 수 있다.
통상적으로 일반 센서들은 물리량을 전기적인 형태로 변환하는 아날로그 회로 부분인 프루브(probe)와 이 아날로그 값에 포함된 노이즈 성분을 제거하기 위한 노이즈 필터와 신호를 증폭하기 위한 신호 증폭기로 구성된다.
하지만, 본 발명에 적용된 센서는 내부에 노이즈 제거를 위한 디지털 신호처리 부분을 포함하고 있으며, 아날로그 노이즈 필터에 더해 디지털 노이즈 필터를 구현하여 신호의 안정성을 향상시킨 것이다.
즉, 현재 설치된 각 센서 위치의 온도를 검출하여 엔진 크랭크실 내부에 온도 특성을 해석하여 엔진 특성 해석의 정확성을 높이는데 사용될 수 있다.
그리고 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23)를 통해 측정된 데이터는 시그널 케이블(28)을 통하여 시그널 프로세싱 유닛(24)으로 직접 전송된다.
이는 본 발명에 따른 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템이 엔진 내부에 터미널 박스가 구성되지 않는 구조이기 때문에 가능한 것이다.
그리고 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23)를 통해 측정된 데이터를 수집, 분석하는 시그널 프로세싱 유닛(24)에 전달하기 위한 시그널 케이블(28)은 신뢰성을 보장하기 위하여 엔진 외부로 2개소 이상 유출되는 이중 루프 구조로 구성한다.
이는 내부적으로 중간에 시그널 케이블(28)이 절단되어도 시스템은 정상 동작할 수 있도록 하기 위함이다.
그리고 도 2에서와 같이, 본 발명에 따른 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템은 브라킷(21)에 고정되는 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23)을 고장 등의 이유로 교체하기 위한 과정에서 편리성을 제공하기 위한 보조 기구물(31)을 사용한다.
디지털 센서 모듈을 고장 등의 이유로 교체하기 위한 과정을 살펴보면, 엔진이 정지된 상태에서 문제가 있는 센서를 교체하게 되는데, 이때 장착되어 있는 센서의 정확한 위치를 알아야한다.
베어링은 이미 마모가 진행되어 있는 상태이고, 만약 교체 시 센서의 위치가 달라지면 마모값 자체가 다르게 나타나므로 본 발명에서는 기 사용중이던 센서의 정확한 위치를 알기 위해 보조 기구물을 사용하여 센서 부착 위치를 고정한 상태에서 새로운 센서로 교체하고 그 기구물의 위치에 맞추어 장착하는 것이다.
보조 기구물(31)을 사용하지 않고 센서를 교체하는 경우에는 기존 센서의 마모값을 저장하고, 새로운 센서로 교체하고 값을 측정한 후 기존 마모값을 보상하는 방식으로 불편하고 시간적으로 낭비가 발생한다.
이와 같은 보조 기구물(31)을 이용하여 센서를 교체하고 난 이후에 디지털 센서 모듈의 유효한 설치 상태와 디지털 센서 모듈의 이상 유무를 즉시 체크하기 위하여 핸드헬드 장치(32)를 교체된 디지털 센서 모듈에 연결하여 테스트한다.
이하에서 본 발명에 따른 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
먼저, 본 발명에 따른 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템의 시그널 프로세싱 유닛(24)이 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23)로부터 베어링 마모값, 수분 측정 센서(25)로부터의 오일내 습도, 현재 엔진의 속도를 검출하고 데이터를 수집한다.(S401)
이와 같이 시그널 프로세싱 유닛(24)에 의해 수집된 데이터는 설정된 기준값과 비교하여 보상값을 계산하도록 신호 보상 과정을 수행한다.(S402)
이어, 수신된 신호에서 노이즈를 제거하기 위해 추가로 디지털 노이즈 필터링 과정을 수행한다.(S403)
그리고 주변 실린더와의 관계를 해석하기 위해 편차를 구하는 단계를 거친다.(S404)
이어, 베어링 마모 상태 진단 예측을 수행할 것인지를 판단하여(S405), 예측 알고리즘을 적용하여 현재 베어링 마모 상태의 트렌드를 분석한다.(S406)
이와 같은 베어링 마모 상태 진단 예측은 단기간에 이뤄지는 것이 아니므로 이 단계는 정해진 시간에 한번씩 수행하도록 설정할 수 있다.
이어, 현재 베어링 마모 상태가 설정된 알람 한계값과 비교하여 알람 한계값을 초과하는지를 판단한다.(S407)
현재 베어링 마모 상태가 설정된 알람 한계값을 초과하는 경우에는 알람 활성화 동작을 수행한다.(S408)
그리고 현재 베어링 마모 상태를 슬로우다운 한계값과 비교하여 엔진을 비상정지시켜야 하는지를 판단하고(S409), 슬로우다운 한계값을 초과하는 경우에는 슬로우다운 활성화 동작을 수행한다.(S410)
이와 같은 본 발명에 따른 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템 및 방법은 디젤 엔진의 크로스헤드의 하사점과의 거리를 측정하는 디지털 센서 모듈이 현재 설치되어 있는 위치의 온도를 검출하여 온도에 의한 센서 변화를 스스로 보상하고, 디지털 센서 모듈에서 검출된 데이터를 수집, 분석하기 위하여 시그널 프로세싱 유닛에 전달하기 위한 시그널 케이블을 엔진 외부로 2개소 이상 유출되도록 하는 이중 루프 구조로 구성하여 시스템의 안정성을 높인 것이다.
이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10. 크로스헤드 베어링 11. 크랭크핀 베어링
12. 메인 베어링 13. 가이드 슈
21. 브라킷 22.23. 제 1,2 디지털 센서 모듈
24. 시그널 프로세싱 유닛 25. 수분 측정 센서
26. 데이터 프로세싱 유닛

Claims (6)

  1. 가이드슈(13)를 따라 상하 운동을 하는 복수 개의 크로스헤드(10);
    상기 가이드슈(13)의 하단 크랭크케이스 벽에 설치되어 있는 브라킷(21);
    상기 브라킷(21)의 양 끝단에 설치되어 크로스헤드(10)의 하사점과의 거리를 측정하는 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23);
    상기 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23)를 연결하는 커넥터(27)와 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23)로부터 수집된 데이터를 크랭크실 외부로 전달하기 위한 신호 케이블(28);
    크랭크실 내부의 오일 중 수분을 측정하기 위한 수분 측정 센서(25);
    상기 크로스헤드(10)의 하사점과 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23)사이의 거리를 측정한 데이터와 수분 측정 센서(25)로부터의 수분 정보 데이터를 수집하고 분석하는 시그널 프로세싱 유닛(24);
    상기 시그널 프로세싱 유닛(24)에서 수집 분석된 데이터를 원격에서 모니터링하고 디스플레이하기 위한 데이터 프로세싱 유닛(26);을 포함하는 것을 특징으로 하는 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 크로스헤드(10)의 하사점과의 거리를 측정하는 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23)는 온도 및 거리감지 센서이고, 내부에 노이즈를 제거하기 위한 회로와 알고리즘을 갖고 현재 설치되어 있는 위치의 온도를 검출하여 온도에 의한 센서 변화를 스스로 보상하는 것을 특징으로 하는 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23)을 통해 측정된 데이터를 수집, 분석하는 시그널 프로세싱 유닛(24)에 전달하기 위한 시그널 케이블(28)은 엔진 외부로 2개소 이상 유출되는 이중 루프 구조로 구성하는 것을 특징으로 하는 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 브라킷(21)에 고정되는 제 1,2 디지털 센서 모듈(22)(23)을 교체하기 위한 과정에서 사용중이던 센서의 정확한 위치를 알기 위하여 센서 부착 위치를 고정한 상태에서 센서를 교체하기 위한 보조 기구물(31)을 사용하는 것을 특징으로 하는 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 보조 기구물(31)을 이용하여 디지털 센서 모듈을 교체하고 난 이후에 디지털 센서 모듈의 유효한 설치 상태와 디지털 센서 모듈의 이상 유무를 핸드헬드 장치(32)를 디지털 센서 모듈에 연결하여 테스트하는 것을 특징으로 하는 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템.
  6. 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 시스템에서의 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 방법에 있어서,
    시그널 프로세싱 유닛이 베어링 마모값, 오일내 습도, 현재 엔진의 속도를 검출하고 데이터를 수집하는 단계;
    수집된 데이터를 설정된 기준값과 비교하여 보상값을 계산하도록 신호 보상 과정을 수행하고 노이즈를 제거하기 위해 추가로 디지털 노이즈 필터링 과정을 수행하는 단계;
    주변 실린더와의 관계를 해석하기 위해 편차를 구하고, 베어링 마모 상태 진단 예측 알고리즘을 적용하여 현재 베어링 마모 상태의 트렌드를 분석하는 단계;
    현재 베어링 마모 상태가 설정된 알람 한계값과 비교하여 알람 한계값을 초과하는 경우에는 알람 활성화 동작을 수행하는 단계;
    현재 베어링 마모 상태를 슬로우다운 한계값과 비교하여 엔진을 비상정지시켜야 하는지를 판단하여 슬로우다운 활성화 동작을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저속엔진 베어링 마모 상태 감시 및 진단 예측 방법.
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