KR920008202Y1 - 회전설비의 진단을 위한 예비신호 처리장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

회전설비의 진단을 위한 예비신호 처리장치

제1도는 본 고안의 전체 기능 블럭도.

제2도는 본 고안의 회전에 따른 샘플 신호 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 설비 회전부 2 : 설비 지지부

3 : 반사광용지 4 : 반사광센서

5 : 펄스간격시간 측정부 6 : 제산부

7 : 기준 RPM 입력부 8 : 비교기

9 : 펄스 발생기 10 : 진단수행부

11 : 진동센서

본 고안은 회전설비의 진단을 위한 예비신호 처리장치에 관한 것으로, 특히 회전속도가 일정하기 않은 회전설비에 대하여 진동을 이용해서 정밀진단을 수행가능하게 하기 위한 예비신호 처리장치에 관한 것이다.

통상적으로 설비진단 기술은 설비의 열화나 이상으로 인한 변동사항들을 측정분석하여 설비의 상태를 판정하는 기술이다.

상기 변동사항 즉, 설비의 이상징후인 진동이나 음향, 어크스틱 에미션 (Acoustic Emission) 초음파(Ultrasonic), 온도등을 측정분석하는 기술이 진단기술의 가장 기본이 된다.

이러한 설비의 징후들을 이용한 진단기술중 진동을 이용한 진단기술이 회전설비에 대하여 가장 효과적이며 널리 이용되고 있다.

회전설비는 설비의 열화나 이상에 대하여 특성 주파수의 진동을 발생시키며, 이러한 진동율은 설비교유의 진동 전달특성과 구동 회전수에 의하여 그 진동 주파수의 값과 크기가 변화한다.

또한, 회전설비의 고유특성에 의하여 고유진동수 범위에서의 구동은 급속한 파괴를 일으킬 위험이 있기 때문에 설계시 고유진동수의 주변에서 구동되지 않도록 고려하지만, 급 가속시 고유진동수의 주변에서 구동되는 경우가 있으므로 고유진동수주변에서는 진동수에 일치하지 못하도록 오랫동안 머물지 않아야 한다.

이러한 진동진단의 특징으로 이용하는 정밀진단을 위하여 정확한 회전수의 측정과 설비진동 출력의 퓨리에 변환(Fourier Transform)에 의한 주파수 영역 분석등의 신호처리를 필요로 한다.

장속설비의 경우에는 회전수의 측정 및 신호처리가 용이하지만, 변속설비의 경우에는 특정회전수의 측정뿐만 아니라 퓨리에 변환을 위한 신호의 샘플링이 곤란하다.

그리고, 급가속시 및 정지시와 같은 변속시 고유진동수와 가까운 회전구동시의 진동값은 급상승하므로 진동 진단값으로써 관리가 부적합하다.

본 고안은 상기한 종래의 제반 문제점들을 해결하기 위하여 안출한 것인바, 본 고안의 목적은 회전속도가 일정하지 않은 회전설비에 대하여 진동을 이용 정밀진단을 수행 가능토록 하기 위한 예비신호 처리장치를 제공함에 있다.

상기한 본 고안의 목적을 실현하기 위한 기술적 수단으로는, 회전속도를 반사광감지센서로 검출하고, 이 검출신호를 광전변환시켜 펄스간격을 측정하며, 이 측정신호와 기준 RPM입력을 제산하여 일정한 회전속도비의 범위만 비교기로 통과시켜 펄스를 발생하고, 이 펄스 발생을 클럭신호로 받아 진동센서에 의해 감지된 신호를 진단수행부에서 분삭하도록 한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 고안의 전반직인 기능블럭도로서, 회전하는 설비 회전부(1)와, 상기 설비회전부(1)를 지지하는 설비 지지부(2)와, 상기 설비 회전부(1)의 소정 영역에 부착되어 반사광 센서(4)로 부터 방출되는 광을 반사는 반사광부(3)와, 상기 반사광부(3)의 표면으로 부터 반사되는 광을 검출하여 상기 설비 회전부(1)의 회전수에 상응하는 전기적 신호의 펄스를 출력하는 반사광 센서(4)와, 상기 반사광센서(4)로 부터 출력되는 펄스의 간격 시간을 측정하여 설비회전부(1)의 회전 RPM을 출력하는 펄스 간격시간 측정부(5)와, 통상의 키 보드 작업에 의해 기준 RPM을 설정하는 기준 RPM입력부(7)와, 상기 펄스간격시간 측정부(5)로부터 입력되는 회전 RPM과 상기 기준 RPM입력부(7)로 부터 입력되는 기준 RPM의 속도비를 출력하는 제산부(6)와, 상기 제산부(6)의 출력을 비교하여 1+α보다 작고 1-α보다 큰 범위에만 있는 상기 제산부(6)의 출력을 펄스 발생기(9)에 전달하는 비교기(8)와, 상기 비교기(8)의 출력에 상응하는 펄스를 출력하는 펄스 발생기(9)와, 상기 펄스 발생기(9)의 펄스를 클럭신호를 입력하여 설비 회전부(1)의 진동을 검출하는 진동센서(11)의 출력신호를 포함하여 이루어진다

이하, 이들의 작용효과를 설명한다.

설비 지지부(2)에 지지되어 회전하는 설비 회전부(1)가 1회전 하면 반사광 센서(4)에서 방출되는 광은 상기 설비 회전부(1)에 부착된 반사용지(3)로부터 1회 반사되어 상기 반사광센서(4)에 검출된다.

따라서 상기 반사광 센서(4)는 상기 설비 회전부(1)의 회전수에 해당하는 동수의 반사광을 검출하고, 상기 반사광이 검출되는 회수의 전기적 신호 즉, 펄스를 출력한다. 펄스간격시간 측정기(5)는 상기 펄스 신호를 입력하여 각 펄스신호의 간격시간을 측정한다. 한편, 상기 측정된 간격시간의 역수는 설비 회전부(1)의 1초당 회전수가 되고, 1분당 회전수(RPM)는 1초당 회전수에 60을 곱하면 된다. 그러므로 펄스 간격시간 측정기(5)는 일반적으로 펄스 간격시간을 측정하여 설비 회전부(1)의 회전 RPM을 출력하거나 퍽스간격시간만율 측정하여 출력하기도 한다.

펄스 간격측정기 (5)는 설비회전부(1)의 회전 RPM을 제산부(6)의 피젯수로 출력한다.

그리고, 기준 RPM입력부(7)는 통상의 키보드(Key board)작업에 의해 주가동 회전 RPM 또는 진단하고자 하는 회전 RPM을 기준 RPM으로 설정하고 상기 설정된 기준 RPM을 상기 제산부(6)의 젯수로 출력한다.

이와같이 상기 제반부(6)는 상기 펄스간격시간 측정부(5)로 부터 입력된 설비 회전부(1)의 회전 RPM을 피젯수로 하고 상기 기준 RPM 입력부(7)로 부터 입력된 기준 RPM의 갯수로 하여 나누어진 회전속도비를 비교기(8)로 출력한다.

비교기(8)는 통상의 연산중폭기 (OP AMP)로 구성되며, 기준 RPM입력부(7)에서 설정된 기준 RPM과 반사광 센서(4)를 이용하여 측정된 설비 회전부(1)의 회전 RPM을 비교한다.

따라서 상기 비교기(8)는 제산부(6)의 출력인 회전속도비가 1+α보다 작고 1-α보다 큰 범위에 있으며 상기 제산부(6)의 출력을 펄스 발생기(9)에 전달하고 그 이외의 범위에 있는 상기 제산부(6)의 출력을 펄스 발생기(9)에 전달하지 않는다.

한편, 특정주파수의 진동들은 설비 고유의 진동전달 특성에 의하여 그 진동 주파수의 간과 크기가 변화할 수 있으므로 변화하지 않는 범위를 각 설비별로 사전 측정하여 "α"로 정의한다.

펄스 발생기(9)는 상기 비교기(8)로 부터 출력되는 출력을 입력하여 상기 출력에 상응하는 펄스를 클럭신호로서 진단수행부(10)에 출력한다.

이와같이 신호처리장치의 변속 구동범위의 중간에 해당하는 기준 RPM을 통상의 키보드 작업으로 입력하여 실측 펄스간격과 나누어 회진속도비를 구하되, 이 회전속도비가 1+α보다 작고 1-α보다 큰 범위를 벗어나면 상기 진동을 진단하는 진단수행부(10)에 상기 펄스 발생기(9)로 부터 클럭신호가 입력되지 않고, 상기 1+α 보다 작고 1-α보다 큰 범위내에 들면 속도비가 1일때 80KHz를 기준으로 하여 0.8일때 64KHz, 1.2일때 96KHz의 펄스를 비례적으로 출력하여 상기 진단수행부(10)에 입력시켜 상기 설비 지지부(2)의 설비 회전부(1)상부에 붙어있는 진동센서(11)로 부터의 진동신호를 분석한다.

이와같이 반사광감지수단과 진동센서 수단에 의해 입력회전속도에 대한 신호 펄스를 비례적으로 발생시킴으로써 제2도에 도시된 바와같이 저속회전과 고속 회전 및 중속회전에 따라 각기 다르게 샘플링된 회전속도의 실제값을 동일주기의 동일 회전속도에서 회전신호로 처리하며, 또한 입력회전수가 기준간이 되므로 회전수측 정의 어려움과 신호처리의 어려움이 제거된다.

그리고, 상기 비교기에 의해 (1+α보다 작고 1-α보다 큰 범위의 회전속도비)X기준 회전수의 범위에만 있는 신호만 분석하게 함으로써 고유진동수 통과로 인한 진동 급상승 부위의 신호를 측정하지 않도록 하고, 따라서, 진동간 관리수준을 향상하게 된다.

본 고안에서 사용한 상기 반사광센서 수단이외에 다른 회전감지 입력수단을 사용해도 장치기능상 변화가 없으며, 동일 각도로 반사용지를 다수개 부착하며 신호예비처리기능을 향한충 더 향상시킬수 있다.

Claims (2)

1. 회전하는 설비 회전부(1)와, 상기 설비회전부(1)를 지지하는 설비 지지부(2)와, 상기 설비 회전부(1)의 소정 영역에 부착되어 반사광 센서(4)로 부터 방출되는 광을 반사는 반사광부(3)와, 상기 반사광부(3)의 표면으로 부터 반사되는 광을 검출하여 상기 설비 회전부(1)의 회전수에 상응하는 전기적 신호의 펄스를 출력하는 반사광 센서(4)와, 상기 반사광센서(4)로 부터 출력되는 펄스의 간격시간을 측정하여 설비회전부(1)의 회전 RPM을 출력하는 펄스 간격시간 측정부(5)와, 통상의 키 보드 작업에 의해 기준 RPM을 설정하는 기준 RPM 입력부(7)와, 상기 펄스간격시간 측정부(5)로부터 입력되는 회전 RPM과 상기 기준 RPM입력부(7)로 부터 입력되는 기준 RPM의 속도비틀 출력하는 제산부(6)와, 상기 제산부(6)의 출력을 비교하여 1+α보다 작고 1-α보다 큰 범위에만 있는 상기 제산부(6)의 출력을 펄스 발생기 (9)에 전달하는 비교기(8)와, 상기 비교기(8)의 출력에 상응하는 펄스를 출력하는 펄스 발생기(9)와, 상기 펄스 발생기(9)의 펄스를 클럭신호를 입력하여 설비 회전부(1)의 진동을 검출하는 진동센서(11)의 출력신호를 분석하는 진동진단 수행부(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전설비의 진단을 위한 예비신호 처리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 펄스 발생기(9)의 출력은 회전속도비가 1+α보다 작고 1-α보다 큰 범위중 1일때 80KHz를 기준으로 하여, 0.8일때 64KHz, 1.2일때 96KHz의 펄스를 비례적으로 출력하도록 한 것을 특징으로 하는 회전설비의 진단을 위한 예비신호 처리장치.