WO2024143934A1 - 절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법에 관한 것으로, 기기에서 측정한 시간의 흐름에 따른 에너지 파형에서 다수의 에너지 값이 포함되는 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 검출구간 내의 각 에너지 값과 이전 에너지 값과의 차이값을 산출하여 절대값으로 합산한 절대 차이값에 대한 기울기 정보를 기반으로 임계값을 설정하여, 기기의 실시간 구동상태에서 각 검출구간의 절대 차이값에 대한 기울기 값이 임계값을 초과하면 기기를 다소 불안정한 상태로 검출 경보하여 기기의 고장이 발생하기 전에 미리 교체나 수리 등의 관리를 유도하는 방식으로 갑작스런 기기의 고장으로 설비의 가동이 중단되어 발생하는 경제적 손실이 미연에 방지할 수 있다.

Description

절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법

본 발명은 절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기기에서 측정한 시간의 흐름에 따른 에너지 파형에서 다수의 에너지 값이 포함되는 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 검출구간 내의 각 에너지 값과 이전 에너지 값과의 차이값을 산출하여 절대값으로 합산한 절대 차이값에 대한 기울기 정보를 기반으로 임계값을 설정하여, 기기의 실시간 구동상태에서 각 검출구간의 절대 차이값에 대한 기울기 값이 임계값을 초과하면 기기를 다소 불안정한 상태로 검출 경보하여 기기의 고장이 발생하기 전에 미리 교체나 수리 등의 관리를 유도하는 방식으로 갑작스런 기기의 고장으로 설비의 가동이 중단되어 발생하는 경제적 손실이 미연에 방지할 수 있는 절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법에 관한 것이다.

일반적으로 설비의 자동화 공정을 위해 사용되는 각종 기기들은 안정적인 작동이 매우 중요하다.

일 예로, 대규모 생산 공장의 설비에는 수십, 수백 개의 기기가 설치되어 서로 연동 동작하면서 제품을 연속 생산하게 되는데, 만약 다수의 기기 중에서 어느 하나의 기기가 고장이 발생하면 설비의 동작이 전체적으로 중단되는 엄청난 상황이 발생할 수 있다.

이때는 기기의 고장으로 인한 다운 타임의 발생으로 기기의 수리비용뿐만 아니라, 설비가 중단되는 동안 낭비되는 운영비와 비즈니스 효과에 의해 엄청난 손실이 발생될 수밖에 없다.

최근 고용노동부와 산업안전 관리공단의 자료에 따르면 연간 산업 안전사고로 인한 사상자는 총 10만 명 수준으로 집게 되고 있으며, 이를 비용으로 환산시 연간 18조원의 손실이 발생하고 있다고 집계되고 있다.

이러한 예기치 않은 다운 타임 비용을 피하기 위한 방법으로 사전 예지 보전시스템의 도입이 시급한 실정이다. 이미 예지 보전이라는 명목하에 문제점을 개선하고자 노력하고 있으나 보다 효율적인 예지 보전을 위해 더 차원 높은 예지 보전방법의 개발이 필요한 실정이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 기기에서 측정한 시간의 흐름에 따른 에너지 파형에서 다수의 에너지 값이 포함되는 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 검출구간 내의 각 에너지 값과 이전 에너지 값과의 차이값을 산출하여 절대값으로 합산한 절대 차이값에 대한 기울기 정보를 기반으로 임계값을 설정하여, 기기의 실시간 구동상태에서 각 검출구간의 절대 차이값에 대한 기울기 값이 임계값을 초과하면 기기를 다소 불안정한 상태로 검출 경보하여 기기의 고장이 발생하기 전에 미리 교체나 수리 등의 관리를 유도하는 방식으로 갑작스런 기기의 고장으로 설비의 가동이 중단되어 발생하는 경제적 손실이 미연에 방지할 수 있는 절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법을 제공함에 있다.

또한, 상기 검출구간에 포함되는 각 에너지 값에 대한 차이값이 합산된 절대 차이값을 기반으로 기기의 고장 전 에너지 값이 미세하게 흔들리는 이상징후의 추이를 효과적으로 포착할 수 있어 기기의 이상징후를 좀 더 일찍 정확하게 검출할 수 있는 절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법을 제공함에 있다.

또한, 기기에서 발생하는 이상징후를 효율적으로 검색하기 위해 다양한 검출조건을 제시하고, 그 검출조건을 만족하는 경우에 기기를 이상상태로 검출함으로, 기기에서 발생되는 이상징후를 매우 정밀하고 효과적으로 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 검출결과에 대한 우수한 신뢰도를 확보할 수 있는 절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법은 구동 상태의 기기에서 측정한 시간의 흐름에 따른 에너지 크기의 변화 정보를 수집하되, 설정된 단위 시간 간격으로 에너지 값을 반복적으로 측정하는 정보 수집단계(S10);와, 상기 정보 수집단계(S10)에서 수집되는 시간의 흐름에 따른 에너지 크기의 변화 정보를 나타낸 에너지 파형에서 적어도 둘 이상의 에너지 값이 포함되는 단위 시간 간격의 검출구간을 반복적으로 구획하는 구간 구획단계(S20);와, 상기 검출구간에 포함된 각각의 에너지 값을 이전의 에너지 값과의 차이를 검출 수집하고, 그 수집된 각 차이값을 절대값으로 합산하여 각 검출구간에 대한 절대 차이값을 수집하되, 그 수집되는 검출구간의 절대 차이값을 시간의 흐름에 따라 순차적으로 배치하고, 그 배치된 절대 차이값과 인접하는 다른 절대 차이값을 서로 직선으로 반복 연결하여 절대 차이값에 대한 직선의 기울기를 반복적으로 수집하는 차이값 수집단계(S30);와, 상기 차이값 수집단계(S30)에서 수집되는 검출구간의 절대 차이값에 대한 기울기 정보를 기반으로 절대 차이값의 기울기에 대한 기울기 임계값을 설정하는 설정단계(S40);와, 기기의 실시간 구동상태에서 측정한 에너지 파형에서 단위 시간 간격의 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 검출구간의 절대 차이값을 시간의 흐름에 따라 배치한 후, 그 배치된 절대 차이값과 인접하는 다른 절대 차이값을 연결하는 직선의 기울기 값이 상기 기울기 임계값을 초과하면 경보하여 기기의 점검 관리를 유도하는 검출단계(S50);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 검출단계(S50)는 기기의 실시간 구동상태에서 반복 검출되는 검출구간의 절대 차이값을 서로 연결하는 직선의 기울기를 적어도 둘 이상 포함되는 단위 시간의 기울기 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 상기 기울기 검출구간에 포함되는 직선 기울기들을 평균한 평균 기울기 값이 상기 설정단계(S40)에서 설정한 기울기 임계값을 초과하면 경보하여 기기의 점검 관리를 유도하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차이값 수집단계(S30)는 반복적으로 수집되는 검출구간의 절대 차이값을 시간의 흐름에 따라 순차적으로 배치하되, 상기 절대 차이값이 적어도 둘 이상 포함되는 단위 시간의 면적 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 상기 면적 검출구간의 적분 면적값을 검출 수집하며, 상기 설정단계(S40)는 상기 차이값 수집단계(S30)에서 수집되는 면적 검출구간의 절대 차이값에 대한 적분 면적값 정보를 기반으로 적분 면적값에 대한 면적 임계값을 설정하며, 상기 검출단계(S50)는 기기의 실시간 구동상태에서 측정한 에너지 파형에서 단위 시간 간격의 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 검출구간의 절대 차이값을 시간의 흐름에 따라 배치한 후, 그 배치된 절대 차이값이 적어도 둘 이상 포함되는 면적 검출구간의 적분 면적값이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 면적 임계값을 초과하면 경보하여 기기의 점검 관리를 유도하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차이값 수집단계(S30)는 반복적으로 수집되는 검출구간의 절대 차이값이 다수 포함되는 단위 시간의 분포 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 분포 검출구간에 포함된 절대 차이값으로 절대 분포도를 반복적으로 구축하며, 상기 설정단계(S40)는 상기 차이값 수집단계(S30)에서 수집 구축되는 절대 분포도에서 절대 차이값의 분포 확률이 높은 구간을 안전구간으로 임의 설정하고, 그 설정된 안전구간 외의 구간 중에서 선택되는 어느 하나의 구간 또는 둘 이상의 구간을 경보구간으로 설정하며, 상기 검출단계(S50)는 기기의 실시간 구동상태에서 측정한 에너지 파형에서 단위 시간 간격의 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 검출구간의 절대 차이값이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 절대 분포도의 경보구간에 해당하면 경보하여 기기의 점검 관리를 유도하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 설정단계(S40)는 상기 차이값 수집단계(S30)에서 수집 구축되는 절대 분포도의 정보를 기반으로 절대 분포도에서 경보구간의 분포 확률에 대한 분포 임계값을 설정하며, 상기 검출단계(S50)는 기기의 실시간 구동상태에서 반복 검출되는 검출구간의 절대 차이값이 다수 포함되는 분포 검출구간을 반복 구획하며, 그 구획된 분포 검출구간의 절대 차이값들을 기반으로 구축되는 실시간 절대 분포도의 경보구간의 분포 확률이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 분포 임계값을 초과하면 기기의 점검 관리를 유도하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차이값 수집단계(S30)는 반복적으로 수집되는 검출구간의 절대 차이값만을 수집하며, 상기 설정단계(S40)는 상기 차이값 수집단계(S30)에서 수집되는 검출구간에 대한 절대 차이값 정보를 기반으로 검출구간의 절대 차이값에 대한 차이 임계값을 설정하며, 상기 검출단계(S50)는 기기의 실시간 구동상태에서 측정한 에너지 파형에서 단위 시간 간격의 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 검출구간의 절대 차이값이 상기 차이 임계값을 초과하면 경보하여 기기의 점검 관리를 유도하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차이값 수집단계(S30)는 반복적으로 수집되는 검출구간의 절대 차이값이 적어도 둘 이상 포함되는 단위 시간의 평균 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 평균 검출구간의 절대 차이값들의 평균값을 검출 수집하며, 상기 설정단계(S40)는 상기 차이값 수집단계(S30)에서 수집되는 평균 검출구간의 절대 차이값에 대한 평균값 정보를 기반으로 평균 검출구간의 평균값에 대한 평균 임계값을 설정하며, 상기 검출단계(S50)는 기기의 실시간 구동상태에서 측정한 에너지 파형에서 반복적으로 수집되는 적어도 둘 이상의 절대 차이값이 포함되는 평균 검출구간의 평균값을 검출하고, 그 검출된 평균값이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 평균 임계값을 초과하면 경보하여 기기의 점검 관리를 유도하는 것을 특징으로 한다.

또한, 기기로부터 측정 수집되는 에너지는 기기의 구동에 소모되는 전류, 기기 구동시 발생되는 진동, 기기 구동시 발생되는 소음, 기기로 공급되는 전원의 주파수, 기기 구동시 기기의 온도, 습도, 압력 중에서 어느 하나가 선택 사용되는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법에 의하면, 기기에서 측정한 시간의 흐름에 따른 에너지 파형에서 다수의 에너지 값이 포함되는 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 검출구간 내의 각 에너지 값과 이전 에너지 값과의 차이값을 산출하여 절대값으로 합산한 절대 차이값에 대한 기울기 정보를 기반으로 임계값을 설정하여, 기기의 실시간 구동상태에서 각 검출구간의 절대 차이값에 대한 기울기 값이 임계값을 초과하면 기기를 다소 불안정한 상태로 검출 경보하여 기기의 고장이 발생하기 전에 미리 교체나 수리 등의 관리를 유도하는 방식으로 갑작스런 기기의 고장으로 설비의 가동이 중단되어 발생하는 경제적 손실이 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 검출구간에 포함되는 각 에너지 값에 대한 차이값이 합산된 절대 차이값을 기반으로 기기의 고장 전 에너지 값이 미세하게 흔들리는 이상징후의 추이를 효과적으로 포착할 수 있어 기기의 이상징후를 좀 더 일찍 정확하게 검출할 수 있는 효과가 있다.

또한, 기기에서 발생하는 이상징후를 효율적으로 검색하기 위해 다양한 검출조건을 제시하고, 그 검출조건을 만족하는 경우에 기기를 이상상태로 검출함으로, 기기에서 발생되는 이상징후를 매우 정밀하고 효과적으로 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 검출결과에 대한 우수한 신뢰도를 확보할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법의 블럭도이다.

도 2 내지 도 16은 도 1에 도시된 절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.

도 1 내지 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법을 도시한 것으로, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법의 블럭도를, 도 2 내지 도 16은 도 1에 도시된 절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법을 설명하기 위한 도면을 각각 나타낸 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법(100)은 정보 수집단계(S10)와, 구간 구획단계(S20)와, 차이값 수집단계(S30)와, 설정단계(S40)와, 검출단계(S50)를 포함하고 있다.

상기 정보 수집단계(S10)는 구동 상태의 기기에서 측정한 시간의 흐름에 따른 에너지 크기의 변화 정보를 수집하되, 설정된 단위 시간 간격으로 에너지 값을 반복적으로 측정하는 단계이다.

여기서, 상기 정보 수집단계(S10)에서 구동하는 기기로부터 측정 수집되는 에너지로는 기기의 구동에 소모되는 전류, 기기 구동시 발생되는 진동, 기기 구동시 발생되는 소음, 기기로 공급되는 전원의 주파수, 기기 구동시 기기의 온도, 습도, 압력 등에서 어느 하나가 선택 사용될 수 있는데, 본 발명의 절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법(100)에서는 기기로부터 측정되는 에너지로 기기의 구동에 소모되는 전류를 선택 사용하도록 하나, 이러한 전류로 한정하여 선택 사용하는 것은 물론 아니다.

즉, 상기 정보 수집단계(S10)에서는 구동 상태의 기기에서 소모되는 전류 크기(값)의 변화 정보를 시간의 흐름을 따라 수집하면, 도 2에 도시된 바와 같은 전류(에너지) 파형으로 수집될 수 있으며, 이러한 전류 파형으로부터 단위 시간 간격으로 전류 값(에너지 값)을 반복적으로 측정 수집하도록 한다.

일 예로, 단위 시간 간격이 1분으로 설정되면 1분 간격으로 전류 파형으로부터 1분 간격으로 전류 값을 반복적으로 측정 수집하게 되며, 이렇게 수집되는 전류 값의 정보는 후설될 상기 설정단계(S40)에서 기기의 이상징후를 검출하기 위해 설정되는 다양한 임계값의 기반이 된다.

여기서, 상기 전류 값을 측정하는 단위 시간 간격은 기기의 종류, 기기가 사용되는 주변의 환경, 여건 등 다양한 사항을 고려하여 다양한 시간 간격으로 설정될 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 정보 수집단계(S10)에서 기기로부터 측정 수집되는 전류 파형은 설명의 편의를 위해 전류 값이 일정한 범위를 연속 유지하는 상태, 즉 기기의 구동이 시작되어 기기의 작동이 안정화된 상태에서 기기로부터 측정 수집하도록 하였으나, 기기의 다양한 상태에서 전류 파형을 측정 수집할 수 있음은 물론이다.

상기 구간 구획단계(S20)는 상기 정보 수집단계(S10)에서 수집되는 시간의 흐름에 따른 에너지 크기의 변화 정보를 나타낸 에너지 파형에서 적어도 둘 이상의 에너지 값이 포함되는 단위 시간 간격의 검출구간을 반복적으로 구획하는 단계이다.

여기서, 전류 파형에서 단위 시간 간격으로 반복적으로 구획 형성되는 검출구간은 후설될 상기 차이값 수집단계(S30)에서 차이값을 수집하기 위한 것으로 설명의 편의를 위해, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 검출구간의 단위 시간 간격을 10분으로 설정하여 상기 검출구간에 총 10개의 전류 값이 포함되도록 하는데, 이러한 검출구간에 대한 단위 시간 간격은 기기의 종류, 기기가 사용되는 주변의 환경, 여건 등 다양한 사항을 고려하여 다양한 단위 시간 간격으로 설정되어 검출구간에 다양한 개수의 전류 값이 포함될 수 있도록 함은 물론이다.

상기 차이값 수집단계(S30)는 상기 검출구간에 포함된 각각의 에너지 값을 이전의 에너지 값과의 차이를 검출 수집하고, 그 수집된 각 차이값을 절대값으로 합산하여 각 검출구간에 대한 절대 차이값을 수집하되, 그 수집되는 검출구간의 절대 차이값을 시간의 흐름에 따라 순차적으로 배치하고, 그 배치된 절대 차이값과 인접하는 다른 절대 차이값을 서로 직선으로 반복 연결하여 절대 차이값에 대한 직선의 기울기를 반복적으로 수집하는 단계이다.

즉, 도 4에 상기 검출구간에 포함되는 10개의 전류 값을 순차적으로 제1전류 값, 제2전류 값, …, 제10전류 값이라고 하면, 상기 제1전류 값은 이전 전류 값이 존재하지 않으므로 제외하고 상기 제2전류 값은 이전의 제1전류 값과의 차이를 산출하여 차이값을 수집하고, 상기 제3전류 값은 이전의 제2전류 값과의 차이를 산출하여 차이값을 수집하고, 반복하여 상기 제4전류 값, 제5전류 값, …, 제10전류 값에 대한 차이값을 각각 산출 수집하는데, 이렇게 산출 수집되는 각 전류 값에 대한 차이값은 양수의 값 또는 음수의 값이 될 수 있지만 모두 절대값으로 변환하여 합산하고, 그 합산된 값을 상기 검출구간에 대한 절대 차이값으로 한다.

여기서, 상기 검출구간의 차이값을 합산하고, 그 총 합산된 값을 절대 차이값으로 검출 적용하였으나, 상기 검출구간의 차이값이 합산된 값을 평균한 평균값을 절대 차이값으로 검출 적용할 수도 있다.

그런 후, 도 5에 도시된 바와 같이 각 검출구간의 절대 차이값을 시간의 흐름에 따라 배치하고, 그 배치된 절대 차이값을 서로 직선으로 연결하면 소정의 기울기 값을 획득할 수 있으며, 이러한 기울기 값은 기울기가 상승하는 상승 기울기 값(양수)과 기울기가 하강하는 하강 기울기 값(음수)을 포함할 수 있지만 모두 절대값으로 기울기 값을 수치화하여 수집하도록 한다.

이렇게 수집되는 상기 검출구간의 절대 차이값에 대한 기울기 정보는 상기 설정단계(S40)에서 기기의 이상징후를 검출하기 위해 설정되는 기울기 임계값의 기반이 된다.

상기 설정단계(S40)는 상기 차이값 수집단계(S30)에서 수집되는 검출구간의 절대 차이값에 대한 기울기 정보를 기반으로 절대 차이값의 기울기에 대한 기울기 임계값을 설정하는 단계이다.

즉, 상기 검출구간의 절대 차이값의 기울기에 대한 기울기 임계값은 상기 정보 수집단계(S10)와, 구간 구획단계(S20)와, 차이값 수집단계(S30)의 과정을 통해 수집되는 상기 검출구간들의 절대 차이값에 대한 기울기 정보를 기반으로 기기의 고장이 발생하기 전에 비정상적으로 변화되는 검출구간의 기울기 값, 일 예로 기기의 열화, 노후, 이물질의 걸림에 의한 부하 등의 상황에서 기기에서 비정상적으로 변화되는 값을 기반으로 설정하게 됨은 물론이다.

여기서, 임계값은 적어도 둘 이상의 임계값, 예를 들어 경보 임계값, 위험 임계값 등으로 구분하여 설정하여 경보에 대한 수위를 다양하게 형성하여 기기의 이상징후를 보다 정밀하게 경보할 수 있음은 물론이다.

상기 검출단계(S50)는 기기의 실시간 구동상태에서 측정한 에너지 파형에서 단위 시간 간격의 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 검출구간의 절대 차이값을 시간의 흐름에 따라 배치한 후, 그 배치된 절대 차이값과 인접하는 다른 절대 차이값을 연결하는 직선의 기울기 값이 상기 기울기 임계값을 초과하면 경보하여 기기의 점검 관리를 유도하는 단계이다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이 실시간 기기로부터 측정 수집되는 전류(에너지) 파형에서 반복 구획되는 검출구간은 총 10개의 전류 값이 포함될 수 있도록 상기 구간 구획단계(S20)의 검출구간과 같이 10분 간격으로 구획됨은 물론이며, 이때 각 검출구간의 전류 값을 기반으로 절대 차이값을 산출하고, 그 산출된 절대 차이값을 시간의 흐름에 따라 순차적으로 배치한 후, 그 배치된 절대 차이값을 서로 직선으로 연결하여 반복적으로 절대 차이값을 연결하는 직선의 기울기 값을 검출하되, 그 검출되는 기울기 값이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 기울기 임계값을 초과하지 않으면 기기를 안정적인 상태로 검출하고, 반대로 기기의 실시간 기울기 값이 상기 기울기 임계값을 초과하면 기기를 다소 불안정한 상태로 검출 경보하여 기기의 고장이 발생하기 전에 미리 교체나 수리 등의 관리를 유도하는 방식으로 갑작스런 기기의 고장으로 설비의 가동이 중단되어 발생하는 경제적 손실이 미연에 방지될 수 있도록 한다.

여기서, 상기 검출구간에 포함되는 각 전류 값에 대한 차이값이 합산된 절대 차이값은 기기의 고장 전에 전류(에너지) 값이 다소 미세하게 흔들리는 불안정한 상태를 효과적으로 반영할 수 있어 상기와 같은 예지 보전방법을 통해 기기의 고장 전 이상징후를 좀 더 일찍 정확하게 검출할 수 있도록 한다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 검출단계(S50)는 기기의 실시간 구동상태에서 반복 검출되는 검출구간의 절대 차이값을 서로 연결하는 직선의 기울기를 적어도 둘 이상 포함되는 단위 시간의 기울기 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 상기 기울기 검출구간에 포함되는 직선 기울기들을 평균한 평균 기울기 값이 상기 설정단계(S40)에서 설정한 기울기 임계값을 초과하면 경보하여 기기의 점검 관리를 유도할 수 있다.

여기서, 설명의 편의를 위해 상기 기울기 검출구간의 평균 기울기 값을 상기 설정단계(S40)에서 미리 설정된 기울기 임계값과 대비하여 기기의 이상징후를 검출하도록 하였으나, 평균 기울기 값에만 적용될 수 있도록 별도의 기울기 임계값을 상기 설정단계(S40)에서 독립적으로 설정 사용할 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 차이값 수집단계(S30)는 반복적으로 수집되는 검출구간의 절대 차이값을 시간의 흐름에 따라 순차적으로 배치하되, 상기 절대 차이값이 적어도 둘 이상 포함되는 단위 시간의 면적 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 상기 면적 검출구간의 적분 면적값을 검출 수집한다.

즉, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 면적 검출구간에 포함되는 절대 차이값을 연결하는 파형 내부의 면적을 측정하여 상기 면적 검출구간의 적분 면적값을 반복하여 검출 수집함은 물론이다.

이렇게 수집되는 상기 면적 검출구간의 적분 면적값 정보는 상기 설정단계(S40)에서 기기의 이상징후를 검출하기 위해 설정되는 면적 임계값의 기반이 된다.

그런 후, 상기 설정단계(S40)는 상기 차이값 수집단계(S30)에서 수집되는 면적 검출구간의 절대 차이값에 대한 적분 면적값 정보를 기반으로 적분 면적값에 대한 면적 임계값을 설정하며,

상기 검출단계(S50)는 기기의 실시간 구동상태에서 측정한 에너지 파형에서 단위 시간 간격의 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 검출구간의 절대 차이값을 시간의 흐름에 따라 배치한 후, 그 배치된 절대 차이값이 적어도 둘 이상 포함되는 면적 검출구간의 적분 면적값이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 면적 임계값을 초과하면 경보하여 기기의 점검 관리를 유도한다.

즉, 도 9에 도시된 바와 같이 실시간 기기로부터 측정 수집되는 각 검출구간의 절대 차이값을 적어도 둘 이상 포함하는 면적 검출구간을 반복적으로 구획하며, 그 구획된 실시간 상기 면적 검출구간의 적분 면적값이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 면적 임계값을 초과하면 기기를 다소 불안정한 상태로 검출 경보하여 기기의 고장이 발생하기 전에 미리 교체나 수리 등의 관리를 유도하는 방식으로 갑작스런 기기의 고장으로 설비의 가동이 중단되어 발생하는 경제적 손실이 미연에 방지될 수 있도록 한다.

한편, 상기 차이값 수집단계(S30)는 반복적으로 수집되는 검출구간의 절대 차이값이 다수 포함되는 단위 시간의 분포 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 분포 검출구간에 포함된 절대 차이값으로 절대 분포도를 반복적으로 구축한다.

즉, 상기 분포 검출구간에 포함되는 다수의 절대 차이값을 기반으로 분포도를 구축하면, 도 10에 도시된 바와 같은 절대 분포도가 구축될 수 있다.

여기서, 상기 분포 검출구간에 대한 절대 분포도가 반복 구축되고, 그 구축되는 절대 분포도 정보는 상기 설정단계(S40)에서 기기의 이상징후를 검출하기 위해 분포도의 안전 및 경보구간을 설정하는 기반이 된다.

그런 후, 상기 설정단계(S40)는 상기 차이값 수집단계(S30)에서 수집 구축되는 절대 분포도에서 절대 차이값의 분포 확률이 높은 구간을 안전구간으로 임의 설정하고, 그 설정된 안전구간 외의 구간 중에서 선택되는 어느 하나의 구간 또는 둘 이상의 구간을 경보구간으로 설정한다.

여기서, 도 11에 도시된 바와 같이 상기 절대 분포도에서 분포 확률이 높은 안전구간에 해당하는 절대 차이값은 기기의 상태가 다소 안정적인 값으로 볼 수 있으며, 분포 확률이 낮은 경보구간에 해당하는 절대 차이값은 기기의 상태가 다소 불안정한 값으로 볼 수 있다.

따라서 절대 분포도를 안전구간과 경보구간으로 구획하면, 안전구간은 기기가 안정된 상태의 절대 차이값이 분포된 영역이며, 경보구간은 기기가 다소 불안정한 상태의 절대 차이값이 분포된 영역이다.

여기서, 상기 경보구간은 상기 안전구간 외의 모든 구간, 즉 상기 안전구간의 양측 구간을 경보구간으로 선택하였으나, 이렇게 선택된 구간으로 한정하여 상기 경보구간을 설정하는 것은 물론 아니다.

그런 후, 상기 검출단계(S50)는 기기의 실시간 구동상태에서 측정한 에너지 파형에서 단위 시간 간격의 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 검출구간의 절대 차이값이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 절대 분포도의 경보구간에 해당하면 경보하여 기기의 점검 관리를 유도한다.

즉, 도 12에 도시된 바와 같이 실시간 기기로부터 측정 수집되는 각 검출구간의 절대 차이값이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 절대 분포도의 경보구간에 해당하면 기기를 다소 불안정한 상태로 검출 경보하여 기기의 고장이 발생하기 전에 미리 교체나 수리 등의 관리를 유도하는 방식으로 갑작스런 기기의 고장으로 설비의 가동이 중단되어 발생하는 경제적 손실이 미연에 방지될 수 있도록 한다.

또한, 상기 설정단계(S40)는 상기 차이값 수집단계(S30)에서 수집 구축되는 절대 분포도의 정보를 기반으로 절대 분포도에서 경보구간의 분포 확률에 대한 분포 임계값을 설정한다.

여기서, 상기 분포 임계값은 절대 분포도에서 구축된 경보구간의 분포 확률이 비정상적으로 증대되면 경보하기 위한 값으로 기기의 종류, 사용환경, 수명 등의 여건을 고려하여 다양한 확률 값으로 설정할 수 있다.

그런 후, 상기 검출단계(S50)는 기기의 실시간 구동상태에서 반복 검출되는 검출구간의 절대 차이값이 다수 포함되는 분포 검출구간을 반복 구획하며, 그 구획된 분포 검출구간의 절대 차이값들을 기반으로 구축되는 실시간 절대 분포도의 경보구간의 분포 확률이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 분포 임계값을 초과하면 기기의 점검 관리를 유도한다.

즉, 도 13에 도시된 바와 같이 기기의 실시간 구동상태에서 분포 검출구간 내의 절대 차이값을 기반으로 실시간 절대 분포도를 구축하되, 반복적인 분포 검출구간의 단위 시간 간격으로 실시간 절대 분포도를 반복적으로 구축하며, 이때 구축되는 실시간 절대 분포도의 경보구간에 대한 분포 확률이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 분포 임계값을 초과하면 기기를 다소 불안정한 상태로 검출 경보하여 기기의 고장이 발생하기 전에 미리 교체나 수리 등의 관리를 유도하는 방식으로 갑작스런 기기의 고장으로 설비의 가동이 중단되어 발생하는 경제적 손실이 미연에 방지될 수 있도록 한다.

일 예로, 도 13은 분포 임계값이 10%로 설정되고, 그 설정된 분포 임계값에 대해 기기의 실시간 절대 분포도의 경보구간의 분포 확률을 대비하여 기기의 이상징후를 비교 검출한 것이다.

한편, 상기 차이값 수집단계(S30)는 반복적으로 수집되는 검출구간의 절대 차이값만을 수집하며,

상기 설정단계(S40)는 상기 차이값 수집단계(S30)에서 수집되는 검출구간에 대한 절대 차이값 정보를 기반으로 검출구간의 절대 차이값에 대한 차이 임계값을 설정하며,

상기 검출단계(S50)는 기기의 실시간 구동상태에서 측정한 에너지 파형에서 단위 시간 간격의 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 검출구간의 절대 차이값이 상기 차이 임계값을 초과하면 경보하여 기기의 점검 관리를 유도한다.

즉, 도 14에 도시된 바와 같이 실시간 기기로부터 측정 수집되는 전류 파형에서 반복 구획되는 검출구간의 절대 차이값이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 차이 임계값을 초과하면 기기를 다소 불안정한 상태로 검출 경보하여 기기의 고장이 발생하기 전에 미리 교체나 수리 등의 관리를 유도하는 방식으로 갑작스런 기기의 고장으로 설비의 가동이 중단되어 발생하는 경제적 손실이 미연에 방지될 수 있도록 한다.

또한, 상기 차이값 수집단계(S30)는 반복적으로 수집되는 검출구간의 절대 차이값이 적어도 둘 이상 포함되는 단위 시간의 평균 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 평균 검출구간의 절대 차이값들의 평균값을 검출 수집한다.

즉, 도 15에 도시된 바와 같이 다수의 절대 차이값이 포함되는 평균 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 평균 검출구간의 절대 차이값을 합산 평균한 평균값을 반복 수집하게 되며, 이렇게 수집되는 상기 평균 검출구간의 평균값 정보는 상기 설정단계(S40)에서 기기의 이상징후를 검출하기 위해 설정되는 평균 임계값의 기반이 된다.

그런 후, 상기 설정단계(S40)는 상기 차이값 수집단계(S30)에서 수집되는 평균 검출구간의 절대 차이값에 대한 평균값 정보를 기반으로 평균 검출구간의 평균값에 대한 평균 임계값을 설정하며,

상기 검출단계(S50)는 기기의 실시간 구동상태에서 측정한 에너지 파형에서 반복적으로 수집되는 적어도 둘 이상의 절대 차이값이 포함되는 평균 검출구간의 평균값을 검출하고, 그 검출된 평균값이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 평균 임계값을 초과하면 경보하여 기기의 점검 관리를 유도한다.

즉, 도 16에 도시된 바와 같이 실시간 기기로부터 측정 수집되는 각 검출구간의 절대 차이값을 적어도 둘 이상 포함하는 평균 검출구간을 반복적으로 구획하며, 그 구획된 실시간 상기 평균 검출구간의 절대 차이값에 대한 평균값이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 평균 임계값을 초과하면 기기를 다소 불안정한 상태로 검출 경보하여 기기의 고장이 발생하기 전에 미리 교체나 수리 등의 관리를 유도하는 방식으로 갑작스런 기기의 고장으로 설비의 가동이 중단되어 발생하는 경제적 손실이 미연에 방지될 수 있도록 한다.

상기와 같은 과정으로 기기의 이상징후를 예지하는 본 발명의 절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법(100)은 기기에서 측정한 시간의 흐름에 따른 에너지 파형에서 다수의 에너지 값이 포함되는 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 검출구간 내의 각 에너지 값과 이전 에너지 값과의 차이값을 산출하여 절대값으로 합산한 절대 차이값에 대한 기울기 정보를 기반으로 임계값을 설정하여, 기기의 실시간 구동상태에서 각 검출구간의 절대 차이값에 대한 기울기 값이 임계값을 초과하면 기기를 다소 불안정한 상태로 검출 경보하여 기기의 고장이 발생하기 전에 미리 교체나 수리 등의 관리를 유도하는 방식으로 갑작스런 기기의 고장으로 설비의 가동이 중단되어 발생하는 경제적 손실이 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 검출구간에 포함되는 각 에너지 값에 대한 차이값이 합산된 절대 차이값을 기반으로 기기의 고장 전 에너지 값이 미세하게 흔들리는 이상징후의 추이를 효과적으로 포착할 수 있어 기기의 이상징후를 좀 더 일찍 정확하게 검출할 수 있는 효과가 있다.

또한, 기기에서 발생하는 이상징후를 효율적으로 검색하기 위해 다양한 검출조건을 제시하고, 그 검출조건을 만족하는 경우에 기기를 이상상태로 검출함으로, 기기에서 발생되는 이상징후를 매우 정밀하고 효과적으로 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 검출결과에 대한 우수한 신뢰도를 확보할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것으로 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.

본 발명은 기기의 예지 보전 산업에 이용가능하다.

Claims (8)

1. 각종 설비에 사용되는 기기의 예지 보전방법에 있어서,

   구동 상태의 기기에서 측정한 시간의 흐름에 따른 에너지 크기의 변화 정보를 수집하되, 설정된 단위 시간 간격으로 에너지 값을 반복적으로 측정하는 정보 수집단계(S10);

   상기 정보 수집단계(S10)에서 수집되는 시간의 흐름에 따른 에너지 크기의 변화 정보를 나타낸 에너지 파형에서 적어도 둘 이상의 에너지 값이 포함되는 단위 시간 간격의 검출구간을 반복적으로 구획하는 구간 구획단계(S20);

   상기 검출구간에 포함된 각각의 에너지 값을 이전의 에너지 값과의 차이를 검출 수집하고, 그 수집된 각 차이값을 절대값으로 합산하여 각 검출구간에 대한 절대 차이값을 수집하되, 그 수집되는 검출구간의 절대 차이값을 시간의 흐름에 따라 순차적으로 배치하고, 그 배치된 절대 차이값과 인접하는 다른 절대 차이값을 서로 직선으로 반복 연결하여 절대 차이값에 대한 직선의 기울기를 반복적으로 수집하는 차이값 수집단계(S30);

   상기 차이값 수집단계(S30)에서 수집되는 검출구간의 절대 차이값에 대한 기울기 정보를 기반으로 절대 차이값의 기울기에 대한 기울기 임계값을 설정하는 설정단계(S40); 및

   기기의 실시간 구동상태에서 측정한 에너지 파형에서 단위 시간 간격의 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 검출구간의 절대 차이값을 시간의 흐름에 따라 배치한 후, 그 배치된 절대 차이값과 인접하는 다른 절대 차이값을 연결하는 직선의 기울기 값이 상기 기울기 임계값을 초과하면 경보하여 기기의 점검 관리를 유도하는 검출단계(S50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 검출단계(S50)는 기기의 실시간 구동상태에서 반복 검출되는 검출구간의 절대 차이값을 서로 연결하는 직선의 기울기를 적어도 둘 이상 포함되는 단위 시간의 기울기 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 상기 기울기 검출구간에 포함되는 직선 기울기들을 평균한 평균 기울기 값이 상기 설정단계(S40)에서 설정한 기울기 임계값을 초과하면 경보하여 기기의 점검 관리를 유도하는 것을 특징으로 하는 절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 차이값 수집단계(S30)는 반복적으로 수집되는 검출구간의 절대 차이값을 시간의 흐름에 따라 순차적으로 배치하되, 상기 절대 차이값이 적어도 둘 이상 포함되는 단위 시간의 면적 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 상기 면적 검출구간의 적분 면적값을 검출 수집하며,

   상기 설정단계(S40)는 상기 차이값 수집단계(S30)에서 수집되는 면적 검출구간의 절대 차이값에 대한 적분 면적값 정보를 기반으로 적분 면적값에 대한 면적 임계값을 설정하며,

   상기 검출단계(S50)는 기기의 실시간 구동상태에서 측정한 에너지 파형에서 단위 시간 간격의 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 검출구간의 절대 차이값을 시간의 흐름에 따라 배치한 후, 그 배치된 절대 차이값이 적어도 둘 이상 포함되는 면적 검출구간의 적분 면적값이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 면적 임계값을 초과하면 경보하여 기기의 점검 관리를 유도하는 것을 특징으로 하는 절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 차이값 수집단계(S30)는 반복적으로 수집되는 검출구간의 절대 차이값이 다수 포함되는 단위 시간의 분포 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 분포 검출구간에 포함된 절대 차이값으로 절대 분포도를 반복적으로 구축하며,

   상기 설정단계(S40)는 상기 차이값 수집단계(S30)에서 수집 구축되는 절대 분포도에서 절대 차이값의 분포 확률이 높은 구간을 안전구간으로 임의 설정하고, 그 설정된 안전구간 외의 구간 중에서 선택되는 어느 하나의 구간 또는 둘 이상의 구간을 경보구간으로 설정하며,

   상기 검출단계(S50)는 기기의 실시간 구동상태에서 측정한 에너지 파형에서 단위 시간 간격의 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 검출구간의 절대 차이값이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 절대 분포도의 경보구간에 해당하면 경보하여 기기의 점검 관리를 유도하는 것을 특징으로 하는 절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 설정단계(S40)는 상기 차이값 수집단계(S30)에서 수집 구축되는 절대 분포도의 정보를 기반으로 절대 분포도에서 경보구간의 분포 확률에 대한 분포 임계값을 설정하며,

   상기 검출단계(S50)는 기기의 실시간 구동상태에서 반복 검출되는 검출구간의 절대 차이값이 다수 포함되는 분포 검출구간을 반복 구획하며, 그 구획된 분포 검출구간의 절대 차이값들을 기반으로 구축되는 실시간 절대 분포도의 경보구간의 분포 확률이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 분포 임계값을 초과하면 기기의 점검 관리를 유도하는 것을 특징으로 하는 절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 차이값 수집단계(S30)는 반복적으로 수집되는 검출구간의 절대 차이값만을 수집하며,

   상기 설정단계(S40)는 상기 차이값 수집단계(S30)에서 수집되는 검출구간에 대한 절대 차이값 정보를 기반으로 검출구간의 절대 차이값에 대한 차이 임계값을 설정하며,

   상기 검출단계(S50)는 기기의 실시간 구동상태에서 측정한 에너지 파형에서 단위 시간 간격의 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 검출구간의 절대 차이값이 상기 차이 임계값을 초과하면 경보하여 기기의 점검 관리를 유도하는 것을 특징으로 하는 절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 차이값 수집단계(S30)는 반복적으로 수집되는 검출구간의 절대 차이값이 적어도 둘 이상 포함되는 단위 시간의 평균 검출구간을 반복 구획하고, 그 구획된 평균 검출구간의 절대 차이값들의 평균값을 검출 수집하며,

   상기 설정단계(S40)는 상기 차이값 수집단계(S30)에서 수집되는 평균 검출구간의 절대 차이값에 대한 평균값 정보를 기반으로 평균 검출구간의 평균값에 대한 평균 임계값을 설정하며,

   상기 검출단계(S50)는 기기의 실시간 구동상태에서 측정한 에너지 파형에서 반복적으로 수집되는 적어도 둘 이상의 절대 차이값이 포함되는 평균 검출구간의 평균값을 검출하고, 그 검출된 평균값이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 평균 임계값을 초과하면 경보하여 기기의 점검 관리를 유도하는 것을 특징으로 하는 절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   기기로부터 측정 수집되는 에너지는 기기의 구동에 소모되는 전류, 기기 구동시 발생되는 진동, 기기 구동시 발생되는 소음, 기기로 공급되는 전원의 주파수, 기기 구동시 기기의 온도, 습도, 압력 중에서 어느 하나가 선택 사용되는 것을 특징으로 하는 절대편차를 이용한 기기의 예지 보전방법.

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