산업용 배기 팬 밸런싱: 이론부터 실제까지 완벽한 가이드

섹션 1: 불균형의 기본 원칙 - "이유" 이해

회전 질량의 균형을 맞추는 것은 산업 장비의 유지 관리 및 수리에서 핵심 작업 중 하나이며 특히 배기 밸런싱 과도한 진동과 관련된 문제를 효과적이고 정보에 기반하여 제거하기 위해서는 불균형의 근본 원인인 물리적 과정, 그 종류, 원인 및 파괴적인 결과에 대한 심도 있는 이해가 필요합니다.

1.1. 불균형의 물리학: 진동의 과학

이상적인 세계에서는 배기 팬 임펠러와 같은 회전체는 완벽하게 균형을 이루고 있을 것입니다. 기계적 관점에서 이는 주 관성 중심축이 기하학적 회전축과 완전히 일치한다는 것을 의미합니다. 그러나 실제로는 제조상의 결함과 작동상의 요인으로 인해 로터의 질량 중심이 회전축에 대해 어긋나는 불균형 상태가 발생합니다.

이러한 불균형한 로터가 회전하기 시작하면, 이러한 질량 편차가 원심력을 발생시킵니다. 이 힘은 회전축에 수직으로 작용하여 축을 통해 베어링 지지대, 그리고 전체 구조물로 전달되면서 방향이 지속적으로 변합니다. 이러한 순환력이 진동의 근본 원인입니다.

여기서 F는 원심력이고, m은 불평형 질량의 크기이며, ω는 각속도이고, r은 회전축에서 불평형 질량까지의 거리(편심)입니다.

이 관계의 핵심은 관성력이 회전 속도의 제곱(ω²)에 비례하여 증가한다는 것입니다. 이는 다음과 같은 측면에서 매우 중요한 의미를 갖습니다. 배기 밸런싱 절차. 예를 들어, 배기 팬 속도를 두 배로 높이면 진동력이 네 배 증가합니다. 이러한 비선형적인 증가는 저속에서는 정상적으로 작동하는 배기 팬이 주파수 변환기를 통해 제어되는 경우처럼 공칭 속도 또는 증가 속도에 도달하면 심각한 진동 수준을 보일 수 있는 이유를 설명합니다.

1.2. 불균형의 분류: 세 가지 유형의 문제

로터 불균형은 관성축과 회전축의 상호 배치에 따라 크게 세 가지 유형으로 구분된다.

정적 불균형(힘/정적 불균형)

정의: 관성축이 회전축과 평행하게 이동할 때 발생합니다. 이는 로터에 "무거운 점"이 하나 있는 것으로 시각화할 수 있습니다.

진단: 이러한 유형의 불균형은 정지 상태에서도 나타난다는 점에서 독특합니다. 이러한 로터를 마찰력이 낮은 수평 지지대("나이프 에지"라고 함)에 놓으면 중력에 의해 항상 회전하다가 무거운 뾰족한 부분이 아래로 향하게 됩니다.

보정: 확인된 무거운 지점의 반대쪽 180도 방향에 있는 한 평면에 교정 질량을 추가(또는 제거)하여 비교적 간단하게 제거할 수 있습니다. 정적 불균형은 길이 대 직경(L/D) 비율이 낮은(예: 0.5 미만) 좁은 원반형 로터의 특징입니다.

부부 불균형

정의: 관성축이 로터의 질량 중심에서 회전축과 교차할 때 발생합니다. 물리적으로 이는 로터 길이를 따라 서로 다른 두 평면에 위치한 두 개의 동일한 불균형 질량이 서로 180도 각도로 배치된 것과 같습니다.

진단: 정적 상태에서는 이러한 로터가 균형을 이루고 있어 특정 위치를 차지하려 하지 않습니다. 그러나 회전하는 동안 이 두 질량은 로터를 회전축에 수직으로 회전시키는 "흔들림" 또는 "흔들림" 모멘트를 생성하여 지지대에 강한 진동을 유발합니다.

보정: 이 순간을 보상하기 위해 최소한 두 평면에서 수정이 필요합니다.

동적 불균형

       

정의: 이는 실무에서 가장 일반적이고 자주 발생하는 사례로, 관성축이 회전축과 평행하거나 교차하지 않고 공간적으로 기울어지는 경우입니다. 동적 불균형은 항상 정적 불균형과 커플 불균형의 조합으로 나타납니다.

진단: 로터 회전 중에만 나타납니다.

보정: 동시에 힘과 모멘트 성분을 보상하기 위해 최소한 두 개의 보정 평면에서 균형을 맞춰야 합니다.

1.3. 문제의 근본 원인: 불균형은 어디에서 오는가?

불균형의 원인은 특히 다음과 같은 두 가지 큰 그룹으로 나눌 수 있습니다. 배기 밸런싱 응용 프로그램:

운영적 요인(가장 일반적):

• 재료 축적: 오염된 환경에서 배기 팬이 작동하는 가장 흔한 원인입니다. 임펠러 날개에 먼지, 이물질, 페인트, 가공 제품 또는 습기가 고르지 않게 쌓이면 질량 분포가 변합니다.
• 마모 및 부식: 블레이드의 불균일한 연마 마모, 액체 침투로 인한 물방울 침식, 화학적 부식으로 인해 일부 영역에서 질량 손실이 발생하고 결과적으로 불균형이 발생합니다.
• 열 변형: 특히 고온 장비를 장시간 가동 중단하는 동안 로터의 가열 또는 냉각이 고르지 않으면 샤프트나 임펠러가 일시적 또는 영구적으로 구부러질 수 있습니다.
• 균형추 손실: 이전에 설치된 교정추는 진동, 부식 또는 기계적 충격으로 인해 분리될 수 있습니다.

제조 및 조립 결함:

• 제조상의 결함: 재료 불균일성(예: 주조 기공), 기계 가공의 부정확성 또는 임펠러에 대한 블레이드 조립 품질이 좋지 않음.
• 조립 및 설치 오류: 샤프트에 임펠러가 제대로 맞지 않거나, 정렬 불량, 허브 고정이 느슨해짐, 모터와 팬 샤프트가 정렬 불량입니다.
• 관련 구성 요소 문제: 비표준 또는 마모된 구동 벨트 사용, 베어링 결함, 기초에 대한 장치 장착의 느슨함("소프트 풋"으로 알려진 상태).

1.4. 불균형의 결과: 파괴의 연쇄 반응

불균형 문제를 무시하면 기계 장비 구성 요소와 경제적 성과에 영향을 미치는 파괴적인 결과의 연쇄 반응이 발생하며, 특히 배기 시스템에서 매우 중요합니다.

기계적 결과:

• 진동 및 소음: 진동과 소음이 급격히 증가하는 것이 가장 분명한 결과이며, 이는 작업 환경의 악화로 이어지고 오작동의 첫 번째 신호가 됩니다.
• 가속 베어링 마모: 가장 빈번하고, 비용이 많이 들고, 위험한 결과입니다. 원심력에 의한 반복 하중은 전동체와 궤도의 피로 및 파손을 가속시켜 베어링 수명을 수십 배까지 단축시킵니다.
• 피로 파괴: 장시간 진동에 노출되면 금속에 피로가 축적되어 샤프트, 지지 구조, 용접부가 파손되고 심지어 기초에 장치를 고정하는 앵커 볼트가 파손될 수도 있습니다.
• 인접 구성 요소의 손상: 진동은 커플링 연결부, 벨트 구동 장치, 샤프트 씰을 파괴합니다.

경제적 및 운영적 결과:

• 에너지 소비 증가: 모터 에너지의 상당 부분은 공기를 움직이는 데 소모되지 않고 진동을 만드는 데 소모되어 직접적인 재정적 손실을 초래합니다.
• 성능 저하: 진동은 임펠러의 공기역학적 특성을 방해하여 배기 팬에서 생성되는 공기 흐름과 압력이 감소하게 됩니다.
• 긴급 가동 중지 시간: 궁극적으로 불균형은 긴급 장비 중단으로 이어지고, 생산 라인 가동 중단으로 인해 값비싼 수리와 손실이 발생합니다.
• 안전 위협: 심각한 경우에는 고속으로 임펠러가 파괴될 수 있으며, 이는 인명과 건강에 직접적인 위협이 됩니다.

섹션 2: 진동 진단 - 정밀 진단의 기술

정확한 진단은 성공적인 밸런싱의 초석입니다. 질량 교정을 진행하기 전에 불균형이 과도한 진동의 주요 원인임을 확실하게 확립해야 합니다. 이 섹션에서는 문제 감지뿐만 아니라 그 원인을 정확하게 파악할 수 있는 계측 방법에 대해 설명합니다.

2.1. 진동이 항상 불균형인 것은 아닌 이유: 감별 진단

모든 유지보수 전문가가 이해해야 할 핵심 원칙은 과도한 진동은 진단이 아닌 증상이라는 것입니다. 불균형은 배기 팬 진동의 가장 흔한 원인 중 하나이지만, 다른 여러 결함도 유사한 패턴을 유발할 수 있으므로 정비를 시작하기 전에 이를 확인해야 합니다. 배기 밸런싱 일하다.

불균형으로 "가려진" 주요 결함:

• 정렬 불량: 모터와 팬 사이의 축 정렬 불량. 진동 스펙트럼에서 이중 작동 주파수(2배)에서 상당한 피크가 특징이며, 특히 축 방향에서 두드러짐.
• 기계적 느슨함: 베어링 지지 볼트의 풀림, 기초 프레임의 균열. 일련의 작동 주파수 고조파(1배, 2배, 3배 등)로 나타나며, 심한 경우 아고조파(0.5배, 1.5배)로 나타납니다.
• 롤링 베어링 결함: 스폴링, 궤도 또는 구름 요소의 균열. 베어링 형상으로부터 계산된 특징적인 고주파, 비동기(회전 주파수의 배수가 아님) 성분에서 진동이 발생합니다.
• 구부러진 샤프트: 1x(실행 주파수)와 2x(이중 실행 주파수) 모두에서 진동을 생성하여 진단을 매우 복잡하게 만들고 불균형과 정렬 불량을 구별하기 위해 필수적인 위상 분석 적용이 필요합니다.
• 공명: 작동 회전 주파수가 구조물의 고유 진동수 중 하나와 일치할 때 급격하고 다중적인 진동 증폭이 발생합니다. 이러한 매우 위험한 상태는 밸런싱으로도 해결되지 않습니다.

2.2. 전문가 도구 키트: 엔지니어의 눈과 귀

정확한 진동 진단 및 후속 배기 밸런싱 특수 장비가 필요합니다:

• 진동 센서(가속도계): 주요 데이터 수집 수단입니다. 완전한 3차원 기계 진동 영상을 얻기 위해 센서는 베어링 하우징에 서로 수직인 세 방향(수평, 수직, 축)으로 설치됩니다.
• 휴대용 진동 분석기/밸런서: 현대 악기와 같은 발란셋-1A 진동계(전체 진동 레벨 측정), 고속 푸리에 변환(FFT) 스펙트럼 분석기, 위상 계측기, 밸런싱 계산기의 기능을 결합했습니다. 장비 운영 현장에서 직접 완벽한 진단 및 밸런싱을 수행할 수 있습니다.
• 타코미터(광학 또는 레이저): 모든 밸런싱 키트의 필수 구성품입니다. 정밀한 회전 속도 측정 및 위상 측정 동기화에 필수적입니다. 작동을 위해 샤프트 또는 기타 회전 부품에 작은 반사 테이프를 부착합니다.
• 소프트웨어: 특수 소프트웨어를 사용하면 장비 데이터베이스를 유지 관리하고, 시간에 따른 진동 추세를 분석하고, 심층적인 스펙트럼 진단을 수행하고, 작업 보고서를 자동으로 생성할 수 있습니다.

2.3. 진동 스펙트럼 판독(FFT 분석): 기계 신호 해독

가속도계로 측정된 진동 신호는 복소 진폭-시간 의존성을 나타냅니다. 진단에는 이러한 신호가 유용한 정보를 제공하지 못합니다. 핵심 분석 방법은 고속 푸리에 변환(FFT)으로, 복소 시간 신호를 주파수 스펙트럼으로 수학적으로 분해합니다. 스펙트럼은 어떤 주파수에 진동 에너지가 포함되어 있는지를 정확하게 보여주므로, 이러한 진동원을 식별할 수 있습니다.

진동 스펙트럼에서 불균형을 나타내는 주요 지표는 로터 회전 주파수와 정확히 같은 주파수에서 지배적인 피크가 나타나는 것입니다. 이 주파수는 1x로 지정됩니다. 이 피크의 진폭(높이)은 불균형 크기에 정비례합니다.

2.4. 위상 분석의 핵심 역할: 진단 확인

위상 분석은 "불균형" 진단을 확실하게 확인하고 실행 주파수 1x에서 나타나는 다른 결함과 구별하는 데 도움이 되는 강력한 도구입니다.

위상은 본질적으로 동일한 주파수를 가진 두 진동 신호 사이의 시간 관계이며, 각도 단위로 측정됩니다. 이는 서로 다른 기계 지점이 서로에 대해, 그리고 샤프트의 반사 마크에 대해 어떻게 움직이는지를 보여줍니다.

단계별 불균형 유형 결정:

• 정적 불균형: 두 베어링 지지대는 동기적으로, 즉 "동위상"으로 움직입니다. 따라서 두 지지대에서 동일한 반경 방향으로 측정한 위상각 차이는 0°(±30°)에 가깝습니다.
• 부부 또는 동적 불균형: 지지대는 "반대 위상"으로 진동 운동을 수행합니다. 따라서 두 지지대 사이의 위상 차이는 180°(±30°)에 가깝습니다.

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섹션 3: 실용적인 밸런싱 가이드 - 단계별 방법 및 전문가 팁

이 섹션에서는 수행을 위한 세부적이고 단계별 지침을 제공합니다. 배기 밸런싱 작업, 준비 작업부터 다양한 유형의 배기 팬에 대한 전문 기술까지.

3.1. 준비 단계 - 성공의 50%

성공적이고 안전한 결과를 위해서는 질 좋은 준비가 중요합니다. 배기 밸런싱이 단계를 무시하면 종종 잘못된 결과가 나오고 시간 손실이 발생합니다.

안전 우선:

작업을 시작하기 전에 장비의 전원을 완전히 차단해야 합니다. 우발적인 시동을 방지하기 위해 표준 잠금/태그아웃(LOTO) 절차가 적용됩니다. 모터 단자에 전압이 없는지 확인해야 합니다.

청소 및 시각적 검사:

이것은 예비 작업이 아니라 기본 작업입니다. 임펠러에 쌓인 먼지, 이물질, 제품 등을 깨끗이 청소해야 합니다. 많은 경우, 철저한 청소만으로도 불균형을 완전히 제거하거나 크게 줄일 수 있으므로 추가적인 균형 조정이 필요하지 않습니다. 청소 후에는 블레이드, 디스크, 용접부에 균열, 움푹 들어간 부분, 변형, 마모 흔적이 있는지 육안으로 면밀히 검사합니다.

기계적 점검("개입 계층"):

질량 분포를 수정하기 전에 전체 조립품의 기계적 건전성을 검증해야 합니다.

• 볼트 연결 조임: 임펠러를 허브에 고정하는 볼트, 허브를 샤프트에 고정하는 볼트, 베어링 하우징을 프레임에 고정하는 볼트, 프레임의 앵커 볼트를 기초에 고정하는 볼트를 점검하고 필요한 경우 조입니다.
• 기하학 검사: 다이얼 인디케이터를 사용하여 샤프트와 임펠러의 반경 방향 및 축 방향 런아웃을 점검합니다. 또한, 육안 또는 템플릿과 측정 도구를 사용하여 블레이드 정렬 및 받음각의 균일성을 점검합니다.

3.2. 정적 밸런싱: 간단한 경우에 대한 간단한 방법

정적 밸런싱은 동적 밸런싱이 기술적으로 불가능하거나 경제적으로 비실용적일 때 좁고 디스크 모양의 로터(예: L/D 비율이 작은 임펠러)에 적용됩니다.

나이프 에지 방식:

고전적이고 매우 정밀한 방법입니다. 로터(장치에서 분리된 상태)를 완벽하게 수평이고 평행하며 매끄러운 두 개의 프리즘 또는 마찰이 적은 지지대에 놓습니다. 중력에 의해 로터의 "무거운 지점"은 항상 아래쪽을 차지하게 됩니다. 보정 추는 이 지점의 정반대(180°)에 설치합니다. 로터가 어느 위치에서든 중립 평형을 유지할 때까지 이 과정을 반복합니다.

자유 회전 방법("수직선"):

날개가 직접 장착된 팬에 적용할 수 있는 간소화된 방법입니다. 구동 벨트(있는 경우)를 제거한 후, 임펠러를 천천히 돌려서 분리합니다. 가장 무거운 날개가 아래로 떨어집니다. 임펠러가 특정 위치를 찾지 않을 때까지 가장 가벼운 날개에 작은 추(예: 접착 테이프 또는 자석)를 추가하여 교정합니다.

3.3. 동적 필드 밸런싱: 전문가적 접근 방식

이는 산업용의 기본 방법입니다. 배기 밸런싱, 다음과 같은 특수 악기를 사용하여 수행됨 발란셋-1A 장비 분해 없이. 이 과정은 몇 가지 필수 단계로 구성됩니다.

1단계: 초기 측정(초기 실행)

• 진동 센서는 베어링 하우징에 설치되고, 반사 테이프는 회전 속도계용 샤프트에 적용됩니다.
• 배기팬이 작동하여 정격 작동 속도로 올라간다.
• 진동 분석기를 사용하여 초기 데이터를 기록합니다. 초기 데이터는 1x 주파수에서 진동의 진폭(일반적으로 mm/s)과 위상각(도)입니다. 이 데이터는 초기 불균형 벡터를 나타냅니다.

2단계: 시험 체중 측정

논리: 장비가 불균형을 정확히 어떻게 교정할지 계산하려면 시스템에 알려진 변화를 도입하고 그 반응을 관찰해야 합니다. 이것이 시험 추 설치의 목적입니다.

• 질량 및 위치 선택: 시험 추는 진동 벡터에 눈에 띄지만 안전한 변화를 일으키도록 선택됩니다(예: 20-30%의 진폭 변화 및/또는 20-30°의 위상 변화). 추는 선택된 보정 평면의 알려진 각도 위치에 임시로 부착됩니다.
• 측정: 재시작과 측정을 반복하여 새로운 진폭과 위상 값을 기록합니다.

3단계: 수정 중량 계산 및 설치

현대식 균형 도구는 다음과 같습니다. 발란셋-1A 시험 중량으로 얻은 벡터에서 초기 진동 벡터를 자동으로 뺍니다. 이 차이(영향 벡터)를 기반으로 계측기는 정확한 질량과 각도를 계산하며, 초기 불균형을 보상하기 위해 영구 보정 중량을 설치해야 합니다.

질량을 추가하거나(금속판 용접, 볼트와 너트 설치) 질량을 제거하여 보정할 수 있습니다(구멍 뚫기, 연삭). 질량을 추가하는 것은 가역적이고 제어가 용이하기 때문에 더 바람직합니다.

4단계: 검증 실행 및 트림 밸런싱

• 영구적인 교정추를 설치한 후(그리고 시험추를 제거한 후), 결과를 평가하기 위해 검증 실행을 수행합니다.
• 진동 수준이 감소했지만 여전히 허용 기준을 초과하는 경우, 트림 밸런싱을 수행합니다. 절차는 반복되지만, 검증 실행 결과는 이제 초기 데이터로 사용됩니다. 이를 통해 필요한 밸런싱 품질에 대한 반복적이고 단계적인 접근이 가능합니다.

3.4. 단일 또는 이중 밸런싱? 실제 선택 기준

단일 및 2개 평면 밸런싱 중에서 선택하는 것은 전체 절차 성공에 영향을 미치는 핵심 결정이며 특히 중요합니다. 배기 밸런싱 응용 프로그램.

주요 기준: 로터 길이(L) 대 직경(D) 비율.

• L/D인 경우 < 0.5 및 회전 속도가 1000 RPM 미만인 경우 정적 불균형이 일반적으로 지배적이며 단일 평면 균형으로 충분합니다.
• L/D > 0.5 또는 회전 속도가 높으면(>1000 RPM), 커플 불균형이 중요한 역할을 하기 시작하므로 제거를 위해 2평면 밸런싱이 필요합니다.

3.5. 오버헝 팬 밸런싱의 특징

작동 휠(임펠러)이 베어링 지지대 너머에 위치한 오버행형 배기 팬은 균형을 맞추는 데 특별한 복잡성을 나타냅니다.

문제: 이러한 시스템은 본질적으로 동적으로 불안정하며 불균형, 특히 커플형 불균형에 매우 민감합니다. 이는 종종 비정상적으로 높은 축 진동으로 나타납니다.

합병증: 오버행 로터에 표준 2면 방식을 적용하면 만족스럽지 못한 결과를 얻거나 부적절하게 큰 보정 중량을 설치해야 하는 경우가 많습니다. 시험 중량에 대한 시스템 반응은 직관적이지 않을 수 있습니다. 예를 들어, 임펠러에 중량을 설치하면 가까운 지지점보다 먼 지지점(모터)에서 진동 변화가 더 커질 수 있습니다.

권장 사항: 오버행 배기 팬 밸런싱에는 더 높은 수준의 전문적 경험과 역학적 이해가 필요합니다. 더욱 정확한 보정 질량 계산을 위해 정적/연력 분리법을 적용하는 진동 분석기용 특수 소프트웨어 모듈을 사용하는 것이 종종 필요합니다.

섹션 4: 복잡한 사례 및 전문 기술

엄격한 절차를 준수하더라도 전문가들은 표준적인 접근 방식으로는 결과를 얻을 수 없는 상황에 직면할 수 있습니다. 이러한 경우에는 심층적인 분석과 비표준적인 기법 적용이 필요합니다.

4.1. 일반적인 실수와 이를 피하는 방법

실수 1: 잘못된 진단

가장 빈번하고 비용이 많이 드는 실수는 정렬 불량, 기계적 느슨함 또는 공진으로 인해 발생하는 진동을 균형 있게 조정하려는 시도입니다.

솔루션: 항상 전체 진동 분석(스펙트럼 및 위상 분석)으로 시작하십시오. 스펙트럼에서 1배 주파수 피크가 뚜렷하게 나타나지 않고 다른 주파수에서 유의미한 피크가 나타나는 경우, 주요 원인을 제거하기 전까지는 밸런싱을 시작할 수 없습니다.

실수 2: 준비 단계 무시

임펠러 청소나 볼트 연결부 조임 점검 단계를 건너뜁니다.

솔루션: 3.1절에 설명된 "중재 단계"를 엄격히 준수하십시오. 세척 및 조임은 선택 사항이 아니라 필수적인 첫 단계입니다.

실수 3: 모든 오래된 균형추 제거

이러한 작업은 이전의 (아마도 공장에서의) 밸런싱 결과를 파괴하고 초기 불균형이 매우 커질 수 있으므로 작업을 상당히 복잡하게 만드는 경우가 많습니다.

솔루션: 정당한 이유 없이 모든 추를 제거하지 마십시오. 이전 밸런싱 작업으로 인해 임펠러에 작은 추들이 많이 쌓였다면, 제거한 후 벡터 합을 하나의 등가 추로 합산하여 제자리에 설치할 수 있습니다.

실수 4: 데이터 반복성을 확인하지 않음

불안정한 초기 진폭 및 위상 판독값으로 밸런싱을 시작합니다.

솔루션: 시험추 설치 전에 2~3회 제어 시동을 수행하십시오. 진폭이나 위상이 처음부터 끝까지 "부동"하는 경우, 이는 더 복잡한 문제(공진, 열 휨, 공기역학적 불안정성)가 있음을 나타냅니다. 이러한 조건에서 밸런싱을 수행하면 안정적인 결과를 얻을 수 없습니다.

4.2. 공진 근처에서의 균형: 위상이

문제: 배기 팬 작동 속도가 시스템 고유 진동 주파수(공진) 중 하나에 매우 가까우면 위상각이 매우 불안정해지고 미세한 속도 변동에도 매우 민감해집니다. 이로 인해 위상 측정에 기반한 표준 벡터 계산이 부정확하거나 완전히 불가능해집니다.

해결책: 4단계 방법

본질: 이 독특한 밸런싱 방법은 위상 측정을 사용하지 않습니다. 보정 중량 계산은 진동 진폭 변화에만 기반하여 수행됩니다.

프로세스: 이 방법에는 4번의 연속적인 실행이 필요합니다.

1. 초기 진동 진폭 측정
2. 조건부 0° 위치에 설치된 시험추로 진폭 측정
3. 동일한 무게를 120°로 옮겨서 진폭을 측정합니다.
4. 동일한 무게를 240°로 옮겨서 진폭을 측정합니다.

획득한 4개의 진폭 값을 기반으로 그래픽 솔루션(원형 교차법)을 구축하거나 수학적 계산을 수행하여 필요한 질량과 교정 중량의 설치 각도를 결정할 수 있습니다.

4.3. 균형이 문제가 아닌 경우: 구조적 힘과 공기역학적 힘

구조적 문제:

기초가 약하거나 균열이 있거나, 지지대가 느슨하면 배기팬 작동 주파수와 공명하여 진동이 여러 배로 증폭됩니다.

진단: 오프 상태에서 구조적 고유 진동수를 결정하기 위해 충격 시험(충격 시험)을 실시합니다. 충격 시험은 특수 모드 해머와 가속도계를 사용하여 수행됩니다. 발견된 고유 진동수 중 하나가 작동 회전 주파수에 가까우면 문제는 실제로 공진입니다.

공기역학적 힘:

입구(장애물이나 과도하게 닫힌 댐퍼로 인해 발생, 소위 "팬 고갈"이라고 함) 또는 출구에서 발생하는 공기 흐름 난류는 질량 불균형과 관련이 없는 저주파의 불안정한 진동을 유발할 수 있습니다.

진단: 일정한 회전 속도에서 공기역학적 하중 변화를 고려한 시험을 실시합니다(예: 댐퍼를 점진적으로 열었다 닫았다 함). 진동 수준이 크게 변하는 경우, 공기역학적 특성일 가능성이 높습니다.

4.4. 실제 사례 분석(사례 연구)

예제 1(공명):

한 사례에서는 표준 방식을 사용하여 공급 팬 밸런싱을 수행했지만 위상 측정값이 매우 불안정하여 결과를 얻지 못했습니다. 분석 결과 작동 속도(29Hz)가 임펠러 고유 진동수(28Hz)와 매우 가까운 것으로 나타났습니다. 위상에 관계없이 4단계 방식을 적용하여 진동을 허용 가능한 수준으로 성공적으로 감소시켰고, 더 안정적인 팬으로 교체할 때까지 임시 해결책을 제공했습니다.

예 2(다중 결함):

설탕 공장 배기팬의 진동 분석 결과 복잡한 문제가 드러났습니다. 한 팬 스펙트럼은 각도 정렬 불량(축 방향으로 1배 및 2배의 높은 피크)을 나타냈고, 다른 팬 스펙트럼은 기계적 느슨함(1배, 2배, 3배의 균일한 고조파)을 나타냈습니다. 이는 순차적인 결함 제거의 중요성을 보여줍니다. 먼저 정렬 및 고정 조임을 수행한 후, 필요한 경우에만 밸런싱을 수행했습니다.

섹션 5: 표준, 허용 오차 및 예방 유지 관리

모든 기술 작업의 마지막 단계는 규정 요구 사항에 따라 품질을 평가하고 장비를 장기적으로 적절한 상태로 유지하기 위한 전략을 개발하는 것입니다.

5.1. 주요 표준 개요(ISO)

배기팬의 밸런싱 품질과 진동 상태를 평가하기 위해 여러 가지 국제 표준이 사용됩니다.

ISO 14694:2003:

산업용 팬의 주요 표준입니다. 팬 적용 범주(BV-1, BV-2, BV-3 등), 전력 및 설치 유형에 따라 품질과 최대 허용 진동 수준의 균형을 맞추기 위한 요건을 규정합니다.

ISO 1940-1:2003:

이 표준은 강성 로터의 균형 품질 등급(G)을 정의합니다. 품질 등급은 허용 가능한 잔류 불균형을 나타냅니다. 대부분의 산업용 배기 팬에는 다음 등급이 적용됩니다.

• G6.3: 표준 산업 품질로 대부분의 일반 산업용에 적합합니다.
• G2.5: 진동 요구 사항이 더 엄격한 고속 또는 특히 중요한 배기 팬에 필요한 향상된 품질입니다.

ISO 10816-3:2009:

비회전 부품(예: 베어링 하우징)의 측정을 기반으로 산업 기계의 진동 상태 평가를 규정합니다. 이 표준은 네 가지 상태 영역을 도입합니다.

• A구역: "좋음"(신규 장비)
• B 구역: "만족스럽다"(무제한 작업 허용)
• C 구역: "제한된 시간 동안 허용 가능"(원인 식별 및 제거 필요)
• D구역: "허용 불가"(진동으로 인해 손상이 발생할 수 있음)

ISO 14695:2003:

이 표준은 다양한 시간과 장비에서 얻은 결과의 비교 및 재현성을 보장하는 데 필요한 산업용 팬 진동 측정을 위한 통합된 방법과 조건을 수립합니다.

5.2. 장기 전략: 예측 유지 관리 프로그램 통합

배기 밸런싱 일회성 수리 작업으로 간주되어서는 안 됩니다. 이는 현대 예측 유지 관리 전략의 필수적인 부분입니다.

정기적인 진동 모니터링(예: 휴대용 분석기를 이용한 경로 데이터 수집)을 구현하면 시간 경과에 따른 장비 상태를 추적할 수 있습니다. 추세 분석, 특히 작동 주파수 1배에서 진동 진폭의 점진적인 증가는 불균형 발생을 나타내는 신뢰할 수 있는 지표입니다.

이 접근 방식을 사용하면 다음이 가능합니다.

• ISO 10816-3 표준에서 정한 임계 값에 진동 레벨이 도달하기 전에 미리 밸런싱을 계획합니다.
• 과도한 진동이 있는 장시간 작동 중에 불가피하게 발생하는 베어링, 커플링 및 지지 구조물의 2차 손상을 방지합니다.
• 수리 작업을 계획된 예방 작업으로 전환하여 계획되지 않은 긴급 가동 중단 시간을 제거합니다.

주요 장비의 진동 상태에 대한 전자 데이터베이스를 구축하고, 정기적인 추세 분석을 실시하면 기술적으로 타당하고 경제적으로 효과적인 유지 관리 결정을 내리는 기초가 형성되어 궁극적으로 신뢰성과 전반적인 생산 효율성이 향상됩니다.