진동 원인과 대책

진동 원인과 대책

플랜트 산업에서 가장 보편적인 장치중 하나인 펌프, 컴프레셔, 기어박스는 회전기계의 한 분류로써 진동 및 소음이 종종 발생하는 것을 경험할 수 있습니다. 진동은 동역학의 하위 요소로써 진동에 의한 대응 방식과 기계 모두에 특별한 관련성을 가지고 있습니다. 

진동에 원인은 무엇이며 대책은 어떠한 것이 있을까요?

진동은 장치류의 동작에 영향을 미치게 되며 이로 인해 기기 전체에 Damage가 발생하거나 Severe 한 공정에서는 전체적인 공정에 영향을 미칠수 있기 때문에 신속한 확인과 조치를 필요로 합니다. 진동은 소음을 동반하기 때문에 육안으로 충분히 객관적 의심없이 손쉽게 발견할 수 있는 사항입니다. 

 

진동 발생의 원인

그렇다면 진동이 발생하는 원인은 무엇일까요? 몇가지 주요 원인을 아래와 같이 나열할 수 있습니다. 

1. 회전자불균형 - Unbalance
2. 축 정력불량 - Misalignment
3. 기어 및 베어링의 마모 - Worn gears and bearing
4. 헐거워짐 - Losseness

펌프류와 같은 회전체의 중요 부속품인 Rotor는 샤프트 축을 중심으로 회전운동을 하며 이때 발생하는 원심력이 회전축에 대칭으로 발생할 경우를 균형상태 즉 정적평형 상태라 하며 이를 정상상태로 규정하는 반면에 회전자의 불균형 상태인 Unbalancing 은 비정상적인 상태로 진동을 발생하는 원인이 됩니다. 

이처럼 회전자불균형 상태가 되는 주된 원인은 질량(비중)의 불균형과 침전물의 퇴적, 부식등의 이유가 있습니다. 축 정렬불량은 로터의 회전시 불균형을 촉진하여 로터 자체가 정적평형 상태에 있다 하더라도 진동을 발생시키는 원인으로 작용합니다. 

베어링이나 기어처럼 마찰운동을 하는 기계요소는 장시간 사용함에 따라 수명한계에 다다르고 이는 마모와 부식을 동반함으로 기기의 안정성을 저해하여 진동을 발생하게 됩니다. 

회전기계류의 부품 조립시에 사용한 체결요소들 (볼트, 너트, 키) 등이 헐거워짐에 따라 진동이 발생할 수 있습니다. 

그외 제품 이송중에 생기는 충격등에 의해서 기기 출하전 Balancing 을 사전에 확인하였더라도 현장에서 틀어지는 경우가 발생하기도 합니다. 이를 위해서 출하전에는 커플링을 제거하고 현장에서 Alignment 를 다시 보면서 Solo run test 등을 실시하여 사전에 점검작업을 수행합니다. 

 

진단 및 조치

진동이 발생한다면 다음으로 진단을 수행합니다. 요즘은 계측기의 눈부신 발달로 인해 고정밀, 휴대가 가능한 측정기들이 많이 있습니다. 진동 측정기를 사용하여 해당 기기별 기준치를 확인하여 측정값이 초과하거나 오차 범위가 클 경우 그 즉시 기기의 사용을 중단하고 조치를 취해야 합니다. 발생원인과 연관성 있는 모든 부분들을 확인하고 관련 사항에 대해서 필요시 회전요소의 Balancing 작업, 베어링 교체 등의 조치를 적절하게 취해야 합니다. 진단 및 조치 전에 플랜트 산업 내에서 이를 사전에 예방할 수 있도록 진동 센서를 부착하는데 이는 회전기계의 베어링 부에 설치하여 실시간 감시를 함으로써 기기의 오작동 및 유지보수 시점을 예측 할 수 있게 도와줍니다. 

 

 

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