KR101715187B1 - 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치 및 방법 - Google Patents

전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치는, 검사 대상의 기기 또는 설비의 전류를 측정하기 위한 전류 측정 센서; 검사 대상의 기기 또는 설비의 전압을 측정하기 위한 전압 측정 수단; 측정된 전류 및 전압 데이터를 수집하고, 전류 및 전압 신호(아날로그 신호)를 디지털 데이터로 변환하는 데이터 수집 모듈; 진단용 소프트웨어 프로그램이 탑재되고, 수집된 전류 및 전압 데이터와 소프트웨어 프로그램을 이용하여 FFT 스펙트럼 자료를 생성하며, 스펙트럼 자료의 분석을 통해 검사 대상의 기기 또는 설비의 상태를 진단하는 PC; 및 사용자에 의한 입력 정보와, 전류 및 전압 신호 파형에 대한 FFT 스펙트럼 자료, PC에 의한 진단 결과를 화면에 표시하는 디스플레이 장치를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 진단용 소프트웨어 프로그램에 의해 전류 FFT 스펙트럼 자료를 생성하고, 연삭기의 구동 풀리 직경, 종동 풀리 직경 및 두 풀리의 중심 거리 등의 데이터를 이용하여 벨트의 정상 이동 속도를 구하여 FFT 스펙트럼 분석 자료와 비교함으로써, 연삭기의 벨트-풀리의 고장 여부를 자동으로 진단할 수 있는 장점이 있다.

Description

전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치 및 방법{Fault diagnosis apparatus and method in grinder for iron making using current signal analysis}
본 발명은 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 제철용 연삭기의 구동력을 제공하는 유도전동기의 역기전력 전류를 측정 및 분석하여 연삭기의 벨트-풀리의 고장 여부를 자동으로 진단하는 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
제철소의 연속 주조 공정에서 생산된 사각 또는 육각의 각재를 사용하여 제품을 생산하기 위해서는 각재를 연삭기로 다듬질하는 공정이 필요하다. 연삭기는 모터와 벨트-풀리, 숫돌로 구성되어 있는데, 연삭 작업중 마모된 숫돌 가루가 벨트-풀리에 끼어 벨트-풀리가 마모되거나 벨트가 파손되는 고장 및 모터의 소손 사고가 발생한다. 연삭기에 의한 연삭 작업은 제품 생산을 위한 전처리 과정으로 연삭기의 고장은 전체 공정의 지연 및 생산성을 떨어뜨린다. 따라서, 이와 같은 연삭기의 고장을 방지하기 위해 연삭기의 운전을 중지한 상태에서 정기적으로 벨트-풀리의 장력을 점검하고, 청소하는 방법으로 설비를 운영하고 있다. 그러나 기존의 이와 같은 운영 방식은 연삭기의 고장 발생을 어느 정도는 예방하는 효과가 있기는 하지만, 현장 작업자나 설비 운영자에 의한 수작업 및 개인의 경험에 의존하고 있어, 설비 가동중에 돌발적으로 발생하는 연삭기의 고장을 예측하고 미리 대처하기 어려운 문제가 있다.
한편, 등록특허공보 제10-1432786호(특허문헌 1)에는 "모터의 고장진단방법 및 그 시스템"이 개시되어 있는바, 이에 의한 모터의 고장진단방법은 모터의 운전중에 발생하는 전류, 전압을 A/D 변환하여 모터의 속도와 전류 피크를 산출하여 로터바의 파손을 검출하는 로터바의 고장진단루틴과, 모터의 로터바의 주파수를 산출하여 모터의 성능을 확인시키는 진동검출루틴과, 에어 갭의 동적 편심과 유사하게 에어 갭의 자속 밀도에 불균일을 주어 에어 갭 전류 및 토크의 변화로 베어링 결함을 검출하는 베어링 고장진단루틴과, 모터에 대한 전체입력전력(Pin)과 순전력출력의 비를 산출하여 모터 작동효율을 근거로 모터의 고장을 진단하는 모터효율 산출루틴으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 특허문헌 1의 모터의 고장진단방법은, 전압, 전류, 자속 특성분석을 통해 전원상태를 진단하는 외에 토크 분석 및 모터의 운전효율을 산출함으로써 진단의 신뢰성 및 정확도를 높일 수 있다. 그러나 그 진단의 범위가 주로 모터의 각 부분에 한정되어 있어, 모터에 연결된 기기(예컨대, 벨트로 연결된 연삭기 등)의 고장을 진단하기는 어렵다.
등록특허공보 제10-1432786호(2014.08.08 등록)
본 발명은 상기와 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 제철용 연삭기의 구동력을 제공하는 유도전동기의 역기전력 전류를 측정 및 분석하여 연삭기의 벨트-풀리의 고장 여부를 자동으로 진단할 수 있는 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치는,
장치의 주요 몸체를 이루며, 몸체의 내부에는 장치를 구성하는 전장품이 설치되고, 몸체의 외부에는 장치의 조작을 위한 각종 스위치 및 외부 기기와의 접속을 위한 접속 수단이 구비되어 있는 본체;
상기 본체와 접속 수단에 의해 접속되며, 검사 대상의 기기 또는 설비의 전류를 측정하기 위한 전류 측정 센서;
상기 본체와 접속 수단에 의해 접속되며, 검사 대상의 기기 또는 설비의 전압을 측정하기 위한 전압 측정 수단;
상기 본체에 내장되며, 상기 전류 측정 센서 및 전압 측정 수단을 이용하여 획득된 전류 및 전압 데이터를 수집하고, 전류 및 전압 신호(아날로그 신호)를 디지털 데이터로 변환하는 데이터 수집 모듈;
상기 본체에 내장되며, 기기나 설비의 상태를 진단하기 위한 소프트웨어 프로그램이 탑재되고, 상기 데이터 수집 모듈에 의해 수집된 전류 및 전압 데이터를 이용하여 상기 소프트웨어 프로그램에 의해 FFT(Fast Fourier Transform, 고속 푸리에 변환) 스펙트럼 자료를 생성하며, 생성된 스펙트럼 자료의 분석을 통해 검사 대상의 기기 또는 설비의 상태를 진단하는 PC; 및
상기 본체와 함께 장치의 하우징을 구성하는 커버에 설치되며, 상기 검사 대상의 기기 또는 설비에 대해 사용자에 의해 입력된 정보와, 상기 전류 측정 센서 및 전압 측정 수단에 의해 측정된 전류 및 전압 신호 파형과, 전류 및 전압 신호 파형에 대한 FFT 스펙트럼 자료와, 상기 PC에 의한 진단 결과를 포함하는 각종 입출력 정보를 화면에 표시하는 디스플레이 장치를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 사용자에 의한 정보 및 데이터의 입력과 특정 명령의 입력이나 명령의 처리 결과를 상기 디스플레이 장치 화면에 출력하도록 하기 위한 조치를 위해 키보드와 마우스 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전류 측정 센서로는 후크 미터(hook meter)가 사용될 수 있다.
또한, 상기 전압 측정 수단으로는 단부에 클립이 설치된 리드(lead)가 사용될 수 있다.
또한, 상기 데이터 수집 모듈은 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환기와 각종 데이터 및 정보를 저장하는 메모리 장치 또는 데이터베이스를 구비하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 PC는 마이크로컴퓨터, 태블릿 PC, 노트북 PC 등으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 PC에 탑재되는 소프트웨어 프로그램은 상기 FFT 스펙트럼 자료와 제철용 연삭기의 구동 풀리 직경, 종동 풀리 직경, 구동 풀리와 종동 풀리 간의 중심 거리를 이용하여 벨트-풀리의 결함을 진단하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 방법은,
a) 전류 측정 센서에 의해 검사 대상의 기기 또는 설비의 전류를 측정하는 단계;
b) 전압 측정 수단에 의해 검사 대상의 기기 또는 설비의 전압을 측정하는 단계;
c) 데이터 수집 모듈이 상기 전류 측정 센서 및 전압 측정 수단에 의해 획득된 전류 및 전압 데이터를 수집하는 단계;
d) PC가 상기 데이터 수집 모듈에 의해 수집된 전류 및 전압 데이터를 바탕으로 진단용 소프트웨어 프로그램을 이용하여 FFT(Fast Fourier Transform, 고속 푸리에 변환) 스펙트럼 자료를 생성하는 단계;
e) PC가 상기 진단용 소프트웨어 프로그램을 이용하여 상기 생성된 스펙트럼 자료의 분석을 통해 검사 대상의 기기 또는 설비의 상태를 진단하는 단계; 및
f) 상기 PC에 의한 진단 결과를 디스플레이 장치에 의해 화면에 표시하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 단계 a) 이전에 PC가 검사 대상의 기기 또는 설비에 대한 정보 또는 데이터를 입력받는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 단계 c)에서 데이터 수집 모듈이 전류 및 전압 데이터를 수집함에 있어서, 210 (= 512) 샘플링 주기(sample rate)로 수집할 수 있다.
이때, 또한 바람직하게는 상기 데이터 수집 모듈이 전류 및 전압 데이터를 수집함에 있어서, 총 수집된 데이터 수가 216 (= 65,536) 이상이 될 때까지 데이터를 수집할 수 있다.
또한, 상기 진단용 소프트웨어 프로그램은 상기 FFT 스펙트럼 자료와 제철용 연삭기의 구동 풀리 직경, 종동 풀리 직경, 구동 풀리와 종동 풀리 간의 중심 거리를 이용하여 벨트-풀리의 결함을 진단하도록 구성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 제철용 연삭기의 구동력을 제공하는 유도전동기의 역기전력 전류를 측정하여 진단용 소프트웨어 프로그램에 의해 전류 FFT 스펙트럼 자료를 생성하고, 연삭기의 구동 풀리 직경, 종동 풀리 직경 및 두 풀리의 중심 거리 등의 데이터를 이용하여 벨트의 정상 이동 속도를 구하여 상기 FFT 스펙트럼 분석 자료와 비교함으로써, 연삭기의 벨트-풀리의 고장 여부를 자동으로 진단할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 방법의 실행 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 방법에 따라 설비정보 입력창을 통해 설비정보를 입력한 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치의 전류 측정 센서 및 전압 측정 수단에 의해 각각 측정된 전압 및 전류 파형을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치의 PC에 탑재된 진단용 소프트웨어 프로그램에 의해 생성된 전류 FFT 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 방법을 적용하여 제철용 연삭기의 벨트-풀리의 결함을 진단하는 개요를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치를 이용하여 그라인더용 모터의 3상 전류, 전압을 분석한 결과를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치를 이용하여 V-belt의 구동을 분석한 결과를 나타낸 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치(100)는 본체(110), 전류 측정 센서(120), 전압 측정 수단(130), 데이터 수집 모듈(140), PC(150), 디스플레이 장치(160)를 포함하여 구성된다.
본체(110)는 장치(본 발명의 고장 진단 장치)의 주요 몸체를 이루며, 몸체의 내부에는 장치를 구성하는 전장품이 설치된다. 또한, 몸체의 외부에는 장치의 조작을 위한 각종 스위치(또는 버튼) 및 외부 기기와의 접속을 위한 접속 수단(예를 들면, 접속홀 또는 접속 단자)이 구비된다.
전류 측정 센서(120)는 상기 본체(110)와 접속 수단에 의해 접속되며, 검사 대상의 기기 또는 설비의 전류를 측정하기 위한 것이다. 여기서, 이러한 전류 측정 센서(120)로는 후크 미터(hook meter)가 사용될 수 있다. 즉, 전류 측정 센서(120)는 검사 대상의 기기 또는 설비에 연결된 전선(코드)에 걸기 위한 집게형 홀더와, 일단은 그 홀더에 연결되고 타단에는 접속 플러그 혹은 단자가 설치되어 있는 코드 일체형의 후크 미터로 구성될 수 있다. 물론 전류 측정 센서(120)가 이러한 것에 한정되는 것은 아니며, 기기 또는 설비에 설치되어 전류를 측정할 수 있는 것이라면 그 형태나 구조에 특별한 제한 없이 모두 사용될 수 있다.
전압 측정 수단(130)은 상기 본체(110)와 접속 수단에 의해 접속되며, 검사 대상의 기기 또는 설비의 전압을 측정하기 위한 것이다. 이와 같은 전압 측정 수단(130)으로는 도시된 바와 같이 일단에는 측정 대상 기기나 설비의 특정 부위에 물리기 위한 클립이 설치되고, 타단에는 접속 플러그가 설치된 리드(lead)가 사용될 수 있다. 마찬가지로 이와 같은 전압 측정 수단(130)은 이러한 것에 한정되는 것은 아니며, 기기 또는 설비에 설치되어 전압을 측정할 수 있는 것이라면 그 형태나 구조에 특별히 제한을 두지 않고 모두 사용할 수 있다.
데이터 수집 모듈(140)은 상기 본체(110)에 내장되며, 상기 전류 측정 센서(120) 및 전압 측정 수단(130)을 이용하여 획득된 전류 및 전압 데이터를 수집하고, 전류 및 전압 신호(아날로그 신호)를 디지털 데이터로 변환한다. 이와 같은 데이터 수집 모듈(140)은 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환기와 각종 데이터 및 정보를 저장하는 메모리 장치 또는 데이터베이스를 구비하여 구성될 수 있다. 여기서, 데이터 수집 모듈(140)이 본체(110)의 외부에 빠져나와 있는 것으로 도시한 것은 이와 같은 데이터 수집 모듈(140)이 본체(110)의 내부에 설치된다는 것을 보여주기 위한 것이다.
PC(150)는 상기 본체(110)에 내장되며, 기기나 설비의 상태를 진단하기 위한 소프트웨어 프로그램이 탑재되고, 상기 데이터 수집 모듈(140)에 의해 수집된 전류 및 전압 데이터를 이용하여 상기 소프트웨어 프로그램에 의해 FFT(Fast Fourier Transform, 고속 푸리에 변환) 스펙트럼 자료를 생성하며, 생성된 스펙트럼 자료의 분석을 통해 검사 대상의 기기 또는 설비의 상태를 진단한다. 이와 같은 PC(150)는 마이크로컴퓨터, 태블릿 PC, 노트북 PC 등으로 구성될 수 있다. 여기서, 마찬가지로 PC(150)가 본체(110)의 외부에 빠져나와 있는 것으로 도시한 것은 이와 같은 PC(150)가 본체(110)의 내부에 설치된다는 것을 보여주기 위한 것이다. 여기서, 또한 상기 PC(150)에 탑재되는 소프트웨어 프로그램은 상기 FFT 스펙트럼 자료와 제철용 연삭기의 구동 풀리 직경, 종동 풀리 직경, 구동 풀리와 종동 풀리 간의 중심 거리를 이용하여 벨트-풀리의 결함을 진단하도록 구성될 수 있다.
디스플레이 장치(160)는 상기 본체(110)와 함께 장치의 하우징을 구성하는 커버(110c)에 설치되며, 상기 검사 대상의 기기 또는 설비에 대해 사용자에 의해 입력된 정보와, 상기 전류 측정 센서(120) 및 전압 측정 수단(130)에 의해 측정된 전류 및 전압 신호 파형과, 전류 및 전압 신호 파형에 대한 FFT 스펙트럼 자료와, 상기 PC(150)에 의한 진단 결과를 포함하는 각종 입출력 정보를 화면에 표시한다. 여기서, 이와 같은 디스플레이 장치(160)로는 LCD(Liquid Crystal Display)나 PDP(Plasma Display Panel) 등이 사용될 수 있다.
여기서, 이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치(100)는 사용자에 의한 정보 및 데이터의 입력과 특정 명령의 입력이나 명령의 처리 결과를 상기 디스플레이 장치(160)의 화면에 출력하도록 하기 위한 조치를 위해 키보드와 마우스 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
그러면, 이하에서는 이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치를 기반으로 한 본 발명에 따른 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 방법에 대해 설명해 보기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 방법의 실행 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 방법에 따라, 먼저 전류 측정 센서(120)에 의해 검사 대상의 기기 또는 설비(예컨대, 제철용 연삭기)의 전류를 측정한다(단계 S202).
또한, 전압 측정 수단(130)에 의해 검사 대상의 기기 또는 설비의 전압을 측정한다(단계 S203).
도 4의 (A)는 전압 측정 수단(130)에 의해 측정된 3상 교류 전압(고주파 전압)을 나타낸 것이고, 도 4의 (B)는 전류 측정 센서(120)에 의해 측정된 3상 교류 전류(고주파 전류)를 나타낸 것이다.
여기서, 상기 단계 S202, S203 이전에 검사 대상의 기기 또는 설비에 대한 정보 또는 데이터를 PC(150)가 입력받는 단계(S201)를 더 포함할 수 있다. 즉, 사용자(작업자)에 의해, 도 3에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(160)의 화면상에 표시된 설비정보 입력창을 통해, 예를 들면 제철용 연삭기의 모터 사양(정격출력, 정격속도, 전압, 전류, 극수, 효율, 역률 등), 풀리 직경(구동풀리 직경, 종동풀리 직경), V 벨트 규격 등에 대한 정보를 입력하게 되며, 이에 따라 PC(150)는 이러한 정보를 입력받게 되는 것이다. 이와 같이 설비에 대한 정보를 입력하는 이유는 검사 대상의 기기 또는 설비의 고장(결함)이 있는 해당 부위에 대해 더욱 정확하게 진단해 내기 위한 것이다.
이렇게 하여 전류 측정 센서(110) 및 전압 측정 수단(130)에 의해 전류 및 전압이 각각 측정되면, 데이터 수집 모듈(140)이 상기 전류 측정 센서(120) 및 전압 측정 수단(130)에 의해 획득된 전류 및 전압 데이터를 수집한다(단계 S204). 여기서, 이와 같은 데이터 수집 모듈(140)이 전류 및 전압 데이터를 수집함에 있어서, 210 (= 512) 샘플링 주기(sample rate)로 수집할 수 있다. 이때, 바람직하게는 상기 데이터 수집 모듈(140)이 전류 및 전압 데이터(본 실시예에서는 전류 데이터)를 수집함에 있어서, 총 수집된 데이터 수가 216 (= 65,536) 이상이 될 때까지 데이터(전류 데이터)를 수집한다. 이는 후술하는 전류 FFT 스펙트럼 자료를 생성할 시, FFT 스펙트럼의 해상도를 높이기 위한 것이다.
이후, PC(150)가 상기 데이터 수집 모듈(140)에 의해 수집된 전류 및 전압 데이터를 바탕으로 PC에 탑재된 진단용 소프트웨어 프로그램을 이용하여, 도 5에 도시된 바와 같이, FFT(Fast Fourier Transform, 고속 푸리에 변환) 스펙트럼 자료(예컨대, 전류 FFT 스펙트럼 자료)를 생성한다(단계 S205).
그런 다음, PC(150)가 상기 진단용 소프트웨어 프로그램을 이용하여 상기 생성된 스펙트럼 자료의 분석을 통해 검사 대상의 기기 또는 설비의 상태를 진단한다(단계 S206). 이때, PC(150)는 진단 결과를 데이터베이스에 저장한다. 또한, 상기 데이터 수집 모듈(140)에 의해 수집된 전류 및 전압 데이터를 압축하여 데이터베이스에 저장한다.
여기서, 상기 PC에 탑재되는 소프트웨어 프로그램은 상기 FFT 스펙트럼 자료와 제철용 연삭기의 구동 풀리 직경, 종동 풀리 직경, 구동 풀리와 종동 풀리 간의 중심 거리를 이용하여 벨트-풀리의 결함을 진단하도록 구성될 수 있다.
이상과 같이 PC(150)에 의해 검사 대상의 기기 또는 설비의 상태가 진단되면, 디스플레이 장치(160)에 의해 그 PC(150)에 의한 진단 결과를 화면에 표시한다( 단계 S207).
도 6은 본 발명에 따른 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 방법을 적용하여 제철용 연삭기의 벨트-풀리의 결함을 진단하는 개요를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, (A)에서와 같이 제철용 연삭기의 모터에 본 발명의 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치의 전류 측정 센서(120)와 전압 측정 수단(130)을 연결하고 벨트-풀리의 결함을 진단하게 된다. 이와 관련하여 도 6의 (B)를 참조하여 조금 더 구체적으로 설명해 보기로 한다.
예를 들면, 상용 전원 주파수 60Hz에서 1760 RPM(29.33 Hz)으로 운전중인 모터를 가정하기로 한다. 이때, 종동부 풀리 샤프트 속도는 다음과 같이 계산될 수 있다.
종동부 풀리 샤프트 속도 : 1760 rpm × (4”/8”) = 880 rpm, 880 rpm/ 60 Hz = 14.67 Hz
또한, 벨트 통과 측파대 계산과 관련하여 벨트 전체 길이, 벨트 컨베이어 속도, 벨트 속도는 각각 다음과 같이 계산될 수 있다.
벨트 전체길이 = (40” x 2) + (4” 반원 + 8” 반원) = 97.28”
벨트 컨베이어 속도 = 4” x 3.1414 x 1760 RPM = 22,115 inch/min 또는 368.6 inch/sec.
벨트 속도 = 표면속도/벨트 길이 = 368.6 inch/sec. / 97.28 inch = 3.79 RPS 또는 3.79 Hz
이상의 결과를 종합하면, 낮은 주파수 대역에서 60Hz를 중심으로 좌우로 14.67Hz, 3.79Hz 위치에 피크가 나타난다.
따라서, PC(150)에 탑재된 진단용 소프트웨어 프로그램은 벨트-풀리의 결함을 진단함에 있어서, 60Hz를 중심으로 좌우로 14.67Hz, 3.79Hz 위치에 피크 (peak)가 나타나면 벨트-풀리의 정렬에 문제가 있는 것으로 판단하게 된다.
또한, 14.67Hz, 3.79Hz는 벨트-풀리의 마모가 없을 때 발생하는 피크이지만, 마모가 있으면 더 낮은 위치에서 피크가 발생하게 되며, 따라서 진단용 소프트웨어 프로그램은 전류 FFT 스펙트럼 분석을 통해 이러한 피크 발생을 검출함으로써 벨트-풀리의 결함을 자동으로 진단해낼 수 있게 된다.
한편, 도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치를 이용한 또 다른 분석결과를 나타낸 것으로서, 도 7은 그라인더용 모터의 3상 전류, 전압을 분석한 결과를 나타낸 도면이고, 도 8은 V-belt의 구동을 분석한 결과를 나타낸 도면이다.
여기서, 이상과 같은 분석을 위해 제공된(입력된) 모터 및 기계장치의 사양은 각각 다음의 표 1 및 표 2와 같다.
<모터 사양>
시스템명 정격출력 정격전압 정격전류 극수 모터속도 모터베어링 비고
그라인더 모터 #5 230kW 440V 357A 4 1785rpm 6316/NU316 인버터 구동
<기계 장치 사양>
Pulley V-Belt 스핀들 베어링
Ø340 4625 NN3022, 234718, NN3022
도 7을 참조하면, 이는 모터(예컨대, 3상 유도 전동기)의 구동 주파수(인버터 출력주파수)가 64.19Hz, 회전 속도는 1918rpm(31.9688Hz), 운전 조건은 무부하 운전으로 하여 그라인더용 모터의 3상 전류, 전압을 분석한 것으로서, 전류 및 전압 파형을 분석한 결과 "정상"으로 판정된 것을 보여주고 있다.
도 8을 참조하면, V-Belt 결함을 판단하는 결함 주파수는 전원주파수(LF, 64.1875Hz)를 기준으로 V-Belt의 이송 속도만큼 생기는 사이드밴드이다.
사용된 V-Belt(4625)의 현재 조건에서의 V-Belt 이송속도는 7.38Hz이어야 하지만, 현재 시스템(그라인더용 휠모터 #5)의 경우 7Hz로 회전하고 있다. 즉, 이송속도가 감속했음을 알 수 있다. 이와 같이 V-Belt의 이송속도가 감속했다는 것은 V-Belt 시스템에서 슬립(slip)이 발생한 것으로 판단해 볼 수 있으며, 따라서 디스플레이 장치 화면상에, 예를 들면, 『V-Belt 구동: "주의"』와 알림 메시지가 표시된다. 이에 따라 사용자(작업자)는 V-Belt 및 풀리(Pulley)의 마모 정도를 확인해보고 적절한 조치를 취할 수 있게 된다.
이상은 본 발명에 따른 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치가 "제철용 연삭기"의 고장 진단을 위해 적용된 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 고장 진단 장치는 "제철용 연삭기"뿐만 아니라 기타 일반적인 기기나 설비에도 적용될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치 및 방법은 제철용 연삭기의 구동력을 제공하는 유도전동기의 역기전력 전류를 측정하여 진단용 소프트웨어 프로그램에 의해 전류 FFT 스펙트럼 자료를 생성하고, 연삭기의 구동 풀리 직경, 종동 풀리 직경 및 두 풀리의 중심 거리 등의 데이터를 이용하여 벨트의 정상 이동 속도를 구하여 상기 FFT 스펙트럼 분석 자료와 비교함으로써, 연삭기의 벨트-풀리의 고장 여부를 자동으로 진단할 수 있는 장점이 있다.
또한, 이상과 같이 연삭기의 벨트-풀리의 고장 여부를 자동으로 진단하고 수리를 진행함으로써, 기존의 정기적인 점검 및 수리에 소요되는 비용을 절감할 수 있고, 돌발적으로 발생하는 연삭기의 고장을 예방하여 생산 공정의 차질 및 고장 처리 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: (본 발명)제철용 연삭기 고장 진단 장치
110: 본체 110c: 커버
120: 전류 측정 센서 130: 전압 측정 수단
140: 데이터 수집 모듈 150: PC
160: 디스플레이 장치

Claims (12)

  1. 장치의 주요 몸체를 이루며, 몸체의 내부에는 장치를 구성하는 전장품이 설치되고, 몸체의 외부에는 장치의 조작을 위한 각종 스위치 및 외부 기기와의 접속을 위한 접속 수단이 구비되어 있는 본체;
    상기 본체와 접속 수단에 의해 접속되며, 검사 대상의 기기 또는 설비의 전류를 측정하기 위한 전류 측정 센서;
    상기 본체와 접속 수단에 의해 접속되며, 검사 대상의 기기 또는 설비의 전압을 측정하기 위한 전압 측정 수단;
    상기 본체에 내장되며, 상기 전류 측정 센서 및 전압 측정 수단을 이용하여 획득된 전류 및 전압 데이터를 수집하고, 전류 및 전압 신호(아날로그 신호)를 디지털 데이터로 변환하는 데이터 수집 모듈;
    상기 본체에 내장되며, 기기나 설비의 상태를 진단하기 위한 소프트웨어 프로그램이 탑재되고, 상기 데이터 수집 모듈에 의해 수집된 전류 및 전압 데이터를 이용하여 상기 소프트웨어 프로그램에 의해 FFT(Fast Fourier Transform, 고속 푸리에 변환) 스펙트럼 자료를 생성하며, 생성된 스펙트럼 자료의 분석을 통해 검사 대상의 기기 또는 설비의 상태를 진단하는 PC; 및
    상기 본체와 함께 장치의 하우징을 구성하는 커버에 설치되며, 상기 검사 대상의 기기 또는 설비에 대해 사용자에 의해 입력된 정보와, 상기 전류 측정 센서 및 전압 측정 수단에 의해 측정된 전류 및 전압 신호 파형과, 전류 및 전압 신호 파형에 대한 FFT 스펙트럼 자료와, 상기 PC에 의한 진단 결과를 포함하는 각종 입출력 정보를 화면에 표시하는 디스플레이 장치를 포함하고,
    상기 PC에 탑재되는 소프트웨어 프로그램은 상기 FFT 스펙트럼 자료와; 제철용 연삭기의 구동 풀리 직경, 종동 풀리 직경, 구동 풀리와 종동 풀리 간의 중심 거리를 이용하여 구한 주파수(Hz) 값으로 환산된 종동부 풀리 샤프트 속도와 벨트 속도에 대응하는 60Hz 기준의 좌우 피크치;를 이용하여 벨트-풀리의 결함을 진단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    사용자에 의한 정보 및 데이터의 입력과 특정 명령의 입력이나 명령의 처리 결과를 상기 디스플레이 장치 화면에 출력하도록 하기 위한 조치를 위해 키보드와 마우스 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전류 측정 센서는 후크 미터(hook meter)로 이루어진 것을 특징으로 하는 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전압 측정 수단으로는 단부에 클립과 접속 플러그가 설치된 리드(lead)로 이루어진 것을 특징으로 하는 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 수집 모듈은 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환기와 각종 데이터 및 정보를 저장하는 메모리 장치 또는 데이터베이스를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 PC는 마이크로컴퓨터, 태블릿 PC, 노트북 PC 중 어느 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 장치.
  7. 삭제
  8. a) 전류 측정 센서에 의해 검사 대상의 기기 또는 설비의 전류를 측정하는 단계;
    b) 전압 측정 수단에 의해 검사 대상의 기기 또는 설비의 전압을 측정하는 단계;
    c) 데이터 수집 모듈이 상기 전류 측정 센서 및 전압 측정 수단에 의해 획득된 전류 및 전압 데이터를 수집하는 단계;
    d) PC가 상기 데이터 수집 모듈에 의해 수집된 전류 및 전압 데이터를 바탕으로 진단용 소프트웨어 프로그램을 이용하여 FFT(Fast Fourier Transform, 고속 푸리에 변환) 스펙트럼 자료를 생성하는 단계;
    e) PC가 상기 진단용 소프트웨어 프로그램을 이용하여 상기 생성된 스펙트럼 자료의 분석을 통해 검사 대상의 기기 또는 설비의 상태를 진단하는 단계; 및
    f) 상기 PC에 의한 진단 결과를 디스플레이 장치에 의해 화면에 표시하는 단계를 포함하고,
    상기 진단용 소프트웨어 프로그램은 상기 FFT 스펙트럼 자료와; 제철용 연삭기의 구동 풀리 직경, 종동 풀리 직경, 구동 풀리와 종동 풀리 간의 중심 거리를 이용하여 구한 주파수(Hz) 값으로 환산된 종동부 풀리 샤프트 속도와 벨트 속도에 대응하는 60Hz 기준의 좌우 피크치;를 이용하여 벨트-풀리의 결함을 진단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 단계 a) 이전에 PC가 검사 대상의 기기 또는 설비에 대한 정보 또는 데이터를 입력받는 단계를 더 포함하는 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 단계 c)에서 데이터 수집 모듈이 전류 및 전압 데이터를 수집함에 있어서, 210 (= 512) 샘플링 주기(sample rate)로 수집하는 것을 특징으로 하는 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 데이터 수집 모듈이 전류 및 전압 데이터를 수집함에 있어서, 총 수집된 데이터 수가 216 (= 65,536) 이상이 될 때까지 데이터를 수집하는 것을 특징으로 하는 전류 신호 분석을 이용한 제철용 연삭기 고장 진단 방법.
  12. 삭제
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101846195B1 (ko) * 2017-09-06 2018-04-06 박재성 모터 상태 모니터링 시스템 및 그 방법
KR101909654B1 (ko) * 2017-07-24 2018-10-18 박재성 Maps 기반 승강 및 물류 설비 검측 시스템
KR102315492B1 (ko) * 2021-08-30 2021-10-21 (주)텔레스퀘어 모터 수명 예측 시스템 및 이의 실행 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010016553A (ko) * 2000-04-03 2001-03-05 김민호 통신망을 이용한 설비 진단 서비스 제공 방법과 시스템 및그 방법이 저장된 기록매체
JP2009291915A (ja) * 2008-06-09 2009-12-17 Jtekt Corp 工作機械
JP2011189425A (ja) * 2010-03-12 2011-09-29 Honda Motor Co Ltd スピンドル診断装置
KR101124993B1 (ko) * 2011-10-17 2012-03-27 주식회사 세화 선로전환기의 전환력 측정기
KR101432786B1 (ko) 2013-11-14 2014-09-23 엠앤디테크놀로지 주식회사 모터의 고장진단방법 및 그 시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010016553A (ko) * 2000-04-03 2001-03-05 김민호 통신망을 이용한 설비 진단 서비스 제공 방법과 시스템 및그 방법이 저장된 기록매체
JP2009291915A (ja) * 2008-06-09 2009-12-17 Jtekt Corp 工作機械
JP2011189425A (ja) * 2010-03-12 2011-09-29 Honda Motor Co Ltd スピンドル診断装置
KR101124993B1 (ko) * 2011-10-17 2012-03-27 주식회사 세화 선로전환기의 전환력 측정기
KR101432786B1 (ko) 2013-11-14 2014-09-23 엠앤디테크놀로지 주식회사 모터의 고장진단방법 및 그 시스템

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101909654B1 (ko) * 2017-07-24 2018-10-18 박재성 Maps 기반 승강 및 물류 설비 검측 시스템
KR101846195B1 (ko) * 2017-09-06 2018-04-06 박재성 모터 상태 모니터링 시스템 및 그 방법
KR102315492B1 (ko) * 2021-08-30 2021-10-21 (주)텔레스퀘어 모터 수명 예측 시스템 및 이의 실행 방법

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