전기 모터 테스트 도구로 고정자 느슨 함 진단

초기 조사 결과

석유화학 공장에서 기체상 중합 공정을 거친 후 가스의 온도를 낮추는 데 사용되는 6.6kV 모터에 이상 증상이 발생했습니다. 기술자가 진동 테스트를 진행하던 중 비정상적인 진동을 발견했습니다. 무부하 상태에서 또 다른 테스트를 수행했지만 비정상적인 진동은 그대로 유지되었습니다. 진동의 근본 원인은 아직 밝혀지지 않았습니다. 이상 진동의 원인을 파악하기 위해 태국 방콕에 있는 Instrument Resource사의 팀에 연락하여 모터에 대한 추가 조사를 요청했습니다.

모터 회로 분석™(MCA™) 은 ALL-TEST PRO 7 PROFESSIONAL™을 사용하여 수행했습니다. AT7™은 일련의 테스트를 수행하여 DYN 테스트 기능을 수행한 후 문제를 파악했습니다. 이 특정 테스트는 고정자 및 회전자 무결성 및 상태를 확인하기 위해 고안되었습니다. 이 테스트는 모터 샤프트를 회전시켜야 합니다. ALL TEST Pro의 특허받은 동적 고정자 및 회전자 시그니처 테스트에서 동적 고정자 시그니처에 불균형이 있음을 발견했습니다.

동적 서명 분석

녹색 선은 고정자 시그니처이며 각 위상에 대한 회전 중 평균값의 편차를 나타냅니다. 검은색 점선 두 개는 로터 시그니처를 나타내며 위쪽과 아래쪽 시그니처를 포함합니다.

모터가 분해되었습니다. 고정자 슬롯 쐐기가 느슨한 것이 발견되었습니다. 이러한 느슨한 고정자 슬롯으로 인해 동적 고정자 시그니처의 과도한 진동과 불균형이 발생했습니다.

모터를 수리하고 재조립한 후 AT7™을 사용하여 또 다른 테스트 세트를 진행했습니다. 이후 테스트 결과 고정자 상태를 나타내는 동적 고정자 시그니처의 불균형이 더 이상 나타나지 않아 상태가 양호한 것으로 나타났습니다.

ALL-TEST Pro, LLC 소개

ALL-TEST Pro는 혁신적인 진단 도구, 소프트웨어 및 지원을 통해 진정한 모터 유지보수 및 문제 해결을 약속하며 비즈니스를 계속 운영할 수 있게 해줍니다. 키사이트는 현장에서 모터의 신뢰성을 보장하고 전 세계 유지보수 팀의 생산성 극대화를 지원하며, 모든 ALL-TEST Pro 제품에 독보적인 모터 테스트 전문성을 바탕으로 뒷받침합니다.

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기어박스 모터의 모터 전류 시그니처 분석

소개

7.5마력, 1750RPM, 575 Vac 모터 및 기어박스의 소음과 진동은 ALL-TEST PRO™ OL(ATPOL) 모터 전류 시그니처 분석기를 사용하여 조사했습니다. 1분 미만의 데이터로 필요한 정보를 제공하는 한 세트의 데이터만 있으면 됩니다. 로터 바, 고정자 슬롯, 베어링 정보 및 기어의 수를 사용할 수 없었습니다. 정보 부족으로 인해 ATPOL이 결함을 즉시 식별하는 데 방해가 되지는 않았습니다.

논의 가벼운 부하에도 불구하고 ATPOL은 주조 공극(그림 1), 고정자의 전기적 결함(그림 2), 기어 문제를 자동으로 식별하고 로터 바(48개) 및 고정자 슬롯(36개)의 수를 파악했습니다.

그림 3은 ATPOL 소프트웨어에 표시되는 자동 분석 디스플레이를 보여줍니다.

ALL-TEST PRO™ MD 키트

ALL-TEST PRO™ MD 키트는 다음과 같이 구성됩니다:

  • ALL-TEST PRO™ OL 모터 전류 시그니처 분석기
  • ALL-TEST PRO™ 31 및 ALL-TEST IV PRO™ 2000 모터 회로 분석기
  • EMCAT 모터 관리 소프트웨어
  • EMCAT용 ATPOL 및 전력 시스템 관리자 소프트웨어 모듈
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모터 테스트: 어떤 길을 택하시겠습니까?

소개

앨리슨 트랜스미션은 고속도로용 트럭, 버스, 오프로드 장비 및 군용 차량용 상용 자동 변속기, 하이브리드 추진 시스템, 관련 부품 및 서비스를 설계, 제조 및 판매하는 세계적인 선도 기업입니다. GM의 파워트레인 사업부 소속인 앨리슨 트랜스미션은 인디애나폴리스에 위치한 본사 외에도 네덜란드, 일본, 중국, 싱가포르, 브라질에 국제 지사를 두고 있으며, 1500명의 대리점 및 딜러 네트워크를 통해 80개국 이상에 진출해 있습니다.

종합 모터 유지보수(TMM) 개념은 모터 재고 및 배송부터 모터의 테스트 및 신뢰성에 이르기까지 일상적으로 사용되는 전략입니다.

 

품질 네트워크 계획 유지보수

앨리슨 트랜스미션은 제너럴 모터스 북미(GMNA)의 자동차 근로자 연합 품질 네트워크 계획 유지보수(QNPM) 프로세스를 따릅니다. 이 프로그램은 장비, 기계, 도구 및 시설이 안전한 방식으로 작동하고 고객의 요구를 충족하는 데 필요한 제품을 경쟁력 있게 생산할 수 있도록 공통된 프로세스와 일관된 구조를 제공합니다. QNPM 공통 프로세스의 기본 방향을 정의하는 운영 원칙이 있습니다. 이러한 원칙은 모든 활동이 다음 목표를 달성하는 데 초점을 맞추기 위해 계획 및 실행 프로세스 전반에 걸쳐 참조되었습니다:

GMNA, 사업부 및 공장 수준에서 지속적인 지원 및 방향성 제공

제조업이 계획된 유지보수의 소유자이자 챔피언이 되도록 하세요.

모든 직원이 프로세스에 참여할 수 있는 기회 만들기

운영자 참여 개념 구현

사전 예방적 유지 관리를 추구하세요.

안전, 품질, 처리량, 비용 면에서 세계 최고 수준의 성능을 달성하세요.

지속적인 개선 지원

 

계획된 유지 관리에는 성공적인 프로세스에 필수적인 12가지 상호 의존적인 요소가 있습니다. 각 요소는 다른 요소에 기여하고 서로를 지원합니다. 연결된 요소들은 전체적으로 계획된 유지 관리 프로세스의 기반을 제공합니다(그림 1):

직원 참여 및 조직

재무 모니터링 및 제어

예비 부품 가용성

교육

커뮤니케이션

긴급 고장 대응

예약된 유지 관리

건설 작업

유지보수 도구 및 장비 가용성

안정성 및 유지보수성

하우스키핑 및 청소

생산 유지보수 파트너십

 

모터 프로그램을 위한 공급업체 파트너십

상품 관리는 앨리슨 트랜스미션이 주요 모터 공급업체와의 파트너십 프로그램에 사용하는 용어입니다. 실현되는 주요 기능으로는 서비스 품질 향상, 운영 및 재고 비용 절감 등이 있습니다. 보관된 앨리슨의 예비 모터는 공급업체의 창고에 보관됩니다. 그 후 공급업체는 매월 Allison 담당자와 만나 구매, 교체, 배송 시간, 하드 및 소프트 비용 절감에 대해 보고합니다(그림 2).

모터 프로그램 내 기술(적외선, 진동, 초음파 등) 중 하나로 모터 회로 분석(MCA)을 사용함으로써 앨리슨은 고객의 요구와 기대를 보다 정확하게 충족시킬 수 있습니다. 모터를 분리하여 공급업체의 모터 수리점으로 보내기 전에 경험이 부족하더라도 몇 분 안에 모터를 테스트할 수 있습니다. 근본 원인 분석은 내부 MCA 테스트와 공급업체의 참여로 모터를 평가하는 데 큰 역할을 합니다. 모터 수리가 완료되면 공급업체는 앨리슨에게 수리 및 수리 사유 보고서를 제공합니다. 오염으로 인한 결함인 경우, 고정자 권선 내부에서 발견된 오염 샘플은 모터 샵 공급업체에서 수집하여 실험실 분석을 위해 앨리슨의 기술 부서로 전달됩니다. 이 모든 정보는 회사가 모터 문제 및 고장의 근본 원인을 해결하는 데 도움이 됩니다.

한 부서에서는 서보 모터가 10개월 동안 17번이나 고장이 났습니다. 공급업체는 근본 원인과 시정 조치 계획을 파악하는 데 도움을 받기 위해 호출되었습니다. 모터는 냉각수가 많이 있는 습하고 혹독한 지역에 있었습니다. 공급업체는 모터가 조기에 고장 나지 않도록 모터 샤프트에 슬링거와 특수 씰링 공정을 제안했습니다. 이 회사의 모터 공급업체는 모터가 수정되었음을 나타내는 노란색 줄무늬로 이러한 수정 사항을 식별했습니다(그림 3). 현재까지 서보모터에 오염으로 인한 권선 고장은 발생하지 않았습니다.

자동차 정비소와의 파트너십은 매우 효과적인 것으로 입증되었습니다. 앨리슨은 24시간 연중무휴로 전화를 걸어 2시간 이내에 보관된 모터를 배송하고 도크에 보관할 수 있습니다(그림 4). 응답 시간은 제작 일정을 계획하는 데 매우 유용했습니다. 앨리슨은 또한 모터 공급업체의 주제별 전문가와도 소통할 수 있습니다. 그 결과, 저희는 신뢰성 도구 상자에서 공급업체를 고려합니다. 결국 모터 샵 공급업체는 QNPM 담당자, 모터 샵 및 신뢰성 부서의 전기 기술자, 예비 부품 팀, 유지보수 감독자 및 재무 부서의 직원으로 구성된 앨리슨 트랜스미션의 상품 관리 팀에 문의합니다.

MCA 개요

앨리슨 트랜스미션의 모터 프로그램은 운영에서 매우 중요한 구성 요소입니다. 문제가 있는 MCA 모터는 수리를 위해 제거하여 발송하기 전에 테스트를 통해 결함을 확인할 수 있습니다. 모터 문제가 발견되지 않으면 전기 기술자가 서비스 기술자가 근본 원인을 찾도록 도와줍니다. 설치가 어려운 모터는 기계 수리 담당자에게 설치를 요청하기 전에 테스트를 거칩니다. 공급업체 창고에 있는 모터는 분기별로 MCA 테스트를 통해 감사를 받습니다. 일부 노선은 반복적인 모터 고장으로 인해 설정되었으며, 이러한 모터는 MCA 프로세스의 일부로 매월 테스트 및 추세를 파악합니다. 펌프가 있는 모터는 펌프를 재구축하기 전에 테스트하여 모터 펌프 조합을 교체하는 것이 재구축보다 더 경제적인지 결정합니다. 2002년 한 해 동안 수리 또는 교체된 다양한 유형의 모터의 고장 내역은 그림 4에서 확인할 수 있습니다.

QNPM 공동 유지 관리 챔피언

“모터 회로 분석 도구를 사용한 후 제조 서비스 업무 방식에 엄청난 변화가 생겼으며, 모터가 불량이라고 판단하고 단순히 교체하는 등 잘못된 판단으로 인한 손실에 대한 인식이 바뀌었습니다.” Allison UAW의 공동 챔피언인 델버트 샤피의 설명입니다. 상품 관리자의 교체 모터 주문이 급격히 감소했고, 그 결과 제조 서비스 조직은 더 많은 기계 가동 시간을 운영팀에 제공할 수 있게 되었습니다. 그 결과 더 많은 부품을 더 경쟁력 있는 가격으로 공급하고, 더 넓은 기술 기반을 확보하고, RCFA(근본 원인 고장 분석)를 더 잘 활용하고, 기술 그룹에 대한 신뢰도가 높아졌습니다. 가동 시간 증가 + 비용 절감 + 숙련된 기술자 + 기술 도구 상자를 위한 훌륭한 도구 = 성공. 훌륭한 조합이죠!”

앨리슨 트랜스미션 QNPM 공동 챔피언인 테리 보웬은 2001년 GM QNPM 심포지엄의 모터 회로 분석 세미나에 참석했으며, 기술 부서에서 MCA 프로그램을 구현함으로써 회사가 이점을 얻을 수 있다고 생각했습니다. 2001년 5월, 자동차 정비소에서 열린 프레젠테이션에서 보웬은 이 도구의 중요성을 인정하고 앨리슨이 세 대를 구입했다고 밝혔습니다.

ALL-TEST Pro™ 모터 회로 분석기를 구입하기 전에는 모터를 분석하는 데 많은 추측이 필요했습니다. 간혹 문제를 완전히 진단하지 못한 채 모터를 공급업체로 보내는 경우가 있습니다. 공급업체의 테스트 후 보고서에는 ‘문제 발견 없음’이 표시되었습니다. 이제 MCA 프로그램을 운영하면서 Allison은 기계 가동 시간이 늘어나고 ‘문제 발견 없음’ 보고서가 감소하는 것을 확인했습니다.

약 50명의 앨리슨 숙련된 트레이더들이 데이브 험프리가 진행하는 8시간의 내부 과정을 통해 MCA 기기의 적용 및 사용법을 교육받고 있습니다. 교육에 참여하는 직종은 전기 기술자, 발전소 고정 엔지니어, 에어컨 및 유지보수 감독자입니다.

모터 문제

MCA를 사용하여 발견되는 모터 고정자 결함은 회전 간, 위상 간, 코일 간, 접지 결함 및 로터 결함 등 다양합니다. 로터 결함은 480볼트보다 4160볼트 모터에서 더 흔하게 발생하며, 로터 바가 파손되거나 편심 및 주물 공극이 생깁니다. ALL-TEST ProTM MCA 장치에서 위상각과 전류 주파수를 보면 고정자 결함을 식별할 수 있습니다. 각 위상의 권선 저항을 서로 비교하면 고저항 연결부를 확인할 수 있습니다. 접지 결함은 절연 대 접지 테스트를 통해 확인할 수 있습니다. 임피던스와 인덕턴스 수치를 서로 비교하여 냉각수, 오일, 물, 과부하 권선 등 다양한 오염을 관찰할 수 있습니다. 서보 모터의 오염은 고장이 발생하기 수개월 전부터 악영향을 미치기 시작합니다. 일반적인 추세는 패널에 과전류 상태를 나타내는 서비스 요청이 있다는 것입니다. 앨리슨 CMM 시스템을 통해 작업 주문을 추적하면 과전류 오류가 더 자주 나타나고 서보 모터를 교체하기 위한 작업 주문이 필요할 가능성이 높습니다. 지역 계획자는 서보 모터가 완전히 고장 나기 전에 과전류 상태를 경고하고 이를 감지할 수 있는 방법을 알려주는 통신을 수신했습니다. 사후 대응 방식에 비해 계획된 유지관리는 비용을 절감할 수 있습니다. 자동차 정비소에서 깨끗하게 담그고 굽는 것이 완전히 되감는 것보다 더 저렴하고 효율적입니다.

해당 비용 회피 스프레드시트는 다음 순서에 따라 QNPM 네트워크에서 순차적으로 공유됩니다:

MCA 작업 지시서 발송

전기 기술자의 모터 현장 대응

MCA 테스트가 수행 및 분석되고 결정이 내려집니다.

실행 계획이 실행됩니다. 예를 들어 MCA를 사용하여 서보 모터가 정상적으로 테스트되면 퓨즈, SCR, 드라이브, 케이블 또는 모터 커넥터 끊김과 같은 다른 오류 원인을 확인하기 위해 근본 원인 조사가 시작됩니다. 케이블을 교체하는 경우 유지보수 이력을 기반으로 사전 예방과 사후 대응의 비용 비교가 문서화됩니다(표 1).

특히 재무적 관점에서 보면 Allison Transmission은 사후 대응적인 유지보수보다 사전 예방적인 유지보수를 선호합니다. 예를 들어, 2002년에 MCA 프로그램으로 인한 Allison의 총 비용 절감액은 $307,664였습니다(그림 6).

단일 단계 테스트

3상 모터를 테스트할 때, ALL-TEST Pro™ MCA 장치는 권선 간 비교를 수행할 때 잘 작동합니다. 그렇다면 단일 단계 테스트는 어떨까요? 더 이상 산업용 애플리케이션에서 단상을 사용하는 사람이 없나요? 앨리슨은 많은 애플리케이션에 필드 권선(두 개의 와이어)과 인터폴 및 전기자(두 개의 와이어) 세트가 있는 DC 모터를 사용합니다. 엔지니어링 테스트 부서에서는 와전류 동력계를 사용하여 테스트 목적으로 제조된 모든 변속기에 시뮬레이션 부하를 가하며, 단 2개의 와이어로 구성된 권선 2세트로 구성됩니다. 이 두 가지 유선 장치는 어떻게 비교되나요? 먼저 권선에 대한 MCA 테스트를 수행한 다음, 유사한 모터를 식별하기 위해 명판 정보와 함께 데이터베이스에 정보를 저장합니다. 마지막으로, 와인딩과 같은 와인딩을 비교하면 문제가 있는 와인딩이 드러납니다. (표 2).

 

사례 연구

그림 7: MCA를 사용한 머시닝 센터 테스트

 

사례 연구 1 적외선 서모그래피(IR)

예측 IR 경로를 실행하는 전기 기술자가 뜨거운 모터를 발견했습니다. 모터는 5대의 동일한 기계 그룹에 있는 7.5마력 냉각수 펌프였습니다. 모터 회로 분석을 위한 작업 지시서가 제출되었고, 이후 MCA가 완료되어 분석 결과 모터에 문제가 없는 것으로 나타났습니다. 진동 분석 작업 지시서가 작성되었고, 그 결과 베어링 결함으로 인해 온도가 상승한 것으로 확인되었습니다. 냉각수 펌프가 교체되었고 온도가 기계 그룹과 일치했습니다. 이 특정 기계는 변속기 케이스용 머시닝 센터입니다. 냉각수 펌프 모터가 고장 나면 과거에는 생산 손실이 발생하고 조립 작업이 중단될 수 있었습니다.

사례 연구 2: MCA 대 DMM 및 절연 대 접지 테스트

예측 IR 경로를 실행하는 전기 기술자가 드릴링 작업을 수행하는 4개의 드릴 헤드가 있는 기계에서 뜨거운 5마력 모터를 발견했습니다. MCA를 수행하여 분석한 결과, 평행하지 않은 임피던스와 인덕턴스 수치를 비교한 결과 모터 권선이 오염된 것으로 나타났습니다. 임피던스나 인덕턴스는 DMM이나 절연 대 접지 테스터로는 확인할 수 없습니다. 저항과 접지 절연 테스트 모두 양호했습니다. 이 모델은 창고에서 구할 수 없으므로 수리를 위해 모터를 보냈습니다. 모터에 이러한 오염이 발생한 원인을 파악하기 위해 MCA를 수행했습니다. 모터 샵에서 모터를 정밀 부검한 결과, 엔드 벨을 뜯어본 결과 권선 내부의 유체에 문제가 있는 것이 분명했습니다. 알 수 없는 액체를 샘플 병에 부었습니다. 자동차 정비소에서 와인딩을 광범위하게 수리하고 냉각수와 유압 오일이 섞인 액체로 확인된 후 해당 부위에 에폭시 씰을 도포했습니다. 모터는 24시간 이내에 반환되어 설치되었습니다. 이 기계는 전송을 위해 캐리어에 일련의 구멍을 뚫습니다. 기계가 완전히 고장 나기까지 작동했다면 조립 라인이 멈췄을 것입니다. 새 모터의 주문 견적은 3일이 걸렸습니다.

사례 연구 3 # 8 공기 컴프레서, 4160볼트 1000마력

2003년 6월 18일, 발전소 기술자들은 #8 공기 압축기의 4160볼트, 1,000마력 모터에 대한 ALL-TEST IV PRO™ 2000 판독값을 검토하고 명확히 하기 위해 신뢰성 부서에 데이터를 제공했습니다. 84.5%의 저항 불균형이 발견되었습니다. 모터는 MCC에서 테스트한 다음 모터 연결 러그에서 테스트했습니다. 러그의 연결 불량 문제를 발견하고 수정하여 불균형을 0.17%로 줄였습니다. 이 사례는 압축기의 4160볼트 연결부를 분리했다가 다시 조립할 필요가 없었기 때문에 MCA가 유용하다는 것을 다시 한 번 보여주었습니다. 모터를 분리하여 모터 샵 공급업체인 McBroom Electric으로 보낼 필요가 없었습니다. 이를 통해 불필요한 모터 수리 비용과 일부 생산 기계의 압축 공기 손실을 절감할 수 있었습니다.

결론

모터 회로 분석은 앨리슨에 큰 영향을 미쳤습니다. NFPA 70E PPE 이슈가 다가옴에 따라 오프라인 모터 회로 분석은 매우 가치 있고 안전합니다. 이제 모터의 세계는 멀티미터와 절연-접지 테스터만 사용하던 시절과는 다른 방식으로 바라보게 될 것입니다. 앨리슨 트랜스미션은 일관되고 정확하게 사전 예방적 유지보수가 가능한 시스템을 믿고 신뢰합니다.

 

저자 소개

데이브 험프리는 제너럴 모터스에서 18년간 근무한 베테랑 전기 기술자입니다. 전기공인인 아버지와 함께 10살 때부터 일을 시작했다는 Dave. 그는 GM에 입사하기 전 다양한 계약업체에서 근무했습니다. Dave는 모터 회로 분석, 적외선 열화상 및 진동 분석 분야에서 자격증을 취득했습니다. 모터 진단, 초음파 및 근본 원인 분석에 관한 수많은 강의에 참석했습니다. Dave는 퍼듀 대학교를 졸업하고 공인 전기 기술사 자격증을 취득했습니다. Dave는 GM 견습생 프로그램에서 모터, 변압기, 문제 해결 기술 및 국가 전기 규정을 가르쳤습니다. 현재 Dave는 앨리슨에서 모터 회로 분석 수업을 가르치고 있습니다. Dave는 자신이 속한 카운티의 해비타트 부회장으로서 프로그램에 참여하는 모든 가정에 전기 배선을 제공하고 있습니다. Dave는 매우 활동적인 가장이자 기독교인입니다.

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