음향방출을 이용한 저어널 베어링의 조기파손감지(I) - 베어링 손상 형태별 감지능력 및 측정기술 -

Acoustic Emission Monitoring of Incipient in Journal Bearings - Part I : Detectability and measurement for bearing damages

일반적으로 구름 베어링 시스템에 비해 발전용 터어빈이나 내연기관 엔진과 같은 저어널 베어링을 가진 시스템은 상대적으로 대형 설비이거나 더 가혹한 운전조건에서 가동되는 경우가 많다. 이런 회전기계류에서의 베어링의 파손은 설비의 운전 중단 및 관련 설비의 파손까지도 초래할 수 있게 된다. 따라서 이로 인한 보수에 소비되는 시간 및 경제적인 손실등을 피하기 위해서는 저어널 베어링의 조기파손 감지의,역할은 매우 중요하게 된다. 본 연구에서는 음향방출 기술을 이용하여 베어링에서 발생할 수 있는 파손의 조기검출을 위해 실험실용으로 직접 제작한 저어널 베어링 시스템을 이용하여 여러 형태의 비정상 조건을 만들어 가며 실험을 행하였다. 베어링 손상 및 피로의 주 요인으로서는 윤활유 부족, 윤활층에의 이물질의 혼입, 조립 불량 등이 대표적인 원인으로서 알려져 있으며 이에 근거하여 실험 조건을 윤활유에의 이물질 혼입, 윤활유 부족, 그리고 축과 베어링간의 금속간 접촉등의 인위적인 형태로 구성하여 실험하였다. 그 결과로서 음향방출 기술이 저어널 베어링의 조기파손 감지에 매우 효과적인 도구라는 것을 입증하였다.

In contrast to the machineries using rolling element bearings, systems with journal bearings generally operate in large scale and under severe loading condition such as steam generator turbines and internal combustion engines. Failure of the bearings in these machineries can result in the system breakdown. To avoid the time consuming repair and considerable economic loss, the detection of incipient failure in journal bearings becomes very important. In this experimental approach, acoustic emission monitoring is applied to the detection of incipient failure caused by several types of abnormal operating condition most probable in the journal bearing systems. It has been known that the intervention of foreign materials, insufficient lubrication and misassembly etc. are principal factors to cause bearing failure and distress. The experiment was conducted under such designed conditions as hard particles in the lubrication layer, insufficient lubrication, and metallic contact in the simulated journal bearing system. The results showed that acoustic emission could be an effective tool to detect the incipient failure in journal bearings.