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  베어링 결함에 관련된 설비 개선사항 질문드립니다.
  글쓴이 : 베어링   고유ID : azzie     날짜 : 18-09-02 11:38     조회 : 423    
안녕하십니까 저는 화공과 4학년이며 안료공장에 현장실습을 나온 학생입니다.
이번에 사내 QSS제조혁신 프로그램에 동기 2명과 참여하게 되었는데, 저희가 추진하는 개선사항이
적합한지, 그리고 적절한지 조언을 얻고자 이렇게 글을 올립니다.
[상황]
교반기 탱크내에 안료와 약품을 넣고 배합비율을 맞추어 작업하는 도중, 교반기의 진동이
심해지는 현상이 있었습니다. 그래서 알아본결과, 베어링 및 윤활유관련 문제라는 것을 알게되었고,,
베어링 교체와 윤활유 교체 및 주입을 하였습니다. 그리고 지속적인 점검, 설비를 check하였는데,
약 2달후에 똑같이 설비 진동이 심해지는 것입니다.. 설비업체에 문의해봐도 같은답변이었습니다.(베어링 교체)
그래서 근본적인 문제를 해결하기 위해 고민해보았습니다.
[고민사항]
베어링이 왜 윤활이 잘 되지 못했는지에서부터 고민을 시작하였고, 윤활급유펌프가 제 역할을 하지 못하여
베어링에 윤활제 공급이 원활히 되지 않았다는 점에 착안하였습니다. 그리고 이는 펌프의 어떤 구성요소의
부품이 문제가 있을것이라 생각합니다. 최근 작업환경이 바뀌면서, 무기안료를 취급하던 작업장에 카본블랙과
같은 아주 입자가작은 유기안료를 취급하게 되면서 이런일이 발생한건 아닌지 추측하고있습니다.
왜냐면 펌프 air vent쪽에 설치된 필터의 틈새 단위가 20마이크론입니다.
그런데 유기안료의 입자단위는 이보다 작아 제대로 필터가 되지않았고 펌프내에 이물질이쌓여 어디가 손상된게 아닐까 추측하고 있습니다.
그리고 이 사고과정이 맞다면 3마이크론의 필터로 교체하게 된다면, 근본적으로 펌프내 이물질이 쌓이지않고, 윤활공급이 제대로 되지 않을까라는 생각을 하고 있습니다.
[질문]
1) [상황]->[고민사항] 이 적절한지 여쭤보고싶습니다. 이를 QSS때 발표해야하는데, 좀더 구체적이고 공학적으로
접근해보고 싶은데, 학부생 그리고 아직 3개월 밖에 안된 인턴이라 지식이 많이 부족합니다.

2) 작업환경(무기안료->유기안료를 다루면서) 이 바뀐다고해서, 저렇게 직접적인 영향을 끼칠 수 있을까요?
또한, 만약 위 원인이 맞다면 (필터가 제대로 되지않는 문제) 펌프의 어떤 부속품에 영향을 받을까요? 물론
펌프 shaft에 마모가 생길수도 있고 하겠지만, 다양하게 고민하기 위해 여쭤봅니다.

긴글읽어주셔 감사합니다. 좀더 구체적으로 질문드리고 싶었는데, 제 지식이 깊지 못하여, 두루뭉실한점 죄송합니다. 이해 되지 않는부분은 질문주시면 저도 답변드리겠습니다.  

스테파노 Stefano   18-09-03 11:29
(0) 제조공정 개선 사항에 기계설비 정상화도 포함되어 있는지 의문이 남습니다.    기계장치 문제는 생산설비 담당엔지니어들이 공정개선과 관련없이 해결해야 생산공정 운전이 가능할 것이기 때문입니다. 

물론, 그러나 그 기계장치의 문제가 취급하는 물질에서 비롯되었다거나  운전자의 조작방법의 오류에서 비롯되었다면 반드시 해결해야하는 문제로 귀결될 것입니다. 

(1) 교반기 조작 방법
교반기의 조작 방법 설명이 되어 있는 것이 있다면 이곳에 답글로 올려주세요.  흔히 사용방법이 잘못된 경우가 많기 때문입니다.

조작방법과 더불어 반응기 운전조건(온도, 압력, 취급물질 성상, 밀도와 점도), 교반기의 크기, 형태, 회전수(정속 혹은 변속) 뿐만 아니라 베어링, 축밀봉장치, Coupling 등의 구조도 함께 올려주세요.  윤활류 순환시스템에 윤활류 Drum, Pump, Filter, Sight Glass 등의 시스템 구성도 조사해 보세요

(2) 진동의 시작, 현상
우선, 원인이 어디에서부터 시작되었는가를 점검해 봐야 합니다.  작업하는 도중이라고 했는더 어느 시기에 진동이 심해지기 시작했는지가 가장 중요합니다.  베아링을 교체 하였는데도 다시 같은 원인이 나타났다는데  두 경우의 조작내용 기록사항을 자세히 검토해야 합니다. 

그리고 나서 상태는 어떠했는지, 부품(베아링) 의 상태는 어떻게 변형되었는지?, 조치는 어떻게 했는지(저절로 꺼졌는지 스위치를 내렸는지), 모터 전류는 어떠했는지 등...현상을 조사해 보세요.  원인진단이 잘못되면 멀쩡한 부품을 바꿨놨을 수도 있지요.  Control System에서  Monitoring및 Recording이 되고 있었다면 운전기록사항 및 Motor Current 등의 Recorder 기록도 반드시 살펴보아야 합니다.

무기-->유기 변경 즉시 발생한 일인지 ? 아니면 원료 교체후 한동안 사용후 발생한 일인지도 조사해야 할 필요가 있지요.
가급적 상세한 상황점검이 문제 원인발견과 해결에 도움이 될 것입니다. 

(3) 윤활공급시스템
질문에서 베아링 윤활이 잘 되지 못한 원인이라고 진단한 것으로 보이는데 .. 베아링 및 윤활유 교체후 2개월만에 같은 문제가 발생했다는 것으로 미루어 볼 때 객관적으로 판단해 보면 아마 다른 이유로 보입니다. 

그러나 일반적으로 윤활공급시스템은 공정물질과 완전히 분리된 시스템에서 작동되기 때문에 취급물질이 윤활유 공급시스템에 영향을 주는 경우는 거의 없다고 보면 됩니다.  따라서 윤활장치에 미세분말이 흘러들어가서 나타났다고 판단하는 것은
너무 성급한 판단으로 봅니다. 

(대부분 완전 분리된 시스템이라서 그렇습니다.  또한 윤활유 혹은 밀봉유 순환계는 완전히 밀봉된 상태에서 대부분 사용될 뿐만 아니라 때에 따라서는 윤활/밀봉유를 가압상태에서 운전되기도 하기 때문이지요.) 

(4) 예상원인..

원인은 시스템을 면밀히 조사해서 종합적으로 판단해야 할 사항이지만 결론을 먼저 내리고 접근하는 것은 합리적이지 않습니다.  상황을 조사해서 직접적 원인을 찾고 그 직접적 원인이 나타나게 된 간접적 원인이 원천적 원인일 경우가 많기 때문이지요.  필자의 추정원인 들을 나열하면 다음과 같습니다.  자세히 조사해서 결론을 찾아야 할 것입니다.

(***혹시 공장에 공정사고 발생시 처리방법에 관한 품질관리 매뉴얼이 있다면 그 내용중에 "품질관리 도구"를 활용하기를 권합니다. )

i) 설명한 부분에서 무기 안료 대신 카본블랙으로 취급물질이 변경되었다고 하면 점도의 큰 증가. 및/혹은         
ii) 작업도중에 발생한 일이라는데  그 작업이  슬러리가 정지된 상태에서 교반기 스위치를 넣었다든가  반응기에 액이 들어있지 않는 상태에서 교반기가 시동되었다가 반응기를 채우는 과정에서 발생했을 가능성 있음.  혹은 
iii) 반응기 내에서 액상으로 교반하던 도중 Powder가 급격히 투입되어 순간적으로 교반기 부하가 급증. 혹은
iv) 밀봉장치에 대해 언급이 전연되어 있지 않은데 Seal이 먼저 파손되고 나타난 현상.  혹은
v) 교반기의 Shaft가 휘여져 Balancing 문제가 나타나 있던 중 증세가 심해진 현상. 혹은
vii) 중앙집중식 윤활공급장치에서 해당기기만의 급유 불량. 등

도움이 되기를 바랍니다.  보다 자세한 정보로 문제를 해결해 보아야겠지요.
베어링 azzie   18-09-03 14:01
1) 교반기 조작 방법에 대해선 자세히 알아보고 답변 드리겠습니다.

2) 진동의 시작 : 사실 위에 설명으로는 제가 말씀드리지 못했지만, 기존에 아무 문제가없이 잘 작동되던 교반기 였는데,
작업환경(카본블랙취급)으로 바뀌면서 얼마 지나지 않아 문제가 생겼다는 점이었습니다. 이점 때문에 저는 환경이 바뀌면서
생긴 문제라고 생각하였습니다.

3) 윤활공급시스템 : 스테파노님 말씀을 듣고나니 지금까지 제가 잘못 생각해왔던것 같습니다. 헌데, 윤활공급펌프의 Air vent에
필터가 잘못되었다면 불순물이 침투할수 있지 않나해서입니다. 카본블랙이 매우 미립입자라서, 공기의 부유가 심하고 작업자들도 방진마스크를 쓰고 작업하는데 작업을 다 하고나면 마스크필터가 시꺼멓게 변해있습니다. 그뿐만 아니라 보안경, 장갑을 전부 착용해도 손톱과 눈주변까지 곳곳히 전부 묻어나옵니다. 그래서 펌프의 필터부분이 잘못되있다면 air vent로 카본블랙의 미립입자들이 침투하고, 펌프의 shaft나 로터와 같은 부속품들에 영향을 끼칠수 있다고 생각하였습니다. 스테파노 님께서 말씀하신 완전분리시스템의 의미를 아직 정확히 이해하질 못했습니다... 죄송합니다.

4)예상원인: 취급물질이 카본블랙으로 바뀌면서 점도가 크게 변하는 원인을 말씀해주셨는데, 그러면 기존에 사용했던 윤활유의 종류도 달라져야 하지 않을까 생각합니다. 제가 알기로는, 윤활유는 베어링이 느끼는 점도와 온도에 따라 윤활유 선정이
큰 영향을 미친다고 알고있어서, 만약 윤활유를 기존에 사용하던것을 그대로 유지한다면 이것 또한 문제의 원인이 될수있나요?
스테파노 Stefano   18-09-03 16:11
1) 윤활유 Drum 액면 변화 없으면 공기유입/유출 거의 없음.
윤활유 계통이 대기압 상태로 운전된다고 해도 공기를 흡입하지 않는 이상 펌프에 쉽게 들어갈 수 없고 펌프로 흘러들어가는 유량만큼 시스템을 거쳐 흘러나오기 때문에 윤활유 통의 액면 변화는 거의 없을 것이므로 Air Vent를 타고 흘러들어갈 이유가 거의 없을 것입니다. 

2) 상세한 진동의 시작...
반복하지만... 자세히 조사해 봐야 합니다.  문제가 발생한 조작시기의 정확한 운전조건이 필요합니다.  카본블랙의 사용량이 아주 작은 량 (다시말해 점도에 크게 영향을 주지 않을 정도,  문제를 일으키지 않을 정도)라면 관련이 없겠으나 그렇지 않으면 시료를 채취하여 점도와 평균밀도를 측정해볼 필요가 있습니다.

3) 윤활유..
조건이 달라졌다고 해도 아마 사용하는 사용하는 온도조건이 거의 유사할 것이기 때문에 윤활유는 거의 동일할 것입니다. 

대신, 공정물질의 물성에 기인한 것이라고 하면 문제는 교반기 동력차에 기인할 것이므로 점도와 밀도를 반드시 점검해 봐야 하며 이들이 동시에 증가했다면  교반기 회전수를 낮추어 줌으로써 교반기가 무리가 가지 않도록 해주었어야 했고

결과적으로.. 교반기 동력이 늘었다면 고려되어야 할 설계속성들에는 1)축을 잡아주는 한쌍의 Bearing의 지지대 간격 2) 교반축의 단면적  3)교반기 베어링의 규격, 4) 회전수,  5) 교반기 날개 형태가 있습니다.   

4) 제작 설계자의 점검.
결론적으로...공정변동사항은 자체적으로 조사해 두고
조사자료를 바탕으로 원래 제작했던 기계 설계/제작자의 점검을 받는 것이 필요합니다.
베어링 azzie   18-09-03 16:59
답변감사합니다.깊은 고민이 필요할것같습니다.
소동2 rlathwjd1110   18-09-06 15:36
스테파노님, Internet Explorer로 계속해서 접속을 해도
Q&A 게시판에 글쓰기 버튼이 뜨질 않아서 이렇게 댓글로 질문합니다.

1. PP(PolyPropylene), POM(PolyOxyMethylene)의 결합물이 Butane, Propane에 용해 가능한가요?
2-1. 혹시 용해 가능하다면, 온도와 압력 범위가 어느 정도인가요?
2-2. 폭발성이 있지는 않나요?
스테파노 Stefano   18-09-06 16:54
회원가입 신청후 가입승인이 되어야 <새글>을 게시판에 올릴 수 있습니다. 
가입승인은 별명 <소동>으로 되었습니다.  수고스럽지만 글을 옮결 질문해 주시거나 새로 질문해 주세요.

가입승인없이 게시판을 놔두면 스팸게시물이 하루에 수백개씩 올라오는 바람에
회원 가입을 승인제로 운영하고 있음을 양해해 주세요. 

~스테파노
     
소동2 rlathwjd1110   18-09-18 15:41
스테파노님, 제가 실수로 별명 <소동>인 아이디를 탈퇴해버려서 가입 승인된 아이디로 질문을 하지 못합니다. ㅠㅠ
이럴 경우 어떻게 해야 하나요?
스테파노 Stefano   18-10-08 01:56
답변이 늦어졌습니다.  예전 ID로 된 회원에서 탈퇴후 새로운 ID로 다시 가입신청해 주세요.  예전 ID는 사용할 수 없고 회원가입승인 후라야 글쓰기가 가능합니다.    자세한 사항은 일반게시판의 회원가입 방법을 찾아 참고하세요.
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