고주파 영역 자속 스펙트럼 감시에 의한 전동기 고정자 고장예측

Abstract

최근 발전 플랜트 대형화 추세에 맞춰 전체 플랜트 구성기기의 일부분인 전동기도 대형화, 대용량화 되고 있으며 이들 기기의 개별적인 안정 운전은 플랜트 전체 안정 운전과 직결된다. 선행적으로 연구된 논문에 의하면 전동기 여러 결함중 권선 관련 결함은 진동 결함과 달리 유지보수 또는 테스트시 발견될 확률이 매우 낮아 운전중 결함이 진전되어 불시 고장정지될 가능성은 높다. 이에 본 연구에서는 전동기 고정자 권선 결함이 발생할 경우 고장을 사전에 예측할 수 있는 방법에 대해 논의해 보고자 한다. 본 연구는 운영중인 발전소 전동기의 고정자 권선 고장 실제 사례를 토대로 전동기에서 발생하는 자속 데이터의 고주파 영역 스펙트럼을 분석함으로써 결함이 있는 전동기와 건전한 전동기의 자속 특성 및 변화 추이를 분석하였다. 전동기 자속 스펙트럼의 고주파 영역을 분석한 결과 결함이 있는 전동기는 고정자 슬롯 주파수 대비 고정자 슬롯 주파수 사이드밴드의 상대적 크기 비율이 건전한 전동기에 비해 매우 높음을 확인하였다. 또한 결함이 있는 전동기는 시간이 지날수록 고정자 슬롯 주파수 대비 고정자 슬롯 주파수 사이드밴드의 상대적 크기 비율 크기도 더욱 커지는 반면 건전한 전동기는 시간이 지나더라도 그 상대적 크기 비율 크기가 증가하지 않음을 확인하였다. 그리고 결함이 있는 전동기의 자속 데이터는 불시 고장 1개월여 전부터 결함 상태를 인식할 수 있는 신호를 나타냄으로써 동일 기간 진동 데이터와 비교해 볼 때 전동기 고정자 권선 결함에 대한 사전 예측능력이 매우 탁월함을 확인하였다. 따라서 전동기에 자속 감시시스템을 추가로 적용한다면 결함 조기 발견 및 예측이 가능하고 이에 따른 전동기의 불시 정지도 예방할 수 있을 것으로 기대된다.