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[한국항공대학교] 진동을 이용한 회전체 고장 예측 시스템

최고관리자　 0 Comments　 1 Views　 20-11-10 15:46　 기계

진동을 이용한 회전체 고장 예측 시스템 및 방법

보유기관 및 연구자 : 한국항공대학교 / 박현수 교수

상담신청 기술문의

TRL09
사업화
- 본격적인 양산 및 사업화 단계
TRL08
시작품 인증/
표준화
- 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
  - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
TRL07
Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가
- 시작품의 신뢰성 평가
- 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
TRL06
Pilot 단계 시작품
성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
- 시작품 성능평가
TRL05
시제품 제작/
성능평가
- 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
TRL04
연구실 규모의
부품/시스템 성능평가
- 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
- 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
TRL03
연구실 규모의
성능 검증
- 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
- 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
- 모델링/설계기술 확보
TRL02
실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립
- 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
TRL01
기초 이론/
실험
- 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계

기술개발 배경: ▶ 공장 자동화기기, 자동차, 비행기 등과 같은 다양한 분야에서 물건을 이송 및 회전시키거나, 프로펠러 및 타이어 등을 회전시키기 위한 회전 기계를 많이 사용하면서, 회전체 이상이 발생했을 때 대형사고로 이어질 가능성이 높아, 회전체의 고장 발생 가능성 예측 필요

기술개요 및 대표도면: ▶ 본 기술은 회전체 고장 예측 시스템에 관한 것으로서, 회전체의 회전에 의해 발생되는 진동 데이터를 수집하고, 수집된 진동데이터를 부차수영역으로 변환 후 정보 엔트로피를 계산하여 회전체의 무질서도를 측정하여 고장 발생 가능성을 진단함

[진동을 이용한 회전체 고장 예측 방법 나타낸 흐름도]

시장동향: ▶ 세계 비파괴검사 시장은 2019년을 기준으로 약 156.7억 달러 규모로 파악되고 있고 2023년까지 약 6.7% 이상의 연평균 성장률을 기록할 것으로 전망

▶ 국내에서 비파괴검사는 중공업에서 가장 많이 활용되고 있으며, 그 다음으로는 발전, 석유화학 등의 순으로 나타남

[세계 비파괴검사 시장의 규모 및 향후 예측]

기술구현: ▶ 주파수별 누적 주파수영역 진동데이터에 의해 엔트로피 계산

▶ 누적 엔트로피 데이터의 엔트로피 값이 지속적으로 감소하는지 판단

▶ 엔트로피 값이 기준치 미만으로 떨어지는지의 여부에 따라 고장 가능성판단

특장점

기존기술 한계: ▶ 기존 개발된 베어링 수명 예측 방법은 단순히 시간영역에서만 진동신호의 스파이크 에너지를 이용하여 수명을 예측하기 때문에 회전체 들을 좀 더 정밀하게 분석하는 데 한계가 발생하고, 이로 인한 정밀도가 떨어지는 문제점 존재

▶ 회전체의 수명을 보다 정밀하고 정확하게 예측 및 진단할 수 있는 방안이 요구

개발기술 특성: ▶ 주파수영역으로 변환된 진동데이터에 대한 엔트로피를 계산하고, 엔트로피의 증감에 따라 회전체의 수명 및 고장 발생 가능성 진단

- 회전체의 고장 발생 가능성을 보다 정밀하게 예측 및 진단