제약 제조사를 위한 진동 모니터링
소개
오늘날 제약 제조 분야에서 예측 유지보수 계획의 일환으로 정확한 데이터 캡처는 필수적입니다. 현대의 진동 모니터링 기법과 기술은 성능을 극대화하는 데 사용될 수 있습니다.
진동 모니터링: 검증된 기술
진동 모니터링은 꽤 오랫동안 사용되어 왔으며 거의 2천 년 동안 활용되어 왔습니다. 역사가들에게 알려진 가장 오래된 진동 센서는 서기 2세기 중국의 천문학자 장형이 발명한 지진계입니다.
이 장치는 큰 항아리 주위에 배치된 여덟 마리의 용 중 한 마리의 입에서 청동 구슬을 떨어뜨려 먼 곳의 지진에 반응함으로써 지진이 발생한 방향을 가리키고 잠재적으로 인명을 구했습니다.
진동 모니터링은 엔지니어링 현장에서 가장 오래된 솔루션 중 하나로, 그 역사는 다른 기술들을 수 세기 앞섭니다. 오늘날의 진동 모니터링 시스템은 시각적 효과보다는 성능에 더 중점을 둡니다.
생산성에 대한 수요 증가로 인해 엔지니어링 공정의 성능을 극대화하는 정교한 진동 센서의 필요성이 대두되었습니다. 현대의 센서는 뛰어난 신뢰성을 제공하며, 다양한 응용 분야에 적합한 견고하고 콤팩트한 케이스에 담겨 있습니다.
진동 모니터링 실무
진동 센서는 제약 제조 공정에서 널리 사용됩니다.
공기 제어는 진동 모니터링 그 자체보다 더 오래된 의약품 제조 방식이지만, 초기 공정들은 더 이상 현대의 제약 기준을 대변하지 않는다.
오늘날 효율적인 공기조화는 제조 과정에서 정확한 공기 흐름, 온도, 습도 조건을 유지할 수 있는 기계를 필요로 합니다. 기계 고장은 공기 기준 저하, 생산 차질, 납기 지연에 따른 위약금, 그리고 고객 불만족으로 이어질 수 있습니다.
진동 모니터링 활용하기
진동 모니터링 시스템은 엔지니어들이 공기조화기를 예기치 않은 고장으로부터 보호할 수 있도록 돕습니다.
핵심 요소에는 가속도계를 올바르게 설치하고, 데이터를 적절히 수집 및 분석하며, 적절한 조치를 취하는 것이 포함됩니다. 어떤 경우에는 올바른 대응이 아무런 조치도 취하지 않는 것일 수도 있습니다.
상태 감시가 더욱 보편화됨에 따라 진동 센서 사용에 대한 교육은 영국 비파괴검사협회(British Institute of Non Destructive Testing)와 같은 기관에서 제공하고 있습니다.
고성능 센서라 할지라도 설치 방식에 따라 그 성능이 좌우됩니다. 엔지니어들은 드릴링, 태핑, 접착과 같은 장착 방법을 이해하고, 이러한 방법이 보증에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 파악해야 합니다.
적절한 지침을 따르면, 공기 처리 장치의 회전 부품을 비용 효율적으로 모니터링할 수 있어, 성능 저하를 조기에 감지하고 운영 차질을 최소화하면서 계획적인 유지보수를 수행할 수 있습니다.
진동 센서 자세히 보기
가속도계에는 질량에 결합된 압전 결정 소자가 포함되어 있습니다. 가속력이 가해지면 질량이 결정체를 압축하여, 가해진 힘에 비례하는 전기 신호를 생성합니다.
이 출력은 내장된 전자 회로를 통해 증폭 및 정제되어, 상위 수준의 데이터 수집 또는 제어 시스템에 적합한 신호를 생성합니다.
온라인 시스템은 PLC와 직접 인터페이스하여 센서 출력을 측정하고 분석합니다.
오프라인 시스템은 기계에 센서를 장착하고 이를 스위치 박스에 연결하여 엔지니어들이 휴대용 데이터 수집기를 사용하여 측정값을 수집할 수 있도록 합니다.
사용되는 가속도계의 종류
가속도계에는 두 가지 주요 범주가 있습니다.
AC 가속도계는 일반적으로 데이터 수집기와 함께 사용되어 중요 공정 시스템과 같은 고가 자산을 모니터링하는 데 활용됩니다.
4~20밀리아엠프 가속도계는 모터, 팬, 펌프와 같은 저가치 자산을 측정하기 위해 PLC와 흔히 함께 사용됩니다.
두 유형 모두 정렬 불량, 베어링 상태, 불균형을 식별할 수 있습니다. AC 가속도계는 또한 기어 결함, 벨트 문제, 유격 및 캐비테이션을 감지합니다.
공기조화기 내부
전형적인 공기조화기는 급기팬, 배기팬, 가열 및 냉각 코일, 에어 필터, 그리고 탈부착 가능한 패널이 있는 커다란 금속 인클로저로 구성됩니다.
팬 및 모터 어셈블리는 밀폐되어 있어 엔지니어가 유지보수를 위해 접근할 수 있습니다.
직접 구동 팬은 구동 측과 비구동 측 베어링 모두에 진동 센서가 필요할 수 있습니다. 비직접 구동 팬은 기어 샤프트의 저널 베어링에 추가적인 가속도계가 필요할 수 있습니다.
공기 처리 장치의 모니터링 기법
불균형과 정렬 불량을 파악하는 비용 효율적인 방법으로는 베어링과 축에 장착된 4~20 밀리암페어 센서를 사용하는 것이 있습니다.
속도 측정값이 PLC로 전송되어 전반적인 진동 추이를 모니터링할 수 있습니다.
이중 출력 센서는 4~20mA와 AC 출력을 모두 제공하여, 데이터 수집기를 통한 심층 진동 분석을 가능하게 합니다.
별도의 케이블 어셈블리가 있는 M12 커넥터는 공기조화기에 컴팩트하고 효과적인 옵션을 제공합니다.
또 다른 옵션은 장치 외부에 있는 스위치 박스에 하드와이어드 방식으로 연결된 고정형 AC 센서로, 이를 통해 동일한 위치에서 일관되게 데이터를 수집할 수 있습니다.
사양 및 설치
제약 분야에서는 스테인리스 스틸 스위치 박스가 의무적으로 사용되는 경우가 많습니다.
가속도계는 기계 표면에 직접 부착해야 하며, 이 표면은 평평하고 매끄러우며 도색되지 않고, 그리스와 오일이 없어야 하며, 센서 베이스보다 커야 합니다.
센서는 진동원에 가능한 한 가깝게 배치해야 합니다.
선호되는 장착 방법은 기계에 직접 나사산을 뚫고 탭 가공하여, 일체형 장착 나사산이 있는 가속도계를 제자리에 나사로 조여 고정할 수 있도록 하는 것입니다.
장착 스터드를 사용할 수도 있습니다. 드릴링, 탭 가공 및 스팟 페이싱을 위한 특수 설치 키트가 제공됩니다.
권장 토크 수준 내에서 센서를 조이도록 주의해야 합니다. 지나치게 조이면 센서가 손상될 수 있으며, 덜 조이면 정확하지 않은 측정값이 발생합니다.
드릴링과 탭 가공이 불가능한 경우, 작동 온도에 따라 접착제를 선택하여 접착식 장착을 사용할 수 있습니다.
케이블 정리와 장기적 신뢰성
가속도계 케이블은 케이블의 움직임으로 인한 장력 및 오측정을 방지하기 위해 케이블 타이로 센서 본체에 단단히 고정해야 합니다.
정확한 사양과 설치는 공기조화기가 일정한 공기 제어를 유지할 수 있도록 하며, 권장 유지보수 주기를 넘어 수명을 연장할 수 있습니다.
이는 진동 관련 고장, 가동 중단, 그리고 생산량 또는 품질 저하의 위험을 줄여줍니다.
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