제철소는 상태 모니터링을 통해 치명적인 고장을 방지합니다.

Oct 06, 2023

인더스트리 4.0이 아이디어 영역에서 현실로 빠르게 이동함에 따라 산업용 사물 인터넷(IIoT) 기술을 사용하여 보다 스마트하고 효율적인 공장 운영 및 유지 관리를 추진하는 데 큰 진전이 이루어졌습니다. 예를 들어, 미국 남동부의 통합 제철소는 수중 펌프 4대에 대한 반복적인 문제에 직면한 후 이 기술에 대한 투자의 가치를 깨달았습니다.

시스템의 작은 부분임에도 불구하고 이러한 수중 펌프는 제강 공정에서 중요한 역할을 합니다. 그러나 MTBF(평균 고장 간격)가 짧고 예상치 못한 고장이 발생하기 쉽기 때문에 생산에 위험이 따릅니다.

긴급 수리에 돈과 시간을 소비하는 데 지친 공장은 장비 상태를 명확하게 볼 수 있는 무선 상태 모니터링 시스템을 설치하는 데 앞장섰습니다. 이 시스템을 통해 피해를 최소화할 수 있는 충분한 시간을 갖고 임박한 고장을 예측할 수 있었습니다. 사전 통지를 통해 이제 장비 개조를 위해 신중하게 고려된 실행 계획을 개발할 수 있습니다.

문제의 수중 펌프는 탈수 시스템 폐수 구덩이에 설치되었습니다. 구덩이를 허용 가능한 수위로 유지하려면 4개의 펌프가 모두 필요했습니다. 설치는 시작 이후부터 안정성 문제를 겪었으며 평균 MTBF는 6개월 미만이었습니다. 펌프 중 하나라도 고장이 나면 나머지 펌프는 피트를 만족스럽게 비울 수 없습니다. 역사적으로 고장 모드는 너무 심각해서 수리가 불가능하거나 비용 효율적이었습니다.

제철소는 애프터마켓 서비스 수리 회사에 의뢰하여 설계를 검토하고 장비에 이러한 반복적인 오류가 발생하는 이유를 분석했습니다. 엔지니어링 팀은 펌프 설계와 펌프 및 시스템의 상호 작용을 면밀히 조사하여 설계 약점을 식별했습니다.

연구에서는 펌프에 설치된 피트의 크기가 필요한 작동 조건에 비해 부족하다는 결론을 내렸습니다. 불행하게도 조건은 변경될 수 없었으며 구덩이를 재설계하는 데는 많은 비용과 시간이 소요되었습니다. 신중하게 고려한 끝에 공장에서는 시스템 설계를 변경하는 것이 불가능하다고 결정했습니다. 펌프 성능 저하의 근본 원인을 해결할 수 없다는 점을 이해한 제철소 유지 관리 팀은 비용과 전반적인 영향을 관리하기 위해 예상치 못한 오류 특성을 완화하는 데 도움이 될 수 있는 기술을 추구했습니다. 그러나 이는 수중 펌프였기 때문에 장비 상태를 정확하게 평가하는 수단이 어려웠습니다. 다행스럽게도 장비 상태를 파악하고 지속적인 운영에 따른 위험을 평가할 수 있는 솔루션이 공장에 제안되었습니다. 이 솔루션은 무선 상태 모니터링 시스템이었습니다.

수중 펌프는 상태 모니터링에 있어 간과되는 경우가 많습니다. 이들은 물 속에 잠겨 있어 대부분의 장비에서 접근할 수 없으며 종종 고장이 날 경우가 많은 자산으로 간주됩니다. 씰 누출 표시기와 모터 과부하 제어 기능은 수년에 걸쳐 개선되었지만 기계적 상태 추세는 여전히 흔하지 않습니다. 이는 시장에 나와 있는 많은 새로운 IIoT 모니터링 시스템이 수중 장비에 대한 자동화된 데이터 수집을 위한 실행 가능한 수단을 개발하지 못했다는 사실로 인해 더욱 악화됩니다.

이러한 과제를 염두에 두고 지상 무선 송신기에 연결된 유선 가속도계를 사용하는 솔루션이 개발되었습니다. 이러한 수중 가속도계와 무선 통신 장치는 수중 조건에서 기계적 성능을 더 잘 모니터링하기 위해 제철소에 제공되었습니다. 이 시스템을 사용하여 펌프와 모터의 실시간 진동 수준을 지속적으로 수집했습니다. 수집된 데이터는 자동으로 원격 액세스, 저장 및 분석을 위해 클라우드로 무선 전송되었으며, 고주파 간격으로 측정이 이루어졌습니다.

제공된 모니터링은 하드웨어와 소프트웨어를 넘어 애프터마켓 서비스 회사 엔지니어링 팀의 인간적 경험을 활용했습니다. 이들 엔지니어와 최종 사용자는 함께 협력하여 기계적 진동 수준의 추세를 파악하고 데이터를 침수 수준 및 기타 유압 매개변수와 연관시키고 베어링 및 기타 구성 요소의 성능 저하 징후를 조기에 감지했습니다.