송풍기(Fan)-결함유형4-유체기인결함
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유체가 정상적으로 작동하지 못하는 것은 기계의 문제도 있지만 유체가 잘 흐르지 못하게 하는 시스템 또는 덕트의 문제도 많다. 특히 이러한 유체기인 마찰은 광대역 진동을 발생시키므로 고유진동수를 불러일으킬 수 있어서 주의가 필요하다. 부드러운 덕트의 구성은 팬의 유동을 정상적으로 만들고 각종 유동방해요소가 많은 시스템은 그만큼 마찰수두가 높아서 진동이 발생할 가능성도 크다. 유속은 압력과 직접적인 관련이 있고 큰 동압을 가진 유체일 경우에 그만큼 기계가 받는 충격도 크다. 설비보전과 진단기술이 이미 도입된 공장의 경우 기계적문제가 상당부분 해소된 상태이므로 유체기계의 진동문제는 매우 골치 아픈 원인이며 이 때에는 전체 진동문제의 70%이상이 바로 유동유체 관련문제에 있다고 판단한다.
Fan결함진단- Surge, Turbulence, Stall등 유체관련문제
원심식팬(Centrifugal)과 축류팬(axial fan)은 모두 송풍기 성능곡선에 최고효율점에 최대한 가까운 지점에서 작동해야 한다. 또한 흡입관에서 유동특성은 가급적 부드러워야 한다. 팬의 효율과 유동특성은 덕트에 가해지는 평균적인 정압과 동압의 상태와 관련되어 있다.
난류가 아닌 층류(laminar flow)를 유지하기 위해서는 적어도 흡입측에서 팬직경의 6배이상의 거리에 난류를 일으키는 방해요소가 없어야 한다. 또는 난류감소용 콘덕트(inlet cone)을 사용하여 방지할 수도 있다.
팬의 출력측도 적어도 팬직경의 4~6배이상의 거리에 덕트유로의 변경, 엘보우 등이 없어야 한다. 만약 이러한 방해요소(변화지점, transition)가 팬출구측에 가깝게 있으면 덕트에 steering vane같은 난류감소장치를 설치하여야 한다.
팬의 출력측에 더 큰 방해요소(blockage, 출력을 막고 있는 상태)가 있다면 surge를 유발할 수 있다. 서지는 팬에 의해 생산된 압력이 덕트에 흐름방향 압력보다 크거나 동일압력이 아닐 경우에 발생하는 강한 압력파의 현상으로 공기가 역류하여 팬에 클리어런스 만큼의 충격을 유발한다. 서지는 강한 소음과 덕트기류에 높은 맥동파(pulsation, 팬회전속도의 30~45%에서 관찰)을 유발하고 높은 하모닉스 그리고 광대역 노이즈(wide skirt)가 나타난다.
만약 팬을 통해서 유동하는 공기의 속도가 팬 블레이드위에 필요한 공격각(angel of attack)에 요구되는 수준에 미치지 않는다면 유동이 팬블레이드를 가로지르지 못하여 급속히 다운되는데 이 현상을 stall(실속)이라고 한다. 스톨은 팬의 작동주파수의 대략 1/2~1/3배 수준에서 나타나며 매우 심각한 진동을 발생시킨다.
키워드
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fan, blower, 송풍기의 진동, 설비진단, 진동진단, 서어지, surge, stall
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