베어링 손상 분석의 필요성

모터 베어링이 손상이 되면 왜 이러한 현상이 발생했는지 분석할 필요가 있습니다. 그렇지 않으면 이러한 손상이 지속적으로 발생할 수 있기 때문입니다. 또한 이러한 손상이 심각하다면 이후엔 더욱 심각할 수 있습니다. 여러 종류의 베어링 손상 분석에 대한 정보가 있고 많은 베어링 제조업체에서 이에 대한 정보를 제공합니다.

전식 손상의 세 가지 징후

전식에 의한 베어링 손상엔 3가지 징후가 있습니다: 그리스의 열화 (검댕 발생); 베어링과 궤도면에 프로스팅(서리가 낀 것 같은 무광택 면) 발생; 그리고 궤도면에 플루팅(빨래판 모양의 골) 발생.

1단계 · 그리스 열화

베어링을 조사하기 위해 단면을 자르면 그리스 열화가 가장 먼저 보여집니다. 베어링 사이 흰색 그리스를 볼 수 있는데 이는 그리스가 새로 주입될 때의 색상입니다.

대조적으로 베어링 위의 그리스의 색상은 갈색이나 회색을 띄고 있습니다. 이러한 변색은 전식의 증상입니다. 아크가 베어링에 발생하면 그리스에 화학적인 손상을 주게 되어 변색을 유발하게 됩니다. 전식은 그리스의 윤활 성질을 감소시키며 발열 촉진과 또 다른 손상의 원인이 됩니다.

또한 아크는 EDM(Electric Discharge Machining)의 원인이 됩니다. 아크는 매우 작은 번개와도 같아 금속을 한 층 씩 깎아냅니다. 떨어져 나온 금속 조각이 그리스에 섞여 변색을 더 짙게 만듭니다. EDM은 또한 약 1μm(1/25,000인치) 크기의 아주 미세한 흠을 베어링 표면에 남깁니다. 누적이 되면 눈에 보이는 프로스팅이 됩니다.

2단계 · 프로스팅

전식으로 손상된 베어링을 분석하면 빛이 반사되는 금속 표면과 달리 반사가 잘 되지 않는 층을 볼 수 있습니다. 이러한 표면을 프로스팅이라고 합니다. 프로스팅 된 표면과는 다르게 나머지 표면은 매끄럽고 반사가 되는 걸 확인할 수 있습니다.

3단계 · 플루팅

심한 경우 프로스팅은 플루팅으로 진행됩니다. 어떤 조건에서 어느 쪽으로 나타나는지는 회전수와 윤활유 점도에 따라 베어링 방전이 달라진다에서 다뤘습니다. 플루팅은 빨래판과 같이 베어링 레이스를 따라 산등성이처럼 울퉁불퉁한 형태를 띕니다. 플루팅은 베어링 부하 부분에 집중되며 초기 단계엔 넓게 퍼져 형성이 됩니다. 하지만 시간이 흐르면서 골이 점점 더 깊어집니다. 플루팅은 지나친 진동과 소음, 열의 원인이 됩니다. 베어링에 플루팅이 발생한다면, 모터는 금세 고장이 나고 맙니다. 전식이 한번 진행이 되면 예방법이 제시되기 전까지 전식이 반복되게 됩니다.

손상을 확인했다면

당사는 모터 한쪽 베어링에 절연 베어링을, 반대쪽에 베어링 전식 예방 장치를 설치해 고주파 순환 전류를 차단하는 걸 추천합니다. 접지가 잘 되어있지 않은 모터라면 모터 프레임과 연결된 장비를 고주파 접지 스트랩(편조선)으로 본딩하고, 모터 케이블은 차폐형을 쓰시길 권합니다.

전기적 손상으로 보이는데 인버터를 쓰지 않는 설비라면 원인이 다른 데 있습니다. 물방울·분진·벨트 마찰로 전하가 쌓여 방전되는 경우가 있는데, 인버터가 없는데 축전압이 생기는 이유에서 따로 다뤘습니다.

※ 손상 단계 구분과 수치는 Electro Static Technology(AEGIS)의 기술 자료 Diagnosing Electrical Bearing Damage 를 참고했습니다.

인버터도 쓰지 않고 물방울·분진·벨트도 해당되지 않는다면 기계 자체의 자기적 비대칭을 의심해 볼 수 있습니다. 대형 발전기·터빈·압축기 쪽에서 오래전부터 알려진 현상입니다.

궤도면에서 이 자국을 확인하셨다면 그다음은 비용 판단입니다. 베어링만 갈 때와 권선까지 간 뒤는 드는 것도 걸리는 시간도 자릿수가 다릅니다.