회전기계의 진동감시 기술기준

한국산업안전보건공단 , KOSHA GUIDE , 공표일자 : 1997년 01월

[관련규격]
- IRI (INDUSTRIAL RISK INSURERS)기준
- KS B 0142 (ISO 2372)

[관련 법규] 산업안전보건법 제27조의 규정에 의거 작성됨.

1. 목 적
이 기준은 산업안전보건법(이하 “법”이라 한다.)제27조의 규정에 의하여 회전기계에서의 산업재해를 예방하기 위하여 예방정비를 효과적으로 수행하게하는 진동감시에 관한 기술기준을 정함을 목적으로 한다.

2. 적용범위
이 기준은 동력으로 구동되는 회전기계에서 예방정비를 목적으로 수행하는 진동감시에 대하여 적용한다.

3. 용어의 정의
3.1 이 기준에서 사용하는 용어의 정의는 다음 각호와 같습니다.

• “진동 격렬도”란 진동의 격렬한 정도를 포괄적으로 나타내는 양으로 기계의 진동격렬도는 베어링이나 부착대 위의 지정된 점에서 측정한 진동속도의 rms 값에 대한 최대값을 말한다.
• “진동 속도의 rms값”이란 진동속도를 측정 표현하는 실효값으로 제곱평균값의 제곱근을 말한다.

 3.2 기타 이 기준에서 사용하는 용어의 정의는 이 기준에서 특별한 규정이 있는 경우를 제외하고는 법, 동법시행령, 동법시행규칙, 산업안전규격이 정하는 바에 의한다.

4. 진동감시 주기 및 방법
4.1 기계의 분류 원칙

• 각 기계별로 적용되는 진동감시 주기 및 방법은 기계의 중요도에 따라서 결정된다.
• 기계의 중요도는 그 기계의 가격, 생산가치, 고장의 중대성에 따라서 결정된다.

 4.2 중요도가 매우 높은 기계

• 10,000 HP (7460 kw)이상의 동력을 가지는 기계
• 고장 발생시 전공정에 영향을 주는 기계
• 고정형의 온라인 연속진동감시장치(ON-LINE CONTINUOUS VIBRATION MONITORING SYSTEM)를 설치하여 계속적인 상태감시를 한다.
• 진동 격렬도에 따른 경보치 및 차단치를 정하여 자동으로 경보를 발하고, 차단되도록 한다.

4.3 중요도가 높은 기계

• 1,000 HP (746 kw)이상의 동력을 가지는 기계
• 고장 발생시 매일의 생산에 영향을 주는 기계
• 고장이 위험을 초래하거나, 위험물질을 누출시킬 수 있는 기계
• 온라인 연속진동감시장치나 온라인 주기적진동감시장치(ON-LINE PERIODIC IBRATION MONITORING SYSTEM)의 설치가 권장되며 이를 설치하지 않을 경우에는 이동측정장치를 사용하여 최소 1주일 단위로 진동치를 측정하고 경향 관리를 한다.

4.4 기타 기계

• 100 HP (75 kw)이상의 동력을 가지는 기계는 온라인 주기적진동감시장치의 설치가 권장되며 이를 설치하지 않을 경우에는 최소 1개월 단위로 진동치를 측정하고 경향관리를 한다.
• 기타의 모든 기계는 최소 분기단위로 진동치를 측정하고 경향관리를 한다.
• 500 HP (373 kw)이상의 동력을 가지는 기계는 년간단위로 시동, 정지, 무부하, 정상부하, 과부하 운전시의 진동상태를 측정하여 기록을 유지한다.

5. 진동 제한치 설정 예시
5.1 진동 제한치 설정

• 진동 제한치는 진동 격렬도로 나타내며 기기별로 미리 설정한다.
• 진동 격렬도는 진동 속도의 rms 값 (단위 mm/s)로 표시한다.
• 진동값의 표현은 진동변위의 경우 PP값(PEAK TO PEAK값, 단위 micro meter pp 또는 mils pp), 진동속도나 가속도의 경우 양의극대값 (ZERO TO PEAK, 속도단위 mm/s 또는 in/s, 가속도 단위 g 또는 m/s²)이나 rms 값으로 나타낼 수도 있다.
• 미끄럼 베어링의 경우에는 축진동을 직접 관측하고 유막내의 움직임을 관측하기 위하여 비접촉식 변위센서를 이용하여 진동을 측정하고 관리하여야하며, 구름 베어링이나 소형기계의 미끄럼 베어링의 경우에는 축진동이 거의 대부분 효과적으로 베어링 하우징에 전달되므로 속도 및 가속도 센서를 이용하여 측정한다.
• 진동 측정 장소는 베어링의 종류에 따라 기계의 설치부분 구조물이나 베어링 부분 또는 베어링하우징에서 측정한다.
• 설정된 진동 제한치는 경험에 의하여 최종의 올바른 수치를 얻어야 한다.

5.2 기계의 분류

• Ⅰ급 : 보통 운전 조건하에서 전체 기계 중 일부를 이루는 구성요소 (15kw 이하의 일반용 전동기)
• Ⅱ급 : 특별한 기초를 갖지 않는 중형기계(15~75kw의 전동기)특별한 기초 위에 견고히 설치된 기계(300KW 까지)
• Ⅲ급 : 대형원동기 또는 대형 회전기계로서 강기초 또는 상당히 높은 강성을 가진 무거운 기초위에 설치된 기계
• Ⅳ급 : 대형원동기 또는 대형 회전기계로서 비교적 유연한 기초위에 설치된 기계

5.3 평가 구역

• A구역 : 새로이 설치된 기계의 진동
• B구역 : 제한되지 않고 오랫동안 운전할 수 있는 조건을 갖춘 기계의 진동
• C구역 : 오랫동안 연속적으로 운전하기에는 적당하지 않아 적당한 기회에 보수를 하기 전에는 제한된 기간 동안만 운전할 수 있는 기계의 진동
• D구역 : 손상을 입고 상당히 악화된 상태인 기계의 진동

5.4 운전 제한
5.4.1 경보

• 진동이 설정된 제한치에 도달되거나 심각한 변동이 발생되면 경보를 발하게 한다.
• 경보가 발해지면 진동변화의 이유를 확인하고 적절한 정비를 결정할 수 있는 조사기간 동안 운전을 계속할 수 있다.
• 경보치는 B구역 상한치 값 또는 C구역 아래쪽 값을 선택한다.
• 경보치는 B구역 상한치의 1.25배를 넘지 않도록 한다.
• 진동 크기의 변화가 B구역 상한치의 25%를 초과할 때에도 경보의 설정이필요한다.

5.4.2 차단

• 기계가 손상을 입어 더이상의 운전이 곤란한 정도의 진동크기에 설정한다.
• 차단치가 초과되면 즉시로 진동을 감소시키는 조치를 취하거나 기계를 정지시킨다.
• 차단치는 기계의 기계적인 완벽함과 관계되며 비정상적인 동하중에 견딜 수 있도록 기계가 특별히 설계되었는가에 따른다.
• 일반적으로는 차단치는 C구역이나 D구역 내에서 설정한다.
• 차단치는 C구역 상한치의 1.25배를 넘지 않도록 한다.

5.5 진동 평가 구역의 예시
표 1에서 제시하는 구역범위를 참조하여 설정치를 결정한다.
<표 1. 진동 격렬도의 구분범위와 적용보기>

( KS B 0142 및 ISO 2372 : 회전속도 10~200 rev/s 진동수 10~1000HZ로 운전되는 계의 평가기준)

5.6 새로운 기계나 경험이 없는 기계에 대한 적용 예

• 8mm/s 이상의 진동속도를 가진 기계는 조사가 요구된다.
• 설정된 진동 제한치의 2배 이상 진동이 증가되는 기계는 조사가 요구된다.
• 16mm/s 이상으로 진동속도가 증가되는 기계는 정지가 요구된다.
• 설정된 진동 제한치의 4배 이상 진동이 증가되는 기계는 정지가 요구된다.

6. 진동감시 절차
6.1 목표 집단의 선정

• 설비의 모든 기계를 진동감시 대상으로 하는 것이 권장된다.
• 일반적인 선정은 아래의 기계들이 대상이 된다.
- 설비 안전에 중요한 기계
- 생산에 중요한 기계
- 가격이 높은 기계 또는 교환이나 보수가 어려운 기계

• 설비의 위험성을 평가하여 중요설비를 빠짐없이 선정하는 것이 바람직한다.
• 대규모 설비는 그룹별로 나누어 중요도에 따라 선정한다.

6.2 감시장치의 선정

• 적용 가능한 감시의 수준을 정하고 알맞는 감시 및 분석장치를 선택한다.
• 기계 제작자 및 진동감시장치 제작자들이 추천하는 방식을 고려한다.

6.3 감시 작업자 교육

• 진동감시장치 제작자들이 개설하는 교육프로그램을 활용한다.
• 가능한 감시절차 수립의 전반기에 교육을 받는 것이 빠르고 효과적인 진동감시 체계를 갖추는데 도움이 된다.
• 대규모 설비에서는 측정자료를 수집하는 작업자 뿐만 아니라 자료를 해석하고 분석하는데 필요한 기술자의 교육도 고려한다.
• 생산관리 담당자도 진동감시에 대한 정보, 목표, 성능에 관한 사항을 알아야 설비가 더 좋은 성능을 유지하도록 관리할 수 있다.

6.4 진동제한치 설정

• 진동제한치의 설정 또/span>분석은 기계제작자의 권고치 또는 진동감시 장비 공급자가 제공하는 가이드라인을 따른다.
• 일반적인 가이드라인은 5항 진동제한치 설정예시의 권고사항을 따른다.

6.5 진동 해석자료의 확립

• 진동상태를 해석하기 위해서는 기계상태 정보에 관한 자료를 최대한 갖추어야 한다.
• 기계상태 정보에는 다음과 같은 것이 포함되거나 준비되어야 한다.
- 구동기계 및 종동기계의 형식
- 속도 가속기, 감속기, 기타 관련설비(기어, 벨트, 체인, 브레이크, 클러치등)에 관한 자료
- 베어링, 커플링의 형식
- 진동치에 영향을 미치는 경험상으로 증명된 주위의 상태, 예를 들면 옥외에 설치되어 기후에 취약한 설비의 진동치와 정렬상태
- 측정을 실시하는 위치
- 초기 진동치

6.6 감시주기 설정

• 가능한 자주 측정하는 것이 권장된다.
• 주기의 조정은 경험에 의하여 한다.
• 중요하고 위험한 기계는 연속적으로 감시하는 것이 좋다.

6.7 개별 측정위치
기계의 진동 측정은 일정한 위치와 방향에서 수행할 수 있도록 페인트칠, 표식, 이름표 등으로 표시를 한다.

6.8 기본값 측정

• 초기 진동 측정치는 초기값으로 활용하는데 필요한다.
• 초기값은 미래의 고장진단의 기본값으로 활용할 수 있다.
• 작은 기계에서는 진동속도의 rms값 또는 양의 극대값만으로 충분할 수 있다.
• 중요하고 위험한 설비에서는 시동, 정지, 무부하, 정상부하, 과부하, 위험속도 운전시의 진동상태를 측정하여 기본값으로 활용하는 것이 필요한다.

6.9 수집, 해석, 자료의 기록
모든 자료는 각 기계별로 정기적으로 측정․기록하여 둠으로써 미래의 경고를 확인할 수 있는 자료로 보관하여야 한다.