산업용 팬 업그레이드를 위한 표준화된 솔루션

산업용 팬과 송풍기는 많은 산업 공정에서 중요한 부분입니다. 따라서 더 높은 성능과 더 낮은 총 운영 비용에 대한 요구 사항을 충족하는 것이 필수적입니다. 베어링 및 관련 부품은 팬 생산성을 향상시키는 중요한 요소입니다. 베어링 및 하우징, 윤활, 씰 및 서비스와 같은 핵심 영역의 지식을 결합하여 SKF는 이제 팬 업그레이드를 위한 표준화된 솔루션을 제공하고 있습니다.

이 장비는 종종 생산 공정에 중요하기 때문에 산업용 팬의 베어링 고장은 비용이 많이 듭니다. 고장으로 인해 생산이 완전히 중단되어 수천 달러의 손실이 발생할 수 있습니다. 따라서 산업용 팬과 송풍기의 베어링 수명 연장은 최우선 과제입니다.

이전에는 모든 팬 업그레이드가 개별 응용 프로그램에 맞게 사용자 지정되었습니다. 그러나 이제 SKF 엔지니어는 산업용 팬 업그레이드를 위한 완벽한 솔루션을 제시하여 절차를 표준화할 수 있게 되었습니다. 이 업그레이드는 작동 온도를 낮추도록 특별히 설계되었으며 최적화된 베어링 및 하우징과 새로운 순환 오일 윤활 시스템을 포함합니다. 낮은 작동 온도의 영향으로 안정성이 향상되고 유지 관리 비용이 절감되며 서비스 수명이 연장됩니다.

가혹한 조건
산업의 생산성 요구 사항은 종종 팬과 송풍기의 성능이 한계에 도달하도록 요구합니다. 더 높은 회전 속도는 더 높은 작동 온도를 의미합니다. 또한 많은 팬이 섭씨 100~600도(화씨 212~1,112도) 범위의 뜨거운 가스를 배출하는 데 사용됩니다. 이 열의 일부는 팬 샤프트의 복사 및 전도를 통해 베어링으로 ​​전달됩니다. 고온에서 작동하면 베어링 고장이 발생하여 예기치 않은 정지, 불필요한 가동 중지 및 생산 손실이 발생할 수 있습니다.

높은 작동 온도는 또한 기유의 수명을 단축시키기 때문에 베어링 윤활에 부정적인 영향을 미칩니다. 윤활이 저하되면 베어링의 마찰이 증가하고 윤활이 불충분하며 베어링 고장이 발생할 수 있으며 이로 인해 계획되지 않은 정지의 위험이 높아집니다. 모든 조기 베어링 고장의 1/3 이상이 윤활 문제로 인해 발생합니다.

감온 부품
베어링과 하우징, 윤활, 씰 및 서비스에 대한 SKF의 결합된 지식을 통해 산업용 팬 애플리케이션에서 베어링 온도를 낮추기 위한 완벽한 솔루션이 개발되었습니다.

팬 업그레이드는 현재 문제가 평가된 장비의 기능 분석인 평가로 시작하여 업그레이드 수행 방법을 제안합니다. SKF는 고객이 요구하는 경우 기능에 대한 전적인 책임을 지고 평가에서 새 장비 설치에 이르기까지 전체 프로세스를 처리할 수 있습니다.

SKF 팬 업그레이드는 베어링 작동 온도를 낮추는 데 각각 기여하는 여러 구성 요소로 구성됩니다. 새로운 순환 오일 윤활 시스템은 작동 온도와 유지 보수 필요성을 낮추고 SKF 자동 정렬 베어링 시스템은 마찰을 낮추고 특별히 설계된 하우징은 순환 오일 윤활과 함께 사용하도록 최적화되어 있습니다. 상태 모니터링 시스템은 또한 잠재적인 베어링 고장에 대한 조기 경고를 제공하는 전체 제품의 일부입니다. 모든 구성 요소를 포함한 전체 팬 업그레이드가 설치될 때 솔루션의 전체 가치를 얻을 수 있습니다.

자동 윤활 시스템
윤활은 예방 유지 보수의 필수 부분이며 응용 프로그램에 따라 다양한 방식으로 처리될 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 방법에는 수동 그리스 윤활, 중앙 그리스 윤활, 오일 배스 및 순환 오일 윤활이 있습니다. 고온 가스 팬에 존재하는 높은 베어링 온도로 인해 순환 오일 윤활 시스템이 필요한 경우가 많습니다. 이러한 조건에서는 그리스 윤활이나 오일 배스 윤활이 적절하게 효율적이지 않기 때문입니다. 이 응용 프로그램에서 윤활 시스템은 열 에너지를 제거하는 중요한 수단입니다. 다년간의 경험을 통해 산업용 팬용 순환 오일 장치에 대한 새로운 표준 솔루션을 개발했습니다(그림 1).

그림 1. 순환 오일 장치

SKF 순환 오일 윤활 장치는 각 베어링에 시원하고 깨끗한 오일을 제공하며 온도 감소 솔루션에서 가장 중요한 구성 요소입니다. 순환 오일 윤활 시스템은 복잡한 장비이며 모든 구성 요소(그림 2)는 좋은 결과를 제공하는 데 중요합니다.

그림 2. 순환 오일 장치의 작동 원리

큰 탱크는 오일이 정지하고 공기를 빼기에 충분한 시간을 제공합니다. 작동 중 오일을 다시 사용하기 전에 냉각할 수 있다는 장점도 있습니다. 탱크에는 또한 항상 적절한 점도를 유지하기 위해 시동 시 오일을 예열하는 히터가 있습니다. 고용량 필터 카트리지는 오일에서 오염 입자를 제거합니다. 오일 윤활 장치에는 압력이 너무 높아 필터를 교체해야 할 때 경고하는 압력 센서도 포함되어 있습니다. 압력이 일정 수준을 초과하면 바이패스 옵션이 자동으로 열립니다. 수동 바이패스 밸브를 사용하면 작동 중 필터를 교체할 수 있습니다.

오일 윤활 장치의 일반적인 문제는 탱크로 다시 순환하는 과도한 오일입니다. 일반적으로 시스템은 이 문제를 처리하기 위해 오버플로 밸브를 사용하지만 이는 에너지 손실, 오일 온도 상승, 부품 마모 및 오일 성능 저하로 이어집니다. SKF 시스템에서 솔루션은 시스템의 오일 양을 최적화하여 탱크로 다시 순환하는 과도한 오일의 양을 최소화하는 것입니다. 따라서 에너지와 오일이 절약되어 환경에 미치는 영향이 줄어듭니다. 각 표준화된 오일 윤활 장치에 대해 일부 변형을 사용할 수 있습니다. 예를 들어 경보 기능 및 모니터링을 위한 냉각기와 제어 장치는 선택 사항이며 대기 펌프는 중요한 응용 분야에서 사용할 수 있습니다. 오일이 잘 제어되고 폐쇄된 시스템에서 취급되기 때문에 윤활유 누출이 최소화되고 환경에 대한 영향이 줄어듭니다. 더 큰 팬을 위해 SKF는 다양한 요구 사항을 충족하도록 설계된 완전한 오일 순환 시스템 제품군인 Flowline 솔루션을 보유하고 있습니다.

오일 점도
윤활의 기본 기능은 전동체, 궤도 및 케이지 사이에 매우 얇지만 적절한 유막을 생성하여 금속과 금속의 접촉을 항상 방지하는 것입니다. 이 유막이 올바른 두께를 갖는 것이 중요합니다. 두께는 베어링 작동 온도와 선택한 오일의 점도에 의해 결정됩니다. 오일 점도는 온도에 따라 다릅니다. 더 높은 온도는 더 낮은 작동 점도를 의미합니다. 따라서 윤활유를 선택할 때 가장 중요한 매개변수는 베어링 작동 온도에서의 점도입니다.

윤활유의 효과는 주로 구름 접촉면 사이의 표면 분리 정도에 의해 결정됩니다. 적절한 윤활막이 형성되려면 윤활제가 정상 작동 온도에 도달했을 때 주어진 최소 점도를 가져야 합니다. 유막의 상태는 점도비 k로 표시됩니다.

k =v/v₁

여기서 k =점도비

v =작동 온도에서 윤활제의 점도 [mm² /s]

v1 =베어링 평균 직경 및 회전 속도[mm2/s]에 따른 작동 온도에서의 정격 점도.

(계산 가이드라인은 SKF 종합 카탈로그를 이용하시기 바랍니다.)

베어링 작동 온도에서 1에서 4 사이의 k 값을 갖는 오일 유형 및 점도를 권장합니다. 이것은 일반적으로 68~220mm 범위의 오일 점도를 초래합니다.² /s(ISO VG 68 ~ 220) 기준 온도 40C(104F)에서. k 값이 1 미만이면 표면이 완전히 분리되지 않고 금속과 금속이 접촉할 위험이 있습니다. 5보다 큰 k 값은 베어링의 마찰을 증가시키고 결과적으로 작동 온도를 증가시킵니다.

자동 정렬 베어링 시스템
산업용 팬의 베어링 시스템은 정렬 불량, 샤프트 편향 및 샤프트의 열 팽창을 수용해야 합니다. 기존 응용 분야에서는 2개의 자체 정렬 볼 베어링 또는 2개의 구면 롤러 베어링으로 ​​구성된 자체 정렬 베어링 시스템(그림 3)이 사용됩니다. 이 시스템은 샤프트의 열 팽창을 수용하도록 특별히 설계되어야 합니다. 베어링 중 하나는 위치 지정이고 다른 하나는 위치 지정되지 않습니다. 고정 베어링은 하우징의 시트에서 축 방향으로 움직입니다. 움직일 때 상당한 마찰이 발생하여 진동, 베어링 시스템의 축방향 힘 및 열을 유발하며 이 모든 것이 베어링 수명을 크게 단축시킬 수 있습니다.

그림 3. 두 개의 구형 롤러 베어링으로 ​​구성된 기존의 자동 정렬 베어링 시스템입니다. 오른쪽에 있는 베어링은 하우징에서 "축 방향으로 자유롭습니다".

SKF 자동 정렬 베어링 시스템(그림 4)은 이 문제를 해결합니다. 위치 지정 위치에 자동 정렬 베어링이 포함되어 있고 위치 지정 위치에 있지 않은 CARB 토로이달 롤러 베어링이 포함되어 있습니다. CARB 베어링은 원통형 롤러 베어링과 유사하게 외부 링과 독립적으로 움직이는 내부 링이 있는 자체 정렬 레이디얼 베어링입니다. 전체 베어링 시스템은 오정렬과 샤프트 편향을 수용하는 반면 CARB 베어링은 마찰과 내부 축 방향 하중을 유발하지 않고 베어링 내에서 샤프트 신장을 수용합니다.

그림 4. 이것은 스페리컬 롤러 베어링과 CARB 토로이달 롤러 베어링으로 ​​구성된 SKF 자동 정렬 베어링 시스템입니다. CARB 베어링은 마찰 없이 베어링 내에서 샤프트 신장을 수용합니다.

유도된 내부 축방향 하중이 없기 때문에 이 솔루션은 낮은 마찰로 작동하여 작동 온도를 낮게 유지합니다. SKF 자동 정렬 베어링 시스템은 또한 진동 및 소음 수준을 낮추면서 작동하며 보다 안전하고 최적화된 설계를 가능하게 합니다. 이는 결과적으로 연장된 재윤활 간격과 연장된 베어링 서비스 수명으로 이어집니다.

스페리컬 롤러 베어링과 CARB 베어링으로 ​​구성된 SKF 자동 정렬 베어링 시스템에서 두 베어링 모두 SKF Explorer 성능 등급에 속합니다. SKF Explorer 베어링은 주요 작동 매개변수에서 상당한 개선을 제공하여 베어링 수명을 연장합니다.

그림 5. 대형 산업용 팬의 자동 정렬 베어링 시스템을 비교한 것입니다. 왼쪽:2개의 22244 CC/C3W33 스페리컬 롤러 베어링이 있는 기존 디자인. 높은 진동 수준, 간헐적인 피크 및 작동 온도 증가에 유의하십시오. 오른쪽:고정 위치에서 C2244/C3 CARB 베어링이 장착된 SKF 자동 정렬 베어링 시스템. 낮은 진동 수준, 간헐적인 피크 부족 및 낮은 작동 온도에 유의하십시오.

베어링 하우징
SKF의 표준 하우징 제품군에는 온도 문제를 구체적으로 해결하는 디자인이 포함되어 있습니다. 산업용 팬에 가장 적합한 것은 표준 SKF SONL 플러머 블록 하우징(그림 6)과 표준 SKF SAF 필로우 블록 하우징입니다. 고속 및 고온 응용 분야에 적합합니다.

그림 6. 이것은 CARB 베어링을 포함하는 순환 오일 윤활을 위해 장착된 SONL 베어링 하우징의 주요 스케치입니다.

SONL 하우징에는 많은 양의 오일을 저장하는 깊은 저장소가 있어 열 에너지를 제거하는 효율적인 방법을 제공합니다. SONL 하우징은 오일 배스 및 순환 오일 윤활에 모두 적합하며 누출을 방지하기 위해 특별히 설계된 오일 씰이 잘 입증되어 있습니다.

SAF 필로우 블록은 순환 오일 윤활을 위한 표준 변형으로 제공됩니다. 이들은 증가된 오일 흐름 기능과 최적화된 냉각 효과를 제공하기 위해 큰 배수 구멍으로 설계되었습니다. 오일 윤활 시스템과 함께 사용할 경우 SAF 필로우 블록에는 누출을 방지하기 위해 LER 접촉 오일 씰이 장착되어야 합니다.

오일 윤활을 위해 수정된 SNL 플러머 블록 하우징은 고성능 오일 씰과 열 전달 기능을 갖춘 또 다른 좋은 대안입니다.
이러한 SKF 베어링 하우징 중 하나를 SKF 자동 정렬 베어링 시스템과 함께 사용하면 베어링 작동 온도가 크게 낮아집니다.

결론
고온 환경에 위치한 팬의 베어링은 종종 한계에서 작동합니다. 여러 핵심 영역에 대한 전문 지식 덕분에 SKF는 산업용 팬 업그레이드를 위한 완벽한 솔루션을 제공할 수 있습니다. 신뢰성 향상, 베어링 수명 연장, 윤활유 수명 연장, 유지보수 감소 등의 결과는 비즈니스 관점에서 분명히 유리하지만 지속 가능성에도 중요합니다.

요약
팬은 많은 시스템 및 응용 프로그램에서 중요한 구성 요소이며 종종 많은 산업 분야에서 핵심 요소입니다. 생산성 요구 사항이 증가함에 따라 성능과 안정성에 대한 요구 사항도 증가하고 있습니다. 베어링 시스템에 대한 철저한 이해를 바탕으로 SKF는 팬 업그레이드를 위한 표준화된 솔루션을 개발했습니다. 베어링 및 하우징, 윤활, 씰 및 서비스에 대한 그룹의 전문 지식을 제공하는 이 솔루션은 팬 업그레이드가 작동 개선, 베어링 수명 연장, 윤활유 수명 연장 및 유지 보수 비용 절감을 제공할 수 있음을 의미합니다.

저자 정보:
Hans Lindh는 스웨덴 SKF의 Industrial Division 산업용 팬 비즈니스 리더이고 Emma de Laval은 스웨덴 SKF Group의 기술 커뮤니케이션 전문가입니다. 자세한 내용은 www.skf.com을 참조하십시오. 또한 http://evolution.skf.com에서 SKF의 비즈니스 및 기술 잡지인 Evolution을 확인하십시오.