시뮬레이터를 이용한 터보 블로워의 상태 감시 연구
Study on the Condition Monitoring of a Turbo Blower Using a Simulator
초록/요약
터보 블로워는 다양한 산업시설의 공기 조화용으로 이용되는 장비로써, 최근에는 인버터를 통해 제어 가능한 고속 모터를 사용하고, 윤활유를 쓰지 않는 공기 포일 베어링을 많이 채택하고 있다. 본 연구에서는 터보 블로워의 운동방정식을 회전속도에 대한 1차 미분방정식으로 유도하였다. 모터에 의해 공급되는 토크를 유체에 가해주는 토크와 각종 토크로 나타낼 수 있었고, 각각의 토크는 유량에 대한 함수로 표현할 수 있었다. 터보 블로워의 상태를 변화시키기 위하여 베어링에 단계별로 결함을 주어서 모터에 공급되는 토크의 변화를 관찰하였다. 실험을 통해 얻은 유량에 대한 토크의 곡선은 회귀분석을 통해 유량항의 계수를 각각 구하여 초기상태와 비교함으로써 상태 변화의 감시가 가능하였다. 터보 블로워의 상태 변수마다 어느 손실에 영향을 주는지 시뮬레이터를 통해서 확인하였다. 또한 상태가 변할 경우 계수의 증·감이 어떻게 되는지 확인함으로써 상태 변화에 의한 모터에 의해 공급되는 토크가 변하는 방향을 예측해 볼 수 있었다.
more초록/요약
The turbo blower is an apparatus used for the air conditioning in various industrial facilities, which recently utilizes a high-speed motor controlled by an inverter and the air foil bearings without lubricant. In this research, the equation of motion of the turbo blower was derived balancing the motor torque, the torque by the fluid, torque due to various losses and the torque of rotating inertia. The torque applied on the fluid was derived as a function of the design parameters and the flow rate. Each loss can be characterized and modeled. Experiments are carried out to characterized the turbo blower in various conditions: pressure, flow rate, rotating speed. Several defects are introduced to find out their effects on the model parameters. The change of state can be monitored by comparing the torque v.s. the flow curves and the states can be identified by the regression analysis. The effects of the various model parameters are studied using simulator and the pattern of each defect is found.
more목차
제 1장 서 론
제 1절 연구목적 및 필요성 - 1
제 2절 연구동향 - 2
제 2장 본 론
제 1절 터보 블로워의 구조와 작동원리 - 3
제 2절 공기 포일 베어링의 구조와 작동원리 - 4
제 3절 터보 블로워의 모델링 - 5
제 4절 터보 블로워의 손실 적용 - 6
제 5절 터보 블로워의 이론 - 10
제 6절 토크 손실에 대한 파라미터 정의 - 12
제 3장 실험장치 구성 및 실험방법
제 1절 실험장치 구성 - 14
제 2절 실험방법 - 16
제 4장 실험결과
제 1절 유량과 출구압력 곡선 - 19
제 2절 유량에 따른 모터에 공급되는 전력의 관계 - 20
제 3절 베어링 결함에 의한 모터 토크의 변화 - 22
제 4절 상태 변수 변화에 의한 손실량의 증감 - 23
제 5장 결 론 - 28
제 6장 참고문헌 - 29
ABSTRACT - 30
