해상크레인 윈치 감속기의 스마트 모니터링 시스템 개발

Abstract

조선해양 산업에서 활용되는 해상크레인은 부선(Barge)위에 크레인을 장착시켜, 해상을 이동하면서 하역할 수 있도록 설치된 회전 기계 장치로서, 유압장치(Hydraulics system), 윈치(Winch), 기어박스(Gear box), 감속기(Reducer), 베어링(Bearing) 등의 다양한 기계 부품으로 구성되어 있다. 이러한 기계장치는 회전운동 특성에 따라 운전 중 기계적인 고장 모드를 발생하는 특성을 가지고 있으며, 해상크레인의 경우 정렬불량(Misalignment), 과열(Overheating), 마모(Abrasion), 등의 고장 모드가 주로 윈치 감속기와 베어링 부에서 발생하였다. 따라서, 본 연구에서는 윈치 감속기의 안전성을 확보하기 위해 특정 고장 모드를 감지할 수 있는 센서를 부착하여, 운전상태를 모니터링(Monitoring) 하기 위한 스마트 모니터링 시스템에 대해서 제시하고자 한다. 제안된시스템은 획득된 센서 데이터를 기계학습법(Machine learning method)을 이용하여 상태를 진단하는 방법으로 구성되어 있다. 회전 설비의 특성을 분석하기 위해서 진동센서가 적용되었으며, 획득된 센서 데이터로부터 신호의 특징을 추출하기 위해서 시간 영역과 주파수 영역의 특징 인자를 추출하여, 주성분 분석(Principal component analysis)과 MCD(Minimum covariance determinant)를 적용한 아웃라이어(Outlier) 방법을 적용하여 운전 상태를 능동적으로 모니터링 한다. 또한 제안된 시스템은 다양한 설비에보급형으로 주문 제작이 가능하도록 구성을 단순화하여 개발되었기 때문에 다양한 용도로 활용이 가능할 것으로 생각된다.