베어링이 마모되는 경우

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    2016 8월 24, 10:00 CEST

    가장 높은 수준의 엔지니어링이 적용된 제품을 포함하여 모든 베어링은 결국 마모되고 수리나 교체가 필요하다는 점은 명확한 사실입니다. 이 글에서는 제지 및 펄프 산업에 근무하는 엔지니어를 위한 옵션을 살펴봅니다.

    베어링은 펄프 및 제지 생산 기계에서 집중적으로 사용되는 핵심 구성품입니다. 각 기계의 가장 중요한 부분에 깊게 장착되어 있는 베어링은 회전 부품이 매끄럽고 효율적으로, 최소의 마찰을 발생시키면서 회전하도록 해줍니다.

    여러 경우 베어링 디자인은 까다로운 조건을 충족시킬 수 있도록 고도로 특화됩니다. 습기에 지속적으로 노출되는 석션 롤이나 높은 습도와 열이 적용되는 드라이어 섹션과 같은 부분의 작업을 예로 들 수 있습니다. 올바른 설치와 유지관리가 실시되고 적절한 윤활 시스템에 의해 보호되는 베어링은 문제 없는 오랜 작동 수명을 제공합니다.

    그러나 유감스럽게도 베어링을 이상적인 상태로 유지하는 것이 항상 가능한 것은 아니라고 베어링 전문가이자 SKF 비즈니스 유닛 매니저인 Rudolf Groissmayr는 설명합니다. “베어링은 다양한 이유로 조기에 마모되고 예상치 않은 고장을 일으킬 수 있습니다. 가장 일반적인 원인으로는 부적절하거나 올바르지 않은 윤활, 씰 고장, 샤프트 정렬 불량, 기계 작동 조건의 변경을 들 수 있습니다. 이러한 상황은 산출량을 향상시키기 위한 수단으로 라인 속도나 드라이어의 스팀 온도를 높이는 경우 발생합니다. 이로 인해 베어링 한계가 원래 제원을 벗어날 수 있습니다.

    최신 상황 모니터링 및 오일 분석 시스템은 문제 발생을 예방할 수 있도록 충분한 사전 경보를 제공하기 때문에 베어링이 예상치 않게 고장 나는 경우는 흔하지 않습니다. 그러나 베어링의 구르는 면과 레이스웨이에 발생한 홈과 미세 균열로 인해 문제가 발생하는 경우가 많으며, 시간의 경과에 따라 이는 베어링의 성능과 효율에 영향을 주고 이들 베어링이 지지하는 샤프트나 실린더에 영향을 줍니다.

    엔지니어링, 설치 및 유지관리가 얼마나 주의 깊게 이루어지는지와 상관없이 지속적으로 사용되는 베어링은 결국 수리나 교체가 필요한 지점에 도달합니다. 각 접근방식에는 합당한 논리가 있지만 공장들이 치열한 글로벌 경쟁과 증가 일로에 있는 원가에 직면해 있는 현재의 경제 환경에서는 수리가 가능한 경우 베어링 교체가 아닌 수리에 대한 강력한 동기가 존재합니다.

    Rudolf Groissmayr는 펄프 및 제지 분야용 베어링의 재제조에 특화하고 있는 SKF의 Industrial Service Centre 중 한 곳을 책임지고 있습니다. 그는 “생산이나 유지관리 엔지니어의 가장 큰 도전과제 중 하나는 기계 중단 시간을 최소화하는 것입니다. 베어링 교체와 관련한 문제는 기계에서 베어링을 떼어내기 전에는 베어링의 손상 정도를 판단하기가 불가능한 경우가 많다는 점입니다. 이러한 시점이 되면 물론 라인이 중단된 경우입니다. 새로운 베어링이 필요한 경우 이는 비쌀 수 있습니다. 특화되었거나 비싼 구성품의 재고를 유지하는 공급사는 거의 없기 때문입니다. 이로 인해 공장에 특별 주문을 해야 할 수 있으며, 제품이 완료되는 데 몇 주나 몇 달이 걸릴 수도 있습니다. 대안은 베어링을 재제조하는 것입니다."라고 말합니다.

    “재제조가 가능한 경우는 50%가 넘고, 일반적으로 며칠 내에 완료될 수 있으며, 새로운 제품을 구입하는 것보다 훨씬 낮은 비용에 가능합니다. 또한 베어링을, 특히 오래된 베어링을 원래 부품보다 더 높은 품질 및 성능 기준으로 재제조할 수도 있습니다."

    생산성 면에서의 장점 이외에도 Rudolf Groissmayr는 베어링의 재제조로 인한 실제적인 환경 혜택도 강조합니다. “공장 운영자에게 상업적이고 기술적인 장점만 있는 게 아니라 환경 보존에 도움이 되는 강력한 이유도 있습니다. 재제조는 새로운 구성품을 생산하는 데 필요한 것보다 에너지를 최대 90% 적게 사용하기 때문입니다."

    그러나 일반적으로 재제조의 목적은 원래보다 더 좋은 베어링을 만드는 것이 아니라 사용 수명을 높이는 것입니다.

    재제조는 극단적으로 까다로운 공정이라는 점을 인식해야 합니다. 베어링 특성을 유지시키고, 제품이 장착되어 작동되었을 때 지속적인 신뢰성을 보장하기 위해서는 특화된 지식과 장비가 필요하기 때문입니다. “특화된 공급사와 작업을 해야 합니다”라고 Rudolf Groissmayr는 밝힙니다. “특화된 공급사는 가장 높은 표준에 맞추어 작업을 신속하게 실시할 수 있는 역량을 갖추고 있을 뿐만 아니라 베어링의 손상이 발생한 이유를 고객이 이해할 수 있도록 도움을 제공할 수 있으며, 장비 최적화를 지원하기 때문에 향후 고장이 발생할 위험을 최소화시켜 줍니다.”

    모든 베어링이 재제조에 적합한 것은 아닙니다. 심한 손상이나 파열이 있는 베어링은 일반적으로 재제조보다 재활용이 적절합니다. 따라서 재제조 공정은 재제조 적합성과 필요한 작업의 종류와 범위에 대한 판단을 할 수 있도록 베어링 상태에 대한 전문가의 평가로 시작됩니다. 자주 간과하는 중요한 측면이 용도의 맥락에서 이루어지는 베어링 상태의 평가로, 이를 통해 베어링 부하, 윤활 상태, 작동 시간 등을 고려해야 합니다. 이를 통해 손상을 초래한 문제의 성격을 완전히 이해할 수 있습니다.

    표면 아래에서 시작된 피로와 표면에서 시작된 피로로 인한 문제 간에 명확한 구분이 있어야 합니다. 전자는 링 및 구름 요소의 부하 전달 표면 바로 밑에 사이클적으로 나타나는 전단 응력을 설명합니다. 이러한 응력은 표면으로 점차 연장되는 미세한 균열을 발생시키며, 구름 요소가 이러한 균열 위를 통과할 때 표면 재질의 조각들이 부서집니다. 표면 아래에서 시작된 피로로 인해 초래된 손상이 있는 베어링 레이스웨이는 일반적으로 재제조에 적합하지 않습니다. 반면 표면에서 시작된 피로로 인해 손상이 발생한 것은 일반적으로 호닝 또는 연마를 통해 복원할 수 있습니다.

    베어링이 SKF 재제조 센터에 도착하면 육안 검사를 거친 후 잔류 자기, 간극과 같은 파라미터 점검이 이루어집니다. 그런 다음 베어링의 분해와 세척이 실시된 후 구성품에 대한 주의 깊은 검사와 수치 측정이 이루어집니다. 여기에는 링 벽 두께 및 난형도에 대한 표준 측정이 포함되며, 표면의 미세 균열을 감지하기 위한 초음파 테스트 옵션도 있습니다.  또한 베어링의 상태와 용도의 중요성에 따라 경도 측정, 롤러 직경 설정 편차, 외부 치수의 측정이 추가될 수 있습니다.

    이러한 초기 평가 단계는 고객 보고서의 제출과 추가적인 조치에 대한 권고로 이어집니다. 이후 발생하는 재제조 공정은 전용 생산 설비에서 이루어지면, 첨단 자동화와 컨트롤 시스템이 경험이 풍부한 기사의 엔지니어링 지식과 결합됩니다.

    재제조 프로세스는 네 개의 범주로 나뉩니다. 정비 레벨 1(SL1)은 고장의 검사와 분석을 커버합니다. 정비 레벨 2(SL2)는 사용되지 않았지만 길거나 올바르지 않은 저장으로 인해 열화되었을 수 있는 베어링의 복원 공정을 커버합니다. 정비 레벨 3(SL3)은 기존 구성품의 재사용을 통한 광택 작업 공정을 주로 이용한 베어링의 재제조 공정을 커버합니다. 정비 레벨 4(SL4)는 구성품의 교체와 레이스웨이의 연마를 요구하는 베어링의 광범위한 재제조를 위한 것입니다. 각각의 경우 재제조된 베어링은 다시 조립되며, 품질 검사가 실시되고, 추적성이 표시된 후 포장되어 고객에게 반환됩니다.

    베어링 재제조는 상당한 장점을 제공한다고 Rudolf Groissmayr는 생각합니다. “우리의 경험에 따르면 재제조는 제지 공장이 연간 베어링 교체 비용을 낮출 수 있다는 점을 입증했습니다. 이는 비즈니스 모델에 따라 다를 수 있지만 일반적으로 10~12% 정도입니다. 마찬가지로 중요한 점은 상대적으로 짧은 리드타임으로, 주의 깊게 계획하는 경우 이는 정상적인 라인 중단 기간 동안 베어링의 재제조가 가능하다는 것과, 따라서 생산성의 손실을 최소화할 수 있다는 것을 의미합니다. 마지막으로 잠재적인 에너지 절감 또한 재제조를 환경의 관점에서 매력적인 옵션으로 만들어줍니다.”.

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    보도 자료: Nia Kihlström, +46 31-337 2897, +46 706 67 28 97, nia.kihlstrom@skf.com

    SKF는 베어링, 씰, 메카트로닉스, 윤활 시스템과 기술 지원, 유지보수, 안정성 서비스, 엔지니어링 컨설팅과 교육을 망라한 서비스를 제공하는 데 있어 세계적 선도기업입니다. SKF는 전 세계 약 130여 개국에 진출해 있으며, 17,000여 개의 지역대리점을 보유하고 있습니다. 2015년도 연간 매출액은 759억 9700만 스웨덴 크로나이며 직원 수는 46,635명입니다. www.skf.com

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