2012. 06

1. 베어링(Bearings) 2012. 06

2. BEARING OE I (1/2) • Wolf Creek Nuclear station in the USA. • Cause: lack of lubrication during a post maintenance run of a Diesel Generator

3. BEARING OE I (2/2) Scenario of the Event During the Diesel Generator rebuild, a cleaning cloth was left inside the bearing oil supply piping. During the post maintenance test run of the engine, the bearing overheated requiring replacement and in situ resurfacing of the journal surface. An appropriate oversized bearing was located and flown to the site. The repair required an addition of about2 weeks to the refueling outage schedule because the plant could not be restarted without the Diesel Generator being operable. Cleaning Cloth

4. BEARING OE II Interference Seabrook station 2001 In this case, a new pump was being installed. For the new pump, the bearing oiler was in a new location including an interference with other equipment. The mechanic, hoping to finish the job, fabricated an offset using two 90 degree threaded elbows to lower the oiler to miss the interference. This caused the oil level in the bearing oil cavity to lower providing insufficient lubrication to the bearing. Design Oil Level New Oil Level Dry Bearing

5. Ⅰ. Ⅱ. Ⅲ. Ⅳ. 학습목표 (Learning Objectives) 베어링의 기능을 안다. Function of Bearing 미끄럼/구름베어링의 특성을 안다. Features of Sliding/Rolling Bearing 베어링의 손상 종류와 원인을 안다. Damage and its Cause of Bearing 베어링 윤활방법에 대해 안다. Lubrication Method of Bearing

6. 터빈 베어링

7. 베어링 개요(1/6) (Overview of Bearing) 마 찰(Friction) • 접촉하는 두 물체 사이의 상대운동에 대한 저항 • 구름마찰(Rolling Friction) : 회전할 때 • 미끄럼 마찰(Sliding Friction) : 미끄러질 때 용어정의(Definition) • 축경: 베어링과 접촉하여 축이 받혀지는 부위 • 저어널 : 반경방향의 하중을 받는 축경 • 피봇 : 축방향 하중을 받는 축경

8. 베어링 개요(2/6) (Overview of Bearing) • 마찰의 종류(Friction Types) • 베어링 • 마찰을 줄이기 위해 기계의 한 부품을 회전하거나 미끄러지게 하는 기계 요소

9. 베어링 개요(3/6) (Overview of Bearing) 임펠라 축이음 밀봉장치 베어링 축 케이싱

10. 축방향 하중 반경방향하중 • 베어링 개요(4/6) (Overview of Bearing) • 베어링의 기능(Bearing Function) • 마찰감소 • 하중지지 • 반경방향 하중지지 • 축방향 하중지지 • 반경방향+축방향 하중지지 • 축의 위치고정 • 반경방향 움직임 고정 • 축방향 움직임 고정

11. 베어링 개요(5/6) (Overview of Bearing) • 베어링의 종류(미끄럼 베어링) (Sliding Bearing)

12. 베어링 개요(6/6) (Overview of Bearing) • 베어링의 종류(구름 베어링) (Rolling Bearing)

13. 미끄럼베어링(1/7) (Sliding Bearing) • 저널 베어링의 종류 • (Journal Bearing) • 평활(원통) 저널베어링

14. 미끄럼베어링(2/7) (Sliding Bearing) • 저널 베어링의 종류 (Journal Bearing) • 평활(원통) 저널베어링

15. 미끄럼베어링(3/7) (Sliding Bearing) • 오일링(Oil Ring) 윤활방식 (Lubrication)

16. 미끄럼베어링(4/7) (Sliding Bearing) • 틸팅(Tilting) 패드형 저널 베어링 (Journal Bearing)

17. 미끄럼베어링(5/7) (Sliding Bearing) • 추력 베어링 • 평판 추력베어링 (Flat Land Thrust Bearing)

18. 회전방향 • 미끄럼베어링(6/7) (Sliding Bearing) 추력 베어링 • 테이퍼랜드 추력베어링 • (Taper Land Thrust Bearing)

19. 미끄럼베어링(7/7) (Sliding Bearing) 추력 베어링 • 틸팅 패드 추력베어링 (Tilting Pad Thrust Bearing)

20. 미끄럼베어링의 손상(1/5) (Damages of Sliding Bearing) 피로손상(공통)(Fatigue Damage) • 베어링 표면의 과도한 마모로 나타남 (스폴링 형태) • 스폴링(Spalling) 현상: 표면에 조그만 조각이 일어남 • 원인 • 변화하는 정상하중 • 과부하(유막파괴) • 위핑(Wiping) Fracture, Spalling

21. 미끄럼베어링의 손상(2/5) (Damages of Sliding Bearing) 부식손상(공통): 이물질제거로 청정상태 유지 • 베어링 표면에 매끄러운 홈으로 나타남 • 저질 윤활유나 오염된 윤활유를 사용할 때 발생 • 윤활 첨가제 • 고압윤활상태에서 첨가제가 부서지고 압력부식 초래

22. 미끄럼베어링의 손상(3/5) (Damages of Sliding Bearing) 전기아크 손상(공통): 전류가 베어링을통할 때 (Electrical Arc Damage) • 축과 베어링 표면에 점식 형태 • 전기아크 손상 발생 원인 • 정전기를 발생하는 회전 기기 • 전동기의 누전 • 부적절하게 접지된 용접기 사용 • 방지방안 : 전류원을 베어링으로부터 분리 • Electric arcing will result if there is a difference in potential between the shaft and the bearing housing. • The effect on a bearing is almost like a series of small lightning strikes, which melt internal bearing surfaces.; some surface material flakes away and spalls out to create noise in the bearing and shortened service life.

23. 미끄럼베어링의 손상(4/5) (Damages of Sliding Bearing) 오정렬 손상(공통) (Misalignment) • 축의 굽힘이나 오정렬 • 축이 베어링과 접촉 회전 the raceway of the non-rotating ring by a ball wear path; bent shafts, burrs or dent on shaft or housing shoulders, shaft threads

24. 미끄럼베어링의 손상(5/5) (Damages of Sliding Bearing) 부적절한 윤활(공통)(Inappropriate Lubrication) • 증상 • 그을음, 불규칙한 마모, 베어링 표면 변색, 윤활유 변색으로 나타남 • 원인 • 윤활유의 오염과, 과도한 윤활, 저질 윤활, 이상고온하의 윤활, 부족 윤활 • 예방 대책 • 이물질유입방지 필터설치 및 주기적인 정화 • Discolored (blue/brown) ball tracks and balls; • Excessive wear of balls, ring and cages will follow, resulting in overheating.

25. 구름베어링(1/6) Rolling Bearing 볼 베어링 (Ball Bearing) • 내륜(Inner Race/Race), 외륜(Outer Ring/Race), 강구, • 리테이너로 구성 • 내, 외륜은 홈이 있음 • 리테이너는 강구를 분리시켜 접촉시 마찰증가 감소

26. 구름베어링(3/6) Rolling Bearing 로울러 베어링 (Roller Bearing) • 원통형 로울러 베어링(반경방향 하중 지지) • 단순한 형상, 제작 용이, 가격 저렴 • 구성요소: 외륜, 내륜, 리테이너

27. 구름베어링(4/6) Rolling Bearing 경사형로울러 베어링 (Taper Roller Bearing) • 경사형로울러 베어링 • 경사진 로울러 사용 • 반경방향 및 축방향 하중 지지

28. 구름베어링(5/6) Rolling Bearing • 원추형(구형:자동조심형)로울러 베어링 (Spherical Roller Bearing) • 중앙이 불룩한 로울러 사용 • 외륜은 구형, 내륜은 볼록한 원통모양에 맞도록 제작 • 약간의 오정렬이 발생해도 하중 분산 가능 • 내륜이 약간 뒤틀리더라도 완전한 접촉 유지

29. 구름베어링(6/6) Rolling Bearing • 니이들로울러 베어링 (Needle Roller Bearing) • 가늘고 긴 로울러 사용 • 적은 공간에서 많은 힘을 전달 • 낮은 속도로 구동 : 큰 접촉면적

30. 특수베어링(1/4) Special Bearing 단열 및 복열베어링(Single & Dual Row Bearing)

31. 특수베어링(2/4) Special Bearing 앵글콘택트 베어링 (Angular Contact Bearing) • 내륜의 높은 어깨 쪽에서 힘을 받아 외륜의 높은 어깨 쪽으로 전달 • 반경방향과 축방향 하중 지지 • 양쪽 방향의 힘을 전달하기 위해 복열베어링 사용

32. 특수베어링(3/4) Special Bearing 볼 추력베어링 (Ball Thrust Bearing) • 한 개 링 회전, 다른 링은 고정 • (추력하중은 볼이 감당)

33. 특수베어링(4/4) Special Bearing 로울러 추력베어링 (Roller Thrust Bearing) • 고하중, 충격하중의 축방향 하중 지지

34. 구름베어링의 손상(1/3) Damage of Rolling Bearing 피로손상 (Fatigue Damage) • 내·외륜과 강구의 플래킹(박피현상)이나 스폴링 • 금속취약이 원인 • 베어링 표면을 거칠게 만들고 소음과 진동 증가 • 베어링 정상수명기간에 도달하게 되면 자연손상이 발생 • 베어링 예측수명 : 회전속도와 하중 • 과부하시 수명단축

35. 구름베어링의 손상(2/3) Damage of Rolling Bearing

36. 구름베어링의 손상(3/3) Damage of Rolling Bearing 추력손상 (Thrust Damage) • 과도한 추력으로 인한 손상 • 추력베어링은 외륜에 표시된 추력면이 바르게 • 설치되었는지 확인 • 일반베어링은 하우징 내에서 약간씩 움직이도록 설계

37. 베어링윤활(1/5) Bearing Lubrication 오일 윤활 (Lubrication) • 유욕법(Oil Bath Method) • 오일에 넣어 사용 • 적하 급유 (Oil Droplet Method) • 베어링 내부로 천천히 오일을 떨구어 윤활 • 베어링 상부에 투명한 유조가 설치

38. 베어링윤활(2/5) Bearing Lubrication • 비산급유법(Splash Feed Oil Lubrication) • 치차가 회전링에 의해 기름을 튀겨서 윤활

39. 베어링윤활(3/5) Bearing Lubrication • 순환 급유법(Forced Oil Circulation) • 고속 회전, 주위가 고온인 경우에 사용 • 오일펌프에 의한 강제 급유(필요시 냉각)

40. 베어링윤활(4/5) Bearing Lubrication 그리이스 윤활 (Grease Lubrication) • 회전력이 커짐에 따라 유동성이 커져 오일에 가까운 점도로 변해 윤활(섬유상의 고분자 증조제속에유분이흡장되어 있음) • 밀봉장치를 이용 습기침입을 막으면 베어링이나 하우징에서 잘 새지 않는 장점 • 주입량은 고속일 때 베어링과 하우징 공간의 30% ~ 50% 정도

41. 베어링윤활(5/5) Bearing Lubrication 그리이스 사용장소 (Where to Grease) • 오염물질이 윤활 표면 사이에 들어가지 않아야 할 곳 (좋은 밀봉 특성) • 윤활유를 자주 주입할 수 없는 곳

42. 구름베어링의 분해 및 설치(1/3) Bearing Disassembly & Installation 베어링 분해 (Bearing Disassembly) • 소형 베어링은 나무 망치로 가볍게 두드림 • 드리프트나 풀러 사용 • 기름 주입법: 고압의 기름으로 내륜을 팽창시켜 해체

43. 구름베어링의 분해 및 설치(2/3) Bearing Disassembly & Installation 베어링 설치 Bearing Installation • 프레스에 의한 방법 • 슬리브 이용 : • 균일한 힘 작용 • 열팽창에 의한 방법 • 가열하여 팽창 후 설치

44. 구름베어링의 분해 및 설치(3/3) Bearing Disassembly & Installation 설치후 검사 (Inspection after Installation) • 손으로 돌리면서 촉감검사 (먼지, 흠집) • 회전 토크 검사 (조립불량) • 동력을 연결하여 이음검사 (먼지, 흠집, 윤활불량, 내부 간극) • 온도상승 검사 (윤활불량, 조립불량)

45. 구름베어링 검사 및 청결 Inspection & Cleaning of Rolling Bearing • 베어링 청소 • (솔벤트에담구어그리이스와 오물을 제거함.) • 베어링 건조 • (깨끗한 건조 공기 사용) • 베어링 검사 • (마모, 스폴링, 변색, 회전상태 등) • 베어링 조립 • (접촉면 이물질 제거시 연마로 인한 베어링 맞춤 유의)

46. 요약정리 (Summary)

47. 감사합니다.