모터 테스트: 어떤 길을 택하시겠습니까?

소개

앨리슨 트랜스미션은 고속도로 트럭, 버스, 오프로드 장비 및 군용 차량용 상용 자동 변속기, 하이브리드 추진 시스템, 관련 부품 및 서비스를 설계, 제조 및 판매하는 세계적인 선도 기업입니다. GM 파워트레인 사업부의 일원인 앨리슨 트랜스미션은 미국 인디애나폴리스에 위치한 본사 외에도 네덜란드, 일본, 중국, 싱가포르, 브라질에 해외 지사를 두고 있으며, 1500명의 유통업체 및 딜러 네트워크를 통해 80개국 이상에 진출해 있습니다.

종합 모터 유지보수(TMM) 개념은 모터 재고 및 배송부터 모터의 테스트 및 신뢰성에 이르기까지 일상적으로 사용되는 전략입니다.

품질 네트워크 계획 유지보수

앨리슨 트랜스미션은 제너럴 모터스 북미(GMNA)의 자동차 작업자 품질 네트워크 계획 유지보수(QNPM) 프로세스를 따릅니다. 이 프로그램은 장비, 기계, 도구 및 시설이 안전한 방식으로 작동하고 고객의 요구를 충족하는 데 필요한 제품을 경쟁력 있게 생산할 수 있도록 공통 프로세스와 일관된 구조를 제공합니다. QNPM 공통 프로세스의 기본 방향을 정의하는 운영 원칙이 있습니다. 이러한 원칙은 계획 및 실행 프로세스 전반에 걸쳐 참조되어 모든 활동이 다음 목표를 달성하는 데 중점을 두도록 했습니다:

GMNA, 사업부 및 공장 수준에서 지속적인 지원 및 방향성 제공

제조 부서가 계획된 유지 관리의 소유자이자 챔피언이 되도록 하세요.

모든 직원이 프로세스에 참여할 수 있는 기회 만들기

운영자 참여 개념 구현

사전 예방적 유지 관리를 추구합니다.

안전, 품질, 처리량, 비용 측면에서 세계 최고 수준의 성능을 달성하세요.

지속적인 개선 지원

계획된 유지 관리에는 성공적인 프로세스에 필수적인 12가지 상호 의존적인 요소가 있습니다. 각 요소는 다른 요소에 기여하고 서로를 지원합니다. 연결된 요소는 전체적으로 계획된 유지 관리 프로세스의 기반을 제공합니다(그림 1):

직원 참여 및 조직

재무 모니터링 및 제어

예비 부품 가용성

훈련

커뮤니케이션

긴급 고장 대응

예약 유지 관리

건설 작업

유지보수 도구 및 장비 가용성

안정성 및 유지보수성

하우스키핑 및 청소

생산 유지보수 파트너십

모터 프로그램을 위한 공급업체 파트너십

상품 관리는 앨리슨 트랜스미션이 주요 모터 공급업체와의 파트너십 프로그램에 사용하는 용어입니다. 실현되는 주요 기능으로는 서비스 품질 향상, 운영 및 재고 비용 절감 등이 있습니다. 보관된 앨리슨 예비 재고 모터는 공급업체 창고에 보관됩니다. 그 후 공급업체는 매월 Allison 직원과 만나 구매, 교체, 배송 시간, 하드 및 소프트 절감액에 대해 보고합니다(그림 2).

모터 프로그램 내의 기술(적외선, 진동, 초음파 등) 중 하나로 모터 회로 분석(MCA)을 사용함으로써 앨리슨은 고객의 요구와 기대에 보다 정확하게 부응할 수 있습니다. 모터를 분리하여 공급업체의 모터 수리 센터로 보내기 전에 경험이 부족하더라도 몇 분 안에 모터를 테스트할 수 있습니다. 근본 원인 분석은 내부 MCA 테스트와 공급업체의 참여로 모터를 평가하는 데 큰 역할을 합니다. 모터 수리가 완료되면 공급업체는 앨리슨에게 수리 및 수리 사유 보고서를 제공합니다. 오염으로 인한 결함인 경우, 고정자 권선 내부에서 발견된 오염 샘플은 모터 샵 공급업체에서 수집하여 실험실 분석을 위해 앨리슨의 기술 부서로 전달됩니다. 이 모든 정보는 회사가 모터 문제 및 고장의 근본 원인을 해결하는 데 도움이 됩니다.

한 부서에서는 서보 모터가 10개월 동안 17번이나 고장 났습니다. 공급업체는 근본 원인과 시정 조치 계획을 파악하는 데 도움을 받기 위해 호출되었습니다. 모터는 냉각수가 많은 습하고 혹독한 지역에 있었습니다. 공급업체는 모터가 조기에 고장 나지 않도록 모터 샤프트에 슬링거와 특수 씰링 공정을 제안했습니다. 이 회사의 모터 공급업체는 모터가 수정되었음을 나타내는 노란색 줄무늬로 이러한 수정 사항을 식별했습니다(그림 3). 현재까지 서보 모터는 오염으로 인한 권선 고장이 발생하지 않았습니다.

자동차 수리점과의 파트너십은 매우 효과적인 것으로 입증되었습니다. Allison은 24시간 연중무휴로 전화를 걸어 2시간 이내에 보관된 모터를 배송하고 도크에 설치할 수 있습니다(그림 4). 응답 시간은 제작 일정을 계획하는 데 매우 유용했습니다. 앨리슨은 또한 모터 공급업체의 주제별 전문가와도 소통할 수 있습니다. 따라서 신뢰성 도구 상자에서 공급업체를 고려합니다. 결국 모터 샵 공급업체는 QNPM 담당자, 모터 샵 및 신뢰성 부서의 전기 기술자, 예비 부품 팀, 유지보수 감독자, 재무 부서 직원으로 구성된 앨리슨 트랜스미션의 상품 관리 팀에 문의합니다.

MCA 개요

앨리슨 트랜스미션의 모터 프로그램은 운영에서 매우 중요한 구성 요소입니다. 문제가 있는 MCA 모터를 테스트하여 결함을 확인한 후 수리를 위해 제거하여 발송할 수 있습니다. 모터 문제가 발견되지 않으면 전기 기술자가 서비스 기술자가 근본 원인을 찾도록 도와줍니다. 설치가 어려운 모터는 기계 수리 담당자에게 설치를 요청하기 전에 테스트를 거칩니다. 공급업체 창고에 있는 모터는 분기별로 MCA 테스트를 통해 감사를 받습니다. 일부 노선은 반복적인 모터 고장으로 인해 설정되었으며, 이러한 모터는 MCA 프로세스의 일부로 매월 테스트 및 추세를 파악합니다. 펌프가 장착된 모터는 펌프를 재조립하기 전에 테스트하여 모터 펌프 조합을 교체하는 것이 재조립하는 것보다 더 경제적인지 결정합니다. 2002년 한 해 동안 수리 또는 교체된 다양한 유형의 모터의 고장 내역은 그림 4에서 확인할 수 있습니다.

QNPM 공동 유지 관리 챔피언

Allison UAW의 공동 챔피언인 델버트 샤피는 “모터 회로 분석 도구를 사용한 후 제조 서비스 사업 방식에 엄청난 변화가 생겼으며, 모터가 불량이라고 판단하고 단순히 교체하는 등 잘못된 판단으로 인해 발생하는 손실에 대한 인식이 바뀌었습니다. 상품 관리자의 교체용 모터 주문이 급격히 감소했으며, 그 결과 제조 서비스 조직은 더 많은 기계 가동 시간을 운영자에게 제공할 수 있게 되었습니다. 그 결과 더 많은 부품을 더 경쟁력 있는 가격으로 공급하고, 더 넓은 기술 기반을 확보하고, RCFA(근본 원인 고장 분석)를 더 잘 활용하고, 기술 그룹에 대한 신뢰도가 높아졌습니다. 가동 시간 증가 + 비용 절감 + 숙련된 기술자 + 기술 도구 상자를 위한 훌륭한 도구 = 성공. 훌륭한 조합입니다!”

앨리슨 트랜스미션 QNPM 공동 챔피언인 테리 보웬은 2001년 GM QNPM 심포지엄에서 열린 모터 회로 분석 세미나에 참석했으며, 기술 부서에서 MCA 프로그램을 구현함으로써 회사가 이점을 얻을 수 있다고 믿었습니다. 2001년 5월, 자동차 정비소에서 프레젠테이션을 하던 중 보웬은 이 도구의 중요성을 인정하고 앨리슨이 세 대를 구입했다고 밝혔습니다.

ALL-TEST Pro™ 모터 회로 분석기를 구입하기 전에는 모터를 분석하는 데 많은 추측이 필요했습니다. 간혹 문제를 완전히 진단하지 못한 채 모터를 공급업체에 보내는 경우가 있습니다. 공급업체의 테스트 후 보고서에는 ‘문제 없음’으로 표시됩니다. 이제 MCA 프로그램을 운영하면서 앨리슨은 기계 가동 시간이 늘어나고 ‘문제 발견 없음’ 보고서가 감소하는 것을 확인했습니다.

약 50명의 앨리슨 숙련된 트레이더가 데이브 험프리가 진행하는 내부 8시간 과정을 통해 MCA 기기의 적용 및 사용법을 교육받고 있습니다. 교육에 참여하는 직종은 전기 기술자, 발전소 고정 엔지니어, 에어컨 및 유지보수 감독자입니다.

모터 문제

MCA를 사용하여 발견한 모터 고정자 결함은 회전 간, 위상 간, 코일 간, 접지 결함, 회전자 결함 등 다양합니다. 로터 결함은 480볼트보다 4160볼트 모터에서 더 흔하게 발생하며, 로터 바 파손, 편심 및 주조 공극이 발생합니다. ALL-TEST ProTM MCA 장치에서 위상각과 전류 주파수를 확인하면 고정자 결함을 식별할 수 있습니다. 각 위상의 권선 저항을 서로 비교하면 높은 저항 연결부를 확인할 수 있습니다. 접지 결함은 절연 대 접지 테스트를 통해 확인할 수 있습니다. 임피던스와 인덕턴스 판독값을 서로 비교하여 냉각수, 오일, 물부터 과부하된 권선에 이르기까지 다양한 오염을 관찰할 수 있습니다. 서보 모터의 오염은 고장이 발생하기 수개월 전부터 악영향을 미치기 시작합니다. 일반적인 추세는 패널에 과전류 상태를 나타내는 서비스 요청이 있다는 것입니다. 앨리슨 CMM 시스템을 통해 작업 지시를 추적하면 과전류 오류가 더 자주 나타나고 서보 모터를 교체하기 위한 작업 지시가 필요할 가능성이 높습니다. 지역 계획자는 서보 모터가 완전히 고장 나기 전에 과전류 상태를 경고하고 이를 감지할 수 있는 방법을 알려주는 통신을 수신했습니다. 사후 대응적인 조치에 비해 계획된 유지보수는 비용을 절감할 수 있습니다. 자동차 정비소에서 깨끗하게 담그고 굽는 것이 완전히 되감는 것보다 더 저렴하고 효율적입니다.

해당 비용 회피 스프레드시트는 다음에 따라 QNPM 네트워크에서 순차적으로 공유됩니다:

MCA 작업 지시서 발송

전기 기술자의 모터 현장 대응

MCA 테스트가 수행 및 분석되고 결정이 내려집니다.

실행 계획이 실행됩니다. 예를 들어, MCA를 사용하여 서보 모터가 정상으로 테스트되면 퓨즈 단선, SCR, 드라이브, 케이블 또는 모터 커넥터와 같은 다른 오류 원인을 확인하기 위해 근본 원인 조사가 시작됩니다. 케이블을 교체하는 경우 유지보수 이력을 기반으로 사전 예방과 사후 대응의 비용 비교가 문서화됩니다(표 1).

특히 재무적인 측면에서 앨리슨 트랜스미션은 사후 대응적인 유지보수보다 사전 예방적인 유지보수를 선호합니다. 예를 들어, 2002년에 MCA 프로그램을 통해 앨리슨에서 절감한 총 비용 절감액은 307,664달러였습니다(그림 6).

단상 테스트

3상 모터를 테스트할 때 ALL-TEST Pro™ MCA 장치는 권선 간 비교를 수행할 때 잘 작동합니다. 그렇다면 단일 위상 테스트는 어떨까요? 더 이상 산업용 애플리케이션에서 단상을 사용하지 않는다고요? 앨리슨은 많은 애플리케이션에 필드 권선 세트(두 개의 와이어)와 인터폴 및 전기자(두 개의 와이어)가 있는 DC 모터를 사용합니다. 엔지니어링 테스트 부서에서는 와전류 동력계를 사용하여 테스트를 위해 제조된 모든 변속기에 시뮬레이션 부하를 가하며, 이 동력계에는 단 2개의 와이어로 구성된 권선 2세트도 있습니다. 이 두 유선 장치는 어떻게 비교되나요? 먼저 권선에 대한 MCA 테스트를 수행한 다음, 유사한 모터를 식별하기 위해 명판 정보와 함께 데이터베이스에 정보를 저장합니다. 마지막으로 와인딩과 같은 와인딩을 비교하면 문제가있는 와인딩이 드러납니다. (표 2).

사례 연구

그림 7: MCA를 사용한 머시닝 센터 테스트

사례 연구 1 적외선 서모그래피(IR)

예측 적외선 경로를 실행하는 전기 기술자가 뜨거운 모터를 발견했습니다. 모터는 5대의 동일한 기계 그룹에 있는 7.5마력 냉각수 펌프였습니다. 모터 회로 분석을 수행하기 위한 작업 지시서가 제출되었고, 이후 MCA가 완료되어 분석 결과 모터에 문제가 없는 것으로 나타났습니다. 진동 분석에 대한 작업 지시서가 작성되었고, 그 결과 베어링 결함으로 인해 온도가 상승한 것으로 확인되었습니다. 냉각수 펌프가 교체되었고 온도가 기계 그룹과 일치했습니다. 이 특정 기계는 변속기 케이스용 머시닝 센터입니다. 냉각수 펌프 모터가 고장 나면 과거에는 생산 손실이 발생하고 조립 작업이 중단될 수 있었습니다.

사례 연구 2: MCA 대 DMM 및 절연 대 접지 테스트

예측 적외선 경로를 실행하는 전기 기술자가 드릴링 작업을 수행하는 4개의 드릴 헤드가 장착된 기계에서 뜨거운 5마력 모터를 발견했습니다. MCA를 수행하고 분석한 결과, 평행하지 않은 임피던스와 인덕턴스 판독값을 비교한 결과 모터 권선이 오염된 것으로 나타났습니다. 임피던스나 인덕턴스는 DMM 또는 절연-접지 테스터로 확인할 수 없습니다. 저항과 접지 절연 테스트 모두 양호했습니다. 이 모델은 창고에서 구할 수 없으므로 수리를 위해 모터를 보냈습니다. 모터에 이러한 오염이 발생한 원인을 파악하기 위해 MCA를 수행했습니다. 모터 샵에서 모터를 완전히 부검한 결과, 엔드 벨을 뜯어본 결과 권선의 유체에 문제가 있다는 것이 분명해졌습니다. 알 수 없는 액체를 샘플 병에 부었습니다. 자동차 정비소에서 와인딩을 광범위하게 수리하고 냉각수와 유압 오일이 혼합된 액체로 확인된 후 해당 부위에 에폭시 씰을 적용했습니다. 모터는 24시간 이내에 반환되어 설치되었습니다. 이 기계는 전송을 위해 캐리어에 일련의 구멍을 뚫습니다. 기계가 완전히 고장 나기까지 작동했다면 조립 라인이 중단되었을 것입니다. 새 모터의 주문 견적은 3일이 걸렸습니다.

사례 연구 3 # 8 공기 컴프레서, 4160볼트 1000마력

2003년 6월 18일, 발전소 기술자들은 #8 공기 압축기의 4160볼트, 1,000마력 모터에 대한 ALL-TEST IV PRO™ 2000 판독값을 검토하고 명확히 하기 위해 신뢰성 부서에 데이터를 제공했습니다. 84.5%의 저항 불균형이 발견되었습니다. 모터는 MCC에서 테스트한 다음 모터 연결 러그에서 테스트했습니다. 러그의 연결 불량 문제를 발견하고 수정하여 불균형을 0.17%로 줄였습니다. 이 사례는 컴프레서의 4160볼트 연결부를 분리했다가 다시 조립할 필요가 없었기 때문에 MCA가 유용하다는 것을 다시 한 번 보여주었습니다. 모터를 분리하여 모터 샵 공급업체인 McBroom Electric으로 보낼 필요가 없었습니다. 이를 통해 불필요한 모터 수리 비용과 일부 생산 기계의 압축 공기 손실을 절감할 수 있었습니다.

결론

모터 회로 분석은 앨리슨에 큰 영향을 미쳤습니다. NFPA 70E PPE 이슈가 다가옴에 따라 오프라인 모터 회로 분석은 매우 가치 있고 안전합니다. 이제 모터의 세계는 멀티 미터와 절연-접지 테스터만 사용하던 시대와는 다른 방식으로 바라보게 될 것입니다. 앨리슨 트랜스미션은 사전 예방적 유지보수를 일관되고 정확하게 수행할 수 있는 시스템을 믿고 신뢰합니다.

저자 소개

데이브 험프리는 제너럴 모터스에서 18년 동안 근무한 베테랑 출장 전기 기술자입니다. 전기공인인 아버지를 둔 Dave는 10살 때부터 아버지와 함께 일을 시작했습니다. GM에 입사하기 전에는 다양한 계약업체에서 근무했습니다. Dave는 모터 회로 분석, 적외선 서모그래프 및 진동 분석 분야에서 자격증을 취득했습니다. 모터 진단, 초음파 및 근본 원인 분석에 관한 수많은 강의에 참석했습니다. Dave는 퍼듀 대학교를 졸업하고 공인 전기 기술자 자격증을 취득했습니다. Dave는 GM 견습생 프로그램에서 모터, 변압기, 문제 해결 기술 및 국가 전기 규정을 가르쳤습니다. 현재 Dave는 앨리슨에서 모터 회로 분석 수업을 가르치고 있습니다. Dave는 자신이 속한 카운티의 해비타트 부회장으로서 프로그램의 모든 가정에 전기 배선을 제공하고 있습니다. Dave는 매우 활동적인 가장이자 기독교인입니다.