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누설자속 탐상법 및 노이즈 필터를 이용한 와이어로프의 결함진단시스템 개발
A Development of the Fault Detection System of Wire Rope using Magnetic Flux Leakage Inspection Method and Noise Filter 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.63 no.3, 2014년, pp.418 - 424  

이영진 (Dept. of Aviation Control System, Korea Aviation Polytechnic Colleges) ,  아미나 (Dept. of Electrical Eng., Dong-A University) ,  이권순 (Dept. of Electrical Eng., Dong-A University)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

A large number of wire rope has been used in various industries such as cranes and elevators. When wire used for a long time, wire defects occur such as disconnection and wear. It leads to an accident and damage to life and property. To prevent this accident, we proposed a wire rope fault detection ...

주제어

#Signal processing   #Wire rope fault detection   #Filter circuit   #Digital filter process  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 이러한 신호는 통신, 전선 및 회로상의 고주파의 주변 노이즈들이 합쳐진 결과로서 이를 통하여 결함을 진단하기란 어렵다. 따라서 본 논문에서는 아날로그 방식의 필터 및 증폭 과정을 통하여 결함 부위를 진단 및 분석이 가능하도록 하였으며, 1차 H/W 필터 및 증폭과정에서 부족한 부분을 보완하기 위하여 디지털 필터를 추가하여 검사자의 편의에 따라 원 신호를 분석할 수도 있고 필터 된 신호를 통하여 결함 분석이 더욱 용이하도록 하였다.
  • 이러한 사고를 미연에 방지하기 위해서는 주기적인 검사가 필수적이지만 그 간격이 길어 검사를 하지 않을 경우에 발생될 수 있는 안전사고 확률은 더욱 높아진다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로써 와이어로프의 결함진단 시스템 개발과 이를 위한 신호처리법에 대하여 다루고자 한다[1-2].
  • 본 논문에서는 와이어로프 결함 탐지기를 설계 및 실험 분석하였다. 전체시스템은 간단하고 유지보수가 용이한 특성이 있는 홀센서를 이용한 누설탐상방법을 선택하여 결함 진단 시스템을 구성하였고, 아날로그 방식의 필터 및 증폭 과정을 통하여 결함 진단 및 분석이 가능하도록 하였으며, 증폭된 신호는 DAQ 시스템을 통해 컴퓨터로 전송되어 디지털 필터과정을 거쳐 보다 향상된 결함진단 시스템을 구축할 수 있었다.
  • 결함진단 기법은 시각 탐지, 외경 측정검사, 방사선 투과 시험, 전자기적인 방법 및 음향방출방법 등이 있지만, 시각 탐지 및 외경 측정검사 방법은 단선 등 유해결함의 검출에 한계가 있고, 방사선 투과시험은 시간과 비용 면에서 어려움이 있으며, 음향방출방법은 기술적인 면에서 적용의 어려움이 있으므로 전자기적인 방법이 주로 이용된다[3]. 본 논문에서는 전자기적인 결함탐지 방법 중에서도 간단하고 유지보수가 용이한 특성이 있고, 홀센서를 기반으로 하는 누설자속 탐상법을 이용한 결함진단 시스템을 제안하고자 한다. 본 논문에서 제안하는 결함진단 시스템은 홀센서를 통해 와이어로프의 누설자속을 측정하여 결함을 진단하는데, 이 시스템에서 홀센서로부터 입력되는 신호는 수 mv이며, 이 신호에 포함된 노이즈 또한 수mv이다.
  • 와이어의 대표적 결함에는 와이어의 늘어남, 단선, 마모를 들 수 있는데, 본 논문에서는 단선에 대한 결함 검출을 연구하였다. 실제 제작한 결함 와이어로프를 그림 12에 나타내었으며, 한 가닥 및 두 가닥 단선 결함이 있는 와이어를 이용하여 실험을 구현하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
결함진단 기법에는 무엇이 있는가? 결함진단 기법은 시각 탐지, 외경 측정검사, 방사선 투과시험, 전자기적인 방법 및 음향방출방법 등이 있지만, 시각탐지 및 외경 측정검사 방법은 단선 등 유해결함의 검출에 한계가 있고, 방사선 투과시험은 시간과 비용 면에서 어려움이 있으며, 음향방출방법은 기술적인 면에서 적용의 어려움이 있으므로 전자기적인 방법이 주로 이용된다[3]. 본 논문에서는 전자기적인 결함탐지 방법 중에서도 간단하고 유지보수가 용이한 특성이 있고, 홀센서를 기반으로 하는 누설자속 탐상법을 이용한 결함진단 시스템을 제안하고자 한다.
홀센서를 이용한 누설탐상방법을 선택하여 결함 진단 시스템의 기대효과는? 특히, 상용화를 위하여 마모, 부식, 꼬임 등 보다 다양한 형태의 결함 종류에 대한 실험과 이를 통한 와이어의 결함정도에 따라서 스레솔드 전압의 범위와 정도를 결정하기 위한 부분이 보완되어야 할 것으로 사료된다. 이러한 시스템이 구축된다면 와이어로프의 안전을 보다 신뢰성 있게 확보할 수 있을 것으로 기대하며, 와이어로프의 교체시기를 연장하므로 그에 따른 비용을 절감하여 자원낭비를 막을 수 있고, 불필요한 잦은 교체로 인한 예산낭비도 절감할 수 있다고 사료된다.
로프를 장시간 사용하면 생기는 문제점은? 와이어로프는 항만을 비롯하여 건설 및 각종 중공업 산업현장에서 크레인 등에 널리 이용되고 있다. 이러한 로프를 장시간 사용하면 반복 하중에 의한 피로와 국부부식 등에 의해 소선이 단선되고 시브(sheave)나 다른 구동부품과의 접촉에 의해 마모가 발생하여 파손되므로 사고를 유발하고 생명과 재산에 피해를 줄 수 있다. 이러한 사고를 미연에 방지하기 위해서는 주기적인 검사가 필수적이지만 그 간격이 길어 검사를 하지 않을 경우에 발생될 수 있는 안전사고 확률은 더욱 높아진다.
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참고문헌 (9)

  1. Young Jin Lee, Moon Je Koo, and Kwon Soon Lee, "A Development of Fault Detection System of Crane Wire Rope," KIEE Conference, pp. 15-17, 2013. 

  2. A new filter topology for analog high-pass filters, Texas Instruments Incorporated, 2008. 

  3. Hyeon Seok Jang, "Stochastic Model based Fault Diagnosis of Crane Wire Rope using Probability Density Estimation," Dong-A Univ. Master Thesis, 2012. 

  4. Soon Ho Won and Kyung Shik Cho, "Corrosion Assessment of Storage Tank Floor using Magnetic Flux Leakage Technique," Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, vol. 20, no. 1, pp. 38-45, 2000. 

  5. Hui Min Kim and Gwan Soo Park, "A Study on Determining the Shape of Small Axial Cracks by using Magnetic Flux Leakage in NDT System for Underground Pipe," Journal of the Korean Magnetics Society, vol. 23, no. 1, pp. 18-25, 2013. 

    원문보기 상세보기 crossref

  6. Soo Yung Park, Kwon Sang Ryu, Yong Il Kim, Wan Kyu Lee, Jae Kyun Lim, and Young Hyun Nam, "Nondestructive Testing of Welding Flaw at Gas Pipeline by Measuring Magnetic Flux Leakage," Journal of the Korean institute of gas, vol. 12, no. 2, pp. 53-56, 2008. 

  7. Kwon Soon Lee, Hyung Se Moon, Soon Tek Kim, and So Hyun Ahn, "Wire Rope Defect Detection System and Method Thereof," Patent 10-2008-0001578, 2008. 

  8. W. Smith, The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing, California Technical Publishing, 1999. 

  9. 川田章弘, "Property learning of analog filter design", Monthly Electronic Engineering, vol. 3, pp. 41-65, 2009. 

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