Orbit 60 시리즈 업데이트: 이제 예비 부품을 줄이세요!! 입력 모듈을 선택하는 방법

벤틀리 네바다의 최신 기계 보호 및 상태 감시 통합 플랫폼 Orbit 60의 최신 업데이트를 드리고자 합니다. 벤틀리 네바다는 2021년 4월 Orbit 60 시스템의 견적 개시를 발표하고 전 세계 수백 업체의 고객과 함께 Orbit 60의 개별 적용을 위한 신규 프로젝트와 개조 제안서를 작성하고 있습니다.  당사는 전 세계의 여러 고객과 플랫폼에 대한 베타 테스트를 적극 실행하고 2021년 6월 배송가능(ATS) 약속을 지키기 위해 노력하고 있습니다.  

새로운 Orbit 60 플랫폼에 관심이 있다면 이제 이 새로운 아키텍처가 가져올 변화에 무엇인지가 중요합니다.  이에 당사의 엔지니어가 최고의 기계 보호 및 상태 감시 시스템을 개발한 과정을 더 쉽게 이해하고 설치 및 유지관리 비용의 부담을 덜 수 있도록 준비한 기획 시리즈의 첫 번째 기사를 시작합니다.  오늘은 3500 제품군에서 입력 모듈의 개수가 80개 이상이었으나 Orbit 60에서10개로 줄인 센서 입력 모듈에 대해 자세히 알아보고, 확장된 측정 성능을 제공하는 새로운 +DC전압 입력 카드에 대해서도 알아보겠습니다.  3500의 경우 설치 시 각각의 모니터 카드가 정해진 기능에 맞게 설계되어 미사용 채널이 대체로 많았습니다.   Orbit 60의 아키텍처는 고객이 각 카드에서 모든 채널을 유연하게 활용할 수 있습니다.  여기서는 이러한 재설계가 예비 부품 수를 어떻게50%까지 줄여주는지 알아보겠습니다.

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고객이 처음에 주로 하는 질문 중 하나는 ‘변환기를 교체해야하는가?’입니다.  간단하게 답변하자면 ‘아니요’입니다. 벤틀리네바다에서는 최대한 하위 호환이 가능하도록 제품을 설계합니다.  따라서 감시 시스템의 개조를 계획 중인 경우 Orbit 60를기존의 아키텍처 및 센서 제품군과 연동되도록 설계할 수 있습니다.

Orbit 60는 IEPE 가속도계를 포함한 + DC 전압(positively biased) 변환기를 사용할 수 있게 하여, 플랜트에 전반에서 사용할 수 있도록 성능을 확장해왔습니다.  이를통해 변환기 입력 성능을 확장하면 구름요소 베어링(REB)과상태 감시 작업에 가장 많이 사용되는 센서를 포함할 수 있습니다. 이와 같이 흥미로운 개선 사항에 대해서는 후속 기사에서자세히 다룰 예정입니다.

3500 시스템에서 각 모니터 카드는 자체적으로 호환 입력 세트와 함께 정해진 상태 감시 기능을 수행합니다.  예를 들어, 변위 센서로 왕복 압축기의 Rod Position을 측정하고 싶을 경우 3500/40이나 3500/42가 아닌 3500/72 모니터를 사용할 수 있습니다.  3500/40과 3500/42 모니터 모두 변위 센서를사용할 수 있지만 Rod Position을 측정할 수는 없습니다.  3500 시스템은 목적에 맞는 개별 모듈을 사용하도록 설계된 반면, Orbit 60는 범용 입력 방식을 선택하여 왕복 압축기와 터보 기계가 모두 동일한 입력 카드와 프로세서를 공유하게 됩니다.  이 접근 방식은 입력 모듈의 펌웨어를 사용해 센서에서 들어오는 아날로그 신호를 디지털화한 다음 프로세서가 분석할 수 있도록 Orbit 60의 데이터 버스에 디지털 정보를 입력합니다.

Orbit 60에서 보호 처리 모듈(PPM)은 시스템의 연산 엔진 역할을 수행하여 모든 기계 측정값을 추출하고 모든 알람을 처리합니다.  따라서 개별 3500 모니터 카드처럼 작동하지만 중앙 위치에 배치되어 입력 모듈 수의 영향을 받지 않습니다.

중앙 처리는 Orbit 60 설계를 통해 구현된 가장 큰 아키텍처 변경 사항 중 하나입니다.  이는 기능별로 별도의 프로세서를 사용하는 대신 모든 기능을 하나의 모듈로 통합한 것입니다.  여기서 PPM을 집중적으로 다루지는 않겠지만, 본 시스템은 단 하나의 PPM으로 SIL(Safety Integrity Level)을 준수하며, 시스템을 보호 용도로 활용하려는 경우 시스템에 최소 2개의 PPM 모듈을 넣는것이 좋습니다.

Orbit 60의 혁신적인 설계를 바탕으로 당사의 고객은 평균적으로 예비 부품을 최대 50% 줄이고 있습니다.

저는 벤틀리 네바다의 기계 진단 서비스 그룹에서 직장 생활을 시작했습니다.  그러면서 Keyphasor®의 중요성을 알게 되었습니다. 3500 시스템의 경우 Rack당 Keyphasors®가 4개로 제한되었습니다.  Orbit 60는 더욱 발전하여 그와 같은 제한이 없어졌습니다.  변위 센서를 사용할 수 있는 Orbit 60 입력 모듈은 해당 변위 센서를 Keyphasor® 신호로 사용할 수 있습니다.  위상과 속도, 정확도를 높이기 위해 벤틀리 네바다는 축 속도가 12,000 RPM 이상인 경우에는 고속 Keyphasor® 모니터를 사용할 것을 권장합니다. 시스템의 미사용 채널을 최소한으로 줄이기 위해 고속 Keyphasor® 모니터는 속도 측정 뿐만 아니라 3-wire 가속도 센서와 변위 센서, 마그네틱 픽업 등의 일반 진동 측정도 가능합니다.

이제 입력 카드를 살펴보겠습니다.

처음 네 개의 카드(PAV, PAS, PAA, HS KPH)는 모두 -DC 전압(negatively biased)을 사용하는 3-wire 가속도 센서를 사용하며 여기에는 변위 센서(Keyphasors® 포함)와 가속도센서가 포함됩니다.  그리고 각 모듈은 마그네틱 픽업과 속도 센서, Seismicprobe * 속도 센서를 포함한 2-wire 센서와 연결할 수 있습니다.

유연한 PAV 입력 모듈은 Orbit 60 플랫폼에 대한 모든 진동 입력의 90%를 지원하므로, 예비 부품을 간소화하고 입력 모듈을 설계 단계 초기에 위험 없이 주문할 수 있습니다.

Orbit 60에 새로 추가된 PVT 모듈은 다양한 +DC 전압타입의 3-wire 가속도 센서와 2-wire 정전류(Constant current) 센서를 지원합니다.

• 변위/가속도/속도센서와 연결에 사용되는 PAV(Proximity, Acceleration, Velomitor) 모니터는 2-wire 속도센서(Piezo-velocity)와 -DC 전압타입의 2-wire IEPE 가속도 센서로부터 측정값을 받을 수 있습니다.
• 변위/가속도/속도센서와 연결되는 PAS(Proximity, Acceleration, Seismic) 모니터는 무빙 코일(Moving Coil) 타입의 속도센서로부터 측정값을 받을 수도 있습니다.
• 항공터빈 사용자와 차동 입력 측정값(differential input measurements)을 필요한 경우 변위/가속도/항공용, PAA(Proximity, Accelerometer, Aero) 모니터를 사용할 수 있습니다.  이 모니터는 가속도 센서 인터페이스 모듈로부터입력을 받을 수도 있습니다.
• 고속 Keyphasors  입력 카드는 마그네틱 픽업과 함께 -DC 전압타입의 3-wire 가속도 센서 및 변위 센서도 사용할 수 있습니다.
• 변위센서/가속도센서/DC LVDT 카드, PAD(Proximity, Acceleration, DC LVDT)는 DC LVDT뿐만 아니라 위에서 언급한 변위 센서와 -DC 전압타입의 3-wire 가속도 센서를 연결할 수 있습니다.
• 당사의 -DC전압 변환기 입력(PVT, Positive Voltage Transducer Input)은 기본적으로 +DC 전압타입의 동적 신호를처음으로 사용할 수 있게 해줍니다.  이는 +DC 전압타입의 3-wire 가속도 센서, 변위 센서 또한 많이 사용되는 2-wire IEPE 가속도 센서를 연결할 수 있습니다.
• AC LVDT 입력에는 최대 4채널의 5~6-wire AC LVDT가 포함됩니다.

• RTD/TC 카드는 J, K, E & T 타입 비절연 열전대와 3-wire RTD를 사용
• 절연 TC 카드는 J, K, E & T 타입 절연 열전대를 사용
• 마지막으로 절연 이산 입력/공정 변수 카드는 4~20mA, -10V ~ +10V, 마른/젖은 접점을 사용

이와 같이 Orbit 60 플랫폼에 사용할 수 있는 센서는 매우 여러 가지가 있으나 PPM 설계로 인하여 여러 개의 입력 모니터를 사용할 필요성이 없어졌습니다.  Orbit 60 아키텍처의 주요 설계 초점은 예비 부품의 감소를 통해 고객이 주문 프로세스를 간소화하고여분의 예비 부품을 줄이도록 하는 데 있습니다.

앞서 언급했듯이 입력 모듈은 펌웨어를 사용해 아날로그 변환기 신호를 디지털화합니다.  Orbit 60는 앞으로도 개발이 진행되면서펌웨어 업데이트*를 통해 더 많은 기능이 제공될 예정입니다.  이러한 펌웨어 업데이트는 벤틀리 네바다 기술 지원 포털을 통해 제공됩니다.  펌웨어는 주요 릴리스의 일부로 제공되며 현재는 연간 일정으로 예정되어 있습니다.

* Orbit 60는 릴리스 1에서 3500 터보기계 기능을 가지게 됩니다.

자세한 정보는 당사 웹사이트에서 확인하실 수 있습니다:

2019년 가을 – 최초 정보 공개 및 신제품 발표(ATD)

2020년 봄(4월) – 정가 제안 견적 제공(ATQ)

2021년 봄(6월) – 배송 가능(ATS)

당사는 언제든지 Orbit 60에 대한 세부적인 논의를 환영하며, 다음 주제에 대해 자세히 알아볼 수 있는 여러 가지 기술 백서를 준비했습니다.  아래 링크의 'Orbit 60 요청 양식'을 통해 문의하시면 사본을 받아 보실 수 있으며 해당 지역의 담당자가 연락드릴 것입니다.

• Orbit 60 시리즈 또는 3500 상세 비교 - 벤틀리 네바다의 Orbit 60 시리즈 기계 보호 시스템과 3500 시스템의 차이를 자세히 알아봅니다.
• Orbit 60 데이터 보안 상태 감시 모듈 - Orbit 60 시리즈 감시 시스템의 상태 감시 모듈이 완전한 고해상도 데이터를 보호 기능의 저하 없이 외부 네트워크에 전송하여 안전한 솔루션을 제공하는 원리에 대해 설명합니다.
• Orbit 60 시리즈 Bridging Concept - Orbit 60 시리즈 시스템 아키텍처에 적용된 벤틀리 네바다의 Bridging Concept을 소개합니다.