일반적으로 시멘트 제조업체들은 볼 밀에서 페놀 수지 적층 베어링 부시(이하 ‘페놀 수지 베어링 부시’)의 과열 문제를 해결하기 위해 긁어내기 방식을 사용합니다. 동시에, 밀 공장 사용 설명서의 요구 사항에 따라 페놀 수지 베어링 부시의 윤활제로 물을 사용합니다. 수년간의 실무 경험을 바탕으로, 산둥성 칭다오 라오산 건축자재 공장의 장제위안(Zang Zeyuan)과 그의 동료들은 스크래핑 방식과 물 윤활 방식에 몇 가지 단점이 있다고 판단하고 있습니다. 주요 문제점은 다음과 같습니다:

① 업무량이 많고 가동 중단 시간이 길다. 페놀 수지 베어링 부시를 스크래핑 방식으로 처리할 때는 잭을 사용하여 밀 쉘을 들어 올린 다음, 베어링 부시를 분리하여 스크래핑 및 적연(red lead) 검사를 수행한 후 다시 베어링 하우징에 장착하고, 쉘을 내린 뒤 밀을 수동으로 회전시켜야 한다. 그런 다음 쉘을 다시 들어 올려 베어링 부시를 제거하고 스크래핑 작업을 반복해야 합니다. 이러한 과정을 여러 번 반복해야만 접촉 면적이 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 일반적으로 베어링 부시 한 쌍을 적절히 처리하는 데 최소 하루, 때로는 그 이상의 시간이 소요됩니다.

② 높은 신체적 노력과 높은 기술적 숙련도가 요구된다.

③ 물 윤활은 부식을 유발하여 기계의 수명에 영향을 미칩니다. 물을 윤활제로 사용할 경우, 메인 베어링 부시는 일 년 내내 물로 채워지게 되어, 중공축, 베어링 하우징, 베어링 커버와 같은 강철 및 철 부품에 부식이 불가피하게 발생합니다. 특히 수질이 좋지 않은 지역에서는 물에 다양한 염분이 포함되어 있어 부식이 더욱 심해지며, 이는 장비의 수명에 영향을 미칩니다.

이 공장에 있는 두 대의 페놀 수지 베어링 부시 볼 밀도 처음에는 밀 사용 설명서에 명시된 스크래핑 및 수윤활 요건에 따라 가동되었습니다. 그러나 이후 실제 운영 과정에서 스크래핑 작업이 시간이 많이 소요되고 노동 집약적이라는 사실을 알게 되었습니다. 페놀 수지 소재가 고온에서 쉽게 연소된다는 특성을 바탕으로, 그들은 스크래핑을 “번인(burn-in) 방식”으로 대체하고 수윤활을 오일 윤활로 바꾸자는 대담한 아이디어를 제안하여, 이를 성공적으로 현장에 적용했습니다.

(1) 베어링 부시의 시운전을 위한 “번인(burn-in) 방식”의 원리

“번인(burn-in) 방식”의 원리는 페놀 수지의 발화점이 비교적 낮다는 점(약 250 °C)에 기반을 두고 있습니다. 밀 가동 중 베어링 부시의 접촉 부위에서 국부적으로 발생하는 고온이 발화점에 도달할 수 있으며, 이로 인해 페놀 수지가 국부적으로 탄화되어 강도가 현저히 저하됩니다. 중공축이 회전함에 따라 이러한 탄화된 부위가 점차 마모되어 매끄러워지며, 이를 통해 필요한 접촉 면적을 확보하게 됩니다.

(2) 페놀 수지 베어링 부시에 대한 “번인(burn-in) 방법”의 운영 절차

① 메인 베어링에서 윤활유로 사용된 물을 모두 완전히 배출하십시오. 베어링 바닥의 슬러지와 고인 물을 제거한 후, No. 26 기어 오일을 주입하십시오. No. 26 기어 오일을 구할 수 없는 경우, 여름에는 No. 30 기어 오일을, 겨울에는 No. 20 기어 오일을 사용하십시오(No. 26 기어 오일은 연중 사용할 수 있습니다). 오일 레벨 게이지와 오일 레벨이 규격에 부합하는지 확인하십시오.

② 메인 베어링의 냉각수 시스템을 점검하여 누수나 스며듦이 없는지 확인하십시오. 특히 베어링 부시의 유입구 및 유출구 연결부에서의 누수에 각별히 주의하십시오. 모든 것이 정상이라면 밸브를 열어 냉각수가 흐르도록 하십시오.

③ 밀을 가동하고 원료 공급을 시작합니다. 베어링 부싱 온도에 각별히 주의하십시오. 30분간 가동하면 베어링 부싱 온도는 일반적으로 65 °C 이상으로 상승합니다. 이 시점에서 밀을 정지할 필요는 없으며, 가동을 계속할 수 있습니다. 약 1시간 후, 온도가 70 °C까지 상승하면 즉시 밀을 정지하십시오(정지 전에 평소와 같이 밀 헤드로의 원료 공급을 중단해야 함). 단, 베어링 냉각수 공급은 중단하지 마십시오.

④ 약 1.5~2.5시간 동안 가동을 중단하면 베어링 부시의 온도가 약 30 °C까지 떨어집니다. 밀을 재가동하고 생산 공급을 재개합니다. 약 1.5~2시간 후, 베어링 부시의 온도가 다시 70 °C까지 상승하면, 냉각을 위해 밀을 다시 정지시킵니다.

⑤ 1.5~2.5시간이 지나면 베어링 부시의 온도가 다시 30 °C 미만으로 떨어집니다. 밀을 재가동하고 정상적인 급료를 재개하십시오. 일반적으로 1~2회 정지 후 베어링 부시의 작동 온도가 60 °C 미만으로 안정화되면, 시운전이 완료된 것이므로 정상 가동을 진행할 수 있습니다.

(3) 작동 시 유의사항

① 베어링 부싱 온도를 측정하는 데 사용하는 온도계는 상태가 양호해야 합니다. 일반적으로 공장에서는 WTZ‑288 압력식 온도계를 사용하여 베어링 부싱 온도를 측정합니다. 온도계가 파손되지 않았는지, 모세관이 꼬이거나 구부러지거나 기타 손상이 없는지, 그리고 바늘이 온도를 정확하게 표시하고 민감하게 반응하는지 확인하십시오.

② 중공축의 작동 상태를 확인하고 환기 및 열 방출을 원활하게 하기 위해, 시운전 기간 동안 베어링 커버에 있는 두 개의 점검구를 열어 두었다가, 시운전이 끝나고 정상 운전으로 복귀할 때 이를 닫아야 합니다. 시운전 과정에서 점검구에서 연기와 오일 증기가 나오는 것을 볼 수 있으며, 이는 겨울철에 더욱 두드러집니다. 이는 정상적인 현상이므로 우려할 필요가 없습니다. 온도계가 정상적으로 작동하고 신뢰할 수 있으며, 측정값이 지정된 한계치(70 °C) 이내라면 다른 비상 조치는 필요하지 않습니다.

실무 경험을 통해 페놀 수지 베어링 부시에 대한 “번인(burn-in) 방식”은 조작이 간편하고 작업량이 적을 뿐만 아니라, 스크래핑 방식에서 요구되던 밀 쉘의 반복적인 올리고 내리기, 베어링 부시의 제거 및 스크래핑, 수동 선삭 작업 등을 없앨 수 있음이 입증되었습니다. 밀 가동, 정지, 온도계 확인 등 몇 가지 간단한 단계만 거치면 되므로 작업 부담이 크게 줄어듭니다. 일반적으로 새 베어링 부시 한 쌍의 경우, 정상 생산을 시작하기까지 1~2회의 가동 중단만 필요하며, 총 가동 중단 시간은 3~4시간에 불과합니다. 스크래핑 방식과 비교할 때 가동 중단 시간을 5시간 이상 단축할 수 있어 상당한 경제적 이점을 가져옵니다. 작업자에게 요구되는 숙련도는 낮으며, “번인(burn-in) 방식” 작업을 1~2회 경험한 사람이라면 누구나 독립적으로 수행할 수 있습니다. 또한, 오일 윤활로 전환함으로써 부품 부식 문제를 해결할 수 있습니다.

이 공장은 지난 5~6년 동안 “번인 방식”을 사용해 왔으며, 이 기간 동안 베어링 부싱 관련 사고는 단 한 건도 발생하지 않았습니다.