2014년 12월 30일 화요일

초음파의 응용분야-기계설비진단 및 배관의 누설진단

초음파는 높은 에너지를 가지고 있으며 진동시 발생되는 공동현상(Cavitation) 그리고 지향성(directivity)의 특유한 성질을 이용하여 응집작용, 분산작용, 화학작용, 생물학작용 및 각종 탐지에 응용되고 있으며, 의학적 목적(산부인과 외), 군사용 목적으로 그 활용도는 넓고 다양하다.

초음파 응용(고에너지, 직진성)

(응집작용)기체나 액체에 초음파를 통해주면 매질은 진동하게 된다. 이때 매질 속에 고체의 미립자가 있는 경우 이 미립자는 유체매질과 같은 속도로 진동하지 못하고 미립자끼리 뭉쳐지게 된다. 이와 같은 현상은 가스의 정화장치나 액체 속의 고체 미립자를 제거하는데 사용된다.

(분산작용)매질에 초음파를 연속적으로 통해 주면 매질의 진동으로 매질을 이루는 물질에 공동현상이 생겨나 보다 작은 입자나 분자로 나누어지는 현상을 이용한 것으로, 도료의 미립자화, 선광유와  물과의 혼합, 가습기 등 여러 곳에 응용되고 있다.

(파괴작용)초음파의 진동 에너지를  이용한 것으로 초음파드릴을 사용하여 유리, 도자기, 보석, 공구용 강철 등에 구멍을 뚫거나 가공하는데 사용된다.

(화학작용)액체에 강력한 초음파를 발생시키면 공동현상으로 물질이 분해되어 여러 가지 화학반응이 일어난다. 물에 강력한 초음파를 발생시키면 물이 분해되어 H+OH 등으로 전리되고 이들이 다시 화합하여 질산(NHO)이나 과산화수소(HO) 등이 산출되기도 한다. 이와 같은 화학작용은 용액의 농도나 전리도를 변화시켜 여러 가지 화학반응에 이용된다.

(생물학적작용)강력한 초음파를 생물에 작용시키면 생리에 변화를 가져온다. 동물이나 곤충에 작용하면 평형감각을 잃거나, 심하면 생명을 잃는 수도 있다.

(비파괴검사)초음파의 지향성을 이용한 것으로 초음파를 검사하는 물체에 투과시켜 투과된 펄스나 반사된 펄스를 조사하는 것이며, 초음파 Holography를 이용한다.

(기타)해저탐사물체의 두께 및 거리측정어군탐사의학용군사용 사용.

(기계, 설비진단) 초음파의 지향성을 이용한 것으로, 기계나 설비에서 발생하는 마찰음, 공기 및 유체의 누설음, 파열음, 전기코로나 음을 채집하여 가청주파수로 변환하면 그 특성을 관찰하여 파손 및 누설 정도를 파악할 수 있는 기술.





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 초음파설비진단기, 초음파설비진단카메라, 누설초음파


2014년 12월 22일 월요일

설비관리 및 진단용 진동계측기 TPI9080


설비관리는 온도로 할 수도 있고 윤활로 또는 전류로 할 수 도 있으나 가장 많이 사용되는 기술은 무엇보다도 진동관리라고 해도 과언이 아니다. 진동계측기는 단순히 값을 읽을 수 있는 것만이 아니라 상태값을 저장하고 오랜 시간 동안의 추이를 확인하는 ‘Trend’그래프를 확인할 수 있어야 하며 간단한 FFT는 최소한 저장되어야 한다.  이것을 ‘Condition based Monitoring(상태관리, 설비관리)’라 하는데 이 때 사용할 수 있는 진동계측기는 최근의 기본 기술의 흐름이다. 이는 고가의 스펙트럼(Spectrum)을 측정할 수 있는 정밀 진동 계측기(FFT)를 의미하는 것은 아니다. , 간단하게 합리적인 가격으로 스펙트럼을 확인하며 설비진단도 할 수 있는 진동계측기가 바로 정답이다.



스펙트럼 설비관리용 진동계(TPI 9080)

       진동 데이타 측정 Display 및 저장 (Trend)
       스펙트럼 측정 분석(800line)
       PC-USB도킹 시스템 크레들 제공
       구름베어링 전용 관리기법 (BDU)
       1X, 2X, 3X로 진단 즉시 및 실시간 표기
       Route기능 (측정 루트 설계 후 측정, 관리)
       스크로보스코프 설치
       ISO10816-3규격에 맞는 자동절대평가
       베어링 접촉 청음(이어폰)으로 가능
       IP67, Water proof
       96dB Dynamic range
       최고 60G측정
       측정 주파수 (2~1kHz, 2~10,kHz)
       가속도센서 감도 조정(1mV/g~10V/g 조절)
       주파수 해상도 800line(Route)
       2AA 밧데리
       Hz, 변위, 속도, 가속도, P-P, RMS, 0-P 표기

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 진동계, 스펙트럼, FFT, 진동의 단위, 설비진단


2014년 12월 16일 화요일

진동계 기술검토서 (이제 스펙트럼 측정 못하는 진동계는 사절함.)

진동이 높다고 생각하거나 진동을 측정하기 위해서는 측정기가 있어야 한다. 이 때 사용하는 것이 진동계인데 이는 진동량(Overall) 값을 나타내주는 가장 기본적인 진동계측기이다. 진동가속도센서를 기계 또는 구조에 부착한 후, 계측기의 단위를 설정하고 측정하면, 액정화면에서 진동값(변위, 속도, 가속도, P-P, 0-P, RMS)을 선택하여 읽을 수 있다. 하지만 이는 고가의 스펙트럼(Spectrum)을 측정할 수 있는 계측기(FFT)는 아니다. , 진동이 증가한 원인을 알 수 없다. 간단하게 합리적인 가격으로 스펙트럼을 확인하며 설비진단도 할 수 있는 진동계측기는 없을까?



스펙트럼 진동계 기술검토(TPI 9080)- 4
       진동 데이타 측정 Display 및 저장 (Trend)
       스펙트럼 측정 분석(800line)
       PC-USB도킹 시스템 크레들 제공
       구름베어링 전용 관리기법 (BDU)
       1X, 2X, 3X로 진단 즉시 및 실시간 표기
       Route기능 (측정 루트 설계 후 측정, 관리)
       스크로보스코프 설치
       ISO10816-3규격에 맞는 자동절대평가
       베어링 접촉 청음(이어폰)으로 가능


추천 적용대상 사용자
       설비진단교육 이수자
       정밀진단기 구매 보류자(난위도, 예산 등)
       진동관련 각 부서별 구매필요
       간편한 진동관리 필요(1000개 설비 이내 보유 회사)


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2014년 12월 11일 목요일

초음파검사장치와 공기누설 (압축기로부터 누설되고 있는 것은 안전과 비용이다.)

컴프레샤의 공기누설은 공장에서 발생하는 낭비요소 중에서 가장 무시할 수 없는 부분이라고 할 수 있다. 보이지도 않고 냄새도 없고 잘 들리지도 않는 이 누설소음은 소위 "hissing" 음이라고 불린다결국 보이지 않는 것은 관심도 멀게 되어 자칫 예지보전활동영역에서 제외될 수 있는 가능성을 방지하기 위해서는 적절한 기술적인 보강이 이루어져야 한다

Leakshooter는 소음이 심한 현장에서도 심플하게 누설감지를 함으로써, 컴프레샤실에서 흘러나오는 비용을 절감시킬 수 있다.( profit center).  또한, 진보된 디지털 필터링 테크닉으로 인간이 들을 수 없는 고주파 음향대역인 초음파를 가청주파수 대역으로 변환하여 헤드폰으로 그 음을 들을 수 있으며 발생위치를 화면으로 볼 수도 있다.

컴프레샤의 공기누설(air leaks)은 ‘가청주파수대역’과 ‘초음파대역’을 모두 발생시킨다. 이중 가청주파수대역은 보통 산업현장의 소음인 130 decibels 정도에서는 들을 수도 없을 뿐만 아니라 다른 요소에 반사되거나 간접적인 특성을 갖기 때문에 오히려 무의미하다. 하지만 초음파는 다르다. 누설의 초음파 감지는 직접적이고 Leak shooter현장의 많은 소음으로부터 디지털 필터링을 거치기 때문에 매우 유용하게 사용될 수 있다.

정규PM을 통해 컴프레샤를 보수할 때 보면, 압축공기가 깨끗하지 만은 않은 것을 확인해 볼 수 있을 것이다. , 파이프 스케일, 산화철, 다른 오염물질들이 발견되기도 하는데, 이런 물질들이 반복적으로 설비시스템에 가해지게 되면 누설량이 커지거나 새로운 누설이 계속 발생하게 된다심지어는 압력이 떨어지면 작업이 불가능하다며 오히려 컴프레샤 압력을 높이다가 위험을 초래할 수도 있다. 따라서 누설위치와 양을 정확히 확인하여 근본적인 원인을 제거하는 것이 최선의 방법이다.

일반적으로 컴프레샤의 메인트넌스는 일년에 3~4번정도 정기적으로 완전히 점검하여 누설을 검사하는 것이 정상이다.
전세계적으로 이 컴프레샤들은 큰 대형모터에 의해서 기동하게 된다. 누설이 적다면 이 모터의 크기와 수량도 감소하게 될 것이고, 결국 에너지 절감에 직접적으로 관련이 있다. 전기적소모량과 모터의 수명등을 계산해 본다면 10 and 15%정도의 에너지 절감이 보고되고 있다.



결론적으로 초음파는 인간이 들을 수 없는 주파수대역(상위 20 kHz)에 존재한다. 시중에서 시판되고 있는 초음파 측정기라고 불리우는 것들은 기능은 유사하나 화면으로 그 위치를 볼 수 있는 성능은 없다. (Leak shooter의 특허보유)

그러면, 산업환경의 고주파 노이즈와 컴프레샤의 누설음을 구별하는 가장 적합한 주파수는 무엇인가 40kHz 인가? 
누설공기는 넓은 광역 주파수대역을 발생시킨다. 일반적으로 누설음은 높은 주파수대역에서 더 높은 에너지를 발생시키게 된다. 그러나, 주파수 대역을 더 높게할수록, 초음파와 관련 깊은 공기 전도성(conductive air)은 감소하게 된다. 만약 공기의 전도성(감쇠); conductivity (attenuation)과 함께 주파수 에너지(frequency energy)를 그래프에 같이 그려본다면 40 kHz 근처에서 두 선분이 만나는 것을 확인 할 수 있을 것이다. 그리고 Leak shooter는 이 주파수를 선택하고, 다른 성분을 필터링하는 작업, , 다른 잡음으로부터의 방해를 최소화함과 동시에 원거리에서 발생하는 초음파의 감지를 최대화할 수 있는 이점을 가지고 있다. 바로 이런 조합원리가 가장 효율적이고 현시적인(카메라를 이용하여 발생위치 표시)초음파 진단기를 만들고 있는 것이다.

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 초음파, Ultrasonic, 카메라, 설비진단, 누설, Leak shooter


2014년 11월 30일 일요일

설비진단기 초음파카메라 (초음파 진단의 특징)-LeakShooter

설비진단기 초음파카메라 (초음파 진단의 특징)------------

초음파 기술은 밀폐성, 누수, 방전 그리고 기계작동 등의 많은 분야에서 가장 정확한 솔루션을 제공할 수 있다. 초음파의 특성을 정리하면 다음과 같다.

1.     초음파는 아주 정확하게 측정될 수 있습니다.
파동이 사물이나 사람의 신체를 통과하면서 강도의 차이는 수치화될 수 있습니다. 그래서 기계나 시스템의 작동 혹은 상태에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 다양한 현상들이 명백하게 측정될 수 있습니다.

2.     고주파 소리는 저주파에 비해 직진성이 매우 강합니다.
직진성이 강하다는 것은 외부의 다양한 소음 속에서도 문제발생의 정확한 위치를 나타내는 것을 쉽게 만들어줍니다.

3.     초음파의 다른 주요한 장점은 수많은 개체들이 초음파를 발생한다는 것입니다.
누수, 압력, 방전, 새어 나오는 가스나 가스 혹은 액체의 기류에서 발생하는 캐비테이션(추진기 등의 뒤에 생기는 진공 현상)등 많은 현상들이 탐지되고 측정이 가능한 초음파를 발생합니다.


초음파설비진단기의 특성 (Leak shooter 1000)

초음파진단카메라의 원리 및 적용분야와 진동과의 차이점을 정리하면 다음과 같다.
항목
내용
비고
원리
초음파를 측정하여 원인 및 고장을 파악한다.
기계의 마찰, 충격음, 누설음, 전기코로나 등은 초음파를 발산한다.
측정방법
접촉식, 비접촉식 모두가능

기본 센서 외 각종 액세서리이용
인터페이스
헤드폰, 액정화면 또는 컴퓨터로 데이터전송
조작이 가볍고, 현실적
적용분야
베어링결함, 공기누설, 전기코로나측정, 기어마모, 기계적결함, 전기적결함, 저속베어링, 각종 유체음, 마찰음

팀별로 구매필요
적용설비/산업
펌프, 모터, 컴프레샤, 유압설비, , 파이프, 컨베이어, 송전배전계장, 엔진, 압력탱크

전력, 철강, 조선, 전자, 제지, 운송, 빌딩, 자동차, 각종QC, 시멘트, 플라스틱, 공작기계, 플랜트배관
대상자
설비보전담당자, 진동측정담당자, 기계,전기,계장 담당, 설비진단담당자, 검사측정담당자, 예지보전담당자, 설비관리담당자.
장기간 교육이 필요 없음
이론이 정확하며, 쉽고 간단
진동과 비교
측정오차 적음, 측정포인트 적음, 이론이 쉽고, 효과가 빠름, 비용이 저렴,

조기결함탐지 탁월, 저속베어링 결함확인탁월, 공기누설을 탐지
목적
측정->설비결함확인->수리->설비수명연장
여타 예지보전 툴과 같으나, 쉽고 조기결함발견측면에 장점.

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2014년 11월 23일 일요일

초음파설비진단기 카메라 (적용분야)------------

초음파진단 카메라 (적용분야)------------

초음파는 가청주파수(20Hz~20kHz)를 상위하는 파동(종파)으로서 투과성질이 있고 에너지를 집적할 수 있는 장점이 있다. 진동과 소음은 매질인 고체와 공기를 비교하는 것으로 쉽게 구분할 수 있지만 진동과 초음파는 매질의 차이가 아니므로 주파수라는 개념을 알고 있어야 한다. 진동의 실용적 활용 주파수는 0~20,000Hz정도이며 소음은 16~8,000Hz인 반면에 초음파는 2kHz~100kHz를 의미한다. 물론 그 이상은 전파(mHz)영역이다.  이 것을 듣기도 하고 눈으로 볼 수 있는 방법이 있다.



초음파의 설비진단에의 적용
초음파진단카메라 (Leak shooter)의 적용분야는 무궁무진하며 자동차 예방보전, 예지보전, QC(preventative, predictive maintenance and quality control)가 실행되는 산업분야는 모두 적용이 가능하다. 또한 아래와 같은 분야도 가장 많이 활용되며 큰 효과를 보고 있는 산업분야라 할 수 있다.

Automotive and transportation (자동차산업, 물류산업)
Wind noise(바람에 의한 소음), water leaks (누수,방수; windshield, tightness), bearings (로봇 베어링;including bearings on robots). Leaks on air brake systems(공기브레이크시스템의 누설).

Aviation and space (항공, 우주산업)
Cabin pressure leaks, cockpit windows, oxygen system leaks, fuel cells, actuators, tire retention, hydraulic valves(유압밸브), hot air duct leaks, slides and rafts, nitrogen system and pneumatic system leaks(질소 및 뉴메틱시스템 누설, bearings.

Trucks and buses (트럭, 버스)
Wind noise, water leaks, air brakes, injector sequence(분사제어장치), wheel bearings (slow speed).

Rubber and tire (고무 및 타이어)
Leak detection; steam traps, valves, bearing monitoring, electrical gear (tracking), pumps, motors.

Railroads (철도)
Air brakes, bearings, water leaks, electrical gear, and diesel injector's sequence.

Chemical and petrochemical (화학, 정유석유화학)
Pressure/vacuum leaks(압력/진공 누설), bearing monitoring(베어링 상태감시), steam traps(스팀트랩), valves, compressors, heat exchangers(열교환기), gear/gear boxes, pumps (공동현상;including cavitation), motors, electrical gear (arcing).

Construction/Contracting vehicles & cranes (건설. 건설기계 및 크레인)
Pump cavitations; valve leaks, air in-leakage around fittings, tire retention, bearings, gears.

General manufacturing (일반제조)
Bearings, valves, steam traps, compressors, heat exchangers, pneumatic systems, pressure/vacuum leaks, gear/gear boxes, electric arc/corona/tracking in electrical gear.

Gas plants (가스플랜트산업)
Compressor valve analysis(압축기 밸브분석), leak detection(누설감지), valves, bearing monitoring.

Facilities and buildings (시설, 빌딩시설)
Bearings, air handlers(공기조작기), pumps, motors, compressors, pressure leaks, steam traps, valve, chillers(냉각기), transformers(변압기), circuit breakers, relays, leaks in building envelope i.e. air infiltration(냉동공조,공기순환), water leaks(누수).

Marine (조선)
Water tightness integrity tests(탱크누수), hatches(해치커버), bulkheads, pneumatic system leaks, valves, heat exchangers(열교환기), steam traps, diesel injector timing(디젤연료분사), condensers, bearing monitoring, refrigeration leaks(냉각누설), pumps, compressors, electrical gear (arcing), air distribution boxes (Manifold).

Materials and composites (재료 및 주조)
Vacuum, autoclaves, bearings on pumps.

Pulp and paper (펄프 및 제지산업)
Steam traps, valves, bearing monitoring (저속베어링상태감시;including slow speed), heat exchangers, pressure/vacuum leaks, and electrical gear.

Power plants (전력산업) (발전기,변전기;generation/distribution)
Condenser in-leakage(컨덴서 누전), heat exchangers, steam traps, valves, boilers, bearing monitoring, pumps, turbines(터빈), arcing and corona in electrical gear(코로나).

Textiles (섬유산업)
Bearings, valves, pressure/vacuum leaks, steam traps.

Food processing (식품)
Steam traps, valves, heat exchangers, bearings, pumps, motors, pressure/vacuum leaks, electrical gear, air distribution boxes (Manifold).

Water waste treatment (상하수도)
Bearings, valves, pressure leaks, gearboxes.

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2014년 11월 22일 토요일

눈으로 보는 초음파설비진단기(카메라)

눈으로 보는 초음파 (들리지도 않는 초음파를 볼 수 있을까?)

초음파는 20kHZ이상의 고주파영역을 가지고 있는 소음과 진동 모두를 포함하여 지칭하는 파장의 종류로서 물론 사람의 귀로 들을 수 없으며 직진성을 특징으로 하므로 발생위치를 알게 되면 원인의 해결을 할 수 있으므로 다양한 방법으로 활용되는 기술이다. 인체에 해로움이 적어 누설진단, 기계이음진단, 전기코로나 , 임산부 유아확인, 차량후면 거리측정, 비파괴진단 기술, 세척 등에 매우 광범위하게 사용되고 있다.
그런데 귀로 들을 수 있는 기술을 가진 초음파 진단기는 있어도 눈으로 볼 수 있는 초음파 계측기 또는 카메라가 있을까? 과학은 점점 쉬워진다.



초음파설비진단기 카메라 (LEAK SHOOTER)
초음파가 발생하는 위치를 실시간으로 카메라 화상으로 확인해 볼 수 있는 초음파 계측기가 출시되었다.
프랑스 SYNERGYS TECHNOLOGIS사의 ‘LEAK SHOOTER(초음파진단 카메라)’는 휴대용 초음파 계측기로서 초음파가 발생하는 위치를 LCD화면에서 실시간으로 표기하고 헤드폰으로 병행하여 초음파를 가청음으로 확인하는 방법으로 사용된다또한 본 초음파진단 카메라는 발생되는 초음파의 양을 dB와 색(노랑 및 적색)으로 표기하며 저장 및 컴퓨터로의 전송할 수 있는 기능도 제공한다.
기존에 초음파 설비진단기 제품군과 성능이 유사하고 화면에 위치를 표기하는 기술은 독보적인 특허기술로서 본 LEAK SHOOTER(초음파진단 카메라)만이 가지고 있는 방법이다.
초음파 진단 카메라의 사용용도는 기계진단, 공기누설, 전기코로나 음 등의 발생위치를 확인하고 정밀진단을 위한 초기검침기기로서 매우 획기적인 계측기라 할 수 있다.

국내에서는 계측 컨설팅 및 기술용역 전문기업인 AST ( www.astint.co.kr )에서 취급하고 있다.


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