VISOPE-진동소음음향방출분석-진단모니터링-한국CBM: 5월 2015

2015년 5월 25일 월요일

계측편람- 고급용 설비관리용 진동계 Adash 4900 vibro M

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고유주파수 (소음과 진동에서 의미하는 고유한 성질)

고유주파수 (소음과 진동에서 의미하는 고유한 성질) ---------------------

기타나 바이올린 줄은 선의 종류나 조여있는 정도에 따라서 소리가 서로 다르다. 와인잔에 담겨있는 포도주의 양에 따라서 울리는 소리가 다르다. 어린이가 뛰던 어른이 걷던 아래층에서 들리는 쿵쿵거리는 소리는 같다. 똑 같은 크기이지만 잘 만들어진 도자기와 균열(Crack)이 있어서 불량인 도자기의 소리는 서로 다르다. 영화에서 어떤 전파발생기기를 조작하여 소리가 커지는 듯 하더니 유리잔이 산산조각 나는 장면을 보았다. 그네를 탈 때 올라가는 높이는 달라도 왔다갔다하는 왕복시간은 같다. 위의 모든 예들은 고유주파수(고유주기)를 잘 설명하는 예라고 할 수 있다.

고유주파수(Natural frequency, Eigen frequency)

질량을 가지고 있는 물체나 공간을 가지고 있는 Cavity, 장력을 가지고 있는 선(Line)에는 한 가지 공통점이 있다. 바로 고유한 성질이 있다는 것이다. 진동과 소음분야에서는 이것을 ‘주파수(frequency)’라고 하는데 주기의 역수이며 초당 반복수를 의미한다. 자연의 조화는 매우 어렵고 복잡한 신호를 나타낸다면 사람의 귀는 그 신호를 소리로 구분할 수 있다.

물론 사람이 느끼는 고유주파수는 대체로 소리이다. 소리가 불편하면 소음인데 이 것으로는 특성을 파악하여 위험한 범위를 예측한다고 할 것 까지는 없다. 문제는 진동인데 진동은 심하면 즉 한 번 움직이고 마는 것이 아닌 지속적인 외부 힘(가진력)이 주어진다면 고유주파수와 중첩하여 큰 진동을 유발할 수 있기 때문에 세상에 자주 사용하는 공학용어가 되고 있는 셈이다. 이 것을 바로 공진(Resonance)라고 한다.

고유한 진동 즉 고유한 주파수와 움직이는 형상(고유모드;Mode)은 물체의 거동을 예측하는데 중요한 설계자료로서 활용되어야 하며 강체를 가정할 경우에 3차원 방향에 각 비틀림까지 감안하여 6개의 자유도가 존재하고 고유주파수도 같은 개수로 있다는 것을 말한다. 하지만 실제의 물체는 연속체이며 무한대의 고유주파수가 존재하므로 실제로는 주로 사용하는 가진 주파수 대역에 어떤 고유주파수가 있는지를 연구만 하면 되는 것이다.

고유주파수는 질량을 가진 물체로 본다면 강성에 비례하고 질량에 반비례하는 관계를 가지고 있으며, 장력을 가진 선으로 본다면 장력에 비례하고 선밀도에 반비례한다. 또한 공간을 가진 Cavity로 본다면 입구의 길이당 면적에 비례하고 체적에 반비례한다.

주파수가 높으면 고주파라고 하며 높은 소리, 진동으로는 빈번한 반복성 진동을 나타낸다. 반대로 저주파는 낮은 소리나 파도 같은 긴 파장의 반복성 진동을 나타낸다.

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공진, 고유주파수, Eigen frequency, natural frequency

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2015년 5월 21일 목요일

계측편람- 다용도 열화상 카메라 IRtek Ti160

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진동의 발생원인 (가진력)------------

진동의 필수적인 구성요소는 힘, 질량과 스프링으로 표현될 수 있으며 진동의 발생원인은 진동의 요소 중에서 힘(가진력)은 초기의 과도진동(Transient)을 유발하며 또한 지속적인 힘의 발생으로 정상상태의 진동(Steady state)을 유발하게 된다. 자동차를 통해 원인을 찾아보면 엔진의 회전과 요철의 통과 맞바람에 의한 차체의 움직임 등을 통해 진동이 발생하는 것을 알 수 있으며 이러한 진동의 가진력을 세부적으로 구분하면 다음과 같다.

진동의 가진력 (Exciting force)

진동은 고체적인 의미를 가지고 있으며 동적인(Dynamic force) 힘이 가해져야 반복적인 운동인 진동을 줄 수 있기 때문에 동적인 힘을 분석하면 다음과 같은 3가지의 가진력으로 구분할 수 있다.

1.     회전운동에 기인한 질량불평형의 발생이 유도하는 원심력

2.     충격과 직선왕복운동에 기인한 충격의 발생이 유도하는 충격력

3.     유체의 운동에 기인한 고체의 충돌에 의해 발생하는 유체기인 자려진동(Self exciting)

이중에서 설비진단에서 문제가 될 만한 가진력은 회전운동이 주로 많으며 충격력과 자려진동으로 인해서 진단의 난위도가 결정되게 된다. 주로 문제가 되는 것은 고체와 고체의 마찰로서 이는 크게 파괴가 되는 원인이기 때문이다. 물론 기타 진동을 유발하는 가진력으로 전기에 의한 전자기력도 가진력이라고 할 수 있다. 모터의 전기적결함이나 전자기력에 의한 가진기(Shaker)를 그 예로 들 수 있겠다.

2015년 5월 15일 금요일

계측기술검토-초음파 가스누출검지 및 설비진단기 Leak shooter

계측기술검토-User의 관점

초음파 가스누출검지 및 설비진단기 Leak shooter

ASTinK!	나쁨	별로..	쓸만함	권장수준	자랑할 정도
다양한 기능					y
출력과 성능			y
동종 가격대					y
사용이 쉽다					y
외관 및 편리			y

Key word by AST

-사용이 쉽고 가격대가 좋다. 특히 화면으로 초음파의 발생위치를 보고 촬영할 수 있다는 건 획기적이다. 그러나 초음파의 사운드나 동영상의 저장도 되었으면 좋았을 텐데…

Model: Leak Shooter 1000

가스누출감지용, 설비진단용, 기밀확인용, 전기코로나

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주파수분석 (Frequency analysis)-주파수분석을 하는 이유?

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어떤 냄새나 다른 반사반응을 보이고 있는 화학물질이나 움직이고 있는 물체, 소리를 내고 있는 객체 그리고 다른 색깔로 반응하는 것 등의 공통점은 인간의 감각으로 어느 정도 차이를 구분할 수 있다는 점이다. 인간이 구분할 수 있는 것은 대체로 센서라는 것을 통해서 분별할 수 있으며 그 이유는 일정한 패턴이 있기 때문이다. 이 패턴을 통해서 시간과 공간에 따른 발생의 어떤 규칙적인 것이라는 것을 이해하고 그 패턴을 찾을 수 있다.

Frequency analysis-규칙을 찾다.

주파수(Frequency)는 1초당 발생하는 반복의 수(헤르쯔, Hz)를 말한다. 참고로 RPM은 1분당 발생하는 반복수이며, 한 번 반복할 때의 시간은 주기라고 하므로 주파수는 주기의 역수이기도 하다.

진동과 소음의 분야에서 본다면 넓은 주파수 대역에 걸쳐 측정된 하나의 진동값 또는 소음값을 제시하는데 이를 Overall 또는 Allpass라고 한다. 그러나 광대역 신호를 이루는 각 주파수 성분을 알기 위해서는 주파수분석이라는 것을 실시한다. 주파수 분석은 ‘필터’라는 것을 사용하는데 일정한 대역폭(Constant Bandwidth)이나 일정비율 대역폭(Percentage)으로 구분된다. 일정비율 대역폭은 주로 Octave를 말하며 사람이 일정비율로 인식하기 때문에 소음분석에 많이 사용된다 반면에 일정 대역폭은 정확한 원인을 찾기 위한 값을 읽는 것이 필요한 기계진동분석, 설비진단 등에 많이 사용되고 있으므로 대역폭이 작을수록 정밀하다. 다시 설명하면 측정된 1초당 반복된 값들을 필터에 통과시키면 1초에 100번 반복한 것, 3번 반복한 것, 235번 반복한 것 등으로 동시에 표시되어 측정된 현상의 고유한 패턴을 동시에 알 수 있는 것이다.

정리해보면 주파수분석은 시간에 따른 패턴을 읽는 것이며 발생원인을 정확히 찾고 적절한 대책을 수립하기 위한 근본자료로 활용되는데 그 사용의 이유가 있다.

키워드	주파수분석, 대역필터, 주파수, FFT

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2015년 5월 5일 화요일

계측편람- 초음파 누출검사 및 설비진단 Leak shooter

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설비진단 기술의 정의

설비진단이란? (설비예지보전- 설비보전의 방법)

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사람이 몸이 아파서 병원에 가면 의사는 진단을 하기 전에 여러 가지 검사를 한다. 엑스레이, 청진기, 심전도, 혈액검사 등.. 그 다음 몸이 어디가 이상이 있는지 판단하고 조치를 취한다. 심장을 가진 사람을 진단한다는 것은 회전하는 기계를 진단하는 것과 비교할 수 있다. 기계를 진단하는 기술, 있을까? 이것이 바로 회전기계의 설비진단이다. 그리고 자격을 가진 진단분석가가 있다.

설비진단(Machine fault analysis; Health analysis)

설비진단이라는 용어는 국내에서는 2000년대 이후에 비로소 자리를 잡았다고 볼 수 있다. 풀어서 말하면 '회전기계의 결함분석'이라고 할 수 있지만, 국내에 이 종류의 기술이 처음 도입된 시기인 1990년대 중반에 국내 수입업체들이 번역하면서 만들어 낸 용어였고 국내 소음진동공학회에서 만들어진 ‘설비진단강습회, 설비진단자격인증원’이 창립된 후로 용어가 정착된 것으로 판단된다.

어쨌든, 대한민국의 설비진단 관련 선구자 들은 용감하게도, 지금도 그렇지만, 국내에 이 용어를 근거로 계측기 판매영업을 하기 시작함과 더불어 고급 설비진단 엔지니어링 기술들도 도입하였다.

설비진단의 개념은 주로 장치산업(화학플랜트, 시멘트, 제지, 철강, 전력 등 연속기계 시스템인 플랜트로부터 제품을 양산하는 산업을 말함)에서 적용하기에 매우 적합하여 설비진단이라는 단어 대신에 다른 용어 (회전기계진단 또는 기계진단)를 사용하기도 하였으나 지금은 많은 사람들로부터 대명사로서 인식이 되었고 오히려, 설비라는 단어를 가장 많이 사용하고 있는 건설산업에서는(보일러, 공조, 배관 등을 말함) 설비진단이라는 용어에 익숙하지 않다.

이 설비진단은 플랜트 내에서 존재하는 수많은 회전기계(모터 및 터빈, 엔진 등으로 구동하는 기계 조합)들 즉, "살아서 가동하고 있는 기계"들을 진단하고 원인을 해결하여 수명을 증진시키는데 그 목적을 두고 있는 분야(PDM)에서 중요한 역할을 담당하고 있다. 왜냐하면 PDM(예지보전)을 위해서는 사람을 진단하는 것처럼 상세하게 설비(기계)의 현재상태를 가장 잘 파악해야 하며 다음과 같은 많은 측정장비와 진단기술(설비진단기술)이 근본이 되어야 하기 때문이다. (진동, 윤활, 초음파, 열화상, 온라인모니터링, 레이져 얼라인먼트, 발란싱, 전류분석 등).

핵심단어	PDM, 예지보전, 설비진단, 진동, 기계진단.

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