2015년 11월 30일 월요일

진동센서(접촉형)의 측정방향과 위치 (Accelerometer measurement direction)

진동센서(접촉형)의 측정방향과 위치 (Accelerometer measurement direction)

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진동 가속도센서를 일단 진동하는 표면에 잘 고정된 상태로 부착해야 한다는 것은 매우 중요한 사항이다. 그러면 어디에 진동센서를 부착해야 하는지의 문제를 생각해 본다. 또한 이 문제를 잘 살펴보면 어느 방향으로 측정할 것인가와 대상물체의 공간적인 어느 위치를 설정하는 가에 있을 것이다. 자세한 기준을 찾기 전에 우선 이 원리를 이해해야 한다. 여기에서는 진동측정(상태모니터링, 설비진단, 온라인모니터링)을 위한 지점과 방향의 세계적으로 엔지니어들에게 약속된 사항에 대해서 설명한다.

Accelometer Measurement direction & Installation

물체(구조 또는 기계)가 진동하는 것을 측정한다는 것은 평가(Assessment)를 위해 하는 것이 첫 번째 이유이고 두 번째 이유는 진동의 원인을 파악하는 진단(Diagnosis)을 하기 위함이다. 그런데 진단을 한다는 것은 주파수분석 이외에 물체의 거동(Moving, Shape)을 확인하는 일이 반드시 필요한데 그러기 위해서는 물체를 이루는 요소(component)의 커플링 측 전단(Drive End, DE, Inboard)/후단(Non drive End, NDE, Outboard)의 각 방향(수평, 수직, - Horizontal, Vertical, Axial-H, V, A)을 모두 측정해야 한다.

물론, 측정할 위치가 한정적이거나 물체가 너무 작은 경우 그리고 동시채널측정이 필요한 가변속 설비의 경우에는 DAQ채널수의 한정에 의해 위의 모든 지점과 방향을 측정할 수 는 없을 것이다. 그러나 측정결과의 완벽성은 측정위치를 얼마나 잘 준수했는가에 따라 결정적인 차이를 보일 수 도 있음을 명심해야 한다. 이 경우를 보충하기 위해서 3축센서의 활용이 매우 효과적일 수도 있다.

1) 각 측정점은 3방향(Horizontal, Vertical, Axial)에서 데이터를 수집한다 (3축 센서의 활용유리)

2) 진동원으로부터 유효한 전달 경로(베어링 중심선의 수직, 수평 연장선상)를 가지는 견고한  케이싱에서 측정한다.

3) 동일한 방법으로, 동일한 위치에, 동일한 부하, 동일한 시간대에 진동을 측정한다

4) 부하측(DE)과 반부하측(NDE)을 측정한다. (가능하면 베어링 부근)

5) 설치 표면은 평탄하고 청결하며 기계 상태를 반영하고 있는 장소에 설치 한다.                                

6) 설치시 마운팅 공진주파수가 유효주파수 범위 밖에 있어야 한다.
 
이 것에 대한 자세한 기준은 비회전부위의 접촉형 센서(가속도센서, 속도센서) ISO10816, 회전부위의 비접촉형 센서(Proximity 변위센서) ISO7919에 있으며 참고하기 바란다.




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가스누출 감지 초음파카메라-Leak shooter

가스누출 감지 초음파카메라-Leak shooter

유체(기체, 액체)는 고체와의 마찰이 발생할 때 초음파(Ultrasonic)를 발생한다. 이를 음향방출(Acoustic emission)이라는 비파괴 검사용어로 사용되기도 하는데 이 때 발생하는 초음파는 직접적으로 소음이나 진동으로 파생되기 전에는 초음파 자체를 사람이 들을 수는 없다. 또한 진동으로 느낄 수도 없다. 그래서 초음파 감지기는 가청음역대의 주파수로 이 초음파를 변환하여 헤드폰으로 듣고 이상현상을 판단하게 된다. 그런데 최근에 프랑스(Synergys technologies)에서 칼라 액정 화면에 가스가 누출되는 위치를 표기할 수 있는 초음파 가스 감지기를 선보였고 전세계적으로 많은 관심과 다양한 사용을 하고 있다.

카메라형 초음파 감지기(안전과 에너지 절감)

화면에 물리적 상태를 표기할 수 있다는 것은 혁명이다. 특히 가스누출감지기(초음파) Leak shooter는 초음파가 발생하는 누설위치를 그 양을 표시(dB)하여 칼라화면에 표기해주므로 만일에 있을 가스누설로 인한 대형사고를 방지하는 안전 검사장치로서 아주 유용하게 사용할 수 있다
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특히 최근의 대형사고들로 인해 가스누출현상을 사전에 방지할 수 있는 검사장치를 최신 기술로 파악할 수 있다는 것은 매우 좋은 방법이 될 수 있다. 초음파는 우리가 들을 수 없으므로 변환장치가 필요한데 동종의 초음파 누출감지기는 헤드폰 만으로 그 양을 판단할 수 있었지만 본 Leak shooter (LK2000)은 화면에 그 위치까지 표기 할 수 있는 매우 혁신적인 계측 감지기라고 할 수 있다.

초음파가 발생하는 곳을 화면으로 추적하면 가스가 누출(Leak)되는 곳을 쉽게 찾을 수 있다.

TEL: 02-6475-8178   FAX: 02-6971-8178   mail: sales@astint.co.kr

Copyright. 에이에스티(AST) , www.ASTint.co.kr

 


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2015년 11월 23일 월요일

자동차속도와 진동속도의 차이점 (Vibration velocity는 크기로 판단한다)

자동차속도와 진동속도의 차이점 (Vibration velocity는 크기로 판단한다)

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자동차가 60km/h로 달리고 있을 때, 진동은 어느 정도일까? 환산해서 60x1,000,000/3,600 = 16,666 mm/s일까?  진동을 속도로 왜 표현할까? 그리고 진동의 속도는 무엇인가? 운동의 속도와 다른가? 진동은 변위, 속도, 가속도라는 세가지 진폭단위로 표현한다. , 기준위치로부터의 최대변위량(변위), 시간의 변동에 따른 변위의 시간당 변화량(속도) 그리고 속도의 시간당 변화량(가속도)으로 그 크기를 가늠한다는 것이다. 하지만 이 때 진동의 단위는 크기를 의미할 뿐, ‘빠르기를 의미하는 것은 아니라는 것에 중요한 차이점이 있다. 다시 말하면 빠르기, 시속 60km/h로 주행하고 있는 자동차가 진동도 60km/h이라는 것은 절대로 아니다라는 뜻이다.

진동의 속도 (mm/s, rms or peak)

진동에 대한 빠르기는 변위, 속도, 가속도의 모든 단위에 있는 주파수또는 주기 표현된다.  진동이란 기준점을 중심으로 반복하는 것이어야 하므로 얼마나 빨리 반복하는가?’가 이 주파수 또는 주기가 담당하는 것이고 반면에 얼마나 크게 움직이는가?’라는 양은 바로 진폭의 종류인 변위(µm), 속도(mm/s), 가속도(g)로 나타내는 것이다. , 자동차의 속도는 지나가는 speed를 나타내고 진동의 속도는 에너지의 양인 진폭의 크기에 대한 종류인 것이다.

근본적인 착각의 원인제공자는 진동의 진폭단위를 3가지로 각기 표현하는데 따른 것으로 추정된다. 적합한 주파수 구역대가 다르고 목표로 정한 측정대상이 다르기 때문에 각기 다른 단위를 사용하며 그렇다는 것을 이해하여야 한다.

진동의 속도로 평가하는 대상은 파괴에너지가 관련이 있는 건축물의 진동안전, 발파의 평가나 회전기계류의 수명판단에 주로 사용되며 속도의 부속단위로 사용되고 있는 rms peak의 사용구분은 기준을 rms로 정한 ISO peak를 계속 사용하고 있는 North American standard간의 차이점도 있음을 알 필요가 있다. 참고로 다른 진동단위의 평가와 비교해보면 가속도는 인체의 감각 또는 힘의 크기와 관련 있는 평가변위는 응력의 집중이나 마찰이 염려되는 민감한 폭의 감시 등의 평가에 사용된다.

결론적으로 주행(운동)속도와 진동속도의 차이점을 정리하면, 자동차의 진동속도는 자동차가 빨리 달리면 진동도 커지는 면이 있으므로 자동차의 주행속도와는 전혀 관련이 없다고는 할 수 없으나, 주로 엔진의 RPM에 의한 진동가진력이 주도하므로(4기통의 경우, RPMx2배의 주파수에서 진동이 발생) 그때 발생하는 정상적인(규칙적인) 진동이나 주행노면에 의한 충격진동(불규칙적인)과 더 관련이 있다고 해야 옳다.

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진동(Vibration) 기술 컨설팅 전문사 한국CBM

진동(Vibration) 기술 컨설팅 전문사 한국CBM

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진동문제로 고민하고 있는 Trouble shooting 분석 및 연구개발 분야에서 근무하고 계신 여러분

 

1.진동문제로 고민이다. 직접 해결하기 어렵다. 옆에서 같이 고민해 줄 사람이 있으면 좋겠다.

2.진동 감시시스템 및 진동진단장비 선택 등을 하고 싶다. 옆에서 물어볼 사람이 있으면 좋겠다.

3.지속적인 진동교육과 우리 회사에 예측진단/진동 분석체계를 갖추고 싶으나 방법을 잘 모르겠다.

4.교육 받으러 갈 시간이 없다. 우리 회사 현장에서 우리 기계(설비)로 하는 실무진동교육이 필요하다.

 
 


 

한국CBM의 (Training Service)는 아래와 같은 기술 커리큘럼을 가지고 있습니다.

 

1.     설비진단 기술 지원(계획)

2.     설비진단 기술 지원(측정)

3.     설비진단 기술 지원 (분석)

4.     설비진동진단 관리대행 (연간계약-정기측정-정기보고서)

5.     대책설계 지원

6.     보고업무 지원(Report)

7.     Trouble Shooting 진단 지원(원인해석)

8.     진단부서의 조직 및 결과지표 셋업.

9.     전체 생산설비의 평가(Assessment)

10.   설비 진동관리 및 평가기준 등의 셋업.

11.   PDM측정기술 및 측정주기 셋업

12.   모니터링시스템 최적설계 기술지원.

13.   공동기술개발 및 설계.

14.   교정(발란싱) 등 기술지원 및 수행

15.   고성능 장비대여

16.   GuaranteeTotal 진단(측정-진단-대책-시공-개런티측정; 약속된 진동수준미달시 미청구)

 

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2015년 11월 16일 월요일

가속도센서5 (센서의 Frequency range, 주파수응답 정확성 구역)

가속도센서5 (센서의 Frequency range, 주파수응답 정확성 구역)

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센서를 선택함에 있어 중요한 순위를 따진다면 단연 감도(Sensitivity) Frequency range일 것이다. 하나의 센서가 모든 진폭을 측정할 수 있다면 좋겠지만 감도에 따라 다르기 때문에 절대로 그렇게 할 수 가 없다. 또한 모든 센서가 모든 주파수를 측정한다면 센서를 선택해야 할 이유도 없다. 여기에는 진동센서 종류별, 더 세분화해서 각 진동 가속도센서 종류별로 고유하게 측정이 정확한 구역의 주파수 구간이 있기 때문이다. 이 것이 Frequency range이다.

Frequency range (주파수 감도 편차, 주파수응답 정확성 구역)

가속도센서는 측정 가능한 주파수의 범위(: 0.5 ~ 10kHz)를 표기하는데 이 범위의 정의는 사용자에 따라 약간씩 달라서 측정이 정확한 구역의 최고, 최소 주파수 범위를 선택할 수 있다.

Frequency range는 센서가 제대로 맞는 신호를 출력해 줄 수 있는 신뢰가 있는 구역을 의미하며 센서의 비선형성(Non-linearity)과는 의미가 약간 다르다. 그러나 이 신뢰있는 구역을 선형구간이라고 표현할 수는 있겠다.

주파수 구역과 오류진폭의 기준을 살펴보면 오류로 판단할 수 있는 진폭의 변화율을 예) ±3dB, ±5%, ±10% 등으로 선택하고 이때 해당되는 주파수를 선형구역으로 판단하는 것이다. 다시 말하면 전체 값들 중에 ±5%, ±10%이상의 오류값을 나타내는 구역을 설명하거나, ±3dB 로 표현하는 기준값대비 √2배 변화값이 되는 구역(±3dB=20log2, -29%, + 41%)은 선형구간이 아닌, 결과가 저주파와 고주파에서 그만큼 부정확한, 이 구역의 한계에 해당하는 주파수 구역인 예)2Hz~20,000Hz이외에는 사용하지 말라는 의미이다. 이 것은 센서의 감도가 흔들리는 양(%)을 의미하기도 하는데 한 예로 100mV/g 의 감도인 센서가 ±5% tolerance를 갖고 있다면 이 센서의 실제 감도는 95mV/g에서 105mV/g 사이의 감도를 갖는다
선택의 문제로서 ±3dB보다는 ±10%가 더 정확한 선형구간이며 ±5%는 더 엄격한 결과를 정의한다고 할 수 있다. 보통 ±3dB의 센서 주파수 진폭응답 선형성을 선택한다. 그리고 센서별 주파수 반응 그래프를 잘 살펴보면 고주파의 한계를 결정하는 것은 ‘Resonant(공진)’으로서 사용한계가 센서 자체의 고유주파수구역의 근접여부에 달려있음을 알 수 있다. 반면에 저주파의 한계는 센서 소자의 반응능력과 관련되어 있는 것과 마찬가지로 고유한 값에 기인한다.

진동센서의 Frequency range에 관한 사용 예를 정리하면 다음과 같다.



Vibration Transducer
변위(Displacement)
속도(Velocity)
가속도(Acceleration)
Frequency range(선형구간)
DC~AC(0~1000Hz)
AC(10~1000Hz)
 
AC(0.1~100,000Hz까지 다양함)
비고
Proximity probe sensor manual에는 0Hz~10kHz(-3dB)로 표기.
센서의 크기가 크고 전원이 필요가 없으나 고유주파수가 10Hz이하로 사용하기 곤란
대부분 ICP타입을 사용하며 내충격이 좋은 편이고 다양한 크기, 형태로 사용가능.
DC측정가능(MEMS)

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