1XTS, 1XRPM, Order(1X의 이해와 분석)

1XTS, 1XRPM, Order(1X의 이해와 분석)

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진동분석을 통해서 “진동의 문제를 해결한다 함은 기계결함의 원인을 해결한다는 것과 같다”는 가설은 굳이 회전기계 설비진단 분야에서 더 이상 증명할 필요는 없다. 설비진단 중 진동분야에 처음 입문할 때 1X(“원엑스”)를 배우고 말하게 된다. 저자도 처음에는 1X라고 부르는 것을 듣기 전까지는 “1곱하기”라고 불러야 하나?를 고민한 적이 있기 때문에 처음 이때 잘  이해하지 않으면 그 다음에 다시 알기 위해서는 조금 더 많은 시간과 수줍음이 요구된다. 왜냐하면 책속에는 이렇게 쉽게 설명이 되어 있지 않기 때문이다. 물론 10X의 원인을 찾기 위해서 반드시 이해가 필요한 것이 “원엑스”이니 말이다.

1X TS, Order, 1X RPM

‘1X’는 기계의 1차 회전속도(Turning Speed)를 말하며 대체로 Hz로 표현한다. 2X는 1X의 2배가 되는 주파수이며 따라서 10X는 1X의 10배 정수배가 되는 주파수이다. ‘X’는 ‘Order’로 대체 표현할 수 있으며 2X~nX의 harmonic(조화파)주파수를 거느리는 이유이다. ‘Order’는 다분히 이론적이고 학술적인 의미를 담고 있고 ‘X’는 경험적이고 실무적인 의미를 풍기고 있지만 같은 뜻이다. 1X가 없는 회전기계는 없으며 주원인은 질량불평형(Imbalance)이지만 몇 개의 예를 들어 다음과 같은 세부원인을 내포하고 있다.

–      Imbalance (질량불평형)

–      Bent Rotor shaft (축휨)

–      Cracked shaft (균열축)

–      Angular Misalignment(각도성 축정렬불량)

–      Broken Gear tooth(부러진 기어이)

위의 예는 단순한 몇 가지의 예만 든 것으로서 정확성을 가지기 위해서는 1X가 어떤 방향(수직Vertical, 수평Horizontal, 축Axial)으로 높은 특성을 가지는지, 1X가 다른 Harmonic보다 얼마나 높은 진폭(%비중)을 가지는지, 1X의 진폭이 변화하지는 않는지, 설비의 구조가 1X의 크기와 관련이 있는지 등을 포함하여 다양한 분석 전체사항이 1X의 진동분석 절차에 포함되어 있어야 비로소 1X의 이유에 대한 정확한 진단을 수행할 수 있는 것이다.

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키워드	Order, TS, 설비진단기본용어, 1X, 스펙트럼

 

   

추천-로터다이나믹 설계 및 해석 R4

로터다이나믹 설계 및 해석 R4,

Introduced by 추천 전문사 AST

AST는 이에 대한 최적의 로터시스템 해석 및 전문 설계소프트웨어를 추천합니다.

 

DynamicsR4는 2016현재 국내 K연구소, D중공업, H사 등에서 사용하고 있으며 많은 연구소 및 기업체에서 DynamicsR4의 사용 및 활성화가 진행될 예정입니다. 자세한 내용을 추가로 적어드립니다

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1. DynamicsR4 현재 버젼

 

1)      User Guide (www.alfatran.com/dyn/userguide_eng.pdf )

2)      Tutorial (www.alfatran.com/dyn/Tutorial_English.pdf )

3)      Simulation in Dynamics R4 (HowTo…)  (www.alfatran.com/dyn/dynamics_r4_howto_eng.pdf )

Useful materials on Dynamics R4 applications:

4)      Solutions (http://www.alfatran.com/solutions.shtml )

5)      Publications (http://www.alfatran.com/publications.shtml )

6)      Media Library (http://www.alfatran.com/movie.shtml )

  

2. DynamicsR4: FEM tool 

     1)  DynamicsR4.9는 1D와 2D를 지원하는 FEM tool 입니다. 따라서, beam, shells, springs, masses, nonlinear element 등과 같은 special elements들을 가진 FEM tool 입니다.

     2)  rod-shaped structure 지원하고, Flat cross-section hypothesis를 가집니다.

     3)  Global dynamics matrix, FEM solver를 가지고 있습니다.

     4)  Modal methods of SOE reduction

     5)  현재 DynamicsR4는 Solid elements(3D) 구조물을 모델링하는 기능은 가지고 있지 않습니다.

     6) Recommendations for cases modeling using FEM

     7) Recommendations to model section of rotor shaft using FEM

 

3. DynamicsR4의 특징

     1) Rotor 해석시, rotor case의 영향도 무시할 수 없는데, DynamicsR4에서는 rotor+case에 대한 해석이 커플링이 되어 함께 이루어 집니다. 샤프트 사이의 연결은 다양한 링크로 만들어 질 수 있습니다.

     2) 각 자유도를 조정하는 것이 가능한데, rotor와 case 사이의 링크 뿐만 아니라, 로터 요소의 링크도 조정하는 것이 가능합니다.

     3) 사용자 메뉴얼(User Guide)을 보면,  [2, p.9-51 : 9-59]에 강성, 댐핑 특성, 그리고 구속조건의 정의에 대한 예를 확인하실 수 있습니다.

     4) Generalized element와 coupling에 대한 flexibility에 대한 내용은 UG(UserGuide)의 [2,p.8-42:8-48]에서 확인하실수 있습니다.

     5) 베어링 종류의 경우,  Any kind of journal bearing in quasi linear statement (If you have non-symmetric stiffness and damping coefficients). Plain journal bearing in non-linear statement. Full list of available nonlinear bearings can be found in UG [2,p.

          11-71 : 11-94]. Nearly each new version of Dynamics R4 comes out with new nonlinear element. The next one will include [Floating ring seal] and [Crack] elements.

     6) 베어링의 강성과 댐핑계수 경우,  Via additional output in nonlinear bearings. See 48 example in Tutorial [3], or [Rolling Bearing Info] post-processing for 5DOF angular – contact ball bearing UG[2, p. 16-179].

     7) 댐퍼의 종류의 경우, You may found the equations used for SFD in  the Appendix 3 of Tutorial [3, p. 123] ; list of parameters   in UG [2, p. 11-82]

     8) DynamicsR4 내부에서 댐퍼 모듈을 생성시키고 사용하는       A short presentation on plain journal bearings which used the same equations as SFD may be interesting for you

          www.alfatran.com/pptx/plain_journal_bearing.ppsx

     9) 기어종류의 경우, Dynamics R4 allows to simulate rotor systems with free orientation  of spin axes.  Analysis in our software is performed for coupled lateral, axial and torsional vibrations.  (No separate analysis for lateral and torsional vibrations)

          Our GearSet link allows to model cylindrical  gears  couplings with spur and helical teethes (inner or outer); bevel gears with consideration of moment in contact. Please see updated  User Guide [2] and Tutorial  Guide [3]. Especially take  a look at our  How To  [5] - “12  Simulation of bevel gear set”

TEL: 02-6480-9991   FAX: 02-6971-8178   mail: sales@astint.co.kr

Copyright. 에이에스티(AST) www.astint.co.kr

키워드	진동교육, 진동계측, 진동컨설팅, 진동진단, 설비진단, Pdm, 예측진단, 진동센서, 소음센서, 진동시뮬레이터, 진동해석소프트웨어

 

진동방지대책-발란싱(balancing)-측정과 기본원리

진동방지대책-발란싱(balancing)-측정과 기본원리

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동그라미가 한쪽으로 조금만 튀어나오거나 휘어져도 정상적으로 운동할 수가 없다. 이와 비교하여 회전부위 한 곳이 묵직한 이물질이 부착되거나 부러져서 탈락해도 당장에 진동이 증가하였다는 것을 알아챌 수 있다. 발란싱은 흔히 자동차의 휠발란스(바퀴의 휠부분에 한쪽으로 납덩이를 붙여서 질량불평형(Imbalance)을 맞춰놓은 상태)로 익숙한 개념인데 진동을 낮추는 방법으로 공장 및 회전기계를 사용하는 현장에서 모두 적용이 가능한 진동제어의 원리이기도 하다. 이 것을 발란싱(Balancing)이라고 한다.

발란싱(Balancing)

발란싱은 질량의 불평형을 해소하기 위해 균형을 맞추는 방법이다. 아무리 균형이 잘 맞추어져서 제작된 회전기계 또는 원판이라고 해도 이 Imbalance(질량불평형)은 반드시 존재한다. 이러한 질량불평형을 교정하기 위해서 제조사에서 출하 전에 시험대에서 맞추는 방법도 있고 현장에서 실제로 바닥에 고정 설치해 놓은 다음에 시운전 전에 실시하거나 진동이 높아서 현장에서 재 수행하는 방법도 있다. 이 것을 샾발란싱과 필드발란싱으로 명확히 구분한다. 그러나 이러한 두 가지 방법의 발란싱의 작업절차는 큰 차이가 없는데 주로 다음과 같은 순서로 진행된다.

1.     문제가 언발란스(Unbalance)로 판명되었을 경우에 발란싱작업을 수행한다. 전문업체에 의뢰(업체로 이송, 현장에서 대신 수행)할 수 도 있고 자체적으로 정비할 수도 있다.

2.     계측기(진동센서, RPM센서)를 이용하여 진동량과 위상(Phase)를 기록하여 벡터를 이용하여 수계산하거나 전문발란싱계측기를 이용하여 정확한 위치에 질량을 추가하거나 감량시킨다.

3.     다시 진동을 측정하여 목표량이 미치지 못했을 경우 작업을 다시 수정한다.

발란싱작업을 위와 같이 단순히 설명하면, 무거운 지점을 찾아서 원중심의 반대방향에 똑 같은 질량의 무게추(weight)를 부착하면 되는 간단한 작업이다. 그러나 발란싱 작업도 축정렬작업과 마찬가지로 고도의 측정 및 정비능력이 필요하며 무엇보다 경험이 많이 필요하다. 왜냐하면 공식대로 또는 계측기가 모든 경우의 수를 포함하지 않기 때문이다. 그리고 진동(Vibration)의 해석과 관련이 있다.

현장의 설치상황은 고도의 기술을 보유한 경험자만이 판단하고 부가적인 조치를 취할 수 있는데 그 이유를 설명하면

첫째로 진동이 최고인 지점으로 무게가 최고인 지점을 찾는 것이 쉽지 않다. 이 것은 측정하는 지점(Bearing housing)이 진동이 가장 높은 지점이 아니기 때문(Phase lag)이다.

둘째로 축은 회전하면서 휜다(Bent). 이 것은 진동을 하면서 거동하는 모드(Mode)의 형태와 같은데 이 지점을 측정(Measurement)할 수 없다는 것이 문제가 된다.

셋째로 위험속도(Critical speed)라는 구간은 공진(Resonance)의 영향을 받는데 비틀림(Torsional vibration)도 있고 굽힘(Bending)도 있는 이 지점을 피해서 진폭과 위상을 알아내야 한다는 점이다. 비틀림을 감안하려면 여러 면의 발란싱(Multi plain balancing)을 동시에 수행해야 한다.

키워드	발All copyright 한국CBM(주) written by BISOPE , vs72@naver.com, 070-4388-0415, www.kCBM.kr란싱, 필드발란싱, 샾발란싱, 질량불평형, Unbalance, Imbalance, 설비진단