진동과 소음의 기본 3대 그래프

진동과 소음의 기본 3대 그래프

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진동과 소음을 해석한다는 것은 측정하여 후 처리된 그래프를 이해하고 설명할 수 있다는 것과 같은 말이라고 해도 과언이 아니다. 데이터는 반드시 그래프로 표현할 수 있으며 그래프는 통계를 보는 방법이다. 이 또한 수학으로 해석할 수 있다. 그러나 논문을 작성하여 학술적인 업적을 이루는 것 보다는 현장에서는 진동과 소음 때문에 고통스럽고 큰 물질적 피해가 있거나 있을 수 있다. 그 한 가운데 진동문제가 있으므로 우리는 결국 데이터(그래프)를 잘 확인하고 해석할 수 있어야 한다. 여기서는 진동을 알고자 한다면 반드시 익혀야 할 기본적인 진동그래프에 대해서 구분하고 설명하고자 한다.

진동의 기본적인 3대 그래프(Waveform, Spectrum, Trend)

진동의 최초 기본적인 그래프는 당연히 시간파형(Waveform)이다. 시간파형을 통해서 패턴과 현상을 구분한다. 그러나 복잡한 파형은 스펙트럼(Spectrum)으로 파악한다.  이 그래프는 시간파형처럼 시간에 따른 진폭의 변화를 파악하는 것이 아닌 주파수에 따른 진폭의 우열을 파악하는 그래프이다. 특히, 차수분석(Order analysis)를 주로 사용하여 회전기계를 진단하는 ‘설비진단. 기계건강진단’ 분야에서 많이 사용한다. 또 다른 Trend(경향그래프)는 시간파형과 혼동할 수 있으나 장기간의 진동량의 변화추이곡선이라고 할 수 있다. 시간파형은 우리가 가진 보통 퍼스널 컴퓨터에서 단채널로 최대 1개월을 넘길 수 없다. 보통 다채널로 사용하므로 2~3일 이내이면 컴퓨터의 저장공간은 없어질 수 있다. 그래서 1초, 1분, 1시간 등 진동량을 평균화하여 1개월, 1년, 10년 등으로 다채널을 관리할 수 있는 그래프가 필요했는데 이 그래프를 Trend라고 한다. 소음분야에서는 ‘Time history’라고도 한다. 상대비교(과거의 진동과 현재의 진동)를 위해 필수적인 그래프이다.  이 3가지의 그래프는 진동을 분석하여 문제를 파악하거나 설비의 상태를 관리한다면 반드시 알고 있어야 한다. 이를 서로 비교하여 설명하였다.

구분	시간파형	주파수선도	경향그래프
혼용	Waveform, time파형	Spectrum, 주파수그래프	Trend, Time history, 추이그래프
용도	순간진동패턴분석, Raw data, 충격과 정현파의 구분, 비대칭과 대칭의 구분, Raw data이므로 어떤 그래프로도 후처리(FFT)하여 재 표현 할 수 있으나 저장공간이 부족.	회전기계진단, 파수분석(Order analysis), 저주파와 고주파의 구분, 이산파와 광대역파의 구분, 기계와 전기와 유체의 구분, 동기와 비동기(Nonsync)의 구분, 기계요소 각 성분의 파악	상대비교(과거와 현재), Alarm설정의 보편적 기준선도, 상호비교(A와 B의 비교), 수명 및 교체의 예측, 과거의 기록열람. 주로 Overall(All pass)의 진동량을 감시함.
예	다채널 계측기로 기계의 진동을 1시간동안 측정하여 Raw data를 확장자 ‘wav’로 전달하다.	스펙트럼 분석을 통해 펌프 베어링의 결함원인과 위치를 찾아 수리 및 교체하다.	알람이 초과하여 Trend를 보았더니 과거의 3배를 기록하여 분석지시를 내리고 정비준비를 한다.
선도

이 밖에도 분석을 위해 사용되는 그래프는 다양한데 많이 사용되는 것으로 Orbit(궤도선도), Waterfall(폭포선도), shaft centerline(축중심선도), Full spectrum, Nyquist선도, Coherence선도, Cross phase선도, profile선도, Polar plot, Octave(1/1, 1/3), Bode plot, 등 이 있으며 이를 모두 해석할 수 있다면 진동을 모두 읽을 수 있다는 것이다. 하지만 이 것으로 기계가 아픈 곳을 모두 안다는 것은 기계의 원리와 정비를 알지 못하므로 같지는 않다. 그래서 기계진단, 진동분석이 쉽지 않은 것이다.

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