VISOPE-진동소음음향방출분석-진단모니터링-한국CBM: 10월 2017

2017년 10월 28일 토요일

진동의 단위 dB(V) –(수직방향 가중 진동 가속도레벨)

-----------------------------------------------------------------------------------

사람은 소리에는 20~20,000Hz까지 느낄 수 있지만 진동에는 0.1~500Hz까지 반응한다. 보통 진동의 공해 범위는 1~90Hz까지로 구분하는데 이 구역이 바로 사람이 민감하게 반응하는 주파수영역이기 때문이다. 특히, 수평방향에서는 1~2Hz가 수직방향으로는 4~8Hz이 매우 민감하다. 또한 이와는 예외적으로 수직방향 1Hz이하에서 배멀미 같은 초저주파수가 발생할 수 있는데 이 또한 진동과 관련이 있다. 주파수 이외에 신경을 써야 할 부분은 공해에 해당되는 주파수이더라도 진동진폭이 커야 비로소 공해이고 고통스러움을 느낀다는 것이다. 반면에 진폭진폭이 크면 공해로 구분되어 있지 않더라도 인간에 해로울 수 있다.

dB(V) 진동가속도 수직방향레벨

일반적으로 소음은 ‘데시벨(dB)’라고 하여 dB(A)로 사람이 민감한 부분을 가중(Weighted)감안한 A가중을 사용하지만, 진동은 “dB(디비)”라고 보통 호칭하며 dB(V)로 표현한다. 이 단위는 ‘진동레벨’로서 진동가속도레벨에 가중한 것으로 아래처럼 산출된다.

이때 가속도 a[m/s²]는 rms의 값을 입력해야 하며 α는 수직방향가중치로서 첨부 표처럼 주파수마다 그 식이 다르다. 대한민국 소음진동관리법 중 진동은 dB(V), L10 값으로 측정하여 관리하고 있으며65dB(V)가 보통 상한선이며 90dB(V)는 8시간 한계기준으로 권장하고 있다. 감각의 예를 들면50dB(V)에서 사람이 감각하고 자동차엔지 140~150, 핸들 100~110정도가 된다. 그러나 과거에는 진폭의 단위로 dB를 많이 사용하였으나 최근에는 변위, 속도, 가속도의 값을 직접 읽어주며 특히 가속도센서를 많이 사용하므로 G, 이 값을 속도로 적분 변환한 mm/s, 변위센서(대형기기감시용)가 많이 사용되는 곳은 µm를 보편적으로 사용한다.

키워드	수직진동보정곡선, 진동레벨, dB(V), 진동가속도레벨, VL, VAL

All copyright 한국CBM written by BISOPE , vs72@naver.com, 070-4388-0415, www.kCBM.kr

2017년 10월 21일 토요일

발전소터빈의 진동과 철도차량진동의 차이

발전소터빈의 진동과 철도차량진동의 차이

-----------------------------------------------------------------

당연한 이해로 생각이 들 수 도 있지만 발전소 또는 일반산업플랜트의 진동과 철도차량의 진동을 비교하자면 에어컨 실외기모터의 진동과 자동차의 주행시 진동을 예를들면 잘 맞을 것이다. 큰 차이는 작고 크고를 떠나서 또는 얼마나 자주, 빨리를 떠나서 가장 다른 것은 속도(회전주파수)의 변동여부이다. 즉, 에어컨 실외기의 모터는 시동 후 즉시 정속가동하고 속도는 변하지 않지만 자동차(철도)는 움직일 때 엑셀을 밟을때마다 속도가 수시로 변동한다.

정상운전상태와 과도운전상태의 진동의 차이

대형연속생산공정에서 흔히 사용하는 원동기(모터, 터빈)등은 급속도의 시간에 정해진 속도를 주어 팬, 펌프, 압축기, 롤 등을 가동한다. 변속이 필요한 경우는 기어, 벨트, 체인 등으로 변속을 하고 VVV시스템으로 원동기의 속도를 변동할 수 있지만 대부분의 대형공장은 같은 속도로 회전하는 기계들로 구성된 정상운전상태(Steady state operating)의 진동이다.

반면에 과도운전상태진동(Transient operating)은 수시로 원동기의 속도가 변하면서 가동하는 철도, 자동차 등의 수송기계와 가공공작기계, 연속운반기계(크레인) 등을 예로 들 수 있다. 이는 설비의 수명과 두 시스템 간에는 진동의 모니터링 방법에 큰 차이를 보이는데 설비의 수명측면에서 공진효과의 반복에 의한 수명감소를 간과할 수 없다. 즉, 속도가 계속 변동한다는 것은 위험속도(Critical speed)에 머물 가능성이 더 크다는 뜻으로 진동이 더욱 커지는 공진구역에서 빈번한 공진에 의한 부분적인 피로파괴(fatigue failure)가 유도된다. 또한 모니터링관점에서 살펴보면 속도가 변한다고 설비의 모니터링 방법이 불가능한 것은 아니다. 과도운전상태의 진동현상이 변수가 많아서 더 어려울 뿐이다. 이 때에 일정한 공정속도에서 취득한 신호(주파수) 또는 진동량 간의 상대, 상호비교나 통계적인(일간, 주간, 월간) 진동량 비교가 실제로 적용이 가능하다. 모든 것을 다 모니터링한다는 것은 많은 데이터만을 축적할 수 있다면 뭐든지 가능하다는 이론이지만 실제로 모니터링은 저장공간이 무한하지 않기 때문에 그렇게 비효율적으로 진행되지 않는다. 다만 과도운전상태에서 주의할 점은 예지보전(PdM)이 불가능하지 않다는 점이며 모니터링 할 시점과 통계량의 비교가 될 것이라는 점이다. 양 시스템의 모니터링시스템을 구성할 때 이를 참고하기 바란다.

키워드	철도진동, 수송기계진동, 진동측정, 온라인 모니터링시스템, VMS, trend, transient, resonance

All copyright 한국CBM(주) written by BISOPE , vs72@naver.com, 070-4388-0415, www.kCBM.kr

2017년 10월 14일 토요일

모니터링과 에너지하베스팅(Energy harvesting)

------------------------------------------------------------------------------------

Energy harvesting(에너지 수확기술, 에너지 재생산)은 국제학회에서 사용해왔던 말을 그대로 국내에서 사용하고 있는 외래기술용어로서 정말 원천적인 새로움은 아니지만 항상 그래왔던 과거처럼 기존의 많은 분야와 기술 및 용어들을 하나로 대표하여 호명하면서 새로운 가치를 창출하게 되는 의미를 가지는 분야 중에 하나이다. 기존의 에너지관련 수집기술은 사용하기만 했던 화석연료가 지구온난화 및 환경에 위해하면서 생긴 ‘친환경’ 용어로서 태양열, 태양광, 풍력발전 등에서 간단한 과거용어들을 확인할 수 있을 것이다. 아무튼 이러한 에너지 하베스팅 기술로 불려지는 분야는 모두 상태모니터링에 왜 연관성이 있는지 간단히 정리해 보기로 한다.

Energy harvesting은 모니터링시스템의 자가생명화 기술

에너지 수확은 장치가 있어야 하고 발전을 하거나 또는 직접 액츄에이팅(Actuating)을 할 수 있어야 한다. 따라서 IoT에서 에너지하베스팅이 중요하듯이 무선으로 설치되면 매우 효율적인 시스템이 된다. 수많은 모니터링시스템에서 전기를 공급하지 않고 스스로 이상신호를 전송해 오는 독립송신장치가 있다면 이 것은 매우 획기적인 제품을 생산할 수 있기 때문에 모니터링시스템을 자가 생명화할 수 있는 매우 중요한 모듈이 되는 것이다. 여기에 에너지하베스팅으로 불리우는 기술분야를 정리해 보면 다음과 같다.

1. 태양열, 태양광 –태양광을 전기로 직접 변환하는 소자(셀)을 이용하는 것과 태양열을 이용하여 집중장치 등을 통해 중간매개(물, 스팀)를 분사하여 발전기를 구동시키는 것.

2. 풍력에너지 –풍력을 원심회전력으로 변환하여 발전기를 구동시키는 것.

3. 진동-Piezo(압전소자)의 특성 또는 공진반복에 의한 발전(발전용량이 매우 작은 편), 전자기력(자석의 탄성-운동에너지)와 공진에 의한 유도기전력 유도기술을 이용하여 발전.

4. 나노 및 생화학기술, 수소-열 또는 변형능력을 이용하지만 최초매개체는 대체로 전기를 사용하므로 엄밀히 구분하면 제외

5. 기존의 발전에너지원- 화력에너지,수력에너지, 지열, 원자력, 수소에너지

불규칙성과 발전장치로부터 에너지 충전효율이 한정적이고 기존의 원자력 및 화력에 비해서 발전량이 작은 이유로 여전히 한참 연구중인 기술이며 이 기술이 더 이상 발전할 가능성이 없더라도 만약 충전기술에 획기적인 진척이 있다면 이것이 바로 인류의 과학 100년 전환점이 될 것이라고 생각한다. 이 생산기술과 충전기술의 조합은 공상과학에서 나왔던 것을 가능하게 할 수 있는 키워드가 될 것으로 예측한다. 왜냐하면 에너지는 많지만 축전하기에 벅찬 것이 지금 기술의 숨겨진 한계이기 때문이다.