RPM신호가 있어야만 할 수 있는 분석

 RPM신호가 있어야만 할 수 있는 분석

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RPM신호를 단순히 그 때의 회전속도를 기록하고 확인하려는 목적이라면 작동과 운전 및 생산에 활용된다고 할 수 있으며 이 것은 분석을 위해서 사용한다고 할 수는 없다. RPM신호는 센서로부터 측정된 turning speed뿐만 아니라 phase(위상)정보도 포함하고 있으므로 차수분석에 기본적으로 사용되며 발란싱, 시간관련 필터링에 유용되기도 한다. 그러면 RPM신호가 있어야만 할 수 있는 분석의 종류들은 어떤 것들이 있을까? 질문해 본다.

RPM 을 참조로 한 필수분석

RPM신호가 없으면 처음부터 분석이 불가능한 것들이 많이 있다. 왜냐하면 지금의 문제는 회전에서 발생하고 그 위치와 크기가 모두 회전신호와 연관되어 있기 때문이다. 또한 위상도 원인의 위치를 알거나 수정할 수 있기 위해서는 반드시 필요하기 때문에 RPM과 관련된 정보는 아주 중요하다. 다음은 그러한 RPM신호가 필요성에 근거하여 분석법들을 비교해 보았다.

 

RPM신호의 필수분석	RPM신호의 참조분석
차수분석(Order Analysis)-복잡한 회전요소가 많은 구조의 경우.	차수분석(복잡하지 않은 구조의 경우, 1X TS를 추정할 수도 있다. )
Orbit의 key phasor마킹(회전방향, 위상)	Orbit의 궤적선도
Rotor Dynamics관련 분석 -Bode plot, peak and phase -Nyquist plot -Polar plot -Campbell	Rotor Dynamics 관련분석         -Shaft centerline         -Waterfall, Spectrogram, cascade         -full spectrum         -
Field balancing	Laser alignment
Order tracking	Waveform, spectrum, octave, trend
Phase plot	Cross channel phase
Time synchronous analysis	FRF, Demodulate                     bisope

 

키워드	Trigger, 트리거, 진동 트리거, 회전수센서, RPM센서, tachometer, 타코, 스트로보스코프, 키페이져, Key phasor

 

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멀티센서(진동소음온도)–가변속모니터링사례-Uptime-IU

 멀티센서(진동소음온도)–가변속모니터링사례-Uptime-IU

진동, 소음, 온도 여러 종류의 센서를 별도 추가없이 하나로, 유선이든 무선이든 연속/가변속 상관없이 어느 곳이든 결과를 연결하는 경제적 가격 모니터링시스템이 있다.

DAQ가 없다. “유/무선 겸용으로 센싱결과를 어디로든 보낸다!”

 

-      PLC, DCS, SCADA, IOT 어디든 연결하여 활용할 수 있다. 전원만 줄 수 있으면 된다. 실시간데이타취득도 가능해서 가변속설비도 가능하다. 무엇보다 DAQ가 별도로 없어서 좋다.

Uptime 멀티센서의 장점

-      -모든 장치와 연결하여 데이터 전송가능

-      -멀티센서(진동, 온도, 소음)

-      -DAQ가 없다. (센서모듈 자체연산출력)

-      -완전히 경제적 가격대

-      -전원은 유선으로 출력은 무선/유선으로

다음의 용도로 사용

-      중요기계, 환경, 설비, 건물, 구조, 생산 상태모니터링 (기존모니터링에 추가, 원하는 그 곳)

-      유지보수기록 및 진동진단(원격, 관리, 분석)

-      고장, 환경, 생산, 품질관리 (공작기계, 식품제조, 전자생산, 조립생산, 자동차, 조선 관련 사업체 정유 중화학공장, 제지, 전력, 가스, 에너지, 시멘트, 건축기계, 타이어 외)

 

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관련 Tag

진동교육, TPI, 진동진단, 진동모니터링, IU, Uptime, Edge, 설비진단, 멀티센서, 진동센서

 

햅틱 (haptic)

 햅틱 (haptic)

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인간의 감각은 시각, 청각, 후각, 미각 그리고 촉각이 있다. 이중에서 촉각은 감각의 결정은 두뇌가 하지만 머리부가 아닌 다른 신체부위에서도 ‘감지’할 수 있는 유일한 감각이다. 진동은 흔들리는 정도(빠르기, 주파수)에 따라서 사람이 감지할 수도 있고 그렇지 못할 경우도 있지만 대체로 이 촉각에 이용되고 있는 원인이다. 핸드폰에는 진동에 관련된 두 가지 응용이 있는데 우선 알람(벨)의 표현과 그리고 이 햅틱이다.

햅틱기술

햅틱(haptic)은 ‘촉감’을 말하며 그리스어 ‘haptesthai(만지다, 잡다)’에서 유래하였다고 한다. 본질적으로 햅틱은 촉각, 촉감이 관련되어 있으며 다른 감각과 달리 물체가 물리적으로 피부와 접촉함으로써 느껴지는 감각이다.

 

촉감은 접촉시에 감지되는 정보의 전달경로에 따라 질감(Tactile)과 역감(Kinesthetic)으로 분류되며 물체표면의 거칠기 정도, 무늬 또는 온도 등 물체의 표면특징에 대한 다양한 정보는 피부를 통해 전달된다. 이때 피부를 통해 전달되는 감각을 햅틱연구분야에서는 질감(Tactile)으로 정의한다. 이와 달리 근육이나 힘줄 등 근 감각을 자극함으로써 전달되는 느낌을 역감(Kinesthetic)으로 정의한다.

 

햅틱기술은 1990년대 중, 후반부터 시작되어 텔레오퍼레이션, 가상현실, 의학 시뮬에이터 등에 사용되는 역감 관련 연구들이 주류를 이루었으나, 2000년대 들어서면서 스마트폰, 태블릿PC등 제품의 등장으로 햅틱디바이스의 연구결과가 많이 활용되고 있다. 하지만 질감(거칠다. 주름지다.부드럽다.)은 역감 제시장치에 비해 많지는 않다. 특히 대표적인 역감 제시장치로 접촉한 점에서 전기장이 국부적으로 높아져서 큰 주기적 변형인 진동이 발생하는 (Fretting vibration, 압전고분자와 하부전국접촉시 발생하는 국부적진동)은 접촉된 손끝에 전달되는 촉감을 증폭시키는 역할을 하는데 이미 특정 스마트폰에서 경험했을 것이다.

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키워드	햅틱, 촉감, 질감, haptic, 진동

 

측정원리비교- 비틀림진동센싱-Torsional Vibration-HVR

 측정원리비교- 비틀림진동센싱-Torsional Vibration-HVR

비틀림 진동을 측정하는 여러 방법들이 있습니다. 텔레메트리와 레이져, 펄스방식 그리고 ATVS 비틀림 진동센서가 있습니다. 이 것은 반사판의 설치없이 최대 40mm까지 거리를 두고 회전체의 비틀림(Torsional)진동을 측정하여 아날로그 신호로 출력하고 있습니다. 이 센서를 이용해서 토크를 측정할 수도 있고 실제 파워(동력)을 모니터링할 수도 있습니다. 진동을 배우셨다면 관심있을 겁니다.

--à https://youtu.be/WGpjZkbGXow

 

https://youtu.be/WGpjZkbGXow

동영상

Analog Torsional Vibration Measurement Sensor

Analog Torsional Vibration Measurement Sensor (ATVS) http://www.horvathresearch.com/atvs/ info: rhorvath@HorvathResearch.com

youtu.be

 

 

TEL: 02-6480-9991 : sales@astint.co.kr   Copyright. 에이에스티(AST)  www.astint.co.kr

관련 Tag

진동센서, 진동진단, EI, phantom, wiser, acoustic cam, 가진기. 진동측정, RPM센서, 진동계, 토크, 비틀림진동, 진동교육

다음의 용도로 사용

-      연구자, 교육자, 설비진단자격보유자, 전문센터보유사 진동분석가, 온라인모니터링시스템의 이상진단. 예측진단팀, 정비팀, Reliability팀, 진단엔지니어링컨설팅사

-      토크/비틀림 계측, 분석 및 감시 (자동차, 선박조선, Military, 항공, 정유 중화학공장, 철강, 제지, 전력, 가스, 에너지, 중공업, 공작기계, 타이어, 시멘트)

-      중요설비진단 (Engine, Gearbox, Motor, Turbine, Universal joint, Pump, Compressor, Roll, Blower, Generator, Machine tool, Robot)

 특징

-      비접촉식 토크, 비틀림진동 측정센서

-      Sampling ~1kHz 비틀림진동(300Hz max)

-      Encorder belt 1hr이내 영구설치

-      각주파수, 토크, 파워산출, 모니터링시스템

-      정밀벨트 (12g/m, 축반경 설치제한없음)

-      아날로그 전압/전류 출력 (0.1V/m/s)

-      사용환경 -73 ~ 230 ^oC

-      내환경성(먼지, 오일, 수분 IP65)

-      비접촉식 (슬립링, telemetry 불필요)

-      토크/비틀림, 파워, 크랙, 피로파괴 모니터링적용

-      Noise 제거기술 탑재

-      토크불안정 및 비틀림진동 등의 계측이 필요한 연구 및 현장에 즉각적용(대형 축 상태모니터링, 비틀림측정 및 토오크산출연구, 파워산출, 비틀림고유주파수산출)

 

유체기계에서 발생할 수 있는 진동의 원인과 현상

 유체기계의 진동 (유체기계에서 발생할 수 있는 진동의 원인과 현상)

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회전기계의 질량불평형과 고체와 고체간의 마찰과 충격에 의해 진동이 발생하지만 또 하나 진동의 발생원이 있다. 고체와 유체간의 마찰에 의해 발생하는 자려진동(Self-Excited)이 그 것이다. 이 자려진동은 비선형 진동의 일종으로서 예측이 어렵고 다양한 원인과 결과를 동반한다. 근본원인은 유체에도 동하중(질량과 속도)이 존재하기 때문이다.

대표적인 유체기계는 팬(Fan)과 펌프(Pump)가 있고 이송유체가 기체인가 또는 액체인가에 따라 구분되며 기체를 이송하는 유체기계에서도 압력에 따라서 Fan(팬, 송풍기; 0.1kg/m²이하), Blower(블로워; 0.1kg/m²이상), Compressor(압축기; 1kg/m²이상)로 구분하여 호명하기도 한다.

유체진동의 종류

유체진동은 유체가 압력의 이상균형상태로 인해서 발생되는 경우와 난류발생에 의해서 불규칙한 진동이 유발되는 경우 또는 고체와의 마찰에 의해서 후면에 발생되는 경우 등 다양하게 현상이 발생한다.

진동 시간파형은 불규칙을 나타내며, 스펙트럼의 형태는 Floor noise가 큰 형태 또는 일정구간(광대역)에 걸쳐 주파수 군이 형성된 경우, 또는 협대역인 이산주파수로 나타날 경우 등 표현도 다양하다. 다음의 표에서는 다양한 유체진동의 현상을 정리해 놓았다.

 

진동의 종류	원인 및 현상
BPF(Blade Pass Frequency)	-유체이송 날개에 이송된 유체와 유체기계의 Cut off부를 통과할 때 맥동파형이 발생  (날개수*회전수=주파수) -이산주파수 (유체기계에서 반드시 발생함)
Cavitation	-흡입압력이 낮고 유량이 높을 때 발생, -액체에서 기포가 형성되어 흐름을 저해, 진동을 유발, 기포파괴시 고체표면 진동발생, 대체로 300~2,000Hz대역, 광대역 주파수, 불규칙 충격성 시간파형. -모래가 쓸리는 소음 발생.
Surging	-토출압력이 놓고, 유량이 낮을 때 발생 -PQ곡선에서 어긋나는 조건 사용으로 인해 맥동압이 발생 -양쪽 압축기에서 토출압을 하나로 모을 때 서로 압력이 달라서 충격을 주며 빠져나가는 현상.
Recirculation	-흡입압력이 높고, 유량이 낮을 때 발생
choking	-토출압 낮고, 유량이 낮을 때 발생
Water hammering	-갑작스런 유체이송의 차단시 유체질량의 동압이 고체에 가해지는 충격진동 , 0.1~10Hz
Turbulent	-유체가 층류구간을 벗어나 난류영역(곡관부, 유속마찰, 고속유체, 고체와의 마찰부 등)에서 발생하는 불규칙한 진동, 1xHz이하
Oil whirl	-축의 거동에 의해 유체(윤활유)가 휘돌리며 동반 운동하는 현상 -공진유발(Whip), 0.45x
Rotating Stall	-선회실속 -고속 회전에 의해 유체를 이송시 날개 후면에 기포가 발생하여 이송을 저해하고 강한 진동을 유발하는 현상.
Karman Vortex	-유체의 흐름을 저해하는 고체의 후면에 와류에 의해 일정주파수에서 고체가 공진하는 현상 (Fn=St*V/D)

 

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유체진동, 유체기계의 진동, Karman Vortex, Surging, BPF(Blade Pass Frequency), Cavitation

초저온용 진동 변위센서- 저온설비 적용 사례-IKV-TNK

 초저온용 진동 변위센서- 저온설비 적용 사례-IKV-TNK

초저온 지역에 변위센서가 설치되었다면 일반적 센서의 특성으로는 진동값을 신뢰하기 어렵습니다. 하지만 변위센서를 그 현장의 온도에 튜닝하였다면 어떨까요? -196℃의 질소펌프에 -166℃~-200℃로 특수 튜닝된 변위센서를 설치할 수 있습니다. 오류가 있을 수 있다면 확실하게 하는 것이 정석입니다.

초저온용 진동 변위센서의 장점

-      초저온용 지역에 맞는 영역대로 튜닝한 변위센서

 (예: -154℃의 액화이송용펌프에 -124℃~-184℃로 특수 튜닝)

 

-      초저온용 액체수송 펌프 최적, 기존 변위센서와 교체, 방폭 및 컨버터(트랜스듀서), 터미널

-      안정성, 호환성, 합리적 가격대.

        

(Proximity probe, displacement transmitter, ~200℃)

초저온 지역에 일반용 진동변위센서로 설치할 수 없거나 초저온 지역에 맞지 않는 값을 유지하고 있어서 정확한 진동변위값을 출력해 주어야 한다면 이 것으로 정확성을 비로소 증명할 수 있습니다.

다음의 용도로 사용

-      중요 초저온용 회전기계 축진동 감시용 변위센서

-      가스플랜트 액체 이송용 펌프 변위센서, 질소수송펌프

-      극저온용 펌프 회전축 감시용 변위센서

-      설비모니터링관리 (가스플랜트, 정유 중화학공장, 식품제조, 전자생산, 조선 관련 사업체)

 

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진동계측, 진동진단, EI Digivib MX30, Phantom, Motion Amplification, 진동카메라, 진동시뮬레이터, ODS, DragonVision, 특수센서

 

진폭과 주파수의 그래프

진폭과 주파수의 그래프

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위치를 변동하여 어떤 기준을 중심으로 왔다 갔다를 반복하는 물체가 있다. 또 반면에 한 번 밀어붙이거나 잡아당기는 것으로 끝나는 물체가 있다. 어떤 것이 과연 더 큰 힘이 들까? 생활에서 가까운 헬스운동기구를 잘 살펴보면 힘을 들여 움직여 놓은 것을 다시 원위치로 복귀되어야 다음 운동에서 똑 같은 방향으로 힘을 줄 수 있다는 것을 알 수 있다. 사실 힘이 어떤 것이 더 가해지는 지는가는 두 가지 운동의 비교에서 그리 중요한 것은 아니다. 다만 얼마나 더 큰 힘을 얼마나 더 자주 가해주었는가가 바로 핵심인 것이다. 우리는 모든 물리적 파장이 공기중에서는 소음으로 물체는 진동(반복)으로 나타난다는 것을 이해하고 있다. 그리고 그 것을 이차원 그래프로 그린다면 바로 X축과 Y축으로 표현할 수 있을 것이다. 바로 ‘시간에 따른 크기의 변화’이다.

 

진동의 X축과 Y축

진동의 X축은 대체로 두 가지 방법으로 표현되는데 바로 시간과 주파수이다. 여기에서 시간은 짧거나 긴 것으로 또 나눌 수 있는데 바로 ‘Raw data’, ‘Trend data’가 된다. 반면에 또 다른 표현으로 초당반복수로 계산되는 ‘주파수’는 반복되는 패턴을 시간으로 나눈 ‘주기’의 역수(1/주기)’를 의미한다. 다시 설명하면 주파수는 첫 번째 원인주파수의 배수(Order, X)로 다시 세분화하기도 한다. 따라서 X축을 정리하면 다음과 같다.

 

X축	시간	Short	Raw data
		Long	Trend
	주파수	주기의 역수(1/운동1회 반복시간)	Hz, Frequency
		Turning speed의 배수, 1차 회전주파수	Order, X

다음으로 진동의 Y축은 대체로 주단위, 부단위로 혼합하여 표현하는데 주단위는 (변위, 속도, 가속도)로 부단위는 (0-peak, peak to peak, rms)로 한다. 단위의 다양함과 혼용은 관찰의 용도나 기준 등이 또한 다양하기 때문으로 예를 들어 저주파 거동의 파이프는 변위 P-P 고주파 거동 베어링은 Grms로 표현하는 것이 관찰의 용도가 파괴나 수명에 대한 대비책인 모니터링에 가장 잘 맞기 때문이다. 혼용의 예) 2.4mm/s 0-p, 50µm p-p, 1.2G rms

Y축	주단위	변위(µm, mm), 속도(mm/s, cm/s), 가속도(m/s², G)
	부단위	0-peak, peak to peak, rms

진동의 진폭표현으로 ‘Z’축(제3의 축)을 활용할 수도 있는데 주로 Campbell, Waterfall 등에서 RPM의 역할 등을 담당하게 된다.

키워드	진동의 단위, 진폭단위, 변위속도가속도, rms, peak, 진동에너지, 진폭

 

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진동의 단위, 진폭단위, 변위속도가속도, rms, peak, 진동에너지, 진폭