진동센서, 진동단위의 선택방법
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제품 또는 구조에 진동문제가 발생하였다. 따라서 우선, 진동을 분석하여야 하는데 어떻게 측정하는지는 알겠는데 도무지 어떤 단위로 측정해야 할까? 또 데이터를 분류하여 통신하고 저장하여 빅데이타 분석을 통해 AI로 최종적인 판단을 하여 문제를 미리 알고 원인도 분석하여 제출하고자 한다. 그런데 여기서 진동단위는 무엇으로 선택해야 하는가? 항상 나오는 그 문제…
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축;shaft;로터;Rotor(회전자)의 결함 총정리
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1X TS라 함은, 회전자의 회전수(turning speed) 와 일치하는 첫번째 조화주파수(harmonic frequency)를 말한다. 회전자는 진동을 발생시키는 3요소중의 하나인 원심력이 발생되는 개체로서 고정자와 한 쌍으로 모터의 경우 고정자는 전기를 제공하며 회전자는 동력을 생산한다. 이 회전자에 관련된 결함은 대체로 위의 1X TS와 관련이 있으나 세부적으로 여러 가지 문제로 설명할 수 있으며 단순히 로터의 문제이다라고 표현하기 보다 로터의 상태가 질량불평형인지 또는 휨인지 등으로 표현할 수 있어야 한다.
로터의 결함에 의한 회전기계의 이상진동과 대책
로터에 관련된 결함들은 대체로 운전속도 주파수(1X TS) 에서 높은 진동을 보인다. 이는 결함을 정확히 분석하기 위해서는 더 정밀한 해석이 수행되어야 한다는 것을 의미한다. 다음 표는 로터결함에 대한 진동현상과 그 대책을 정리해 놓은 자료로서 참조하기 바란다.
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dB(V)라는 진동의 단위
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인간은 소리에는 20~20,000Hz까지 느낄 수 있고 진동에는 0.1~500Hz까지 반응한다. 환경분야에서 진동의 공해 범위는 1~90Hz까지로 구분하는데 이 구역이 바로 사람이 민감하게 반응하는 주파수영역이기 때문이다. 특히, 사람은 수평방향에서는 1~2Hz, 수직방향으로는 4~8Hz로 움직이는 진동에 매우 민감하다. 또한 예외적으로 수직방향 1Hz이하에서 배멀미 같은 초저주파수 진동도 있다. 그리고 주파수 이외에 신경을 써야 할 부분은 공해에 해당되는 주파수이더라도 진동진폭이 커야 비로소 공해이고 고통스러움을 느낀다는 것이다. 또 반면에 진동 진폭이 크면 공해로 구분되어 있지 않더라도 인간에 해로울 수 있다.
총진동진폭(진동량, overall진폭)과 총소음도(소음량, dB합, allpass)의 확실한 설명
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진동과 소음을 각종 기준과 법규정 한계치 등과 비교하여 평가하려면 진동량(Overall진폭)과 소음량(총소음도)를 이해하여야 한다. 환경진동계나 환경소음계로 측정한 결과는 계측기에서 나온 그대로 정치와 비교하면 되지만 이 값들이 어떻게 산출되었는지를 알고 싶을 때가 있다. 특히 주파수별로 진폭이 다르게 측정될 것이고 각 종 가중함수들이 주파수별로 달리 적용되는데 어떻게 이렇게 하나의 값으로 표기할 수 있을까? 진동에서 단위(변위, 속도, 가속도, dB)와 부단위(P-P, 0-P, rms)를 선택할 수 있고 소음에서도 dB로 단위가 나오는데 이 것을 어떻게 해야 하는지.. 이러한 질문들엥 대한 것, 이러한 과정 중에서 혼동을 갖는 Overall의 산출방법과 dB의 합산에 대해서 설명한다.
진동량, 총진폭합, 총소음도로 사용되는 Overall과 dB합 또는 Allpass
우선 dB의 합산부터 설명한다. 주파수별로 측정된 dBn값이 있다. 그 값은 진동가속도레벨(VAL, 진동가속도차이를 환산한)일 수도 있고 진동레벨(VL, 주파수별 가중도가 적용된)일 수도 있고 음압레벨(SPL, 주파수별 가중도가 적용된), 음향파워레벨(PWL)일 수도 있다. 이 값은 주파수별로 각각 계산되므로 하나의 값으로 합산해야만 법규정 값과 비교할 수 있다. 이 것을 총진폭합(dB합, all pass, 총소음도, 총진동합 등)이라고 한다. 이 때 dB값의 합산은 대수합으로 해야 하므로 dB를 log로 다시 풀어서 합산한다. 이 것을 dB합산방법이라고 한다. dB로 결과가 나왔다면 이 방법을 사용해야 한다.
키워드 | Overall, 오버롤, db, dB(V), 진동량, allpass, 진동측정 |
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DC모터와 AC모터의 비교
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모터를 전원의 형식에 따라서 구분하는 첫 번째 방법은 DC전원인지 AC전원인지를 확인하는 것이다. 교류(AC)전동기는 가장 많은 형식의 전동기이며 220V단상도 있지만 특히 380V 3상 유도전동기는 산업현장에서 가장 많이 사용되고 있는 전동기이다. 대체로 정해진 정격속도(Rated RPM)로 구동되지만 인버터(Inverter)를 이용하여 직류전동기처럼 속도도 변동시킬 수 있다. 여기에서 힌트를 얻는다면 직류전동기는 강한 토크와 빈번한 시동이 있는 곳에 주로 사용된다. 또한 대체로 많이 생산되는 교류유도전동기보다 가격도 비싼 편이다. 이에 대해서 간단히 두 형식의 모터를 비교해본다.
DC 모터와 AC Induction 모터와의 비교
모터는 여러 분야에서 다양하게 많은 용도로 사용되고 있지만 산업용(장치산업)모터로 가장 많이 사용되는 모터의 종류를 들어보면 다음과 같다.
-DC 모터
-AC 유도(Induction)모터 (농형,권선형)
-AC 동기(Synchronous)모터
-AC 서보(Servo)모터
-가변속(Variable Speed ;Inverter)모터
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FFT가 있어서 Spectrum(주파수그래프)을 그리다.
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최초의 진동은 중국에서 측정하였지만 대부분의 진동이론과 진동의 응용은 서유럽에서 시작되었고 현재의 진동관련 산업은 미국이 가장 보편적인 중심이다. 따라서 공용단어를 번역하는 것도 가지각색이다. 소음진동분야에서 예를 들면 옥타브와 주파수분석이 다른 말인 것으로 알고 있는 것, FFT란 단어는 가장 많이 사용되는 진동단어이지만 주파수분석으로 이해하고 있는 것 등이다. 이미 상식인데 되돌리기 어렵기도 하다. 주파수를 안다는 것은 주기의 역수인 초당 반복수를 안다는 것이다. 주파수 그래프를 안다는 것은 Spectrum그래프를 안다는 것이다. 그러나 FFT가 주파수변환을 의미하는 것은 아니다.
FFT(고속푸리에 변환)
FFT는 푸리에란 과학자가 개발한 변환식을 간편화한 재개발 변환식이다. 그 변환식은 어떠한 복잡한 주기파형도 조화파(정현파)의 합으로 표현할 수 있다는 것을 표현하는데 이것이 스펙트럼을 의미하는 것은 아닌 것에 주의하는 것이 좋다. 즉, 분리된 조화파를 초당 반복수를 나타내는 그래프에 나타낸 것을 스펙트럼이라고 할 뿐이다. 물론, 스펙트럼이 분리된 주파수를 확인하기 매우 편리하여 설비진단 및 주파수분석분야에 활용되지만 스펙트럼이 FFT는 아니라는 것은 말뜻으로 구분할 수 있어야 한다. 그래서 필자는’ FFT를 ‘파형분리식’, ‘FFT계측기를 파형분리기’로 호명하는 것이 좋다고 생각한다.
고속푸리에 변환이란 단순히 푸리에 변환을 이산화하여 계산을 수행하는 이산푸리에 변환의 계산에 있어 삼각함수의 주기성을 이용하여 계산속도의 효율을 높이는 알고리즘이다. 다시 말하면 무한 계산을 모두 수행하지 않고 동일한 값을 생략하는 기법으로 계산량을 줄인 것이다. 1962년Cooley, Tukey가 제안하였으며 현재의 분석기의 출현을 가능하게 한 방법이다.
따라서 FFT analyzer란 시간신호를 입력받아서 고속푸리에 변환을 행하여 주파수 분석을 함으로써 신호의 특성을 파악하는 장비를 통칭하는 용어이다 일반적으로 신호분석기(Signal analyzer), 스펙트럼분석기(Spectrum analyzer) 등과 혼용하여 사용 되어진다. 따라서 스펙트럼 그래프와 FFT를 혼용하지 말기를 바란다.
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https://youtu.be/-uGrbgY684k
충격과 큰 진동의 차이2
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요철을 자동차가 지나갈 때 제일 먼저 충격을 흡수하게 되는 것은 타이어로서 승차감과 안정을 위해서 매우 중요한 요소이다. 그 다음에는 새시스프링(spring)으로 소형차는 코일, 대형차는 판(plate)스프링을 사용한다. 그리고 shock absorber가 있고 마지막으로 실내 시트가 최종 역할을 맡게 된다. 이렇듯 자동차에서 느낄 수 있는 진동에 대해서도 여러 단계에 거쳐 방지를 하여도 사람은 진동을 느낄 수 있다. 다만 약하게 느끼거나 진폭이 낮고 기분이 나쁘지 않은 주파수영역(떨림의 반복)으로 변환시킬 뿐이다.
13. 마지막으로 사람은 몸에 닿는 부분이 많을수록 편안함을 느낀다. 따라서 그 부분이 불량하면 안락함이 뚝 떨어진다고 할 수 있다.
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키워드 | 진동, 가진력, 충격, 정상상태, 과도진동 |
고유주파수는 우리가 보통 생각하는 어떤 구조체(기계, 구조, 시스템)에서 연성(Coupling)에 의해서 무한대의 고유주파수가 재생산되므로 모두를 알아내는 것이 아니라 내가 원하는 주파수대역의 주요 고유주파수를 알아내는 데 그 초점이 있다는 것이 키워드라고 할 수 있다.
관련 Tag | Resonance, 가진, 고유주파수, Impact test, EMA, Modal test |
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