CMS, VMS, CBMS 구축 컨설팅 및 설계 중…. 진동 소음 온도 AE 압력 등 상태 모니터링시스템 선택시 고려해야 할 사항

 CMS, VMS, CBMS 구축 컨설팅 및 설계 중….

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진동 소음 온도 AE 압력 등 상태 모니터링시스템 선택시 고려해야 할 사항

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인간이 환경의 변화를 알아내는 첫 번째 이유는 오감(눈, 코, 귀, 입, 촉각)을 통해 전해오는 정보일 것입니다. 기계와 구조도 이와 마찬가지로 진동과 소음, 온도, 압력, 회전수, AE(음향방출) 등으로 상태를 알아낼 수 있습니다. 따라서 이를 잘 측정하고 관찰하기 위해서는 시스템의 용도 및 센서와 계측기의 선택, 케이블 및 통신시스템의 설계에 신중을 기하여야 합니다.

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모니터링설계에서 무엇보다 특성(Featuring)의 선정은 정말 중요합니다. 이 것은 목표의 상태를 가장 잘 설명하는 최적의 기술을 말합니다. 예를 들어 온도로 전체의 상태를 가장 잘 설명할 수 있으면 온도만 모니터링하면 되고 때로는 베어링의 특정 고주파만 모니터링하면 된다고 결정될 수도 있습니다. 이러한 피쳐링을 찾아내야 합니다. 그 다음 설계를 합니다.

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한국CBM은 최적의 특성을 찾기 위한 기술컨설팅이 포함된 ‘진단모니터링시스템’을 지향합니다.

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다음의 용도

- 진동 및 소음 관련 연구소, 대학교, 설비진단, 연구시험 (Motor, Turbine, Pump, Compressor, Roll, Bearing, Fan, Blower, Generator, Paper, Petrochemical, Machine tool, Ship, Cement, Tire 기타 분야)

- 설비관리 (정유 중화학공장, 제지, 전력, 가스, 에너지, 시멘트, 공작기계, 식품제조, 전자생산, 조립생산, 자동차, 조선 관련 사업체)

- 설비진단자격보유자, 전문센터보유사 진동진단분석가, 설비관리 2년이상 준전문가 이상급 활용, 온라인모니터링시스템의 이상진단용. 예측진단팀, 정비팀, Reliability팀, 설비보전팀, 공무팀, 생산지원팀, 시설팀. 설비진단엔지니어링컨설팅사

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Condition Monitoring System의 구축 검토방향	시스템의 구성요소
1.상태모니터링을 할 기술의 종류? (진동, 초음파, 온도, 소음, 압력, 속도) 2.DAQ와 적절한 Sensor는 어떤 종류를 사용해야 하는가? 3.방향성, 충격성, 주파수별 특성, 최고값 선택 4.어떤 회사제품이 나은가? 5.모니터링시스템의 배치, 케이블배선과 노이즈, 통신방식, 유지보수	-DAQ(Data Acquisition System) -진동가속도센서(Accelerometer, Proximity probe) -마이크로폰(Microphone) -RPM센서(Key phasor, Tachometer) -압력센서(Pressure) -Cable -Communication system(광케이블, 랜, 무선 등)

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키워드	#온라인모니터링시스템, #상태모니터링, #VMS, #CMS, #진동교육, #진동계측, #발란싱, #진동진단, #설비진단, #진동센서, 피쳐링, #Featuring

1.상태모니터링을 할 기술의 종류? (진동, 초음파, 온도, 소음, 압력, 속도)2.DAQ와 적절한 Sensor는 어떤 종류를 사용해야 하는가?3.방향성, 충격성, 주파수별 특성, 최고값 선택4.어떤 회사제품이 나은가?5.모니터링시스템의 배치, 케이블배선과 노이즈, 통신방식, 유지보수

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-#DAQ(Data Acquisition System)-#진동가속도센서(Accelerometer, Proximity probe)-#마이크로폰(Microphone)-RPM센서(Key phasor, Tachometer)-압력센서(Pressure)-Cable -Communication system(광케이블, 랜, 무선 등)

진동의 단위 카인과 갈(kine & gal)

진동의 단위 카인과 갈(kine & gal)

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진동의 수준을 나타내는 단위로는 주로 변위-속도-가속도에 부단위 p-p, 0-p, rms를 사용하는 것이 일반적이다. 과거에는 dB를 사용하였던 경우가 많았으나 대상의 다양함을 표현해야 하는 진동의 역할이 많아진 최근 공학기술에 어쩌면 당연한 결과의 표현이 아닌가 싶다. 이 밖에 SI단위는 아니지만, 보편적으로 특수한 분야에서 사용하고 있는 단위들이 있는데 예를 들어 지진의 ‘진도’, ‘규모’, 가속도의 ‘G’, 인체환경진동분야의 ‘VAL, VL’, 그리고 kine와 gal이다. 전문가는 ‘Y’도 듣고 ‘why’도 구분할 수 있어야 한다.

진동의 단위 Kine과 gal

진동의 측정은 대부분 센서(transducer)를 통해서 물리적 변화를 전기적신호로 변환하므로 결과는 전하량 pC->전기량 mA, mV로 측정되어 그 값을 정해진 감도값(sensitivity)을 통해 최종 값(변위-속도-가속도)를 읽는 것이다. 그래서 주파수 또는 파형의 패턴만을 확인하려 한다면 그래프의 ‘Y’값은 측정된 그 값(voltage 등)으로 그냥 높고 확인해도 되는 것이다.

그런데 진동의 단위 중에 kine과 gal이 있다. 각각 대상의 진동발생량의 수준에 따라서 그 많이 사용되는 수준의 범위나 호칭의 편의성 또는 논문, 규정 등의 인용에 그 다양성이 있다. 특히 발파진동의 피해대상인 구조물에 발생하는 물적피해는 진동속도에 비례하는데 이 때 진동속도의 적정수준의 단위로cm/s가 사용되며 이를 ‘kine’으로 부른다. 이 속도의 단위자체는 에너지와 관련이 깊고 부단위 rms와 함께 기계의 진동평가에도 많이 사용되는 것을 알고 있다. 한편 ‘gal’은 지진, 반도체, 고정밀 방진수준 등에 사용되는데 바로 cm/s² 으로 가속도의 단위로 사용되는 주요단위인 m/s², G의 작은 단위로 볼 수 있다.

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키워드	변위, 진동, 속도, 가속도, rms, 진동의 단위, kine, gal

자동차속도와 진동속도의 차이점 (Vibration velocity는 크기로 판단한다)

자동차속도와 진동속도의 차이점 (Vibration velocity는 크기로 판단한다)

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자동차가 60km/h로 달리고 있을 때, 진동은 어느 정도일까? 환산해서 60x1,000,000/3,600 = 16,666 mm/s일까?  진동을 속도로 왜 표현할까? 그리고 진동의 속도는 무엇인가? 운동의 속도와 다른가? 진동은 변위, 속도, 가속도라는 세가지 진폭단위로 표현한다. 즉, 기준위치로부터의 최대변위량(변위), 시간의 변동에 따른 변위의 시간당 변화량(속도) 그리고 속도의 시간당 변화량(가속도)으로 그 크기를 가늠한다는 것이다. 하지만 이 때 진동의 단위는 ‘크기’를 의미할 뿐, ‘빠르기’를 의미하는 것은 아니라는 것에 중요한 차이점이 있다. 다시 말하면 빠르기, 시속 60km/h로 주행하고 있는 자동차가 진동도 60km/h이라는 것은 절대로 아니다라는 뜻이다.

진동의 속도 (mm/s, rms or peak)

진동에 대한 ‘빠르기’는 변위, 속도, 가속도의 모든 단위에 있는 ‘주파수’ 또는 ‘주기’로 표현된다.  진동이란 기준점을 중심으로 반복하는 것이어야 하므로 ‘얼마나 빨리 반복하는가?’가 이 주파수 또는 주기가 담당하는 것이고 반면에 ‘얼마나 크게 움직이는가?’라는 양은 바로 진폭의 종류인 변위(µm), 속도(mm/s), 가속도(g)로 나타내는 것이다. 즉, 자동차의 속도는 지나가는 speed를 나타내고 진동의 속도는 에너지의 양인 진폭의 크기에 대한 종류인 것이다.

근본적인 착각의 원인제공자는 진동의 진폭단위를 3가지로 각기 표현하는데 따른 것으로 추정된다. 적합한 주파수 구역대가 다르고 목표로 정한 측정대상이 다르기 때문에 각기 다른 단위를 사용하며 그렇다는 것을 이해하여야 한다.

진동의 속도로 평가하는 대상은 ‘파괴’와 ‘에너지’가 관련이 있는 건축물의 진동안전, 발파의 평가나 회전기계류의 수명판단에 주로 사용되며 속도의 부속단위로 사용되고 있는 rms와 peak의 사용구분은 기준을 rms로 정한 ISO와 peak를 계속 사용하고 있는 North American standard간의 차이점도 있음을 알 필요가 있다. 참고로 다른 진동단위의 평가와 비교해보면 가속도는 인체의 감각 또는 힘의 크기와 관련 있는 평가로 변위는 응력의 집중이나 마찰이 염려되는 민감한 폭의 감시 등의 평가에 사용된다.

결론적으로 주행(운동)속도와 진동속도의 차이점을 정리하면, 자동차의 진동속도는 자동차가 빨리 달리면 진동도 커지는 면이 있으므로 자동차의 주행속도와는 전혀 관련이 없다고는 할 수 없으나, 주로 엔진의 RPM에 의한 진동가진력이 주도하므로(4기통의 경우, RPMx2배의 주파수에서 진동이 발생) 그때 발생하는 정상적인(규칙적인) 진동이나 주행노면에 의한 충격진동(불규칙적인)과 더 관련이 있다고 해야 옳다.

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진동, 주파수, 속도, rms, peak, 가속도, 진동의 단위, 진동속도

 

 

진동의 진폭 단위 선택(변위, 속도, 가속도)- 어떤 것이 맞는가

진동의 진폭 단위 선택(변위, 속도, 가속도)-어떤 것이 맞는가?

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진동의 진폭을 단위로 표현할 때에는 많은 규칙을 알고 있어야 엔지니어간에 서로 소통할 수 있다. 측정하는 대상체(건물, 사람, 기계)에 따라서 또는 주요주파수(저주파, 고주파)에 따라서 또는 결과의 관심관점(응력, 에너지, 파워)에 따라서 진폭의 단위를 서로 달리한다. 절대로 하나로 통일할 수 없다. 평가를 위한 성문기준, 참조기준, 측정기준 등에 나오는 단위가 각기 다른 단위를 사용하기 때문이다.

변위, 속도, 가속도의 선택은 용도에 따라 다르다.

변위와 속도 그리고 가속도는 서로 미적분을 통해서 변환이 가능하다. 일반적으로 가속도센서를 이용하여 속도로 변환하여 평가하지만 변위는 직접 변위센서를 통해 측정하는 것이 좋다. 

진동진폭단위	변환식	주단위 (SI)	부속단위	용도	주파수	센서	공학 근거
변위 (Displacement)	D=X	µm(기계) mm(구조)	Peak to Peak (P-P)	-정밀기계변위계측, -배관변위계측, -대형기계 비접촉 -축거동 감시, -건축물최대거동측정	저주파 ~500Hz	-LVDT -Laser -Proximity probe(0~1kHz) -wire, bar type	응력 (σ=Eε)
속도 (Velocity)	V =Xw	mm/s(기계), cm/s (kine) 건물 ,구조	rms , 0 to Peak (0-P)	-기계건강평가(MHM) -발파진동 및 건물피로평가	중간주파수 10Hz~3kHz	-Velocity meter(10Hz~1kHz)	에너지 (E=1/2 mv²)
가속도 (Acceleration)	A =Xw²	G, m/s²기계,   gal(cm/s²) 정밀기계, dB(V) VAL(공해진동)	rms	-기계 및 구조 안전 -사람의 건강 및 공해진동 -지진	고주파 3kHz~	-Accelerometer (Piezo, Mems) 0~30kHz	힘 (F=ma)

 X(초기변위), w(각주파수, 2πf), f(주파수)

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키워드	변위, 진동, 속도, 가속도, rms, MHM