진동센서(접촉형)의 측정방향과 위치 (선정방법)
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계측기와 진동센서가 있더라도 막상 대상 구조 또는 설비(기계)의 진동을 측정하자고 하면 어떤 위치에 어떤 방향으로 센서를 부착하고 또 데이터를 취득해야 하는 것인가? 막막할 수 있다. 여기에는 사실 많은 이론적이며 경험적인 근거가 있는 선행지식이 있어야 한다. 계측기나 센서의 선택과 설정도 중요하지만 제 위치에 측정이 되지 않은 데이터는 오류진단을 내기에 근거가 되기때문이다. 줄여서 답을 말해보라면 ‘최고진동상태(위치, 방향, 거동)를 잘 읽을 수 있어서 평가가 가능하고 안전한 지점’이라면 정답일 것이다.
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진동센서의 측정방향과 위치 (부하측, 반부하측)
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NDE측 Horizontal진동이 높다고 합니다. 어디를 보아야 할까요?
회전기계의 구성요소를 살펴보면 우선 원동부(구동부)측과 피동부(피구동부)측, 그리고 그를 연결시켜 주는 커플링(직결 및 완충식, 벨트 등)으로 구분할 수 있다. 그리고 또 하나의 연결요소라 하면 별도의 커플링이 추가로 필요한 기어박스가 있을 수 있겠다. 각 구성요소는 모두 연결되어 같이 회전하는 기계이므로 속도는 다를 수 있어도 진동은 서로간에 전달되며 어느 하나의 연결부품이 잘못되거나 정렬이 잘 되어 있지 않으면 전체 기계(설비)가 진동의 영향을 받게 된다. 따라서 어느 위치의 진동이 어떠한가?를 정하는 것은 매우 중요한 약속이다. 이 중에서 DE, NDE가 무엇인지는 반드시 알고 통해야 할 단어다.
DE, NDE-visope
DE, NDE와 Outboard, Inboard
설비의 위치를 호명하는 것은 전체설비의 진동평가가 최고 진동점의 값으로 이루어지기도
진동센서의 측정위치 및 방향 (#Accelerometer measurement point install & direction)
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진동을 측정하기위해 가속도센서를 사용한다면 일단 진동하는 표면에 잘 고정된 상태로 부착해야 한다. 자석, 본드, 나사스터드, 왁스 등 접촉공진이라는 지식에 유의하여야한다. 한편으로 #진동센서를 어디에 부착해야 하는지의 문제를 생각해 본다. 또한 이 진동문제를 잘 해결하기위해서 어느 방향으로 측정할 것인가와 대상물체의 공간적인 어느 위치를 설정하는 가?도 의문사항에 있을 것이다. 진동을 평가하기위한 평가기준을 찾기 전에 우선 이러한 원리들을 이해해야 한다. 여기에서는 진동측정(#상태모니터링, #설비진단, #온라인모니터링, #진동주파수분석)을 위한 지점과 방향에 대해서 국제적으로 엔지니어들에게 약속된 사항에 대해서 설명하도록 한다.
진동측정위치와 방향을 정한다는 것!
물체(구조 또는 기계)가 진동하는 것을 측정한다는 것은 평가(#Assessment)를 위한 것이 첫 번째 이유이고 두 번째 이유는 진동의 원인을 파악하는 진단(Diagnosis)을 하기 위함이다. 그런데 진단을 한다는 것은 주파수분석 이외에 사전에 물체의 거동(Moving, deflection shape)을 확인하는 일이 반드시 필요한데 그러기 위해서는 물체를 이루는 요소(component)의 커플링 측 전단(Drive End, DE, Inboard)/후단(Non drive End, NDE, Outboard)의 각 방향(수평, 수직, 축- Horizontal, Vertical, Axial-H, V, A)을 모두 측정해야 한다. 그래야 비로소 물체의 거동을 짐작할 수 있기 때문이다.
물론, 측정할 위치가 한정적이거나 물체가 너무 작은 경우 그리고 동시채널측정이 필요한 가변속 설비의 경우에는 #DAQ채널수가 한정되어 있다면 위의 모든 지점과 방향을 모두 측정할 수 는 없을 것이다. 그러나 측정결과의 완벽성은 측정위치를 얼마나 잘 준수했는가에 따라 결정적인 차이를 보일 수 도 있음을 명심해야 한다. 따라서....
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진동센서의 측정방향과 위치 (부하측, 반부하측)
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회전기계의 구성요소를 살펴보면 우선 원동부(구동부)측과 피동부(피구동부)측, 그리고 그를 연결시켜 주는 커플링(직결 및 완충식, 벨트 등)으로 구분할 수 있으며 또 하나의 연결요소라 하면 별도의 커플링이 추가로 필요한 기어박스가 있을 수 있겠다. 각 구성요소는 모두 연결되어 같이 회전하는 기계이므로 속도는 다를 수 있어도 진동은 서로간에 전달되며 어느 하나의 연결부품이 잘못되거나 정렬이 잘 되어 있지 않으면 전체 기계(설비)가 진동의 영향을 받게 된다. 따라서 어느 위치가 진동이 어떠한가를 정하는 것은 중요한 약속이다. 이 중에서 DE, NDE가 무엇인지는 알고 통해야 할 단어다.
DE, NDE와 Outboard, Inboard
설비의 위치를 호명하는 것은 전체설비의 진동평가가 최고 진동점의 값으로 이루어지기도 하며 비교대상의 위치와 구분이 필요할 때에도 거론되므로 이미 많은 부분 약속이 되어 있는 사항이다. 그러나 서로 다른 단어로 불러지기도 하는데 이를 정리하여 이해하면 다른 말, 같은 의미로 혼란스러울 때에 많은 도움이 될 것이다. 대표적인 예로 부하측과 반부하측을 서로 다르게 부르는 말에 대해서 정리한다.
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커플링과 커플링현상 (Coupling)-진동과학
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기계의 상태를 파악하는 방법으로 ‘설비진단’이라는 용어도 있고 ‘기계진단’이라는 용어도 사용한다. 딱히 구분할 수 없으니 설비진단은 거의 기계진단으로 대체할 수 있다. 기계는 ‘machine’으로 설비는 ‘application’ 혹은 ‘equipment’로 번역할 수 있는데 그러면 모터로 구동하여 조립된 펌프인 모터-펌프도 기계로 부르고 모터 자체, 단일체도 기계로 말하므로 도무지 용어의 정립이 어렵다. 따라서 영어권에서는 이것을 명확히 하기 위해 단위형 설비(예: 모터+펌프)를 ‘equipment’로 그 구성요소를 각각 ‘component’로 명확하게 구분하여 부르고 있다. 그리고 또 한가지, 이론과 실무에서 서로 혼용되는 용어로 ‘커플링’이라는 것이 있다.
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진동측정지점(측정포인트)를 명명하는 일반적인 방법
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효과적으로 진동을 측정하여 예지보전을 수행하려면 올바른 측정점을 찾고 정하여 지속적으로 측정된 데이터를 저장하여야 한다. 설비의 결함이라는 것은 대체로 진동이 최고의 진폭을 나타내는 지점에서 발견되고 이것은 방향성을 갖고 있는 경우도 있고 원인을 직접 표현하는 지점이 될 수도 있으므로 진폭, 위치, 주파수, 패턴 등을 통합하여 진단하는 것이 바로 설비진단이다. 그런데 이 진단의 가장 처음 출발은 측정점을 명명하는 것에서 출발하게 되는데 국제적으로 일반적인 명칭방법을 확인해 본다.
키워드 | 진동센서, 가속도센서, HVA, Accelerometer, 진동측정방향, 진동측정위치, Horizontal, Axial, Inboard, 커플링, DE, NDE, 부하측 진동 |
Misalignment(축정렬불량)-3
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운전 중에 각 축의 중심이 동일 축 선상에서 벗어나 있다면 축정렬 불량인 상태이다. 이러한 축정렬 불량이 발생할 경우 축 전체에 초기 굽힘을 발생시켜 회전할 때마다 회전수 성분의 진동을 일으키며, 1차 위험속도에서 과대한 진동을 발생시킨다. 축정렬 불량의 상태는 각도성 불량과 평행선 불량의 상태로 구분할 수 있으나 이 것은 물론 운전상태일 경우를 의미한다는 것을 명심해야 한다. 왜냐하면 정지해 있을 때 정렬작업을 했으나 운전중에 어긋남이 발생할 경우가 있다. 또한 축정렬은 자동차 타이어의 정렬과 마찬가지로 작업한 이후 일정한 시간이 지나면 정렬상태가 흐트러질 수 있으므로 현상을 확인하는 것은 중요한 정비업무에 필요한 사항이다.
Misalignment의 원인
l 부적절한 조립과 설치 (Improper assembly and Adjustment)
l 기초 파손 (Foundation failure)
l 열적 증가 (Thermal growth)
l 커플링고착 (Locked coupling)
Misalignment의 특성
l 축 방향의 높은 진동 레벨
l 1X, 2X, 3X, 4X 또는 고차 배수에서 반경 방향의 높은 진동
l 커플링을 따라서 축과 반경 방향의 180° 위상차
l 회전 당 1, 2, 3 또는 4개의 선명한 피크를 갖는 반복적이고 주기적인 시간 파형
l 베어링의 과도한 온도
l 베어링의 조기 결함
l 커플링의 결함
l 밀봉점에서의 오일 유출
l 커플링 커버상의 과도한 양의 그리스
l 축의 파손
키워드 | 축정렬불량, Misalignment, 커플링, 2X, 스펙트럼 |
