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2023년 6월 28일 수요일

BISOPE series 40 Vibration evaluation grade and notation method level o...

BISOPE series 40- Vibration evaluation grade and notation method (level of vibration state ABCDE)

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The person in charge of vibration technology is bound to hear the question, “What is the current vibration state of the object in question (equipment, structure, building, etc.)?” from the manager or the person in charge of other technologies. You can even ask about the results when you have only measured and delivered the data. So always have an answer ready for your question.

Basically, evaluating the state of an object requires comprehensive judgment based on absolute, relative, and mutual standards, so it is not easy to answer at the time. . The evaluation of the state of this absolute standard is mainly divided into good / bad / unacceptable, and the various expressions and standards have been summarized.

Level display of vibration evaluation

First of all, the method expressed in overseas standards and reference standards using graphs is that the British type is mainly marked with ABCDE 5 grades, and ......

 

https://blog.naver.com/vs72

 

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2022년 8월 17일 수요일

42 정재파와 맥동음Beat음 파동의 간섭


정재파와 맥동음(Beat)음 (파동의 간섭)

음(Sound)은 파동의 현상 중의 하나로서 음향파워(sound power)를 발생하는 음원(sound source)에서 발생하여 일정한 음의 세기(sound intensity)를 가지며, 발산하여 감쇠하여 소멸된다. 이 때 음은 운동에너지에서 열에너지로 변형되기도 하며, 흡수, 반사의 특성을 보인다. 한편, 음은 또한 다른 파장의 음과 서로 ‘간섭’을 하게 되는데 이때 보강, 소멸 등을 일으켜 파동임을 증명하기도 한다.

정재파(Standing Wave)

음의 진행파와 반사파가 서로 간섭을 일으켜, 보기에(위치를 이동하면서 측정해 보면) 마치 움직이지 않고 정지해 있는 것처럼 보이는 파를 말한다. 정재파는 λ/4의 간격으로 높고 낮은 반복의 특성을 보이며, 반사면을 수평이 되지 않도록 수정하거나 반사면에 흡음재를 설치하면 방지할 수 있다.

맥동음, 맥놀이현상 (Beat ,Modulation)

파장의 간섭은 위상(Phase)에 따라 보강간섭, 소멸간섭이 발생할 수 있는데 이중간의 현상으로 주파수가 비슷한 두개의 음이 서로 만나서 보강,소멸을 교대로 발생하는 현상으로, 음이 커졌다,작아졌다를 반복하여 “웅~웅”하는 비트음을 발생한다.

이 맥놀이 주파수는 두 음의 주파수 차이( f1-f2 )와 같다.

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2022년 2월 7일 월요일

26 소음진동의 3대 그래프 시간파형, 스펙트럼, 트렌드


소음진동의 3대 그래프 [시간파형, 스펙트럼, 트렌드]


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진동과 소음을 해석한다는 것은 측정하여 후 처리된 그래프를 이해하고 설명할 수 있다는 것과 같은 말이라고 해도 과언이 아니다. 데이터는 반드시 그래프로 표현할 수 있으며 그래프는 통계를 보는 방법이다. 이 또한 수학으로 해석할 수 있다. 그러나 논문을 작성하여 학술적인 업적을 이룰때도 있지만 삷의 현장에서는 진동과 소음 때문에 고통스럽고 큰 물질적 피해가 있거나 있을 수 있음을 알기 쉽다. 그 한 가운데는 항상 진동문제가 있으며 그 고통을 이해하려면 우리는 결국 데이터(그래프)를 잘 확인하고 해석할 수 있어야 한다. 그 기본과정으로서의 진동을 알고자 한다면 반드시 익혀야 할 기본적인 진동그래프에 대해서 구분하고 설명하고자 한다



진동의 기본적인 3대 그래프(Waveform, Spectrum, Trend)


진동의 최초 기본적인 그래프는 당연히 시간파형(Waveform)이다. 시간파형을 통해서 패턴과 현상을 구분한다. 그러나 복잡한 파형은 스펙트럼(Spectrum)으로 파악한다.  이 그래프는 시간파형처럼 시간에 따른 진폭의 변화를 파악하는 것이 아닌 주파수에 따른 진폭의 우열을 파악하는 그래프이다. 특히, 차수분석(Order analysis)를 주로 사용하여 회전기계를 진단하는 설비진단. 기계건강진단 분야에서 많이 사용한다. 또 다른 Trend(경향그래프) 시간파형과 혼동할 수 있으나 장기간의 진동량의 변화추이곡선이라고 할 수 있다. 시간파형은 우리가 가진 보통 퍼스널 컴퓨터에서 단채널로 최대 1개월을 넘길 수 없다. 보통 다채널로 사용하므로 2~3일 이내이면 컴퓨터의 저장공간은 없어질 수 있다. 그래서 1, 1, 1시간 등 진동량을 평균화하여 1개월, 1, 10년 등으로 다채널을 관리할 수 있는 그래프가 필요했는데 이 그래프를 Trend라고 한다. 소음분야에서는 ‘Time history’라고도 한다. 상대비교(과거의 진동과 현재의 진동)를 위해 필수적인 그래프이다.   3가지의 그래프는 진동을 분석하여 문제를 파악하거나 설비의 상태를 관리한다면 반드시 알고 있어야 한다. 이를 서로 비교하여 설명하였다.


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 진동, 진동그래프, 스펙트럼, trend그래프, spectrum, 차수분석,진동측정


2021년 3월 5일 금요일

캠벨선도(Campbell diagram)

 캠벨선도(Campbell diagram)

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진동을 분석하는 여러 가지 형태의 그래프 중에서 스펙트럼과 시간파형은 2개의 축(시간과 진폭 또는 주파수와 진폭)에서 표기되는 반면여기에 3축이 추가로 표현되는 공간그래프로는 ‘Nyquist, Orbit, Waterfall, 그리고 Campbell선도가 있다그런데 orbit은 두 개의 센서를 이용한 궤적을 표현하는 Nyquist는 실수와 허수영역에 대한 공진영역의 표기이므로 정확히 말하면 3번째 축이 있는 것은 아니며 공간에서 크기를 표현한 것이라고 할 수 있다그래서 진정한 3축을 표현한 Campbell선도는 RPM, Hz, order그리고 고유주파수와 진폭의 크기의 관계에 대한 대표적인 공간적 order연관 진폭 표현법이라고 할 수 있다



 

캠벨선도를 통한 order분석

캠벨선도는 천천히 점차 증속되는 대형 회전기계의 회전동력학적 분석(Rotor dynamics)에 많이 활용되는 그래프로 X, Y축 중 하나는 회전속도(speed, RPM), 또 하나는 주파수(Hz)로 구성되어 있으며 제 3의 축으로 회전수 기준대비 Order(1X, 2X, 3X, …)의 사선을 그리되 진폭의 크기를 동그라미의 지름색의 표시피크 등의 크기로 표현한 그래프를 말한다.

이 캠벨선도의 그림형상은 그 공간적 표현이 Waterfall, Cascade와 유사하나 Order의 선도와 진폭의 크기가 도형색 등으로 표기되었다는 특이성이 있다회전수 RPM이 증가할 때 진폭이 커지는 주파수대역과 회전Order와의 연관성(위험속도, Critical speed), 그리고 회전속도가 올라갈 때 축의 고유주파수도 상승하는 대형 Rotor Mode선도를 같이 검토할 수 있는 특장점이 있다는 것이다.

만약특정 Order에 동그라미 크기가 커지는 주파수 대역이 있다면 그 구역이 바로 위험속도일 가능성이 있는 것이다주로 회전성분이 전체 진동량을 좌우하는 터빈 및 대형 회전기계의 회전체 동력학에서 아주 유용하게 사용할 수 있고 설비진단분야에서는 이를 아주 잘 설명할 수 있는 자료로 사용된다 또한 Waterfall이 화면이 복잡하여 분석하기 힘든 경우에 진폭증가 또는 감소영역을 확연하게 구분할 수 있으며 고유mode선도와 일치하는 구간고유mode가 변동되는 상태를 잘 파악할 수 있도록 한다다음은 캠벨선도를 읽는 규칙을 정리하였다.

 

-원의 지름이 크면 진폭이 큰 것이다.

-일정 주파수에 원이 나열되었다면 그 구역은 고유주파수(고유모드)일 가능성이 크다.

-일정 주파수와 Order사선의 중복되는 지점에 원이 더 커진다면 위험속도이다.

-일정 RPM에 원이 나열되었다면 구조공진으로 볼 수 있다.



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orbit, spectrum, Campbell, 공간분석진동분석캠벨선도,order분석

orbit, spectrum, Campbell, 공간분석진동분석캠벨선도,order분석

2020년 7월 3일 금요일

기여도함수 (Coherence function)

기여도함수 (Coherence function)

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준다면 받는 것, Input Output의 원리는 물리학의 법칙이자 자연의 기본원리이다기대하고 있는 신호에 대한 반응이 기대에 적합하려면 그에 대한 적당한 수식의 표현이 있어야겠다진동의 모드해석에서도 동특성을 파악할 때 필요 없는 외부신호의 유입은 중요한 오류결과를 유도할 수 있으므로 그 인과관계를 주파수로 표현할 수 있는 함수가 있다이 함수는 실험적 모달테스트에서 고유주파수를 확인하는 가장 중요한 절차라고 할 수 있다.

 

코히어런스함수

결과량이 ‘0’이면 Input(가진) output(응답)이 전혀 상관성이 없으며, 1인 경우 가진과 응답이 100% 상관성이 있는 선형관계라고 설명하는 것이 바로 기여도함수(상관성함수, Coherence)이다그 결과가 ‘0’에 가까운상태는 잡음이 혼합된 경우로 볼 수 있는데 예를들면 전기적 진동 또는 노이즈의 유입이다유체기인진동 또는 다른 장소의 가진원에서 유입된 신호일 경우가 해당된다따라서 시험을 할 때 좋은 결과를 나타내기 위해서는 코히어런스가 ‘1’이 되도록 여러 번 모달시험을 하여 평균하고 위상(phase) 180도 전환하는지 Peak진폭이 뽀족한지를 확인하여 최종적으로 고유주파수 여부를 판정한다실제로는 정확히 1을 내는 것은 실험실에서만 가능하므로 현장에서는 코히어런스가 1에 최대한 가까울 때 impact test가 신뢰있게 수행되었다고 할 수 있다.


이때 Correlation(상관함수)가 설명되는데 이는 어떤 신호상의 주기신호를 검출할 때 사용되는 함수이며 즉자기신호내에 주기신호를 검출하여 Auto, 두신호(두채널)의 공통신호를추출할 때는 Cross라고 한다특히 이 Cross correlation time dalay나 전달경로분석그리고 위상을 통한 설비진단 등에 많이 사용된다.

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기여도함수, Correlation, coherence, Cross, AUTO, Spectrum, modal test

 

2020년 4월 17일 금요일

상호채널 분석기법들 (Cross channel analysis functions)

상호채널 분석기법들 (Cross channel analysis functions)
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1개의 채널을 가지고 진동을 측정하고 분석 및 관리한다는 것은 정확한 진단을 추구하는 분석가에게는 매우 고통스러운 일이다. 2개 이상 또는 몇 십 채널 이상의 동시 진동신호를 받아서 측정하게 되면 채널간의 상호비교 및 다양한 함수의 운용프로그램을 활용할 수 가 있는데 이러한 상호채널간의 분석은 ‘cross’라는 단어를 사용하게 된다물론 자신의 시간차(auto)에 대한 것도 사용되지만 우선 대표적인 의미는 ‘동시비교’라는 의미가 크게 작용하고 있다 하겠다.

Cross channel capabilities
더 많은 파워풀한 분석기술들은 동시다채널(multi-channel) 분석기를 통해야 비로소 구현할 수 있는 것들이 많다. 1채널 계측기는 일반적인 기계분석의 문제의 약 70%만을 찾으려할 때 충족할 수 있는 수준이며 나머지는 보다 진보된 기계분석이나 모달분석 등을 위해서는 다채널계측기가 필요하다동시다채널이라고 하여 혁신적인 수학적 기본을 다시 배우자거나 가능한 모든 함수를 다 배울 필요는 없다하지만 다음의 함수는 반드시 알고 있어야 하는 상호채널분석의 대표적인 것이다.



1.     Auto-Correlation(자기상관)
;어느 한 신호의 관련성을 확장하기위해서 시간에 따라 교체되는 본인 자체의 신호와의 연관성을 분석한다이 것은 과거의 구식분석기들에서 자주사용되었던 것으로 노이즈에 뭍혀있던 신호에서 주기적인 요소를 검출할 때 사용되었다현대의 분석기들에서는 파워스펙트럼(power spectrum)이 이러한 함수보다 더 낫다고 할 수 있다.
2.     Cross-Correlation(상호상관)
;어느 한 신호와 다른 신호간의 상호관련성을 파악하는 함수이며 노이즈 속에 있는 현재 신호의 특징을 검출할 수 있을 뿐만 아니라 다른 신호와의 비교성을 결정할 수도 있는 것이다.
3.     Cross-Spectrum(상호스펙트럼)
;상호상관함수의 푸리에르 변환으로서 가장 많이 사용되는 용도는 물론 전달함수의 결정적근거를 위한 것이라고 할 수 있다.

이러한 상호채널 함수들은 산업현장에서 진동분석가들에게 가장 유용하게 사용될 수 있다이러한 함수는 모두 평균적이고 또한 그 많은 평균화의 수를 증가시켜서 확신성을 주어야 한다신호의 질을 높일 수 있으려면 8~32번 정도의 평균화가 그 결과로 신뢰있게 수행되었다고 할 수 있다.
이때 Correlation(상관함수)가 설명되는데 이는 어떤 신호상의 주기신호를 검출할 때 사용되는 함수이며 즉자기신호내에 주기신호를 검출하여 Auto, 두신호(두채널)의 공통신호를추출할 때는 Cross라고 한다특히 이 Cross crrelation time dalay나 전달경로분석그리고 위상을 통한 설비진단 등에 많이 사용된다.

키워드
Cross, AUTO, Spectrum, modal test, correlation, 상관함수
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2019년 4월 20일 토요일

스펙트럼 분석(Spectrum Analysis)-기계적결함

스펙트럼 분석(Spectrum Analysis)-기계적결함
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스펙트럼그래프를 이용한 차수분석(Order Analysis)은 기계적 결함전자기적결함 그리고 유체관련결함을 알아내기 위해서 용이하게 사용된다초기의 의도는 진동신호를 통해서 어떠한 규칙성이 기계의 결함과 관련이 있을 것이라는 것에서 출발하였을 것으로 추측하지만 사실 대부분 차수분석의 근거가 되는 규칙은 물리적으로 설명이 될 수 있다이를 인간의 건강과 질병에 관해 과학적으로 분석한 것과 비교할 수 있다고 하는 것도 이해가 될 것이다.

기계적결함(요약표)
설비의 기계적결함 여부를 진동스펙트럼 주파수 그래프를 통해서 확인해 볼 수 있다아래의 표는 기계적 결함에 관련된 차수분석의 규칙을 요약해 놓은 것이다그러나 이 표를 모두 암기하고 이해한다고 하더라도 기계의 진동진단은 또 많은 문제를 가지고 있으므로 단지 기본을 위한 참조로 활용된다고 이해하면 된다.

항목
현상
비고
Unbalance
1X(Radial)
위상안정
Misalignment
2X, 1,2,3X
양쪽 Inboard Bearing에서의 180 위상차

Bent shaft
1X(Axial)
위험속도 통과 시 급격한 진동 감소,상승
기계의 베어링 양단에서 위상 180 차이

Sleeve bearing wear, excessive clearance
1,2,3,X, 0.5X
불안적 위상각,
0.42~0.48X(oil whirl)

Resonance
특정주파수 진동증폭
Balancing감도 증가

looseness
1,2,3,X,
1/2,1/3,1/4X
bolt이완,

Eccentricity
1X
Balancing 후 반경방향 중 한쪽 방향만 감소,

Distortion
1X, GMF, 2Lf
Soft foot, 불균일온도분포, Balancing & Alignment어려움.

Rub
1,2,3,X,
1/2,1/3,1/4X
Looseness와 유사윤활
Belt
πdn/L
반경방향의 2Xbelt

Beat
1X 또는 특정주파수
전기와 회전수의 간섭 또는 근접한 2개의 주파수간의 간섭(진폭이 상승 및 하강 반복)

Rolling bearing
BPFI=0.6Nf, BPFO=0.4Nf, FTF=0.4f

BPFI =(N*f/2) [1+(d/D) COSΦ]
BPFO = (N*f/2)[1-(d/D) COSΦ]
BSF = (D*f/2d)[1-((d/D) COSΦ)^2]
FTF=(f/2) [1-(d/D) COSΦ]



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키워드
Order, TS, 설비진단기본용어, 1X, 스펙트럼, Spectrum, 진동주파수기계적결함


2017년 8월 18일 금요일

진동량과 실효치 (Overall과 RMS의 차이)

진동량과 실효치 (Overall RMS의 차이)
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진동을 측정한 결과를 그래프로 표시할 때 Y축을 나타내는 것은 대부분 진폭(amplitude)’으로 이 값이 단위도 다르고 단위의 부가표시도 다르기 때문에 진동이 쉽지 않다고 했다그러나 또 달리 혼동을 유발하는 것이 있는데 실제로 진동을 평가할 때에는 이 진폭이 아닌 진동량(Overall, 전체의 진폭합산)’으로 판단한다는 것이다진동계에서 선택하는 단위(변위속도가속도)와 부단위(P-P, 0-P, rms)를 선택하고 난 다음에 화면에 표시되는 값이 Overall이다.  이러한 과정 중에서 같이 사용하기 때문에 자칫 의미에 혼동을 갖는 Overall rms에 대해서 설명한다.

Overall RMS
진동을 표현하는 목적에는 소산되는 표현되는 에너지와 파워의 양을 평가한다는데 많은 부분이 내재되어 있다물리적으로 Overall(진동량)은 파워(power)’의 합이며 RMS(실효치)는 에너지는 (Energy)’의 개념으로 힘과 거리의 곱인 면적의 의미를 가지고 있다수학적으로 두 가지 산출식은 다음과 같다.



다시 그 의미를 설명하면
우선RMS(Root mean Square) 신호의 진폭을 표현하는 부가개념으로 Peak와 대응된다정현파(sine wave)의 경우에는 Peak 0.707배를 곱한 값(/2)으로 사용할 수 있고 샘플링 한 블록신호의peak값의 자승평균제곱근으로 에너지를 나타내는 면적개념이 있다고 하겠다그래서 각종 기계류의 수명을 판단하거나 에너지 발산을 판단하는 양으로 또한 전기 및 통신에도 같은 의미로 사용된다특히 진동분야에서는 ISO의 평가기준(10816)에서 rms를 채택하고 있으며 소음분야에서도 dB(V), VL, VAL에 모두 rms가 기본적으로 적용된다. 
반면에 Overall(Overall Amplitude) 진동량을 표현할 때 사용하는데 마찬가지로 ISO의 평가기준에 사용되는 평가량이다, ISO A등급 진동기준이 2.3mm/s rms라면 이 ‘2.3’은 적어도 10~1000Hz를 포함하는 주파수의 진폭의 전체량 합산을 의미하는 진동량인 것이다진동계에서 숫자로 표기되는 디스플레이 단일 값도 이 Overall값이다이 것은 원래 시간파형(Waveform)에서 샘플링 블록의 평균Peak값 또는 RMS값을 표현하였으나 진동계에서 주파수 별로 획일화된 Voltage출력에 의한 작은 값을 의미하기도 했으므로 FFT처리 이후 Spectrum상에서 주파수를 구한 다음 그 이후에 합산하여 구하는 방법을 더 많이 사용한다수학적으로 각 파워합(주파수별 진폭의 자승을 합하고 루트를 씌운 값)으로 이 식이 의미하는 바는 파워합산이 의미하듯이 대상의 크기 중 가장 큰 값의 작은 방향 수렴을 의미한다다시 말하면 1, 10, 100의 산술합산은 111인 반면 파워합산은 100.5가 된다여기서 주의할 점은window를 씌우는 경우인데 윈도우 별로 누설오차의 발생에 대한 보정 값을 나누어 주어야 한다예를 들어 Hanning윈도우의 경우 √1.5를 해주는 것이다.

위의 두 가지 용어가 이해가 어려운 부분은 다음 예로 설명한다.
 “Overall rms 값이 가장 Monitoring 기여도가 높다라고 한다면 이 것은 무엇을 의미하는 것인가?
답은 이렇다.  단순진동계는 전압 샘플시 저주파 오류 및 누설이 많이 생기므로 waveform이지만 실제 진폭은 아날로그 적분이 저가로 완성할 만큼 쉽지 않다따라서 스펙트럼 분석을 할 수 있는 FFT 분석기에서 Digital 또는 Analogue적분을 하여 OL값을 구하는 것이 정확하다 Raw signal을 시간파형으로 취득한 다음, RMS를 직접 구하는 것보다 우선 FFT처리하고 원하는 단위로 적분한 후에 스펙트럼 값에서 일괄적으로 각 주파수 별로 *0.707하여 화면에 재 탄생시키는 방법그리고 다시 속도스펙트럼으로 변위스펙트럼으로 적분하여 보이는 방법이 현재 대부분의 계측기에서 사용하고 있는 방법이다따라서 Overall rms’란 스펙트럼에서 rms의 부가단위로 나타난 주파수 별 진폭들을 파워합산한 값이며 이 것은 설비의 상태를 잘 Monitoring하고 평가하는데 사용하는 가장 적절한 척도로 사용된다.

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