진동(Vibration) 기술 컨설팅 전문사 한국CBM

진동(Vibration) 기술 컨설팅 전문사 한국CBM

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진동문제로 고민하고 있는 Trouble shooting 분석 및 연구개발 분야에서 근무하고 계신 여러분! 

 

1.진동문제로 고민이다. 직접 해결하기 어렵다. 옆에서 같이 고민해 줄 사람이 있으면 좋겠다.

2.진동 감시시스템 및 진동진단장비 선택 등을 하고 싶다. 옆에서 물어볼 사람이 있으면 좋겠다.

3.지속적인 진동교육과 우리 회사에 예측진단/진동 분석체계를 갖추고 싶으나 방법을 잘 모르겠다.

4.교육 받으러 갈 시간이 없다. 우리 회사 현장에서 우리 기계(설비)로 하는 실무진동교육이 필요하다.

 

 

 

한국CBM의 (Training Service)는 아래와 같은 기술 커리큘럼을 가지고 있습니다.

 

1.     설비진단 기술 지원(계획)

2.     설비진단 기술 지원(측정)

3.     설비진단 기술 지원 (분석)

4.     설비진동진단 관리대행 (연간계약-정기측정-정기보고서)

5.     대책설계 지원

6.     보고업무 지원(Report)

7.     Trouble Shooting 진단 지원(원인해석)

8.     진단부서의 조직 및 결과지표 셋업.

9.     전체 생산설비의 평가(Assessment)

10.   설비 진동관리 및 평가기준 등의 셋업.

11.   PDM측정기술 및 측정주기 셋업

12.   모니터링시스템 최적설계 기술지원.

13.   공동기술개발 및 설계.

14.   교정(발란싱) 등 기술지원 및 수행

15.   고성능 장비대여

16.   Guarantee형 Total 진단(측정-진단-대책-시공-개런티측정; 약속된 진동수준미달시 미청구)

 

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키워드	진동교육, 진동계측기, 진동컨설팅, 진동진단, 설비진단, Pdm, 예측진단

 

가속도센서5 (센서의 Frequency range, 주파수응답 정확성 구역)

가속도센서5 (센서의 Frequency range, 주파수응답 정확성 구역)

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센서를 선택함에 있어 중요한 순위를 따진다면 단연 감도(Sensitivity)와 Frequency range일 것이다. 하나의 센서가 모든 진폭을 측정할 수 있다면 좋겠지만 감도에 따라 다르기 때문에 절대로 그렇게 할 수 가 없다. 또한 모든 센서가 모든 주파수를 측정한다면 센서를 선택해야 할 이유도 없다. 여기에는 진동센서 종류별, 더 세분화해서 각 진동 가속도센서 종류별로 고유하게 측정이 정확한 구역의 주파수 구간이 있기 때문이다. 이 것이 Frequency range이다.

Frequency range (주파수 감도 편차, 주파수응답 정확성 구역)

가속도센서는 측정 가능한 주파수의 범위(예: 0.5 ~ 10kHz)를 표기하는데 이 범위의 정의는 사용자에 따라 약간씩 달라서 측정이 정확한 구역의 최고, 최소 주파수 범위를 선택할 수 있다.

Frequency range는 센서가 제대로 맞는 신호를 출력해 줄 수 있는 신뢰가 있는 구역을 의미하며 센서의 비선형성(Non-linearity)과는 의미가 약간 다르다. 그러나 이 신뢰있는 구역을 선형구간이라고 표현할 수는 있겠다.

주파수 구역과 오류진폭의 기준을 살펴보면 오류로 판단할 수 있는 진폭의 변화율을 예) ±3dB, ±5%, ±10% 등으로 선택하고 이때 해당되는 주파수를 선형구역으로 판단하는 것이다. 다시 말하면 전체 값들 중에 ±5%, ±10%이상의 오류값을 나타내는 구역을 설명하거나, ±3dB 로 표현하는 기준값대비 √2배 변화값이 되는 구역(±3dB=20log√2, -29%, + 41%)은 선형구간이 아닌 즉, 결과가 저주파와 고주파에서 그만큼 부정확한, 이 구역의 한계에 해당하는 주파수 구역인 예)2Hz~20,000Hz이외에는 사용하지 말라는 의미이다. 이 것은 센서의 감도가 흔들리는 양(%)을 의미하기도 하는데 한 예로 100mV/g 의 감도인 센서가 ±5%의 tolerance를 갖고 있다면 이 센서의 실제 감도는 95mV/g에서 105mV/g 사이의 감도를 갖는다. 

선택의 문제로서 ±3dB보다는 ±10%가 더 정확한 선형구간이며 ±5%는 더 엄격한 결과를 정의한다고 할 수 있다. 보통 ±3dB의 센서 주파수 진폭응답 선형성을 선택한다. 그리고 센서별 주파수 반응 그래프를 잘 살펴보면 고주파의 한계를 결정하는 것은 ‘Resonant(공진)’으로서 사용한계가 센서 자체의 고유주파수구역의 근접여부에 달려있음을 알 수 있다. 반면에 저주파의 한계는 센서 소자의 반응능력과 관련되어 있는 것과 마찬가지로 고유한 값에 기인한다.

진동센서의 Frequency range에 관한 사용 예를 정리하면 다음과 같다.

Vibration Transducer	변위(Displacement)	속도(Velocity)	가속도(Acceleration)
Frequency range(선형구간)	DC~AC(0~1000Hz)	AC(10~1000Hz)	AC(0.1~100,000Hz까지 다양함)
비고	Proximity probe sensor manual에는 0Hz~10kHz(-3dB)로 표기.	센서의 크기가 크고 전원이 필요가 없으나 고유주파수가 10Hz이하로 사용하기 곤란	대부분 ICP타입을 사용하며 내충격이 좋은 편이고 다양한 크기, 형태로 사용가능. DC측정가능(MEMS)

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관련 Tag

진동센서, 가속도센서, Acceleration, Accelerometer, 압전효과, 압전소자, Piezo, ICP, 센서주파수범위, 센서선형성, 센서감도, 센서고유주파수

 

 

진동(Vibration) 교육컨설팅 전문사 한국CBM

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진동문제로 고민하고 있는 Trouble shooting 분석 및 연구개발 분야에서 근무하고 계신 여러분! 

1.진동문제로 고민이다. 직접 해결하기 어렵다. 옆에서 같이 고민해 줄 사람이 있으면 좋겠다.

2.진동 감시시스템 및 진동진단장비 선택 등을 하고 싶다. 옆에서 물어볼 사람이 있으면 좋겠다.

3.지속적인 진동교육과 우리 회사에 예측진단/진동 분석체계를 갖추고 싶으나 방법을 잘 모르겠다.

4.교육 받으러 갈 시간이 없다. 우리 회사 현장에서 우리 기계(설비)로 하는 실무진동교육이 필요하다.

 

한국CBM의 (Training Service)는 아래와 같은 교육커리큘럼이 있습니다.

1.     진동이론교육 (ISO level 1, 2자격과정)

2.     모달해석+공진 교육(EMA)

3.     CAE해석교육(진동, 소음, 응력)

4.     소음이론 및 실무교육 (소음지도)

5.     소음측정 및 소음법규관련교육

6.     진동측정 및 진동평가관련교육

7.     ODS실무교육

8.     최신 설비진단 기술교육

9.     설비진단 진동결과보고서 교육

10.   준전문가 양성목표(ISO level2+)

11.   현장 실습교육(생산장비대상)

12.   사례교육 (Skill up)

13.   PDM을 위한 장비선정 기술교육

14.   측정 장비사용교육(offline)

15.   모니터링시스템 관련교육(기술체계, 알람체계, 파라미터체계, 중요성능 등)

16.   소음대책엔지니어링

17.   진동대첵엔지니어링

18.   회전체 동력학(Rotor dynamics)

세부적인 진동(설비진단)의 개념에 대한 사항을 예로 들면 다음과 같습니다.

 - 진동단위의 선정과 활용(주단위와 보조단위의 이해 주파수와 각 단위의 용도를 알고 있어야 한다.)

- 진동 위상 측정법 (위상은 매우 중요한 결함을 판단하는 증거자료나 교정자료로 활용된다.)

- 고유 진동수 측정과 축의 위험 속도 이해 (진동이 증가 또는 감소하는 원인의 동력학 이해)

- 진동 센서의 선정과 사용법 (센서를 잘 선정해야 함)

- 센서 설치 방법과 진동 데이터 취득 (센서를 잘 설치하고 계측기를 적절히 설정해야 함)

- FFT 개념과 Spectrum 분석(주파수를 이해하고 분석할 수 있어야 함)

- Rotor Dynamic 이해와 축 진동(회전체 동력학을 알고 그래프를 분석할 수 있는 능력)

- Bump Test, Modal Test 이해와 응용법(동특성을 추출하는 방법)

- 질량 불평형의 원인과 진단법

- 축정렬 불량의 원인과 진단법

- Mechanical Looseness 원인과 진단법

- Bearing(Rolling, Sleeve) 의 결함 원인과 진단법

- Gear 및 Belt 진동의 원인과 진단법

- Motor의 원리와 진동 진단법

- Fan, Pump, Compressor의 구조와 동작 이해 및 진단법

- 위험도 평가와 진동 규격 이해

- 설비 교정 원리 이해 (발란싱, 얼라인먼트)

 

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가속도센서2 (Accelerometer; 가속도 비례출력 진동센서) 작동원리

가속도센서2 (Accelerometer; 가속도 비례출력 진동센서) 작동원리

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Accelerometer(가속도센서)는 변위를 시간의 변수로 두 번 미분한 가속도를 직접 측정할 수 있는 Transducer(변환기, 센서)이다. 이 가속도는 지구에서 기본적으로 중력가속도1G(9.8m/s²)로 잡아당기고 있으며 이를 측정하는 센서로 DC를 측정할 수 있는(운동과 진동을 모두 측정) 가속도센서를 제외한다면 ‘Accelerometer란’ 대체로 AC의 측정(진동, Vibration)이 가능한 범용적인 ‘진동센서’를 의미한다고 할 수 있다. 이 가속도 진동센서의 작동원리를 살펴보자.

Accelometer의 작동원리(압전효과)

가속도 진동센서는 Piezoelectric, Capacitive, Resistive - Strain Gauge, Servo, MEMS, wire potentiometer, Variable Inductance, Fiber Optic 등 다양한 원리와 방식으로 가속도와 비례하는 전하량을 출력할 수 있으나 그 중에서도 압전효과(Piezoelectric)에 의한 방식의 가속도계가 가장 범용적으로 많이 사용되고 있으므로 ‘Accelerometer’란 압전형 진동센서라고도 할 수 있다. 이 Piezoelectric 방식의 가속도센서가 대표할 수 있다고 말할 수 있는 이유는 고주파 선형성도 좋지만 저주파도 계측기가 허용하는 한 측정이 가능하도록 센서의 선택사양이 가능하며 다른 종류의 센서에 비해 견고하고 가격이 비교적 저렴한 편이며 크기도 작은 것을 선택할 수 있으므로 설치와 측정이 편리하기 때문이다.

압전형 가속도계의 원리는 압전형 물질(Crystal소자, 압력과 전하량간의 관계가 가속도와 비례함)의 상부 혹은 측면에 가속도에 반응하는 질량을 부착하게 되고 이 질량의 움직임은 압전소자에 압력을 주게 되므로 이 때 발생하는 압전형 물질로부터 발생하는 전하량을 이용한다. 이 압전효과를 발견하고 시연한 Curie형제의 이름을 따서 ‘퀴리효과’라고도 한다. 또한 이 작용을 거꾸로 시행하면 전기를 주고 진동을 발생시킬 수도 있으며 압전식 가진기(Shaker)의 원리가 된다.

압전소자는 자연석(Quartz crystal)을 사용하기에는 품질이 좋지 않고 아름다우므로 보석류로 사용되며 대부분 Polling처리(결이 한쪽으로 진행되도록 극성화)를 하고 가공한 합성석(Piezoceramic)을 사용한다. 이 Piezoceramic은 압력에 반응하므로 센서내부의 배치방법에 따라 압축형, 전단형, 휨형 등 다양하게 설치하여 제품화하게 되는데 견고하고 정확한 값을 내기 위해서 삼각형의 전단방식(Tri-sheard)같은 복합형 설치방식이 사용되기도 한다. 그 밖에도 내부에 증폭회로(ICP, IEPE), Ground 노이즈차단(Isolated), 3축방향센서 등 다양한 조립공정 등이 투입된다. 이러한 공정은 실제로 일일이 사람에 의한 수공정에 의해 정밀하게 가공하고 교정하므로 크기에 비하면 가격이 싸지는 않은 편이다.

전세계의 수요층과 시장에 공급할 수 있는 Main 공급사는 미국의 PCB(IMI), B&K, Endeveco, Wilcoxon, CTC, Matrix와 독일의 Kistler 등을 말할 수 있다
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진동센서, 가속도센서, Acceleration, Accelerometer, 압전효과, 압전소자, Piezo