계측편람- 설비진단전문가용 FFT진동+발란싱 EI Digivib MX30

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가속도센서8 (3축 진동가속도센서의 장단점)

가속도센서8 (3축진동센서)

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진동을 측정할 때 사용하게 되는 가속도센서(Accelerometer)는 측정방향이 정해져 있으므로 측정할 때 원하는 방향으로 센서를 배치하여 측정하여야 한다. 상향인지 하향인지는 크게 중요하지 한다. 왜냐하면 진동은 반복하고 상대적인 움직임을 알기 위한다면 어차피 동시에 측정하는 2개 이상의 센서를 이용해야 하기 때문이다. 이 때 위상(phase)의 개념이 추가로 요구될 뿐이다. 그러나 단축진동센서(single axis)에 비해서 3축 진동센서(triaxial)는 말 그대로 3축의 진동크기를 동시에 측정할 수 있는 능력을 가진 센서를 의미한다. 측정이 용이하고 빠른 시간에 모든 방향의 진동을 파악할 수 있을 것이다.

Triaxial Accelerometer의 장단점

3축(Triaxial)이란 서로 직각인 Z, X, Y방향(회전설비의 진동진단의 경우 H, V, A방향)의 각 3차원 직각방향으로 설명된다. 각 방향의 축(axis)은 서로 90도의 초기위상차이를 보이며 3축 진동가속도센서는 각 방향 진동 가속도량을 voltage로 각각 출력한다. 따라서 3축 진동센서는 다음과 같은 장점이 있다고 할 수 있는데

우선, 첫째로 동시에 각 방향의 진동을 측정할 수 있다. 이 것은 각 축 방향의 진동을 다른 여러 개의 센서로 또는 다른 시간대에 순차 측정할 필요 없이 동시에 측정하므로 당시의 동시상태를 입증하고 측정시간을 단축할 수 있다.

 

둘째로 부착이 불가능한 위치의 방향을 측정이 가능하다. 수직, 수평, 축방향(Z, X, Y)중에서 구조의 모양 및 측정위치의 위험성 때문에 측정하기 못하는 방향의 진동량을 측면방향에서 대체 측정할 수 있으므로 매우 편리하고 데이터 축적에 부족함이 없다.

셋째로 센서와 케이블이 간소화된다. 3개의 센서와 각 케이블의 연결과 나열(포설)은 다채널로 여러 개의 진동신호를 측정시 매우 복잡하나 3축 센서는 1개의 센서와 1개의 케이블(끝단에서 각각 분리)로 구성되므로 매우 편리하고 간소하다.

 

반면에 3축 진동가속도센서는 우선 단축센서의 3개를 모두 합친 가격보다 최소 2배 이상 높고 단축센서의 평균 고장확률기간(MTBF)의 제조사 권장 3년에 비해 3축의 경우 1년으로 단축되어 권장된다. 그러나 사실 Piezo타입 가속도센서는 생각보다 견고하고 내구성이 낮지 않아서 쉽게 고장 난 상태를 확인하긴 쉽지 않다. 미래에 자이로센서처럼 6축 진동측정이 가능한 센서의 출현도 멀지 않은 것 같다. 그리고 3축으로 구성된 변위센서나 속도센서도 있으면 좋겠다라는 생각을 한 적이 있으나 불가능할 것 같은 것이 바로 가속도센서를 다양한 기능이라고 부르는 이유인 것일 것이다.

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진동, 설비진단분야 교육용 시뮬레이터, 한국CBM

진동, 설비진단분야 교육용 시뮬레이터, 추천 전문사 한국CBM

진동시험, 특히 회전기계의 진동을 분석하려면 적절한 신호를 발생시키는 시뮬레이션 장치가 있어야 합니다. 또한 진동을 낮추기 위해서 사용하는 필드발란싱도 가능하여야 합니다. 더 좋고 비싼 트레이닝 기계도 있지만 또한 수입품도 있지만 국내에서 만든 제품도 있네요. 추천합니다.

  

1.진동시뮬레이터는 수입해야 하는가? 직접 만들면 어떨까?

2.직접 만들기에는 귀찮고 적절한 가격대만 있으면…

3.발란싱도 하고 싶고 회전속도 변경하고 싶고,

4.이동하기도 쉽고, 220V로 ..

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자유진동과 자유도

자유진동과 자유도

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자유(freedom)라는 단어로 사용되는 공학용어는 좌표각(degree)과 같이 사용되어 물체의 운동 및 진동현상을 수식적으로 표현하기 위하여 사용된다.  특히 진동에서는 진동하는 물체를 변위, 속도, 가속도의 진폭과 주파수로 표기할 좌표가 있어야 하는 데 이때 진동의 ‘자유도(degree of freedom)’가 사용된다.  자유는 고유(Eigen value)와 같다고 생각한다. 왜냐하면 고유한 특성을 내는 상태는 자유 그 자체이기 때문이다.

자유도(DOF) & 자유진동(Natural vibration)

계의 거동을 표현하는 좌표의 수를 ‘자유도’라고 한다. 하나의 점(spot)은 3개(x, y, z축)의 자유도를 갖고 자유로운 공간의 강체(rigid body, 각 자유도간에 서로 연성이 없는 물체)는 6자유도(각축 + 각회전방향)의 자유도가 존재한다. 마지막으로 탄성 연속체(Continuous)로서 이는 무한개의 자유도를 갖는다. 이때 각 자유도는 고유진동수와 진동모드를 소유하게 되는데 고유벡터가 그려지는 이유가 된다. 평면에 그리는 한 방향 질량-탄성 진동계의 경우에는 1개의 질량당 1개의 고유주파수가 있다고 할 수도 있다.

반면에 ‘자유진동(Free vibration, natural vibration)’은 강제진동(forced)과 대치되는 용어로서 초기외력이 제거된 상태의 질량과 탄성으로 자유롭게 움직이는 상태의 진동을 말한다. 이는 지속적인 가진이 가해져서 가진력과 고유계(관성력, 감쇠력, 탄성력)가 조합되어 나타나는 강제진동(Forced)과 구분된다. 자유진동의 상태의 주기는 고유하며 이때의 반복 주파수가 바로 ‘고유주파수’가 된다. 그러나 강제진동의 주기는 강제주파수이며 이 주파수와 계가 지니고 있는 고유주파수와 일치했을 경우에 ‘공진(Resonance)’이 발생한다.

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계측기술검토-보급형 스펙트럼 진동계 TPI9080(ISO진동평가+스펙트럼측정+데이타경향관리용)

계측기술검토-User의 관점

 

 

보급형 스펙트럼 진동계 TPI9080

(ISO진동평가+스펙트럼측정+데이타경향관리용)

 

검증추천	나쁨	별로..	쓸만함	권장수준	자랑할 정도
다양한 기능				0
출력과 성능				0
동종 가격대					0
사용이 쉽다					0
외관 및 편리				0

 

Key word 제발 스펙트럼까지 저장할 수 있는 TPI진동계를 사용하세요. 진동평가는 주파수범위가 ISO에 정의되어 있어요 (10Hz~1000Hz). 온도측정과 무선측정까지 되었으면 어떨까? 가격이 비싸지겠지?

Model: TPI9080 현장계측용, 진동평가용, 설비관리용

 

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진동센서의 종류와 진동진폭단위의 관련성 (변위, 속도, 가속도)

진동센서의 종류와 진동진폭단위의 관련성 (변위, 속도, 가속도)

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진동의 단위가 선택되었다면 다음으로는 적절한 센서를 선택해야 한다. 우선 측정하고자 하는 위치에 접촉부착이 가능한지 또는 부착방법이 적절한 지를 확인해야 한다. 만약 고주파(5000Hz이상)일 경우에는 자석식의 부착방법은 적절하지 못하며 축의 거동을 측정하고 싶었다면 접촉식센서는 곤란하다. 또한 속도를 측정하려 했는데 동전식 속도센서를 사용하여 5Hz를 측정한다면 증폭된 오류신호를 얻게 된다. 이러한 이유는 센서를 선택함에 있어 각 센서의 특성이 진폭대역, 주파수대역, 공진대역 등에 따라 다르기 때문이다

변위, 속도, 가속도 센서의 선택

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각 단위별로 출력전압 또는 전류가 비례하므로 단위의 선택은 센서의 선택과 크게 다르지 않다.
설비를 진단하고 상태를 감시하는 용도로 주로 사용되는 센서는 슬리브베어링으로 지지된 축(shaft)의 거동을 비접촉으로 직접 측정하는 Eddy current방식의 변위센서(Proximity)와 구름베어링으로 축의 진동이 전파되어 베어링하우징 외부에서, 접촉으로 간접 측정하는 Accelerometer나 그리고 전원이 필요 없이 작동하는 속도센서가 있다.  그러나 속도센서는 아주 정밀하지만 상하주파수에 고유주파수가 있어서10~1000Hz범위에 한정되는 약점이 있으므로 변위센서와 가속도센서가 많이 사용되는 이유이다. 이 것은 센서를 활용하여 진단하거나 모니터링 장비를 제조하는 기업에서 주로 사용한 시스템의 구성요소 중의 하나로서 제조사가 특정한 원리에 맞는 센서를 선택하였으므로 제조사는 이에 대한 공학적 근거도 많이 축적되어 있어야 하고 측정에 대한 신뢰성도 검증이 필요하기 때문에 공학적 수준이 학계보다 상당히 깊은 경우도 많다.

어쨌든 변위센서를 변위센서라고 부르고 가속도센서를 가속도센서라고 부르는 이유는 각 센서별로 각 진폭단위에 비례하는 전기출력을 발생하기 때문이다. 예를들면 가속도센서로 가속도진동을 출력하고 두 번 적분하여 변위로 변환한 값은 정확하지 못한 이유가 있기 때문에 가속도진동은 가속도센서로 측정하는 것이 기본이다.

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