진동과 소음의 기본 3대 그래프
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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 이루는 것 보다는 현장에서는 진동과 소음 때문에 고통스럽고 큰 물질적 피해가 있거나 있을 수 있다. 그 한 가운데 진동문제가 있으므로 우리는 결국 데이터(그래프)를 잘 확인하고 해석할 수 있어야 한다. 여기서는 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)는 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 1초, 1분, 1시간 등 진동량을 평균화하여 1개월, 1년, 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. 이 3가지의 그래프는 진동을 분석하여 문제를 파악하거나 설비의 상태를 관리한다면 반드시 알고 있어야 한다. 이를 서로 비교하여 설명하였다.
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구분
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시간파형
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주파수선도
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경향그래프
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혼용
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Waveform, time파형
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Spectrum, 주파수그래프
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Trend, Time history, 추이그래프
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용도
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순간진동패턴분석, Raw data, 충격과 정현파의 구분, 비대칭과 대칭의 구분, Raw data이므로 어떤 그래프로도 후처리(FFT)하여 재 표현 할 수 있으나 저장공간이 부족.
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회전기계진단, 파수분석(Order analysis), 저주파와 고주파의 구분, 이산파와 광대역파의 구분, 기계와 전기와 유체의 구분, 동기와 비동기(Nonsync)의 구분, 기계요소 각 성분의 파악
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상대비교(과거와 현재), Alarm설정의 보편적 기준선도, 상호비교(A와 B의 비교), 수명 및 교체의 예측, 과거의 기록열람.
주로 Overall(All pass)의 진동량을 감시함.
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예
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다채널 계측기로 기계의 진동을 1시간동안 측정하여 Raw data를 확장자 ‘wav’로 전달하다.
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스펙트럼 분석을 통해 펌프 베어링의 결함원인과 위치를 찾아 수리 및 교체하다.
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알람이 초과하여 Trend를 보았더니 과거의 3배를 기록하여 분석지시를 내리고 정비준비를 한다.
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선도
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이 밖에도 분석을 위해 사용되는 그래프는 다양한데 많이 사용되는 것으로 Orbit(궤도선도), Waterfall(폭포선도), shaft centerline(축중심선도), Full spectrum, Nyquist선도, Coherence선도, Cross phase선도, profile선도, Polar plot, Octave(1/1, 1/3), Bode plot, 등 이 있으며 이를 모두 해석할 수 있다면 진동을 모두 읽을 수 있다는 것이다. 하지만 이 것으로 기계가 아픈 곳을 모두 안다는 것은 기계의 원리와 정비를 알지 못하므로 같지는 않다. 그래서 기계진단, 진동분석이 쉽지 않은 것이다.
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진동, 진동그래프, 스펙트럼, trend그래프, spectrum, 차수분석,
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