VISOPE-진동소음음향방출분석-진단모니터링-한국CBM

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 결함, 전자기적결함 그리고 유체관련결함을 알아내기 위해서 용이하게 사용된다. 초기의 의도는 진동신호를 통해서 어떠한 규칙성이 기계의 결함과 관련이 있을 것이라는 것에서 출발하였을 것으로 추측하지만 사실 대부분 차수분석의 근거가 되는 규칙은 물리적으로 설명이 될 수 있다. 이를 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 있다. 아래의 표는 기계적 결함에 관련된 차수분석의 규칙을 요약해 놓은 것이다. 그러나 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, 1/2,1/3,1/4…X	bolt이완,
Eccentricity	1X	Balancing 후 반경방향 중 한쪽 방향만 감소,
Distortion	1X, GMF, 2Lf	Soft foot, 불균일온도분포, Balancing & Alignment어려움.
Rub	1,2,3,…X, 1/2,1/3,1/4…X	Looseness와 유사, 윤활
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 =(Nf/2) [1+(d/D) COSΦ] BPFO = (Nf/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, 진동주파수, 기계적결함

스펙트럼 진동계 TPI

보급형 스펙트럼 진동계 TPI9080

(ISO진동평가+스펙트럼측정+데이타경향관리용)

기술검토사항-사용자관점…….

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

Key word

스펙트럼까지 저장할 수 있는 TPI진동계를 사용하세요. 진동평가는 주파수범위가 ISO에 정의되어 있어요 (10Hz~1000Hz).

온도측정과 무선측정까지 되었으면 어떨까?

Model: TPI9080

현장계측용, 진동평가용, 설비관리용

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2019년 4월 13일 토요일

CBM & PdM의 목적

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‘기계의 건강상태를 파악한다.’, ‘설비의 결함을 조기에 검출한다.’ 등에 관한 이슈는 최근에도 과거 30년 전부터도 설비보전관련컨설팅 기업에서는 중요한 화두였다. 이 말에서 하려는 분야는 ‘상태기반보전(Condition Based Maintenance, CBM)’과 ‘예지보전(Predictive Maintenance, PdM)’에서 시작된 것으로 어떤 목적을 향해 가야 한다는 것을 지속적으로 표현하고 있다. 그 것은 다음의 두 가지, ‘위험방지’와 ‘이익창출’로 그 목적의 시작과 끝이 모두 부합하게 된다. 메인트넌스는 위험을 대비하기 위해 사전/후에 진행하는 정비이며 또한 자산모니터링(Asset monitoring)을 하는 것을 보면 알 수 있듯이 위험한 상황을 대비할 뿐만 아니라 기업의 이윤을 늘리는 매우 중요한 프로세스라 할 수 있다.

CBM과 PdM의 목적은 ‘위험의 예방과 이익의 창출’이다.

유지보수(maintenance)는 설비를 운전이 가능한 상태로 항상 유지하고, 고장(Failure)이나 결함(Fault) 등을 회복하기 위한 조치 및 활동이므로 계획도 포함하기 때문에 Repair(수리)와 구분한다. 그래서 이 활동을 가장 최적으로 활용하기 위한 선진 프로세스로서 CBM과 PdM이 있는데 이 두 가지 기법의 차이는 ‘상태기반’과 ‘예측기술기반’으로 같은 목적을 가지고 있다고 할 수 있다. 그 목적은 바로 ‘위험방지’와 ‘이익창출’이다.

위험방지를 위해 정비를 한다는 것은 당연한 원리로 조기에 결함을 방지하여 사고를 방지해야 하는 수송기계, 안전설비, 파괴관련산업기계 등에 매우 필요하다. 그래서 여기에 각종 센서를 설치하고 상태를 파악하여 조기에 감지할 수 있는 알고리즘을 구성하여 알람을 발생하는 것이 기본 원칙이다.

이익창출을 위해 정비를 한다는 것은 약간 어색할 수도 있지만 선진국에서 수 십 년 전부터 수행하고 정착된 정비의 목적(Asset Management)이다. 세부적으로 설명하자면 상태를 파악하고 결함을 관찰, 파손을 예측하게 되면 ‘과잉정비의 예방’, ‘생산성과 가용성의 증가’를 가져오게 되고 설비가 신뢰성을 가지고 정지 없이 지속적으로 생산한다면 그 것을 큰 이익(Profit)으로 재 생산할 수 있다는 의미와 부합하게 된다.

따라서 상태기반과 예지기술기반 정비의 목적을 단순히 위험을 예방할 수 있는 조기결함검출에만 국한할 것이 아니라 자산의 관리, 즉 이익창출에 목적이 있음을 반드시 이해하여야 한다.

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키워드	PDM, 예지보전, 메인트넌스. 설비보전, 예방보전, maintenance, CBM

진동소음 및 측정기술 전문컨설팅 한국CBM

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진동과 소음 기타 그 밖의 대상의 상태를 의미하는 물리적인 특성의 측정에 관한 기술적인 문제로 고민이십니까? 직접 측정하기는 어렵고 선택하기도 쉽지 않습니다. 이러한 어려운 물성측정에 관련된 문제는 감시시스템 및 진동소음 등 측정진단장비 선택, 교육과 예측진단/진동 분석체계요구, 소음대책 등 다양한 곳에서 우리에게는 피할 수는 없고 해결해야 하는 문제입니다.

여러분의 어려운 점이 무엇인지 알고 있습니다. 고장의 원인을 밝히고 최적의 대책을 세우도록 도와드리겠습니다.

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

1. 진동진단 기술지원, 진동측정기술지원, 소음진단 기술 지원 및 측정

2. 각종 상태물성 측정법개발, 신호처리 및 Featuring 파라미터 추출지원

3. 기계 진동진단 관리대행 (연간계약-정기측정-정기보고서)

4. 대책설계 지원 (진동대책, 소음대책), 최적 구매 정보 지원.

5. 보고업무 지원(Report)

6. Trouble Shooting 진단 지원(원인해석)

7. 진단부서의 조직 및 결과지표 셋업.

8. 전체 생산설비의 평가(Assessment), 설비 진동관리 및 평가기준 등의 셋업.

9. PDM측정기술 및 측정주기 셋업, 모니터링시스템 최적설계 기술지원.

10. 공동기술개발 및 설계.

11. 고성능 장비대여

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

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키워드	진동소음교육, 계측, 진동소음컨설팅, 진동소음진단, Pdm, CBM

2019년 4월 6일 토요일

압축기(Compressor)-결함유형4-Screw compressor관련 문제들

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컴프레샤 중에서 가장 시끄럽고 진동 때문에 구조적인 문제가 있는 종류는 왕복동(Reciprocating)일 것이나 구조는 작지만 방음시설(Enclosure)없이 가동하기에는 너무 고주파이며 큰 소음을 내는, 진동문제가 잦은 종류는 단연 스크류(Screw)일 것이다. 스크류식 압축기는 겉보기에는 엔클로져로 덮혀 있어서 파이프가 연결된 사각박스이지만 많은 기어와 베어링, 파이프으로 구성된 복잡한 그리고 진동이 많은 압축기의 형식이다. 여기서 발생할 수 있는 진동의 원인은 어떠한 것이 있을까?

Compressor결함진단- 로터리 스크류 컴프레샤

로터리 스크류 압축기(Rotary screw compressor)의 진동문제라고 하면 아마도 가장 복잡한 기계진동이라고 해도 과언이 아닐 것이다. 기본적으로 2단 이상으로 구성되어 있고 큰기어(Bull gear)는 모터에 연결되어 구동축이 되고2개의 작은 기어(Pinion gear)기어와 맞물려서 돌아가고 각 피니언기어는 압축기의 짝이 될 ‘암lobe(스크류날개)’가 부착되어 있는 구조이다. 피니언기어의 반대측에는 각 lobe의 맞물림을 맞추도록 타이밍기어가 설치되어 ‘수lobe’를 움직인다. 이러한 수lobe와 암lobe로 구성된 짝은 같은 주파수로 회전할 필요는 없으므로 2단으로 구성되어 저압, 고압을 컨트롤 한다.

로터리 스크류 압축기에 설치된 모든 기어는 GMF(Gear mesh frequency)가 생성되므로 이 때 발생하는 4가지 종류의 GMF를 살펴보면 다음과 같다.

1. 불기어와 저압 수 피니언기어의 GMF

2. 불기어와 고압 수 피니언기어의 GMF

3. 수 저압타이밍기어와 암 저압타이밍기어의 GMF

4. 수 고압타이밍기어와 암 고압타이밍기어의 GMF

컴프레샤의 설계에 따라 다르지만 모든 기어맞물림주파수(GMF)는 각기 다를 수 있고 그들 모두가 진동문제를 가질 수 있다. 따라서 분석자는 컴프레샤의 제원(기어이수, 각 축의 회전수 등)을 알고 서로 진동이 중첩되지 않는지를 확인한다.

압력맥동은 ‘lobe’의 맞물림접촉에 의해서 발생하는데 이러한 펄스는 각 축의 회전수에 lobe의 개수를 곱한 값과 같다. 이를 펄스주파수(pulse frequency)라고 부르는데 컴프레샤의 각 단에서 생성되고 다시 컴프레샤의 설계마다 다르지만 저압펄스주파수와 고압펄스주파수로 서로 달라서 구분될 수 있다. 이러한 펄스 주파수는 컴프레샤가 공기를 압축하기 때문에 발생하는 구조이다. 즉, lobe의 고회전 때문에 펄스주파수는 펄스필터나 서지 챔버 등으로 감소시킬 수는 없다.

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키워드	압축기의 진동진단, 스크류압축기, lobe, GMF, 펄스주파수

모니터링시스템 컨설팅

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생산설비의 자산관리 및 스마트팩토리를 대상으로 하는 모니터링시스템의 계획을 위한 제안!

(Vibration Monitoring System, Condition Monitoring System, Predictive, Condition Based Maintenance)

1. 온라인 모니터링 도입문제로 고민이다. 직접 선정하기 어렵다. 검토자료를 같이 준비해 주면 좋겠다.

2. 우리 설비의 특성에 맞는 상태기반 모니터링을 설계하고 싶다.

3. 적절한 예산에 맞도록 온라인 모니터링 설계가 필요하다.

3. 전문용어에 대한 이해와 교육 그리고 지속적인 유지보수조건은 어떤 곳이 좋은가?

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

1. 온라인 모니터링 시스템 설계, 견적, 예산분석, 리포팅, 구매대행.

2. CMS, VMS, CBM, PdM 최적 설계조건 검토(센서, 유무선통신배선, DAQ, S/W)

3. CMS, VMS, CBM, PdM 최적 운영 대행(유지보수, 교육, 운영, 보고, ROI)

4. CMS, VMS, CBM, PdM 최적 데이터 후처리(Big data, AI, Smart factory, IoT)

5. 전체 생산설비의 평가(Assessment), 설비관리 및 평가기준, 측정주기 등 셋업

6. 설비진단 기술 지원(계획, 측정, 분석, 진단)

7. 설비진동진단 관리대행 (연간계약-정기측정-정기보고서)

8. 공동기술개발 및 설계.

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

2019년 3월 23일 토요일

철도의 진동

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누구나 인정하듯 의례 그런 줄 알고 있다. 철도는 진동이 많다. 자동차보다 선박, 항공 같은 다른 수송기계 중 진동이 제일 심하다는 것은 자연감지 능력만으로 알 수 있다. 그 이유는 고체와 고체간의 마찰 및 충격이 아주 잘 발생할 만큼 속도와 중량이 크기 때문이다. 발생원도 차체에서 발생하는 것과 차륜과 레일의 충격에서 발생하는 것의 두 가지로 나눌 수 있어서 소음발생원보다는 적지만 강력한 가진력을 가지고 있다.

철도 가진력(동력부와 차륜-레일부)

철도차량에서 발생하는 가진력은 철도차량 실내 또는 기계의 건강측면에서 느낄 수 있는 것으로서 다음과 같은 원인을 들 수 있다.

1. 탄성재료(공기스프링, 고무, 금속스프링)을 거치고 억제된 차륜-레일충격진동 (30~60Hz)

2. 구동모터 및 감속기 진동(1~60Hz, 1000~2000Hz)

3. 에어컨 및 환기팬 진동(1~200Hz)

4. 변압기 및 전기기인 진동(60~500Hz)

5. 기타 이음부의 마찰진동(1~10Hz)

위의 원인은 실내에로 전달이 되어 사람의 불편함과 기계수명에 영향을 준다.

둘째로 철도차량의 차륜이 레일 위를 지나갈 때 발생하는 것으로 위의 5항을 구체화 할 수 있다. 이 진동은 실내와 인근 구조물에 전달된다. 고유주파수 (0.5~1Hz)를 가진하며 일반개활지 통과 시 철도차량으로부터 R파(10Hz이하 표면파)로 전달되며 도심지 지하철은 30~150Hz의 P파, S파로 전달된다.

1. 레일간 이음부, 용접부, 분기부 등의 불연속구간

2. 레일의 수평또는 수직방향의 뒤틀림, 레일강성의 불균일, 레일지지기반의 침하(단차)

3. 차륜평면화(Wheel flat, 편마모), 차량자체결함

4. 열차들간 중량차이

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키워드	철도진동, 수송기계진동, 진동측정, 온라인 모니터링시스템, VMS, trend