2020년 3월 6일 금요일

회전자(Rotor)의 고유진동수 (양단 단순지지로 고정된 회전자의 고유진동수 추측방법)

회전자(Rotor)의 고유진동수 (양단 단순지지로 고정된 회전자의 고유진동수 추측방법)
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양단 단순지지 구조는 양단으로 지지되어 가동하는 대부분의 회전기계(터빈모터펌프, Roll)에서 사용되고 있는 구조이며 외팔보 구조보다 16배나 높은 굽힘강성을 가지고 있으므로 안정적이며 설치와 해체가 비교적 자유롭다또한 굽힘 이외에 비틀림 동하중도 발생할 뿐만 아니라 질량의 상승에 따라 축(shaft)이 휘면서 공전(whirl)하기도 하며 회전속도가 증가할수록 고유주파수가 변동하기도 한다.  


회전자의 강성과 고유주파수
양단 단순지지 구조 보(Beam)의 굽힘강성은 집중질량이 가운데에 배치된 회전자(Rotor) 구조로 모델을 단순화할 수 있으며 그 수식은 k=48EI/L³ (E:종탄성계수, I:단면2차모멘트, L:보의 길이)로서 단면의 형상과 재질 그리고 가장 많은 영향을 받는  횡방향 단순지지 봉의 길이로 나타날 수 있음을 확인할 수 있다따라서 고유진동주파수는 강성에 비례하고 질량에 반비례함을 항상 잊지 않아야 한다그러나 봉(Shaft)의 질량을 감안할 경우에는 횡방향 탄성계수는 (EI/A)이며 1차모드에 대한 고유각주파수를 계산하면 다음과 같다.
Rotor의 대부분의 형태는 원형이므로 (I=πd/64)의 형태를 가지고 종탄성계수(E)는 재질의 특성값이고 보의 길이(L)를 조절하는 방법으로 베어링 서포트(지지대)의 위치를 조정하는 방법을 선택하게 된다고유주파수를 상승시키는 또 다른 방법인 Rotor자체의 질량을 증가시키는 것으로 균등하게 질량이 분포하는 회전체의 경우에는 가운데 모두 분포(집중질량)하는 것처럼 전체질량의 대략1/2m(확인필요)로 재계산을 해주어야 한다.

그런데 여기서 Rotor시스템만의 특이한 점은 첫째회전시에는 회전자 전체 질량의 물성치는 없어지게 되고 불평형된 질량의 물성치만 남게 됨을 명심하여야 한다둘째회전자의 변위는 대부분 베어링 하우징에 장착된 변위센서로 측정하게 되므로 rotor의 축의 하우징에 대한 상대변위를 측정한다는 것셋째회전자는 임계속도에 이르면 축이 휘면서 공전의 방향이 역방향(Backward whirl)으로 바뀐다는 것넷째회전자는 고속회전시 감쇠비가 변동하고 감쇠고유주파수가 변동한다는 것다섯째, Balancing할 때 질량 중심점(Heavy spot)과 진동 중심점(High spot)의 차이인 ‘System lag’을 이해하고 적용해야 한다는 점 등이며 이것은 ‘Rotor dynamics’에서 자세히 학습할 수 있다.

참고로 비틀림강성은 GIp/L로서 (G:체적탄성계수, Ip:단면2차 극모멘트πd/32, bh³/6) 으로 나타낼 수 있다자세한 내용은 재료역학(Static, 정역학)을 참조하라또한고유진동수(외팔보)를 참조하라.

 키워드
고유주파수단순지지보동하중, Beam, Rotor dynamics

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적용사례- 진동비디오 기술-DragonVision-EI

적용사례진동비디오 기술-DragonVision-EI
진동이 발생하고 있는 기계구조건물 등을 진동 동영상으로 볼 수 있습니다. 간단한 동영상 촬영만으로도 진동을 볼 수 있습니다측정기술 전문기업 AST에서 사용하는 DragonVision기술로 진동을 카메라로 촬영하여 저장하고 화면에 보이는 진동을 분석하고 문제점을 찾을 수 있습니다.


진동 비디오 편향기술 Dragon Vision
인간은 관찰력은 뛰어나지만 눈과 손은 실제로 기계보다 둔감할 경우가 많다진동현상도 정지된 것처럼 보이지만 실제로 아주 빠르게 움직이고 있습니다이 것을 이용한 것이 바로 Dragon Vision™
Video Deflection Technology는 진동 분석에 대한 많은 연구의 미래가 될 것을 약속합니다전자 장치가 발전함에 따라 예측 유지 관리의 새로운 기술도 향상되며 비 침습 진동 분석 의 경우도 마찬가지입니다 . 우리는 우리 자신의 포켓 핸드폰으로 카메라로 진동을 측정 할 수 있다고 상상하지 못했습니다비디오 편향의 경우도 마찬가지입니다.이 놀라운 기술에 대해 조금 더 설명합니다.

 그렇다면 비디오 편향 기술이란 무엇입니까?
Video Deflection Technology는 소비자 급 휴대 전화부터 분석 소프트웨어와 결합 된 고가의 전문가 급 카메라에 이르기까지 최신 저속 카메라 기술을 활용하여 미세 움직임을 식별하고 인식 할 수 없는 비디오 내에서 움직임을 증폭시키는 진동 분석 방법입니다.
가속도계를 대상 위치로 대체하는 비디오 편향
Video Deflection Technology 소프트웨어는 알고리즘 조합을 사용하여 관심 있는 대상 영역을 찾습니다대상 비디오 프레임 내에서 식별 된 각도 및 색상 차별화를 기반으로 이 기술은 프레임 간 대상의 이동을 비교합니다실제로 이 방법은 전통적인 가속도계를 사용하지 않고도 수천 개의 진동 분석 측정 지점을 생성 할 수 있습니다.

단계 : 대상 식별
정적 영역과 대상 비교
측정 대상 위치가 식별되면 대상 이동과 식별 된 정적 영역 이동을 비교하기 위해 정적 영역을 식별해야 합니다.

단계 : 타겟을 정적 포인트와 비교
비디오 편향 기술의 반복성 및 신뢰성
반복 가능하고 신뢰할 수 있으며 NIST 추적 가능 교정 비디오 편향 기술은 사용자가 신뢰할 수 있는 편향 모델과 매우 정확한 점 기반 진동 분석 데이터를 설정할 수 있도록 3 가지 교정 방법을 제공합니다.
기본 형식 교정 – 지정된 위치에서 비디오 녹화와 동시에 가져 오는 기존 가속도계의 동기식 진동 분석 신호를 사용합니다이 방법은 진동 데이터를 비디오와 동기화하여 제시된 데이터를 가장 정확하게 표현합니다.
RMS 값 교정 – 지정된 위치와 함께 단일 참조 x / y 변위 값을 활용하여 이 방법은 제시된 데이터의 두 번째로 가장 정확한 표현을 제공합니다.
거리 교정 – 비디오 프레임 내 두 위치 사이의 거리를 식별하고 모델 전체에서 스케일 된 거리를 기준으로 변위 / 질량 전달을 계산합니다.

단계 : 사용 가능한 최상의 교정 방법 선택
지배적 인 강제 주파수 식별
루킹 글래스 기법은 지배적 인 강제 주파수를 식별하여 적용 가능한 대상의 위상 시뮬레이션을 완료 할 수 있습니다.

단계 : 주요 강제 주파수 식별

단계 : 적절한 경우 단계 확인
모션 감지 분석 방법
위상 시뮬레이션 방법을 사용하면 가장 관심 있는 영역을 식별하기가 어려울 수 있습니다따라서 모션 감지 기능은 후 처리 된 비디오에서 가장 많이 변위가 나타나는 영역을 식별하고 색상을 지정합니다.

단계 : 동작 감지 도구
비디오 변형 – 모션 애니메이션 증폭 모델 생성
비디오로 적용 가능한 대상의 모션을 증폭시키는 비디오 편향 모델 생성은 모션 배율 필드 내에서 매우 다이나믹한 결과입니다그렇게 하려면 전체 대상 범위의 모션을 증폭시킬 수 있습니다필터를 사용하여 필터 또는 여러 독립 범위를 기반으로 특정 대상 범위에 초점을 맞춥니다.

단계 : 필터 추가

단계 : 관심 영역 확대 또는 비디오 변형 모델 생성

다음의 용도로 사용
-      진동원 거동 및 분석 (자동차정유 중화학공장제지전력가스에너지시멘트공작기계식품제조전자생산조립생산자동차조선 관련 사업체로봇반도체)
-      진동진단설비진단 (Motor, Turbine, Pump, Compressor, Roll, Bearing, Fan, Blower, Generator, Paper, Petrochemical, Machine tool, Ship, Cement, Tire , Robot, Automobile, 건설현장학교연구소)

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2020년 2월 28일 금요일

승인시험의 절차

승인시험의 절차
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기준(standard)은 일률적이고 정확한 상태의 결과물을 지속적으로 산출하도록 맞추어 놓은 틀이라고 볼 수 있다이 기준은 제조상의 제품기준문서의 기준행동의 기준 등 다양하게 존재하지만 구조나 기계의 기준에는 진동에 대한 사항이 반드시 필요하므로 승인시험에서 항상 참조한다구조의 경우진동에 대한 사항은 주로 내진에 대한 것으로서 가동하지 않은 상태에서는 수치해석적 예측설계로 진행하며 작은 구조일 경우에는 실험을 통해서 결과를 구할 수도 있으며 반면에 기계의 경우는 대체로 시험을 수행하여 입증한다기계는 움직이는 상태에서 측정한 진동의 한계나 안정성 등을 승인시험 중에 포함하고 있으며 이 승인시험은 구매검사용역 등에 사용될 수 있다.

시험의 종류 및 승인시험(acceptance test)
시험계획에는 중요한 진동데이터의 누락이 없도록 시험목적이나 시방을 충분히 고려하여야 한다시험은 승인시험진동감시 및 진단진동특성시험으로 구분할 수 있는데 물론 진동계측에 정통한 작업자나 진동계측 진단자격을 가진 작업자로 하여금 수행되는 것이 승인 받은 결과의 기본이다.

종류
설명
승인시험
기계의 주문시방 등의 시방 혹은 규격에 근거하여 설정된 진동허용치의 만족여부를 판정하는 시험구매정기검사에 주 목적이 있음.
진동감시 및 진단
기계의 간이진단으로 이상유무를 판단하고 이상이 있으면 정밀진단으로 진행하여 이상원인을 규명설비를 관리, trouble shooting에 목적.
진동특성시험
위험속도공진배율진동응답고유진동수진동모드 등 기계의 진동특성을 조사제조구매안정성 검사 등에 주 목적이 있음.

승인시험은 주문시방 등의 시방에 기재되어 있는 진동허용치 및 시험방법을 기준으로 하여 실시한다시방 내에 기계진동을 평가하기 위한 측정으로서 진동수 범위측정량 및 진동크기 등의 측정파라미터측정위치기계지지방법운전상태계측장치 및 평가기준 등을 설정한다특히기계제조시의 공장에서 설치조건과 기계 사용시의 현지 설치조건의 차이에 의해 진동크기가 현저히 달라질 수가 있으므로 이러한 조건들에 주의할 필요가 있다주문시방 등의 시방이 없는 경우에는 관련된 규격 (ISO, API )에 따라 시험을 실시한다. API규격의 경우에는 기계의 진동크기뿐만 아니라 기계진동특성이나 설계파라미터에 관한 항목의 확인 등도 승인시험에 포함되어 있다예를 들면 미끄럼베어링으로 지지된 회전체의 위험속도나 위험속도에서의 진동크기 외에 공진배율에 관한 시험데이터도 승인시험에 포함되어 있으므로 주의를 요한다.

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키워드
승인시험진동규격주문시방

보급형 진동계(Vibration meter) 터치식(pen type), 무선식(wireless trend vibration meter)

보급형 진동계(Vibration meter)

터치식(pen type), 무선식(wireless trend vibration meter)



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관련 Tag
 진동교육진동계측기, TPI, 진동진단EI, phantom, wiser, acoustic cam, 가진기진동측정, RPM센서진동계무선진동계경향관리
다음의 용도로 사용
-      설비관리 (정유 중화학공장제지전력가스에너지시멘트공작기계식품제조전자생산조립생산자동차조선 관련 사업체)
-      설비진단 (Motor, Turbine, Pump, Compressor, Roll, Bearing, Fan, Blower, Generator, Paper, Petrochemical, Machine tool, Ship, Cement, Tire 기타 분야)
-      설비진단교육 이수자정밀FFT진단기 구매 보류자(난위도예산 등), 진동관련 각 부서별 구매필요. 1000개 설비이내 관리최적.

 특징
-      터치식 펜타입 진동계
-      최저가 보금형 펜타입 진동계
-      작동이 쉽고, LCD Display확인식
-      베어링 전용 엔벨로프 고주파진동
-      Hold기능자동전원꺼짐기능
-      True RMS측정 (가속도값)
-      선택사양변위-속도값 변환
-      사전예측 및 예지보전에 활용
-      현장 진동측정을 위한 최적설비관리 진동계

-      최저가 보금형 무선진동계
-      15미터 블루투스
-      모바일폰 앱 경향관리(android4.4)
-      Window시스템를 통한 경향관리(trend)
-      10시간 이상 충전식 배터리
-      최저/평균/최대값 표기 경향관리 s/w
-      True RMS측정
-      사전예측 및 예지보전에 활용
-      현장 진동측정을 위한 최적설비관리 진동계
-      Size:43x102mm, Weight:203g

2020년 2월 21일 금요일

모니터링시스템의 종류

모니터링시스템의 종류
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유지보수의 최적화와 위험관리를 목적으로 하는 모니터링시스템은 다양한 형태로 존재한다.목적에 맞게 최적의 센서와 경제적인 시스템으로 최고의 효과를 낼 수 있어야 투자하는 위치에 있는 관리자는 만족할 수 있다.무엇이든지 맞는 말이지만 성능이 좋다고 반드시 좋은 시스템은 아니며 가장 적절한 목적에 부합된 시스템이 가장 좋은 시스템이다.이번에는 현장에 존재하는 모니터링시스템을 기본구성요소와 용도에 따라 분류하여 보았다.

모니터링시스템의 구성요소별 분류
모니터링시스템의 기본적인 구성요소는 측정신호처리알고리즘진단과 알람 그리고 추이와 예측으로 구분할 수 있다이중에서는 일부 로봇이 또는 인공지능(AI)이 수행이 가능한 것도 있고 아직 그렇지 않은 것도 있다.각 요소에 맞추어 그 사용하는 곳은 어느 곳인지 온라인/오프라인을 구분하지 않았다.

종류
단계1
단계2
단계3
단계4
단계5
주요사용처
1
측정시스템
검사



정기검사(기계,구조)품질검사 (제조), 정밀검사,검사라인
2
측정시스템
신호처리알고리즘
진단


Trouble shooting(기계,구조제조), 민원,시험,문제해결원인분석
3
측정시스템
신호처리알고리즘
저장
관리
알람
설비자산관리(비위험분야 생산기계설비 장치설비분야), 상태기반유지보수(CBM), PLC-DCS
4
측정시스템
신호처리알고리즘
저장
검사진단
알람관리
설비자산관리,위험 및 사고예방검사 (발전,철도,항공,에너지), PLC-DCS, Trip모드.
5
측정시스템
신호처리알고리즘
검사 및 저장
예측

빅데이타 통계분석을 통한 예측(양불판정 품질 및 생산관리,금융,생활,교통치안 등)
6
측정시스템
신호처리알고리즘
검사 및 저장
진단과 알람
추이 및 예측
인공지능을 통한 위험도 및 설비수명예측(자산관리,사고관리,문제해결,품질관리), 고장예지,PHM분야


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상태모니터링설비진단, CMS, 설비상태 모니터링시스템진동모니터링, CBM

Tach RPM 타코센서, 펄스감지기, 회전수센서, 속도센서

Tach RPM sensor

타코센서펄스감지기회전수센서속도RPM센서


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 진동교육진동계측기, TPI, 진동진단발란싱, EI, phantom, wiser, acoustic cam, 가진기진동측정, RPM센서

다음의 용도로 사용
-      연구자교육자품질관리설비진단자격보유자진동계측장치 보유자전문센터보유사 진동분석가설비관리 2년이상 준전문가 이상급 활용온라인모니터링시스템의 이상진단용예측진단팀정비팀, Reliability설비보전팀공무팀생산지원팀시설팀설비진단엔지니어링컨설팅사
 특징
-      광학식 RPM측정센서
-      60~60,000RPM
-      TTL pulse 감지식, LED flash
-      레이져거리 (2~1500cm)
-      무게 50g
-      65(Length) × 25(width) × 25(High) mm
-      Power 4.5~5.5Vdc, 28mA
-      사용환경 -20 ~ 70 oC
-      고정지그 별도
-      경제적인 최저가격
-      절대위상 산출 기준신호
-      Trigger신호
-      다양한 현장에 활용(교정교육생산연구)
-       

2020년 2월 14일 금요일

분해능(Resolution)의 차이에 따른 스펙트럼의 예

분해능(Resolution)의 차이에 따른 스펙트럼의 예
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진동 스펙트럼그래프의 가로축은 주파수의 최소간극을 해상도라고 부르는데 LOR(lines of resolution)이라고 해서 라인수라고도 한다이 라인수는 주파수간 간격을 직접적으로 세분화할 수 있는 능력을 의미하므로 라인수가 높을수록 선명하게 표현할 수 있다그러나 라인수가 너무 높으면 측정시간이 길어진다고 할 지라도 전동기의 전기적인 결함을 찾기 위해 슬립주파수를 분석하거나 각종 비트(beat)주파수를 구분할 때 반드시 필요하다보지 못하면측정하지 못하면 고장을 분석하지 못한다.

라인수(LOR, 가로축의 분해능)
전기적인 결함을 분석할 때 중요한 기법 중의 하나가 진동주파수의 해상도분해능(resolution)을 높이는 것이다전원주파수를 따라가지 못하는 회전주파수 때문에 슬립주파수가 발생한다이 것은 대체로 1Hz이내가 될 때가 많으므로 이 작은 주파수들을 서로 구분해 낼 수 있으려면 최소한 두 주파수간의 차이보다 2배이상 작은 간격의 해상도를 가지고 있어야 하는데 실제로 윈도우(window)함수오차를 적용하면 그 보다 더 여유를 주어야 한다그래프를 보고 예를 들어 본다.



상세히 예를들어 설명하면 다음과 같다.
전기기인 진동주파수 60Hz 3580RPM으로 회전하고 있는 1X TS(59.66Hz)를 구분하여 분석하려면 적어도 최소주파수간 간격(Bw) 0.34Hz 0.5배는 되어야 한다또한 여기에 변수가 있는데 window(창함수)를 씌울경우에는 창함수의 보정상수(hanning-1.5)를 추가로 나누어 주어야 정확한 주파수들을 볼 수 있는 것이다이런 경우는 특히 전기적결함을 확인할 때, Beat주파수를 분석할 때유사설비군의 보강간섭을 분석할 때 반드시 알고 있어야 하는 신호분석에 관련된 지식이다분석자는 이 두개의 주파수를 화면에서 분리하여 볼 수 있어야 한다.

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키워드
frequency, block size, line, bandwidth, Fmax, 분해능사이드밴드, sidebands