진동 그래프(timewave, spectum)의 세로축 (진폭 )단위에 대하여 -r공학단위

 진동 그래프(timewave, spectum)의 세로축 (진폭 )단위에 대하여 -r공학단위

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진동을 표현하는 방법은 그래프로 그려내는 것이고 그 것을 해석하는 방법은 X축(가로축)과 Y축(세로축)으로 또는 추가적으로 제3의 축으로 그려내는 것이다. X축은 진동의 빠르기를 표현하는 단위로서 '시간(sec)' 또는 '주파수(frequency, Hz, RPM)'로 표현한다. 어려운 것은 없다. 다만 해석의 편의상 선택할 뿐, 진동을 하나로 표현할 수 있는 것이다. 반면에 세로축은 진동의 크기를 표현하는 '진폭'의 단위로서, 이를 표현할 때에는 많은 규칙을 알고 있어야 한다. 그래야 엔지니어간에 서로 의미를 정확하게 소통할 수 있다. 만약에 축진동을 가속도 G값으로 보아야 한다거나, 구름베어링으로 지지한 펌프의 진동을 변위(마이크로미터)로 측정하여 평가해야한다는 분이 있다면 엔지니어로서 대화하기 곤란하기 때문이다. 

진동그래프-스펙트럼-kcbm.kr

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변위, 속도, 가속도 중에 반드시 하나를 선택

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진동의 세로축은 반드시 3가지중에 하나를 선택하여야 하는데 측정하는 대상체(건물, 사람, 기계)에 따라서 또는 주요주파수(저주파, 고주파)에 따라서 또는 결과의 관심관점(응력, 에너지, 파워)에 따라서 진폭의 단위를 서로 달리하기 때문이다. 공부해 보면 알겠지만 이 단위를 절대로 하나로 통일할 수 없다. 평가를 위한 성문기준, 참조기준, 측정기준 등에 나오는 단위가 각기 다른 단위를 사용하기 때문이다.그리고 무엇보다 대상에 대한 목적과 용도가 다르기 때문이다. 아래의 표를 통해서 변위를 사용할 때는 어떻게 왜 그런지, 가속도의 진폭은 어떤 의미를 가지고 있는지 파악해 볼 수 있다. 

진동진폭단위	변환식	주단위 (SI)	부속단위	용도	주파수	공학 근거
변위 (Displacement)	D=X	µm(기계) mm(구조)	Peak to Peak (P-P)	-축거동 감시, 비접촉 -정밀기계변위계측, -Pipe변위계측, -건축물최대거동측정	저주파 ~500Hz	응력 (σ=Eε)
속도 (Velocity)	V =Xw	mm/s(기계), ​ cm/s (kine) 건물 ,구조	rms , ​ ​ 0 to Peak (0-P)	-기계건강평가(MHA) ​ ​ -발파진동 및 건물피로평가	중간주파수대역 10Hz~3kHz bisope	에너지 (E=1/2 mv²)
가속도 (Acceleration)	A =Xw²	G, m/s²기계, gal(cm/s²) 정밀기계, ​ ​ dB(V) VAL(공해진동)	rms	-기계(구름베어링,기어) ​ ​ -인체 및 공해진동 ​ ​ ​ -지진	고주파 3kHz~ ​ ​ 인체1Hz~90Hz ​ 지진(0~20Hz) ​	힘 (F=ma)

X(초기변위), w(각주파수, 2πf), f(주파수)

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변위와 속도 그리고 가속도는 서로 미적분을 통해서 변환이 가능하다. 그러나 일반적으로 가속도센서를 이용하여 측정한 다음, 속도로 변환하여 평가를 하고, 변위의 경우에는 직접 변위센서를 통해 측정하는 것이 좋다. 왜냐하면 적분이라는 것은 변환시 오차로 인해 정확성이 줄어들고, 변위센서는 고주파측정이 곤란하기 때문이다. 

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42 정재파와 맥동음Beat음 파동의 간섭

정재파와 맥동음(Beat)음 (파동의 간섭)

음(Sound)은 파동의 현상 중의 하나로서 음향파워(sound power)를 발생하는 음원(sound source)에서 발생하여 일정한 음의 세기(sound intensity)를 가지며, 발산하여 감쇠하여 소멸된다. 이 때 음은 운동에너지에서 열에너지로 변형되기도 하며, 흡수, 반사의 특성을 보인다. 한편, 음은 또한 다른 파장의 음과 서로 ‘간섭’을 하게 되는데 이때 보강, 소멸 등을 일으켜 파동임을 증명하기도 한다.

정재파(Standing Wave)

음의 진행파와 반사파가 서로 간섭을 일으켜, 보기에(위치를 이동하면서 측정해 보면) 마치 움직이지 않고 정지해 있는 것처럼 보이는 파를 말한다. 정재파는 λ/4의 간격으로 높고 낮은 반복의 특성을 보이며, 반사면을 수평이 되지 않도록 수정하거나 반사면에 흡음재를 설치하면 방지할 수 있다.

맥동음, 맥놀이현상 (Beat ,Modulation)

파장의 간섭은 위상(Phase)에 따라 보강간섭, 소멸간섭이 발생할 수 있는데 이중간의 현상으로 주파수가 비슷한 두개의 음이 서로 만나서 보강,소멸을 교대로 발생하는 현상으로, 음이 커졌다,작아졌다를 반복하여 “웅~웅”하는 비트음을 발생한다.

이 맥놀이 주파수는 두 음의 주파수 차이( f1-f2 )와 같다.

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BISOPE series 13 Vibration Spectrum Analysis Summary Table Mechanical F...

BISOPE series 13- Vibration Spectrum Analysis Summary Table (Mechanical Faults)

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Order analysis using the vibration spectrum graph is easily used to find out mechanical defects, electromagnetic defects, and fluid-related defects. The initial intention was supposed to have started from the idea that some regularity would be related to mechanical defects through vibration signals, but in fact, most of the rules that are the basis of order analysis can be explained physically. It would be understandable to say that this could be compared to a scientific analysis of human health and disease.

 

Mechanical defects that can be confirmed by vibration spectrum (summary table)

 

Whether or not there is a mechanical defect in the equipment can be checked through the vibration spectrum frequency graph. The table below summarizes the rules of order analysis related to mechanical defects. However, even if you memorize and understand all of this table, you need to understand that the vibration diagnosis of the machine has many problems, so it is only used as a reference for the basics.

 

Item	phenomenon	note
Unbalance	1X(Radial)	Dominates more than 80% of other frequencies, phase is stable
Misalignment	2X, 1,2,3X	180 phase difference in bearings on both sides (note the position and direction)
Bent shaft

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41 진동 상태평가 3가지 기준과 방법절대, 상대, 상호

진동 상태평가 3가지 기준과 방법(절대, 상대, 상호)

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진동이 발생하는 설비(기계), 구조는 생산에 직결하는 매우 중요한 자산(Asset)이므로 관리자의 입장에서 보면 여러 의미에서 반드시 이 자산의 좋은 상태와 나쁜 상태를 집계할 필요가 있다. 따라서 상태를 평가하고 현재가 정상인가 아닌가를 판단하려면 어떠한 기준이 있어야 한다는 것은 짐작하고 있을 것이고 찾을 것이다. 가장 많이 사용되고 있는 평가기준(criteria)은 ISO나 API등에서 다루고 있는 ‘절대기준’이며 이는 참조기준이나, 성문기준, 제조사 권고기준 등을 포함한다. 그러나 설비의 건강상태를 평가하는 것은 일괄적일 수 없을 때도 많으므로 절대적인 기준 이외의 평가방법이 필요하다. 이 것은 물론 일반적인 Overall값(진동량)으로 하는 것으로 개별 주파수진폭에 의한 평가와는 다른 것임을 이해하고 있어야 한다.

진동의 절대평가, 상대평가, 상호평가

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상태를 평가한다 라고 하는 것은 측정된 진동에 대해 정상치 인지 이상치 인지를 평가하는 것이다. 평가를 위한 평가기준(Criteria)에는 절대평가기준, 상대평가기준, 상호평가기준 등이 있으며 설비의 특성에 따라 각각 달리 적용하고 있다.

¨ 절대평가기준 – 동일 부위에서 측정한 값을 평가 기준과 비교하여 양호, 주의, 불량을 평가한다. 일반 회전기계, 건물, 환경, 구조 전반에 적용한다. ISO, DIN, ANSI, 법(법령, 규칙, 규정, 조례), 각종 시방서, 자체내부관리기준 등에서 정하고 있다. 이 것과 측정값을 비교하여 ......

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