눈으로 확인하는 초음파 (들리지도 않는 초음파를 볼 수 있다! leak shooter

눈으로 확인하는 초음파 (들리지도 않는 초음파를 볼 수 있다.)

초음파는 20kHZ이상의 고주파영역을 가지고 있는 소음과 진동 모두를 포함하여 지칭하는 파장의 종류로서 물론 사람의 귀로 들을 수 없으며 직진성을 특징으로 하므로 발생위치를 알게 되면 원인의 해결을 할 수 있으므로 다양한 방법으로 활용되는 기술이다. 인체에 해로움이 적어 누설진단, 기계이음진단, 전기코로나, 임산부 유아확인, 차량후면 거리측정, 비파괴진단 기술, 세척 등에 매우 광범위하게 사용되고 있다. 그런데 귀로 들을 수 있는 기술을 가진 초음파 진단기는 있어도 눈으로 볼 수 있는 초음파 계측기 또는 카메라가 있을까? 과학은 점점 쉬워진다.

초음파 누출진단 카메라 (LEAK SHOOTER)

초음파가 발생하는 위치를 실시간으로 카메라 화상으로 확인해 볼 수 있는 초음파 계측기가 출시되었다.

프랑스 SYNERGYS TECHNOLOGIS사의 ‘LEAK SHOOTER(초음파진단 카메라)’는 휴대용 초음파 계측기로서 초음파가 발생하는 위치를 LCD화면에서 실시간으로 표기하고 헤드폰으로 병행하여 초음파를 가청음으로 확인하는 방법으로 사용된다.  또한 본 초음파진단 카메라는 발생되는 초음파의 양을 dB색(노랑 및 적색)으로 표기하며 저장 및 컴퓨터로의 전송할 수 있는 기능도 제공한다.

기존에 초음파 설비진단기 제품군과 성능이 유사하고 화면에 위치를 표기하는 기술은 독보적인 특허기술로서 본LEAK SHOOTER(초음파진단 카메라)만이 가지고 있는 방법이다.

초음파 진단 카메라의 사용용도는 기계진단, 공기누설, 전기코로나 음 등의 발생위치를 확인하고 정밀진단을 위한 초기검침기기로서 매우 획기적인 계측기라 할 수 있다.

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진동방지대책-발란싱(balancing)-Field발란싱-일반적 교정절차

진동방지대책-발란싱(balancing)-Field발란싱-일반적 교정절차

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사전을 가지고 있다고 언어를 잘 할 수 없듯이 공식만 가지고 설비진단을 절대로 할 수가 없다. 필드발란싱 계측기는 단지 정상적인 상태에서의 균형잡기만을 정확하게 풀어내므로 컨설턴트 입장에서는 절대로 계측기에만 의존할 수 없다는 것도 알게 되는 시점이 있다. 필드발란싱을 통해 회전기계의 진동을 낮추고자 할 때에는 위험한 작업과 정밀한 작업을 모두 수행해야 하므로 때때로 별도의 자격증을 요구하기도 하며(미국에는 발란싱전용 별도자격 있음) 생산팀, 공무팀, 컨설턴트가 모두 참가하여 이를 확인하고 아이디어를 공유하기도 한다. 그 만큼 중요한 업무절차가 요구되며 좋은 결과를 기대할 수도 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 경험이 있는가 없는가의 확인은 센서를 어디에 부착해야 할 지에 대한 것부터 알 수 있다.

현장 발란싱(field Balancing)의 일반적 교정작업순서

현장에서 발란싱을 수행할 때 일반적인 교정작업순서는 다음과 같은’ 표준작업절차’를 이용하는 방법도 있다. 정돈과 시스템이 잘 된 회사의 경우에 반드시 이러한 기준절차서가 존재하며 그 절차서를 살펴보면 일반적인 교정작업순서를 알 수 있다.

필드발란싱의 일반적인 교정작업순서를 정리하면 다음과 같다.

1.     준비물(계측기의 충전상태, RPM센서, 케이블, 저울, 사진기, 수정중량과 고정공구 그리고 표준작업지시서를 준비한다.)

2.     대상물의 예외사항에 대한 고찰(수정면, 회전수, 바닥고정상태, 주파수분석을 통한 언발란스확인, 베어링 등 기타기계요소확인, 안전, 공진 등)

3.     RPM센서(Tachometer)의 설치(안정된 위치에 반사판과 각도 및 거리를 고려하여 설치,  회전센서의 위치를 마킹, 전원충전을 확인, 회전센싱을 별도 검증)

4.     진동가속도센서의 설치(가급적 수평, 수직에 설치, 접촉공진 및 안전에 유의, 케이블처리)

5.     계측기설정(수정면, 회전방향, 센서의 위치 및 교정중량부착위치의 설계와 마킹)

6.     기준측정(초기측정, Reference Measurement)

7.     시험측정(시험중량부착 후 다시 측정, Trial run measurement)

8.     교정위치확인(계측기에서 알려준 위치와 질량을 확인)

9.     교정측정(교정중량부착 후 다시 측정, Correction run measurement)

10.   초기결과에 만족하지 않을 경우 다시 교정.

11.   교정완료, 현장정리

필드 발란싱에서 경험이 중요한 이유는 안전요인 이외에도 작업을 위한 설비가동이 제한적일 가능성이 있고, 교정평면을 이해하지 못하고 단면교정만 하거나 무리한 시험중량으로 진동이 크게  또는 너무 작게 되거나 공진을 알지 못하고 정확한 교정지점을 찾지 못하는 경우, 진동의 단위 및 센서의 원리를 이해 못하는 경우 등 다양하게 결과의 질로 나타날 수 있다. 무엇보다 가장 중요한 것은 진동의 원인이Imbalance가 아닌데 발란싱작업을 하는 경우에 대한 작업의 오류이며 따라서 진동을 정확히 진단하여야 하는 것이 더 중요한 사항이 된다.

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발란싱, 필드발란싱, 샾발란싱, 질량불평형, Unbalance, Imbalance, 설비진단, ISO1940, 허용진량불평형, 편심, 현장발란싱.

모달해석과 ODS;운전중변형형상(물체의 움직임을 본다면 얼마나 해석하기 쉬울까?)

모달해석과 ODS;운전중변형형상(물체의 움직임을 본다면 얼마나 해석하기 쉬울까?)------------------------------------------------------------------

물체, 건물, 기계의 움직이는 형상(Shape)을 인지한다면, 가장 많이 흔들리는 부분에 고무를 삽입하거나 버팀목을 붙이는 보강조치 등을 쉽게 적용할 수 있을 것이다. 그러나, 움직이는 형상이 그리 쉽게 보이지 않는다는 점이다. 만져서 느끼는 것 조차도 고주파일 경우에는 거의 불가능하다. 그래서 ‘모드해석(Modal Analysis)’이란 개념이 나타나게 되었다. 형상의 거동은 주파수;초당 반복수(Hz)에 따라 모두 다르고 또한 고유주파수와 가진 주파수가 일치하면(공진,공명;Resonance) 생각하지도 못했던 파괴에 이를 수도 있다.

모달해석(Modal Analysis)

시간에 따라 힘이 변동하는 동적상태(Dynamic)에서 본다면 구조물은 형상에 따라, 지지상태에 따라, 각기 고유한 특성을 가지는데 이를 동특성이라 하며, 이 동특성(고유주파수, 감쇠비, 고유벡터, 고유모드형상)을 찾는 방법을 모달해석 또는 고유치 해석이라고도 한다. 이 고유치(동특성)을 알아 낸다면, 주파수가 변동함에 따라 변동하는 물체의 모양(Mode shape)등 을 시뮬레이션을 통해 미리 알 수 있고, 최대 변형점이나 절대로 움직이지 않는 점(Node)도 알 수 있다. 그리고 위험한 주파수 대역을 알아내어 그 주파수와 운전속도가 일치하지 않도록 설계조치의 변경작업도 할 수 있는 것이다.

이 동특성을 미리 알아내기 위해 사용되는 방법은 크게 두 가지로 첫째, 유한요소법(FEM), 경계요소법(BEM) 등을 이용한 수학적인 해석적 방법이 있으며, 둘째, 실제로 가진력을 주어 반응하는 것(응답함수)을 신호분석하여 동특성을 구하는 방법(EMA; Experimental Modal Analysis)이 있다. 위의 방법론과 연구분야는 실제로 진동연구가 진행되는 학교 및 연구기관 산업현장에서 가장 많이 하고 있는 연구과정이나 목표의 하나이며, 진동해석의 기본이기도 하다.

운전중 변형형상(ODS; Operational Deflection Shape)

구조물, 특히 기계는 대부분 설계시점에 동특성을 기본으로 참고하였고 일정한 가진력을 계속 받고 있으며 일정한 속도로 운전하고 있다. 이 기계의 운전상태가 좋지 않다는 것은 진동을 통해 인지하게 되므로, ‘운전중 변형상태를 형상’으로 확인해 본다면 실제로 구조물의 안정적인 운전에 기여할 것이다. ODS는 이렇게 복잡한 해석의 절차를 달리하여 간편화한 것으로서, 구조물의 주요부분을 각각 진동을 측정하여, 그 상대적인 위상차로 거동을 표현하는 방법이다. 따라서 입력 값에 대한 동특성을 아는바 없어도 현상 중 분석으로, 각종 Trouble Shooting에 대처할 수 있는 것이다. 즉, 거동이 가장 심한 곳에 대한 문제를 먼저 해결하는 근거로 사용하는 것이다.  

ODS는 주성분해석법과 전달행렬법으로 나눌 수 있으며, 주성분해석은 전달행렬법과 달리 여러 개의 기준점을 사용하여 운전중 변형형상을 구해내기 때문에, 기준점이 절점(Node)에 위치했을 경우의 오류를 배제할 수 있으며, 여러 개의 랜덤소스가 있을 경우에는 그 개수와 중요도도 구할 수 있는 장점이 있다.

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진동, 기계진단, 모달해석, Mode, 모드해석, ODS.

진동+발란싱+ODS EI Digivib MX30 (설비진단전문가용 FFT)

진동+발란싱+ODS  EI Digivib MX30 (설비진단전문가용 FFT)

 

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진동교육, TPI, 진동진단, 진동가속도센서, 초음파카메라, fft, 설비진단전문가용 FFT진동+발란싱 EI Digivib MX30

-      4채널 Vibration FFT Spectrum Real time Live

-      Route 측정(설비진단), Overall 자동 진동평가(ISO)

-      Field balancing 및 Rotor dynamic 분석기능

-      Laser alignment 연동

-      ODS simulating

-      공진(FRF), 공간분석(Orbit, waterfall, Polar plot, Nyquist plot외)

-      Raw data 후처리 분석기능

-      3축센서 활용, 2면, 시간데이타저장

-      Data output (wav, UFF58, ASCII)

-      Barcode를 통한 자동측정지점 인식

-      Bearing Analysis

-      다목적 기능(설비진단 진동 Route측정분석, Real time, 후처리분석, 필드발란싱, 레이져축정렬, ODS 등)

-      Vibro Laser alignment 장비와 연동

-      전문장비+실무정비 실용적인 전문기능의 구현

-      유지보수 패키지, 합리적인 가격대(동일기능구성 1/3이하)

-      ODS 기본탑재, 2면 필드발란싱(Dynamic) 기능 기본탑재

-      공진측정 기본탑재

-      소규모(4ch) 연구시험용 장비로도 사용

-      설비진단, 연구시험 (Motor, Turbine, Pump, Compressor, Roll, Bearing, Fan, Blower, Generator, Paper, Petrochemical, Machine tool, Ship, Cement, Tire 기타 분야)

-      설비관리 (정유 중화학공장, 제지, 전력, 가스, 에너지, 시멘트, 공작기계, 식품제조, 전자생산, 조립생산, 자동차, 조선 관련 사업체)

-      설비진단자격보유자, 전문센터보유사 진동진단분석가, 설비관리 2년이상 준전문가 이상급 활용, 온라인모니터링시스템의 이상진단용. 예측진단팀, 정비팀, Reliability팀, 설비보전팀, 공무팀, 생산지원팀, 시설팀. 설비진단엔지니어링컨설팅사

강성(Stiffness)과 탄성(Elasticity)

강성(Stiffness)과 탄성(Elasticity)

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진동을 구성하는 필수요소 3개중 하나인 강성은 ‘원래의 상태를 유지하려는 성질’을 의미한다. 강성은 탄성에너지(위치에너지)와 상호 변환할 수 있고 질량관성이 이루는 운동에너지와 교번하여 전체에너지를 나누어 가진다. 따라서 강성과 관성이 방향이 서로 반대인 것이 정상인데 만약 방향이 같을 경우에는 공진이 발생하는 것이라고 볼 수도 있겠다. 강성은 이렇듯이 공진의 기본 원인인 고유주파수를 이루므로 강성[N/m]이 세다는 것은 고유주파수가 높고 고집이 세다는 뜻이기도 하다.

탄성계수(Modulus of Elasticity)는 강성의 구성요소

탄성계수는 임의의 재질의 탄성특성을 나타내는 척도로서 종탄성 계수일 경우 ‘young modulus(영률)’이라 하며 σ=Εε, E=(응력/변형률)으로 정의된다. 종, 횡탄성계수는 면적당 단위(Pa,N/m²)로서 사용되며 steel일 경우19.5*10^10Pa, Soft Rubber는 0.0005*10^10Pa로 ‘탄성이 크다는 것은 응력을 많이 받아도 조금만 변한다는 것’으로 강성과 그 특성이 유사하다. 공간수학적으로는 함수(복소수, 편미분)로 표현하여 조화운동(Harmonic)을 표현하게 된다. 탄성계수는 체적탄성계수로 사용되기도 한다. 이 때 유체일 경우 K[비열비*압력]으로, 고체전단일 경우 G(EI/A)로 사용되는데 따라서 매질내 음속[v,전파속도]은 √(K,E,G/ρ)로 계산된다. 그래서 진동주파수는 f=v/λ이므로 강성과 주파수간의 관계는 f=√(K, E, G/ρ) /λ가 되는 것이다.

종합적으로 강성과 탄성의 관련성을 정리하면 강성을 구할 때 재질 및 구조의 특성요소가 포함된다는 것인데 여기에 탄성계수가 있다. 즉, 강성을 탄성을 포함한 식으로 각 지지유형별로 정리해 보면 다음과 같다.(EI=굽힘강성, I=단면2차모멘트)

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키워드,	강성, 등가강성, Stiffness, 정강성, 동강성, 진동의 필수 3요소, 탄성계수

진동 소음 전문 기술컨설팅 AST

진동 소음 전문 기술컨설팅

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진동과 소음문제로 고민이십니까? 직접 해결하기는 어렵고 같이 고민해 줄 사람이 있으면 좋겠는데 쉽지 않습니다. 진동 및 소음과 관련된 문제는 진동 감시시스템 및 진동 소음 측정진단장비 선택, 진동교육과 예측진단/진동 분석체계요구, 소음대책 등 다양한 곳에서 우리에게는 피할 수는 없고 해결해야하는 문제입니다.

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

(Training Service)는 아래와 같은 기술 커리큘럼을 가지고 있습니다.

1.     설비진단 기술 지원(계획), 설비진단 기술 지원(측정, 분석)

2.     소음진단 기술 지원 및 측정

3.     설비진동진단 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, 진동계측기, 진동소음컨설팅, 진동소음진단, Pdm, CBM

Fan, Blower, Compressor 그리고 Pump의 구분

Fan, Blower, Compressor 그리고 Pump의 구분

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유체기계 중에서 유체를 이송하거나 압축 또는 팽창하는 기계는 대표적으로 팬과 펌프, 압축기로 구분할 수 있는데 이 들은 다양한 형태가 있기 때문에 겉모습 외형만 보면 이 들의 차이점을 구분하기 힘들 수도 있다.

펌프, 팬, 블로워, 컴프레샤를 구분

유체를 이송하거나 압축하는 기계를 구분하면 다음과 같다. 작동원리로 압축성-비압축성유체, 전열에너지(엔탈피), 비열과 상태방정식, 베르누이 방정식, 등온, 단열, 폴리트로픽 수두와 동력, 내부일과 각종손실, 레이놀즈수, 마하수, 각종효율, 다단 압축기의 전압수두, 상사법칙 등으로 표현되는 똑 같은 원리를 설명하는 용어를 가지고 있으나 다음으로 간단히 구분하여 정의를 할 수 있다.

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소리카메라/음향카메라/소음카메라 CAE sound camera

소리카메라/음향카메라/소음카메라 CAE sound camera

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‘소리(Sound)’는 공기 중으로 전파되는 음압력(Sound pressure)의 변동현상으로 사람의 귀로 들어 크고, 높고, 다른 현상을 구분할 대 사용하는 물리적 현상으로 학문적 느낌의 단어인 ‘음향(Acoustic)’과 환경적인 공해 의미인 ‘소음(Noise)’과 함께 용도에 맞게 사용되는 단어이다. 그리고 언제부터인가 또 이 것을 볼 수 있도록 하는 기술도 확인되기 시작하였는데 우리는 이제 소음을 온도처럼 쉽게 눈으로 확인할 수 있다.

Look and Kill!

주요소음원인추적, 이동소음, 누출소음

여러분이 제작한 기계에서 실제로 발생하는 소음의 위치별 기여도를 찾고싶은 경우,”소음이 가장 많이 발생하는 위치가 어디인가?”

그 다음 예로 실험실, 방송실, 무향실, 암실, 밀폐실, 고소음 노출산업현장의 작업자 휴게실, 방음실 등에서는 “도대체 어디서 들어오는 소음인가?”를 반드시 알아야 하는 중요한 사항이 된다. 이러한 소음발생위치의 확인과  누설(Leakage)되고 있는 위치를 정확히 알 수 있다면 아주 빠르게 대책을 세울 수 있다. 복잡한 지향성 마이크로폰이나Intensity probe, 소음지도, 소음저감측정분석 등이 필요없다. 그냥 보고 찾으면 된다.

다음의 용도로 사용

-      소음원 분석 및 추적 (자동차, 정유 중화학공장, 제지, 전력, 가스, 에너지, 시멘트, 공작기계, 식품제조, 전자생산, 조립생산, 자동차, 조선 관련 사업체, 건물차폐음측정 및 생산라인, 보안)

-      소음진단 (Motor, Turbine, Pump, Compressor, Roll, Bearing, Fan, Blower, Generator, Paper, Petrochemical, Machine tool, Ship, Cement, Tire , Robot, Automobile, 건설현장, 학교, 연구소, , 환경분야 엔지니어링, 기타 분야)

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감쇠3-주파수 그래프로 감쇠를 산출하는 방법-감쇠측정방법2

감쇠3-주파수 그래프로 감쇠를 산출하는 방법-감쇠측정방법2

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감쇠(damping)는 진동의 발생 필수 3요소에는 속하지 않으나 만약 이 세상에 그 존재가 없다면 진동은 발생하고 우연하지 않다면 계속 커지기만 할 뿐 전혀 진동이 줄어들지 않는 세상이 될 것이다.  감쇠를 알아내는 방법은 ‘대수감쇠율’에 의한 시간영역의 관찰방법이 있었고 주파수영역에서 알아내는 방법이 있다. 여기서 Q(Quality factor)라는 용어가 나오는데 전기분야에서 많이 사용하는 리액턴스의 전항에 대한 비를 나타내는 것으로 1주기 사이에 축적된 최대에너지의 소비에너지에 대한 계의 [공진의 날카로움]을 나타내는 양을 의미한다. 

 

주파수 영역에서 감쇠의 추출

일반적인 구조물과 같은 다자유도계의 경우 각 주파수별로 감쇠가 각각 존재하기 때문에 주파수 영역에서 이를 구할 수 있다. 예를 들면 공진시 주파수 특성을 알 수 있는FRF그래프 등에서 알 수 있듯이 감쇠가 작은 경우 고유진동수의 Peak가 뾰족한 반면 감쇠가 큰 경우 피크치가 둥근 모양을 하고 있다. 즉, 고유진동수를 중심으로 1/2파워점인(Half-power point, Peak*0.707) 두 점 F1과 F2의 차이(BW, Band width)를 이용하여 Q값을 구하고 이를 감쇠비와의 관계식을 통해 계산할 수 있다.

공진시 MF(magnification factor, 진폭비)는 다음과 같이 산출된다.

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키워드,	감쇠, 진동의 감소, 진동의 구성 4요소, 대수감쇠율, 감쇠비, 자이, 크시, 프사이, FRF