VISOPE-진동소음음향방출분석-진단모니터링-한국CBM

2019년 11월 9일 토요일

롤(Rolls)진동8 (편심된 롤)

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Nip(맞물림)상태에서의 롤(Roll)이 가지고 있는 문제는 단일 롤이 가지고 있지 않은 새로운 롤의 진동문제를 발생하고 있다. 특히 롤이 자체가 편심되었을 경우는 제조공정의 문제이겠지만 롤이 회전할 때 편심된 상태를 나타낸다면 이 것은 정적이 아닌 동적(dynamic)상태로 확인해 보아야 한다. 롤은 대체로 속심(core)과 외부의 커버(cover)가 재질이 같지 않다. 부하를 받고 회전하면서도 진원형을 이루며 항상 유지될 수 있다고 생각한다면 이 때 바로 과학과 측정이 필요한 것이다.

롤의 가동시 편심(Eccentric)

‘롤이 편심되었다’는 것이 둥글지 않다는 것만을 의미하지는 않는다. 물리적으로 정적인 형상은 둥글지 않을 수 있어도 부하를 받은 상태에서는 원형이어야 한다. 그러나 회전하고 있는 동적인 상태의 형상은 비록 롤의 표면이 유연성이나 딱딱함이 다를 수 있기 때문에 롤은 편심될 수 있다. 롤 재질과 온도의 팽창과 부족의 비동질성은 롤의 변형을 유발할 수 있다.

그러면 이 편심량은 얼마나 허용될 수 있을까가 관심사항이지만 정답은 정확하지 않다. 다만 롤의 제조상태에서 0.0005inch의 run out보다 작아야 한다는 것을 추천할 수 있다. 추천사항을 준수하여 이 것을 계측시스템으로 측정하고 스펙에 기입하는데 문제는 이 편심의 불량상태가 롤이 설치될 때 주로 발생한다는 점이다. 롤은 1인치 당 500파운드 이상의 압력을 받아 작동한다. 그리고 롤의 온도는 작동하면서 점점 증가하고 원주방향의 면적은 정확히 같은 온도에서 작동하지 않을 수도 있다. 따라서 모든 재질의 팽창계수가 같지 않게 될 수도 있다. 이러한 다양성의 이유들로 인해서 원형도(Roundness)는 설치전과 작동 중 이렇게 두 상태에서 모두 측정을 해야 한다. 그리고 잔존 불평형량(Residual imbalance)이 1mil보다 작아야 한다.

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키워드	roll진동, nip진동, STA, 시간동기화평균

적용사례- Shock & Vibration 측정 데이타로거- S4D40X

충격(shock)과 진동(Vibration), 온도, 압력 등에 관련된 측정자료는 자동차, 철도차량, 항공기, 미사일, 선박 등과 같은 수송기계의 연구에서 반드시 필요한 중요한 자료가 된다. 특히 원본 데이터(Raw data)를 저장할 수 있어야 하고 측정이 편리하고 간편해야 한다. 또한 측정을 한 번 하려면 많은 측정비용이 들 수 있다. 바로 여기에 솔루션이 있다. S4D40(L004)

이제 궁금한 그 곳에 센서를 붙이고 측정 후, 정밀 데이터를 다운 받는다.

초소형 데이터 저장장치 S4D40(L004)

어느 한 곳에서만 발생하는 진동신호는 그렇게 어려운 측정이라 할 수 없다. 그러나, 수십개 이상 또는 움직이는 기계로부터 발생하는 진동의 측정은 측정자체가 매우 어렵고 전원공급, 저장장치, 유선케이블처리, DAQ의 관리 등에서 매우 그렇다. 그런데 DAQ와 저장매체가 동시에 한 모듈에 있는 S4D40(L004)은 이 것을 해결하여 엔지니어링 솔루션을 구할 수 있다. 정교한 측정이 가능한지의 여부는 이제 확인해 볼 차례이다. (Piezoelectric, MEMS, Piezoresistive 중 선택)

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2019년 11월 2일 토요일

LOR(lines of resolution, 해상도, 라인수)와 Picket fence효과

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텔레비전의 화면해상도는 화면이 얼마나 선명하게 나타낼 수 있는지를 가늠하는 용어이다. 진동분석을 위한 스펙트럼 분석화면에서도 해상도라는 단어를 자주 사용한다. 스펙트럼 그래프에서 진폭을 의미하는 세로축은 동적범위(Dynamic range)로 신호를 모두 표현할 수 있는 최대간격이므로 최소간격의 해상도를 의미하기도 해서 Resolution(분해능, dB)으로도 부르고 있다. 이와 유사하게 스펙트럼의 가로축은 주파수의 최소간극을 마찬가지 해상도로 표현하는데 LOR(lines of resolution)이라고 하며 ‘라인수’라고 흔히 부른다. 이 라인수는 주파수간 간격을 직접적으로 세분화할 수 있는 능력을 의미하므로 라인수가 높을수록 선명하게 표현할 수 있다. 그러나 라인수가 너무 높으면 측정시간이 아주 많이 증가하게 된다.

라인수와 차단효과(LOR, Picket fence)

최대주파수(Fmax)를 라인수(LOR)로 나누면 최소라인간의 간격Bw(Bandwidth, 대역폭)을 나타내는데 이 것은 작을수록 선명하고 좋지만 측정시간 t와 역수의 관계를 가지므로 적당한 라인수를 선택하는 것을 연습해야 한다. 예를들면 1000Hz까지 측정할 때에 1000line으로 후처리하면 1초가 걸린다. 그리고 최소 주파수간 간격은 1Hz가 되는 것이다. 하지만 이렇게 하면 10Hz와 10.9Hz를 구분할 수 없게 된다. 다른 예를들면 전기기인 진동주파수 60Hz와 3580RPM으로 회전하고 있는 1X TS(59.66Hz)를 구분하여 분석하려면 적어도 최소주파수간 간격(Bw)이 0.34Hz의 0.5배는 되어야 한다. 또한 여기에 변수가 있는데 window(창함수)를 씌울경우에는 창함수의 보정상수(hanning-1.5)를 추가로 나누어 주어야 정확한 주파수들을 볼 수 있는 것이다. 이런 경우는 특히 전기적결함을 확인할 때, Beat주파수를 분석할 때, 유사설비군의 보강간섭을 분석할 때 반드시 알고 있어야 하는 신호분석에 관련된 지식이다. 즉, 유도모터의 맥동이 문제가 되어 이를 분석할 때 10초가 걸렸다면 잘못한 측정이다. 평균화를 생략하더라도 모터의 전기문제라면 1개의 블록사이즈를 분석하려면 최소한 2분이상 측정시간이 소요된다. 주파수가 이렇듯 근처에 있을 경우에 beat파형이 발생하고 스펙트럼에서는 하나의 주파수가 파동의 간섭을 통해서 진폭이 커지고 작아짐을 반복한다. 이 것은 실시간 FFT분석기를 통해 스펙트럼화면에서 확인할 수 있을 것이다. 분석자는 이 두개의 주파수를 화면에서 분리하여 볼 수 있어야 한다.

한편, ‘차단효과(Picket fence)’는 팬스 틈새 너머로 반대편 물체의 현상을 보는 것을 의미한다. 팬스 사이의 간격이 너무 좁으면 물체를 정확히 볼 수 없다. 즉, 이 LOR의 부족으로 연속 스펙트럼 파형을 ∆f 마다의 이산적인 간격으로 밖에 볼 수 없는 것이다. 이를 해결하려면 분해능을 높여야 한다. 즉, 라인수를 높여야 한다.

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키워드	frequency, block size, line수, bandwidth, Fmax

적용사례- 무선 진동 3축센서의 활용-Wiser3X-EI

진동이 관련되는 문제는 측정을 통해서 분석을 해야 한다. 이때 3축 진동센서가 편리하고 빠르다는 것은 모두 잘 이해하고 있을 것이다. 그런데 또 다른 편리성이 있다면, 예를들어 무선으로 측정한다면…, 그리고 핸드폰으로 볼 수 있다면…, 발란싱은 가능할까?..., 실시간으로 측정은?...밧데리는 얼마나 측정할 수 있을까?..., 그래도 아마 내가 사용하는 계측기에 연결할 수는 없을 꺼야!… 이런 문제들이 해결된다면 어떨까? 상상한대로 진동을 데이터로 측정자에게 잘 전달해 준다.

적용사례 (진동 무선3축센서)

진동분석기로 핸드폰을 사용한다. 3축무선센서를 이용하여 핸드폰과 연결하면 동시에 4채널까지 FFT분석기능이 있는 app에서 진동을 확인하여 볼 수 있다. 수신기(receiver)도 필요없다. 그리고 핸드폰이 아닌 다른 모든 계측기와도 연결할 수 있어서 측정자의 소프트웨어로 분석하면 된다. 발란싱(Balancing), 동적발란싱(multiplane, dynamic)도 이 ‘wiser3X센서’ 호환 app으로 핸드폰에서 실제로 빠르게 수행할 수 있다. 생각한 대로 그렇게 측정이 된다.

다음의 용도로 사용

- 진동원인 분석 (자동차, 정유 중화학공장, 제지, 전력, 가스, 에너지, 시멘트, 공작기계, 식품제조, 전자생산, 조립생산, 자동차, 조선 관련 사업체, 로봇, 반도체)

- 진동진단, 설비진단 (Motor, Turbine, Pump, Compressor, Roll, Bearing, Fan, Paper, Petrochemical, Machine tool, Ship, Cement, Tire , Robot, Automobile, 건설현장, 학교, 연구소)

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2019년 10월 26일 토요일

과도진동 (Transient Vibration )

과도진동 (Transient Vibration )

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‘갑자기’라는 말은 가만히 있는 상태에서 예상하지 못했던 변화가 발생할 때 사용하는 말이다. 물리적인 분야에서도 같은 표현이 사용되는데 특히 진동분야에서의 ‘갑자기’는 갑자기 진동을 주는 원인이 생겼다는 뜻으로서 자유진동(정상상태의 진동, 초기조건이 사라진 이후의 고유의 진동상태, 고유주파수)나 강제진동(외부가진력, 원심력, 충격력을 지속적으로 공급하여 진동이 지속적으로 발생하는 상태)와 구별된다. 이는 수식적으로, 물리적으로 분명 차이가 있으며 이때 ‘Transient’라는 말이 사용된다. 즉, 이것은 최초의 이벤트라고 할 수 있다.

Transient Vibration

‘갑자기’는 과도(Transient)를 의미한다. 최초의 이벤트인 ‘갑자기’의 실현은 두 가지 종류가 있는데 힘과 속도 및 가속도로 표현할 수 있다. 즉, 갑자기 힘이 주어졌다면 그 때의 변위(x)와 속도(v)가 ‘0’이었다는 전제조건이 성립되고 또, 갑자기 속도와 가속도가 가해졌다면 속도(v), 가속도(a)가 일정(constant)하다고 전제하는 것이다. 이것은 처음부터 값을 모두 알 수는 없는 자유낙하, 자유진동, 강제진동과는 다른 것이고 비교적 어려운 수치해석의 해를 구하도록 전제조건을 제공해 준다.

예를 들어 갑자기 F의 힘을 받는 스프링-질량계의 진동변위(x)는 XcosWnt(일반해)+F/k(특수해)가 된다.

물리적으로는 과도진동이란 정상상태진동 이전의 초기조건을 의미하는데 말 그대로 진동이 발생하도록 갑자기 주는 이벤트, 그 때의 진동을 의미한다. 이 때 첨두시간과 Overshoot라는 용어가 나오는데 갑자기 힘이 가해지는 경우의 첨두시간이란 변위의 최대치가 생기는 시간을 말하며 그리고 Overshoot는 변위최대치에서 초기변위를 제거한 상태의 정상상태의 최대변위를 의미한다.

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키워드	과도진동, 갑자기, 정상진동, 응답, transient, Overshoot, 첨두시간

적용사례- 진동 동영상과 결함검출-DragonVision-EI

진동문제가 발생하는 물체, 기계, 구조, 건물 등을 진동 동영상으로 볼 수 있다면 어떨까? 상상한대로 이루어진다. 간단한 동영상 촬영으로 진동을 볼 수 있다. 측정기술 전문기업 AST는 DragonVision기술을 이렇게 설명한다. 이 기술은 진동을 카메라로 촬영하여 저장하고 화면에 보이는 진동을 분석하고 결함을 찾을 수 있다.

적용사례 (진동 동영상과 결함검출)

우리의 눈으로는 정지된 것처럼 보이는 진동현상은 실제로 움직이고 있다. 그런데 이 현상을 카메라로 촬영한 동영상을 보고 원하는 지점의 스펙트럼을 분석할 수 있다. 그리고 다음과 같은 진동결함을 찾는 것이다.

ü Imbalance (질량불평형)

ü Misalignment (축정렬불량)

ü Mechanical Looseness (기계적 이완)

ü Bent Shaft (축휨)

ü Eccentricity (편심)

ü Resonance (공진)

ü Natural Frequencies (고유주파수분석 By bump test)

ü Electric Noise (전기적 노이즈)

다음의 용도로 사용

- 진동원 거동 및 분석 (자동차, 정유 중화학공장, 제지, 전력, 가스, 에너지, 시멘트, 공작기계, 식품제조, 전자생산, 조립생산, 자동차, 조선 관련 사업체, 로봇, 반도체)

- 진동진단, 설비진단 (Motor, Turbine, Pump, Compressor, Roll, Bearing, Fan, Blower, Generator, Paper, Petrochemical, Machine tool, Ship, Cement, Tire , Robot, Automobile, 건설현장, 학교, 연구소)

TEL: 02-6480-9991 mail: sales@astint.co.kr, Copyright. 에이에스티(AST) www.astint.co.kr

2019년 10월 19일 토요일

모터(Motor)관련 전기 및 진동 진단용어

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모터(전동기)에 관해서 설비진단을 하기위해서는 모터의 작동원리를 이해하여야 하는데 우선 이에 따른 전문용어를 알고 있어야 한다. 모터 전문가 및 공무와 정비팀(전기, 계전, 기계)에서 사용하는 용어를 알아듣지 못하게 되면 정작 중요한 분석을 위한 자료가 빈약할 수 밖에 없다. 그 다음에 진단을 하는 것이다. 물론 진단용어도 있지만 의사가 기본 해부학을 배우고 의학용어를 먼저 익히는 것과 같은 방법이라 할 수 있다. 여기에서는 모터관련 전기용어와 진동진단을 위한 용어를 정의하였다.

모터 관련 용어

회전수

회전속도의 정도이며 1분간에 몇 회전 RPM(Revolution Per Minute)으로 표시된다.

토오크(Torque)

회전력을 말하며 kgfm 또는 Nm으로 표시된다.

관성(Inertia)

외력이 작용하지 않는 한 물체가 그 운동 상태를 유지하려고 하는 성질을 말한다.

회전자기장

모터를 회전시키기 위한 발생 자기장을 말한다.

회전센서(RPM sensor, Tachometer, Key phasor)

회전수를 검출하기 위한 장치인데 광 (光)식과 자기식 등의 종류가 있다.

회전불균일

1회전 이내 또는 비교적 단시간에서의 회전 변동을 말한다.

기계적시상수

모터가 기동하기 시작한 다음 정상 회전수의 63%에 도달할 때까지의 시간을 말한다. 이 값이 클수록 모터의 움직임이 느리게 된다.

기동 토오크

모터가 시동할 때에 발생하는 회전력을 말하며 시동 토오크라고도 한다. 이 힘이 클수록 모터의 움직임은 빠르게 된다. (참조: 코깅토오크-공회전시 기본 토오크)

역기전력

모터가 회전 중 모터 내부에 발생하는 유도 전압을 말한다. 단위는 V

콘덴서 모터

기동,구동용으로 콘덴서를 사용한 교류 모터를 말한다. 이 대표적인 것으로는 인덕션 모터, 싱크로너스 모터가 있다.

서보모터

제어를 목적으로 만들어진 특수한 모터를 말한다.

자극 센서

마그넷 로터의 N극, S극을 판별하기 위한 센서의 총칭. 주로 홀 소자가 사용된다.

시트 코일

포토 에칭기술을 사용하여 동판에 평면 모양의 코일 패턴을 형성한 것. 이코일은 박형(薄型)모터를 만들 때 이용된다.

타이밍 모터

전원 주파수에 동기하여 회전하는 모터를 말하며 이것에는 싱크로너스 모터나 PM형 스테핑 모터 등이 있다.

태코 제너레이터

속도 발전기를 말한다.

탈조 현상

스테핑 모터나 싱크로너스 모터가 구동 주파수에 대응하지 않는 이상 작동을 말한다.

초퍼제어

모터의 입력 전력을 ON,OFF함으로써 모터로의 입력에너지를 제어하는 전력 제어 기법을 말한다.

파워레이트

모터가 단위 시간당 낼 수 있는 출력의 정도. 파워레이트

요크

자력선을 통과시키기 위한 통로를 말하는데 계철이라고도 한다.

정격 속도 (Rotor Frequency):

정격 주파수의 전압을 인가하였을 때, 회전자가 실제로 돌아가는 속도, 부하에 따라 속도가 변할 수 있으며, 일반적으로 명판에 게재되어 있음.

동기 속도 (Magnetic Field Frequency):

정격 주파수의 전압을 인가하였을 때, 회전자의 이론적 속도, 무 부하시 회전 속도와 같다.

슬립 주파수(Slip Frequency):

동기 속도와 정격 속도와의 차, 동기 속도(Magnetic field frequency) – 정격 속도(Rotor frequency)

회전자 통과 주파수(Rotor Bar Pass frequency):

회전자 봉의 수X 회전 주파수 (Number of rotor bars x turning speed)

고정자 슬롯 통과 주파수(Slot pass frequency):

고정자의 슬롯 수 X 회전 주파수(Number of stator slots x turning speed)

3상 (3 Phase)

권선의 배치방법과 방향에 의해 극수가 결정되며

120도 위상차이가 나 있는 3상 전류는 회전자계를 발생시켜주게 된다. 회전 자계란 N극,S극 사이를 흐르는 자계가 회전한다는 것을 말한다.

극수(Number of Poles)

“극수”란 N극과 S극의 수를 말한다.N극과 S극은 반드시 같이 존재하며 따라서 극수는 항상 짝수이다. 즉 N극과 S극이 한 개씩이면 2극, 두개씩이면 4극 이되는 것이다. 이 극수는 다음의 공식에 의해 회전수를 결정하게 된다.

즉 2극일 경우 3600RPM이며 4극일 경우 1800RPM, 6극일 경우 1200RPM으로 회전수가 결정된다. 그러나 실제로 유도모터에는 유도모터의 원리에 의해 슬립(Slip)이 있기 때문에 2극일 경우 3577RPM 등으로 회전하게 된다. 바로 이 전원주파수에 의한 원리상의 회전수와 실제 회전수의 차이를 슬립(Slip)이라 하며 유도(Induction)모터의 독특한 특성이다.

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키워드	모터회전수, 슬립주파수, slip frequency, line frequency, 전원주파수, 모터의 고장진단, 결함진단, 모터의 용어,