문제-7-4- 기어박스 진동관련 문제

 문제-7-4

------------------------------------------------------------------------------------

1-1.  기어맞물림주파수(GMF)는 기어가 맞물리면서 회전할 때 발생하는 문제들에 대하여 어떠한 증거나 현상을 내포하고 있다. 그러면 기어맞물림의 측대파주파수(sidebands)가 가지고 있는 해답은 무엇인가?

①    베어링의 결함

②    문제가 있는 축의 위치

③    기어자체의 결함

④    하우징에서 지지베어링의 이완(looseness)

⑤    위의 모든 현상

 

1-2.  기어박스 분석 중, GMF의 2차 조화파가 크고 명확할 때, 그리고 분수차GMF가 각각 의미하는 것으로 짝지어진 것을 선택하시오.

①    Misalignment, pitch line run-out or tooth transition problem

②    Looseness, box looseness

③    Backlash over, bearing problem

④    Shaft looseness, misalignment

⑤    Bearing misalignment, lubrication problem

 

1-3.  기어박스의 진동스펙트럼 분석에서 GMF보다 (          )의 진폭이 더 클 경우 기어의 편심(gear eccentricity)상태를 가장 의심할 수 있다.

①    1x TS

②    Line frequency

③    Harmonics

④    Bearing fault frequencies

⑤    Sidebands

 

 

VS72@naver.com, Written by Bisope

키워드	진동, 기계진동, 모터진동, 압축기진동, 팬진동, 펌프진동, 터빈진동

 

샘플링 측정시간

 샘플링 측정시간

------------------------------------------------------------------------------------

측정시간을 줄이기 위해서 계측기를 최고사양으로 구축한 사례는 그리 많지 않다. 그러나 많은 기능을 원하기 때문에 고가의 계측기 구매에 힘을 쏟는 경우는 흔하다. 물론 계측기를 통해 편리하게 많은 기능을 확인하면서 분석한다면 더할 나위 없이 좋겠지만 실제로 계측기는 정확하고 빠른 측정에 사용되며 소프트웨어에서 많은 기능을 구현할 수 있다. 측정시간에 가장 관련성이 깊은 것이 사실 ‘설정’이지 ‘성능’이 아니라는 것을 확인해 볼 필요가 있다. 왜냐하면 우리는 측정보다는 분석에 많은 시간을 쏟아야 하기 때문이다.

데이타Sampling 시간

예를들어 똑 같은 목표최고주파수(Fmax)를 12,800line으로 측정하게 되면 100line으로 측정한 것보다 128배나 많은 측정시간이 소요된다. 게다가 평균화(Averaging)작업을 10번 정도하게 되면 예를들어 100line으로 측정할 때 1초 소요되었다면 12800line은 2분이 걸리게 되는 샘이다.  극도의 시나리오를 전제한다면 2분이면 진동이 심각하여 피해가 막심한 상태를 아무 조치없이 보내야할 시간이며 위기를 간단한 조치로 막을 수 있는 기회를 잃어버리는 순간이 되기도 한다.

 

Line수	Fmax(Hz)	Bandwidth(Hz)	Sampling rate	Sample수	Sampling시간
100	1000	10	2560	256	0.1
400	1000	2.5	2560	1024	0.4
1600	1000	0.63	2560	4096	1.6
12800	1000	0.08	2560	32768	12.8 bisope

시간은 비용이다. 무의미하게 필요없는 분석에 측정시간을 낭비하기보다는 초기에는 적당히 전체의 주파수를 빨리 측정하고 난 후에 상세한 분석을 위해서 ‘고 resolution’을 설정할 필요가 있는 것이다. 또한 연속된 시간파형으로 이루어진 일반회전기계의 경우에는 평균화작업도 간략히 하여 시간을 절약하고 3축센서의 활용, 고성능 계측기의 사용, 장비의 편의사양 등에 신경 쓸 필요도 있다. 물론 필요에 따라서 고해상도의 데이터를 요구할 경우가 있는데 예를들어 beat파형의 원인을 찾는다거나 모터의 전기적결함과 회전결함을 분리할 경우, 주파수가 비슷한 2개의 설비군을 분석하는 경우, 베어링과 기어의 신호를 구분할 경우 등을 들 수 있겠다.

All copyright  한국CBM(주)  written by BISOPE , vs72@naver.com, 070-4388-0415,  www.kCBM.kr

키워드	샘플링,Sampling rate, frequency, time, number, 진동측정시간

충격과 진동의 개념

 충격과 진동 소음개념

--------------------------------------------------------------------------------

충격 진동이나 소음을 발생하는 것을 보면 ‘갑작스러움’또는 ‘강한’에 연관되는 설명을 할 수 있을 것이다. 예를 들면 총을 발사하는 그 강한, 프레스기계의 강한, 자동차 사고가 발생할 때의 갑작스러움, 발파작업이나 파괴작업 중에 발생하는 갑작스러움과 강력한 파괴력을 말할 수 있다. 충격은 정신적으로 충격상태를 유발하기도 하지만 물리적으로 진동과 소음을 확실히 유발시킨다. 충격력은 진동을 발생시키는 주요원인이지만 충격을 이용하면 많은 유용한 결과를 유추할 수도 있다. 이에 충격과 진동소음의 개념을 정리하였다.

충격 (Impact)

진동의 발생원인은 크게 불평형력과 충격력의 2가지로 구분하지만 자세히 세부적으로 4가지로 구분하면 회전기계의 불평형력, 충격에 의한 진동, 전기기계의 유도진동 또는 코로나 누설전류 등, 유체에 기인한 자려진동이 그 것이다.  그 중에서 충격력에 관련된 사항을 정리한다.

1.     충격은 위치가 가지고 있는 위치에너지와 질량이 가지고 있는 관성에 의한 운동에너지로 표현된다.

2.     충격은 초기 가진력을 주어 과도상태(Transient)를 유발하고 최대 동하중의 의미를 가진다.

3.     충격은 충격스펙트럼 분석을 통해 공진영역을 해석하게 할 수 있다. 즉, 전달함수의 결과값으로 주파수별 반응결과(FRF, 응답)를 통해 고유주파수(Wn)를 알아낼 수 있다. 따라서 이로 인하여 구조의 탄성계수를 산출할 수 있다.(k=mWn²)

4.     충격력과 가해진 시간은 충격량의 개념을 가진다.(F*t)

5.     충격의 정의는 순간적인 물리량으로 100ms이하의 빠른 가진과 500ms이상 기준선으로 복귀하는 패턴의 진동 또는 소음을 의미한다.

6.     대한민국 소음진동관련법에서는 충격소음을 140dB(A)이상이 하루에 10번 노출되지 않아야 한다고 하고 있으며 발파소음이나 진동은 최고값의 횟수 보정하여 75dB(A, V)를 넘지 않도록 관리하고 있다.

7.     설비진단분야에서는 충격패턴의 시간파형은 구조의 이완이나 베어링과 기어의 이상패턴 확인분야에 활용되고 있다.

All copyright  한국CBM  written by BISOPE , vs72@naver.com, 070-4388-0415,  www.kCBM.kr

키워드	진동, 가진력, 충격, 정상상태, 과도진동

충격기록장치- 충격기록 사례-OmniGWS-IOG

 충격기록장치- 충격기록 사례-OmniGWS-IOG

운반 및 배송중에 충격이 발생한다면 많은 문제와 싸움의 소지가 있을 가능성이 높습니다. 과학적으로 기록하여 확인하십시오. 블랙박스가 안되는, 전원이 없는 곳에.. 충격기록장치 Omni GWS입니다.

 

충격기록계의 장점

-      초소형, 초경량, 초내구성, 확실한 기록의 블랙박스

-      수송기계, 정밀품 최적, 간편한 설정(최대충격 키로 조정), 간편한 설치(가벼움, 접착)

-      주요위치 부착, 합리적 가격대.

 

충격진동은 매우 크고 빠른 에너지의 전달현상으로 일정한 시간 동안 기계 또는 제품에 이상이 없었는지를 궁금해 한다면 어떤 장치를 사용해야 원인을 알아낼 수 있을까?를 먼저 고려해야 합니다. 바로 충격상태모니터링입니다. 제조 후 수송과정의 안정성을 비로소 증명할 수 있습니다.

다음의 용도로 사용

-      중요기계, 정밀제조품 및 장비수송, 보험, 택배

-      사고기록 및 진단

-      생산설비 및 조립품(조립공정)

-      충격기록계, 환경기록 및 진단 등

-      가변속 설비진단, 기계진단, 수송기계

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

 

All copyright  한국CBM(주)  written by BISOPE , vs72@naver.com, 070-4388-0415,  www.kCBM.kr 

관련 Tag

진동교육, 진동계측, TPI, 진동진단, EI Digivib MX30, Phantom, Motion Amplification, 진동카메라, 진동시뮬레이터, ODS, DragonVision

진동량과 소음량 (Overall과 dB합)

 진동량과 소음량 (Overall과 dB합)

--------------------------------------------------------------------

진동과 소음을 각종 기준과 법규정 한계치 등으로 평가하려면 진동량(Overall)과 소음량(총소음도)를 이해하여야 한다. 환경진동계나 환경소음계로 측정한 결과는 계측기에서 나온 그대로 규정치와 비교하면 되지만 이 값들이 어떻게 산출되었는지를 알고 싶을 때가 있다. 특히 주파수별로 진폭이 다르게 측정될 것이고 각 종 가중함수들이 주파수별로 달리 적용되는데 어떻게 이렇게 하나의 값으로 표기할 수 있을까? 진동에서 단위(변위, 속도, 가속도, dB)와 부단위(P-P, 0-P, rms)를 선택할 수 있고 소음에서도 dB로 단위가 나오는데 이 것을 어떻게 해야 하는지.. 이러한 과정 중에서 혼동을 갖는 Overall의 산출방법과 dB의 합산에 대해서 설명한다.

진동량, 총진폭합, 총소음도로 사용되는 Overall과 dB합 또는 Allpass

우선 dB의 합산부터 설명한다. 주파수별로 측정된 dBn값이 있다. 그 값은 진동가속도레벨(VAL, 진동가속도차이를 환산한)일 수도 있고 진동레벨(VL, 주파수별 가중도가 적용된)일 수도 있고 음압레벨(SPL, 주파수별 가중도가 적용된), 음향파워레벨(PWL)일 수도 있다. 이 값은 주파수별로 각각 계산되므로 하나의 값으로 합산해야만 법규정 값과 비교할 수 있다. 이 것을 총진폭합(dB합, all pass, 총소음도, 총진동합 등)이라고 한다. 이 때 dB값의 합산은 대수합으로 해야 하므로 dB를 log로 다시 풀어서 합산한다. 이 것을 dB합산방법이라고 한다. dB로 결과가 나왔다면 이 방법을 사용해야 한다.

 

한편, Overall을 구하는 방법은 dB값의 합산과 다르다. 각 주파수별로 측정된 진폭(An)의 단위(변위, 속도, 가속도)와 부단위(P-P, 0-P, rms)가 있고 각 진폭을 파워(Power) 합산해야 한다. 이 값은 전체 진폭의 목적이 물리적으로 소산되는 ‘에너지’와 ‘파워’의 양을 평가한다는데 많은 부분이 내재되어 있다.

과거의 진폭은 모두 dB로 표시한 적이 있으나 최근의 진폭의 결과는 소음은 dB로 평가하더라도 진동은 각 기본 물리량(변위, 속도, 가속도)으로 직접 표현하는 것이 일반적이다. 다만, 법규에 진동을 dB로 평가하는 부분이 있어서 이 때만 dB합산 방법을 참고하면 되겠다.

 

All copyright  한국CBM(주)  written by BISOPE , vs72@naver.com, 070-4388-0415,  www.kCBM.kr

키워드	Overall, 오버롤, db, dB(V), 진동량, allpass

특별제안+ 진동카메라 사례5-DragonVision-EI

 특별제안+ 진동비젼 사례5-DragonVision-EI

진동현상도 정지된 것처럼 보이지만 실제로 아주 빠르게 움직이고 있습니다. 느리고 크게 볼 수 있습니다. 바로 진동카메라비젼 Dragon Vision™ 입니다.

 

진동이 발생하고 있는 기계, 구조, 건물 등을 진동 동영상으로 볼 수 있습니다. 간단한 동영상 촬영만으로도 진동을 볼 수 있습니다. 측정기술 전문기업 AST에서 사용하는 DragonVision기술로 진동을 카메라로 촬영하여 저장하고 화면에 보이는 진동을 분석하고 문제점을 찾을 수 있습니다.

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)

 

All copyright 한국CBM(주) written by BISOPE , vs72@naver.com, 070-4388-0415, www.kCBM.kr

관련 Tag

진동카메라, 진동계측, 진동진단, 발란싱 EI Digivib MX30, Phantom, Motion Amplification, 진동모니터링, 진동시뮬레이터, ODS, DragonVision

 

진동의 단위 dB(V) –(수직방향 가중 진동레벨)-수정

 진동의 단위 dB(V) –(수직방향 가중 진동레벨)-수정

-----------------------------------------------------------------------------------

사람은 소리에는 20~20,000Hz까지 느낄 수 있고 진동에는 0.1~500Hz까지 반응한다. 보통 진동의 공해 범위는 1~90Hz까지로 구분하는데 이 구역이 바로 사람이 민감하게 반응하는 주파수영역이기 때문이다. 특히, 사람은 수평방향에서는 1~2Hz, 수직방향으로는 4~8Hz가 매우 민감하다. 또한 예외적으로 수직방향 1Hz이하에서 배멀미 같은 초저주파수 진동도 있다. 그리고 주파수 이외에 신경을 써야 할 부분은 공해에 해당되는 주파수이더라도 진동진폭이 커야 비로소 공해이고 고통스러움을 느낀다는 것이다.  또 반면에 진동 진폭이 크면 공해로 구분되어 있지 않더라도 인간에 해로울 수 있다.

 

dB(V) 진동 수직방향레벨

일반적으로 소음은 ‘데시벨(dB)’라고 하여 dB(A)로 사람이 민감한 부분을 가중(Weighted)감안한 ‘A가중’을 사용하지만, 진동은 “dB(디비)”라고 보통 호칭하며 dB(V)로 표현한다. 이 단위는 ‘진동레벨(VL)’로서 1~90Hz간의 주파수별 진동가속도레벨(VAL)에 가중한 다음 각 주파수별로 dB합(대수합산)한 것이며 아래처럼 산출된다. (ISO2631참조)

 

이때 가속도 ‘a[m/s²]’는 rms의 값을 입력해야 하며 ‘α’는 주파수대역별 보정가중 물리량으로서 첨부 표처럼 주파수마다 그 식이 다르다. 이 식이 적용되는 대한민국 소음진동관리법 중 진동분야는 dB(V), L10 값으로 측정하여 관리하고 있으며 65dB(V)가 보통 규정의 상한선이며 90dB(V)는 8시간 누적 한계 기준으로 권장하고 있다. 한편, 감각의 예를 들면 50 dB(V)에서 사람이 감각하고 자동차엔진은 140~150 dB(V), 핸들은 100~110 dB(V)정도가 된다. 

이처럼 진동레벨은 주파수 구간의 가중치를 모두 고려하여 감각치를 하나의 값으로 표현하는 개념으로 주로 법규나 기준에 적합하다. 그러나 단순히 주파수별 진폭값을 표현할 때에는 과거에는 dB를 많이 사용하였으나 최근에는 변위, 속도, 가속도의 값을 직접 표현하는 것이 보편적이므로 가속도센서로 산출된 Grms값을, 또 이 값을 속도로 적분 변환한 mm/s rms그리고 변위센서(대형기기감시용)가 많이 사용되는 곳은 µm(Peak to Peak)를 보편적으로 사용한다.

 

키워드	수직진동보정곡선, 진동레벨, dB(V), 진동가속도레벨, VL, VAL

 

All copyright  한국CBM  written by BISOPE , vs72@naver.com, 070-4388-0415,  www.kCBM.kr

전기적 진동문제-Electric problem-2-회전자문제

 Electric problem-2-회전자문제

--------------------------------------------------------------------

유도전동기(Induction motor)는 전원주파수(Line frequency)와 자극(Pole)의 수에 관한 관계에 따라서 회전수가 결정된다. Motor는 자극의 기본적인 프레임을 형성하는 Stator(고정자)와 유도된 전류가 흘러서 다시 유도자극이 생성되어 고정자와 서로 반발 또는 인발하여 회전하는 Rotor(회전자)로 구성된다. 물론 고정자는 프레임에 고정되고 회전자는 프레임에 고정된 하우징의 베어링으로 지지된다. 고정자와 회전자간의 관계는 정상적인 공기간극(Air gap)이 존재하여야 진동이 적게 발생하고 또한 적층(Lamination)간의 확실한 고정상태와 코일의 절연상태가 고장 및 전자기진동을 많이 발생하는가 또는 적게 발생하는가를 결정하게 된다. 하지만 결함이 당장 발견되더라도 전체의 진동량이 크지 않거나 이미 오랜 시간 동안 유지되었다면 문제라고 할 수 없음을 다시 한 번 주지하여야 한다.

회전자결함 (Rotor)

사용용도가 강한 토크가 반복되는 압축기 또는 크레인 같은 곳에서 사용되는 AC유도전동기의 회전자는 편심, 단락, 파손, 회전자바(Rotor bar)와 end링이나 적층부에서 발생하는 균열이나 접촉이완 등에 문제가 발생할 가능성이 높다. 이러한 문제들은 1x RPM의 주파수를 둘러싸고 있는 사이드밴드의 발생으로 확인할 수 있다. 이 때 발생하는 사이드밴드의 간격은 Sf(슬립주파수)에 모터의 극수(Pole)를 곱한 값 만큼으로 나타난다. 회전자바 문제는 전류신호분석을 통해서도 관찰되는데 이때에도 Sf x 극수의 사이드밴드가 동반되는데 주축이 되는 주파수는 회전주파수(1x RPM))가 아닌 전원주파수(Lf)가 된다. 주축주파수를 60dB를 기준으로 한다면 사이드밴드의 진폭이 6dB보다 클 경우 회전자에 문제가 있다고 판단할 수 있다.

 

All copyright  한국CBM(주)  written by BISOPE , vs72@naver.com, 070-4388-0415,  www.kCBM.kr 

키워드	전기적결함, 회전자의 문제, 로터, Rotor, rotor bar, 전자기진동

 

나는 이렇게 진단한다 5.이력검사, 현장관리자미팅

 나는 이렇게 진단한다 5.이력검사, 현장관리자미팅

--------------------------------------------------------------------

설비진단의 과정에서 ‘이력조사(검사)’가 가장 중요한 과정이라고 해도 과언이 아닌 이유는 바로 문제의 해결을 위한 ‘명제’를 찾는 일이기 때문이다. 문제는 답으로 해결하지만 답을 위한 증거는 사건의 명제 또는 가설이 반드시 필요하다. 따라서 이력조사는 가설을 세우기 위한 최초의 과정이다. 이력조사는 기록된 설비이력서만을 의미하지는 않는다. 그것보다 중요한 것은 현장엔지니어와의 대화나 운전자의 경험 등이 될 것이다. 대화의 심리적인, 정치적인 요소의 파악은 너무나 중요하다. 자칫 잘해도 해결이 안되거나 전혀 엉뚱한 결론이 나게끔 시나리오가 뒤바뀔 수도 있다. 현장관리자 들과 반목해서는 절대로 해결되지 않는다.

이력조사와 가설수립 그리고 현장전문가미팅

이력조사는 설비이력서나 도면 등의 문서상 검사와 현장킥오프미팅을 통한 자료취득으로 나눌 수 있다. 각 조사항목과 주목할만한 사항을 정리한다.

 

1	이력조사1 (도면승인검사)	설비의 최초도면자료승인(설비의 진동기준, 제작사수준, 당사자료관리수준)
2	이력조사2 (정비기록자료)	당사정비수준, 당사정비외주정도, 주요문제의 파악, 참과 거짓의 구분, 미해결초점, 수리기간 및 횟수파악, 유사설비군과의 비교
3	이력조사3 (측정기록문서)	당사설비진단기술수준 및 관리수준파악, 주요방향측정점 및 최고진동, 주파수관리수준, 측정계측기 수준, 외주측정-협력사 파악
4	대화자료 1 (현장관리자)	주요문제안건, 정비비용 및 생산차질, 설비중요도, 외주측정협력사 수준파악, 진단의 요구수준 및 대책과 방향의 정확한 목표확인.
5	대화자료 2 (현장측정자)	경험상 주요문제 추정 및 이유, 과거이력의 상태,  , 비교 유사설비, 특이사항.
6	대화자료 3 (현장운전자)	주요문제의 추정 및 이유, 대책의 합리성, 과거이력의 상태, 최근 현상, 측정협력사 내력.
7	대화자료 4 (외부전문가)	본 설비의 다수문제 경험자, 정비전문가, 진단전문가, 학문상 통계, 제조사 연구원-기술자 및 납품전문가.

Bi

sop

All copyright  한국CBM(주)  written by BISOPE , vs72@naver.com, 070-4388-0415,  www.kCBM.kr 
e vs72

키워드	1X, 스펙트럼, 진동분석, 설비진단절차, 진동분석절차, 시간파형분석, 도면검사, 육안검사, trend파형, 육안검사