진동평가의 표현방법 (진동상태의 등급표시 ABCDE)

진동평가의 표현방법 (진동상태의 등급표시 ABCDE)

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진동을 담당하고 있는 사람은 관리자나 기타 다른 기술을 담당하고 있는 사람으로부터 현재의 진동상태는 어떠한가를 묻는 질문을 반드시 듣게 되어 있다. 심지어는 말로 듣고 데이터를 측정하여 전달해 주었을 뿐인데 이에 대한 결과를 물어볼 수 도 있다. 상태를 평가한다는 것은 절대, 상대, 상호기준 등에 따라서 종합적으로 판단해야 하기 때문에 쉽게 답변할 수 없지만 그러나 반드시 확인해 주어야 한다면 ‘절대평가’에 따라 그 결과와 근거를 낼 수 있다. 이 상태는 양호/ 불량/ 불가 등으로 주로 구분되어 표현되는데 그 다양한 표현과 표준에 대해서 정리하여 보았다.

진동평가의 등급표시

우선, 해외 각 기준 및 그래프를 이용한 참조기준 등에서 표현된 방식은 영국형은 주로 ABCDE 5등급으로 표기하는데 표현하는 용어와 순서(대부분 A가 가장 좋은 상태이지만 어떤 등급은 E가 가장 좋은 상태)는 약간씩 다르지만 대체로 주파수별 등급 진동치(진동량, 진폭)를 표기하고 있다.

 

가장 많이 사용하고 있는 진동 등급의 표현방법은 ISO10816이나 7919에서 사용하고 있는 A/B/C/D의 4등급으로

A영역 :신규로 설치된 기계

B영역 :장기간 운전이 허용되는 기계

C영역 :장기간의 연속 운전에 적절하지 못한 기계 (제한된 기간 동안 운전)

D영역 :기계에 손상을 입힐 정도로 매우 가혹한 상태

기타 국내에서 고시, 활용하고 있는 안전진단 기준치(산업안전관리공단)의 평가등급도 이와 유사하다. A/B/C/D/E로서 매우 양호한 상태를 A로 정하고 있다.

또한 위의 등급들을 잘 살펴보면 대체로 설비의 중요도와 잘 연관할 수 있어서 예를 들어 설명하자면 A등급을 만족하는 기계나 정밀해야 하는 구조, B등급까지 만족하는 기계나 구조(바닥, 위치)를 기준하기도 한다.

키워드	온라인 모니터링시스템, VMS, 알람설정, 진동 위험설정, trend, 진등등급

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DC센서와 AC센서 (동하중 측정센서의 종류)

DC센서와 AC센서 (동하중 측정센서의 종류)

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진동센서의 종류에 따라서 기준위치를 중심으로 반복하는 진폭과 기준위치를 벗어난 길이를 모두 측정할 수 있는 와전류 타입 변위센서도 있고 기준위치를 중심으로 반복하는 진폭만을 측정할 수 있는 가속도센서도 있다. 또한 기준위치를 중심으로 반복하는 진폭과 아울러 중력가속도를 기준으로 센서의 설치방향을 추가로 알 수 있는 MEMS 가속도계 또는 Gyroscopic센서도 있다. 다양한 진동센서의 선택이 그리 쉬운 것만은 아니다. 흔히 우리가 Dynamic만 측정하느냐 또는 Static도 같이 측정할 수 있는 진동센서인가가 결정해야 하는 중요한 사항일 것이다.

DC와 AC의 차이점(진동)

원리적으로 설명하면 DC를 측정한다는 것은 진동을 측정한다는 것과 다르다. 저주파로 상하로 크게 움직이는 것도 사실 반복만 한다면 AC센서에서 측정이 가능하기 때문이다. (물론 저주파 측정이 가능하도록 노이즈 제거기술이 탑재된 DAQ와 MEMS센서 또는 고감도 Piezo센서의 사용한 경우). 그런데 진동관련 계측기에서는 DC는 AC를 포함하고 있으며 순수한 DC성분도 갖고 있어서 정밀급, 저주파 측정시스템에 센서로부터 신호를 정리할 때 자주 사용된다.

*DC와 AC를 구분하는 정의 원리모음

-DC는 기준선이 자체가 움직이는 것이며, AC는 기준선을 중심으로 반복하는 것으로 이해하자

-DC는 AC를 포함한다. (계측분야의 경우, 처음위치에서 기준위치까지의 진동이 반복하는 최종거리의 측정이 DC를 의미한다.

-True peak, True rms로 불리우는 것은 DC신호를 의미한다.

-DC센서는 AC센서보다 정교하다고 하기보다는 원리가 다르다. (압력변동이 아닌 위치인식)

-AC필터링을 적용한 AC센서는 Static한 운동(Move)은 측정하지 못하지만 진동(Dynamic, Vibration)은 측정할 수 있다. 진동만을 측정할 경우 AC필터를 반드시 채용한다.

-DC는 저주파를 포함한다.

-DC가 가능한(Static)센서는 Proximity probe, LVDT, Laser, Wire, Bar type, Gap센서 등이 있다.

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키워드	진동계측기, DC, AC, 진동센서, FFT, Proximity probe, LVDT, Laser, Wire, Bar type, Gap센서, Dynamic센서, Static센서

샘플링(Sampling rate, frequency, time, number, block size)

샘플링(Sampling rate, frequency, time, number, block size)

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물리적인 신호를 화면상에 표현해주려면 Analogue신호를 Digital화하는 과정을 거친다. 그러나 센서로부터 받은 신호를 계측기에서 구현하는 것도 있고 더 앞서서 센서내부에서 Digital화한 신호를 계측기에 보낼 수도 있다. 모두 AD converter가 어디에 설치되어 있는지의 차이이다. 디지털은 선을 세밀한 점들의 합산으로 표현한다고 할 수도 있으므로 이 점들을 구할 때 데이터의 샘플링(Sampling)이라는 말이 사용된다. 즉, 샘플링을 잘 해야 데이터가 애초의 아날로그처럼 왜곡되지 않게 정확하게 표현할 수 있다는 것이다. Aliasing이 바로 첫번째 주의 사항이다.

 

 

데이타Sampling

똑 같은 분해능(Resolution, 진폭의 세밀도)이라도 일정한 시간동안에 샘플링의 수가 적으면 데이터의 재현에 오류가 생긴다. 이 때 전체 총 샘플링시간(Time)은 주파수간 간격(Bandwidth)의 역수이며 샘플시간(Δt)과 샘플수(N, samples, number, block size)의 곱한 값이된다. 또한 샘플시간의 역수는 샘플주파수(Fs)이며 Aliasing오류가 생기지 않게 하기 위해 Nyquist cutoff주파수로 Fs/2.56=Fmax의 주파수를 비로소 화면에 볼 수 있는 것이다. 그리고 Sampling rate란 초당 샘플수를 의미하므로 결국 샘플주파수(Fs)와 같은 말이 된다. 추가로 Line수는 Fmax를 주파수간격(Bw)로 나눈 값을 의미한다.

자주 궁금해 할 수 있는 내용을 정리하여 아래처럼 쉽게 설명할 수 도 있으니 참고하길 바란다.

1. 1000Hz까지 보려면 초당 샘플링 개수를 2560개는 할 수 있어야 한다.
2. 1000Hz까지 보려면 샘플시간(Δt)이 1/2560초(0.00039초)가 되어야 한다.
3. 1000Hz까지 볼 때, 1000line으로 설정하면 주파수간 간격(Bw)이 1Hz가 된다.
4. 1000Hz까지 볼 때, 주파수간 간격(Bw)을 더 좁힐수록, 예를 들어 0.1Hz간격으로 하게 되면 취득시간이 1Hz간격보다 10배가 늘어난 10초가 된다. 그리고 같은 조건으로 Line수를 10배 높일수록 측정시간이 10배 길어진다.
5. 샘플링요율(sampling rate)은 계측기가 측정할 수 있는 최대 주파수(Fmax)의 2배를 의미한다.
6. 일반적으로 진동계측기(FFT Data Acquisition system)는 최대주파수를 더 많이 표현하기 위하여 그리고 anti-Aliasing filter를 필수적으로 사용하였으므로 보통 최대주파수의 2.56배가 아닌 최대주파수의2배로 샘플링주파수를 설정해 놓았다.

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키워드	Aliasing, 에일리어싱, 샘플링, AD컨버터, 나이키스트, Sampling rate, frequency, time, number, block size

 

Vibro Laser 레이져 얼라인먼트 축정렬장비 (보급형)

Vibro Laser        

​레이져 얼라인먼트 축정렬장비 (보급형)

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​-30mm CCD detector, 안정적인 laser alignment

-Display 무게 720g, IP 67방수

-충격방지, 내열 (-20° C to +60° C)

-충전 10000 mAh; 6-8 hour battery life

-Bluetooth 4.0 무선

-Soft foot checker

-32GB storage

-진동계측기와 호환 EI Vibration analyzer linked in

-저전력 장시간 밧데리 사용능력 15% up

​-기계적 얼라인먼트와 유사한 익숙함

​-고정장치의 편리함, 진동방지

​-작업 및 검사시간단축

​-신뢰성향상 (레이져얼라인먼트를 사용한 정확함)

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

-기존 다이얼게이지 방식 얼라인먼트 대체

설비진단 진동학습평가목록 (진동분석을 위한 기본적인 진동개념 목록)

설비진단 진동학습평가목록 (진동분석을 위한 기본적인 진동개념 목록)

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진동을 공부하는 방법은 분야에 따라 큰 차이를 보이고 있다. 연구나 학업의 개념에서 본 진동학은 내진이나 환경진동 또는 설계의 입장에서 가깝지만 현장의 실무개념에서 본 진동학은 자산관리나 진동문제해결(Trouble shooting)에 가깝고 이 것을 진동이 위험상태를 알리는 골치 아픈 개념으로 인식하게 된다면 매우 중요하고 해결이 어려운 분야이다. 가끔 연구소나 학교 강의에서 현장에 진동문제를 의뢰 받아서 해결하지 못하는 경우를 자주 있던 것을 본 경험이 있기 때문에 설계상에서 가지고 있는 이상적인 진동해결방법은 대부분 많은 조정(tuning)을 거쳐야 엔지니어링으로 정확히 결론 지을 수 있는 것이다. 정리해 보면 진동엔지니어링에는 설계엔지니어(박사, 교수, 제조사 설계직, CAE)와 현장엔지니어(기술사, ISO Certified Vibration Analyst, Test engineer)가 있다고 짐작할 수 있을 것이다. 해당분야에 따라 우대 분야는 다르나 인력의 필요성이나 업무기여도에 따라서 기업에서는 연구와 실무적인 분야가 모두 필요하므로 두 분야의 우열을 가릴 수는 없을 것이다. 그러나 결국은 기업문화는 실무적인 해결을 할 수 있어야 기본이라고 말하는 것을 당연하게 여긴다는 것임을 알고 있어야 한다.

진동의 실무적인 학습개념에 대한 평가목록

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진동분야에 현장진동분야 엔지니어는 다음과 같은 학습개념을 이해하고 잘 사용할 수 있어야 한다.

 

- 진동단위의 선정과 활용(주단위와 보조단위의 이해 주파수와 각 단위의 용도를 알고 있어야 한다.)

- 진동 위상 측정법 (위상은 매우 중요한 결함을 판단하는 증거자료나 교정자료로 활용된다.)

- 고유 진동수 측정과 축의 위험 속도 이해 (진동이 증가 또는 감소하는 원인의 동력학 이해)

- 진동 센서의 선정과 사용법 (센서를 잘 선정해야 함)

- 센서 설치 방법과 진동 데이터 취득 (센서를 잘 설치하고 계측기를 적절히 설정해야 함)

- FFT 개념과 Spectrum 분석(주파수를 이해하고 분석할 수 있어야 함)

- Rotor Dynamic 이해와 축 진동(회전체 동력학을 알고 그래프를 분석할 수 있는 능력)

- Bump Test, Modal Test 이해와 응용법(동특성을 추출하는 방법)

- 질량 불평형의 원인과 진단법

- 축정렬 불량의 원인과 진단법

- Mechanical Looseness 원인과 진단법

- Bearing(Rolling, Sleeve) 의 결함 원인과 진단법

- Gear 및 Belt 진동의 원인과 진단법

- Motor의 원리와 진동 진단법

- Fan, Pump, Compressor의 구조와 동작 이해 및 진단법

- 위험도 평가와 진동 규격 이해

- 설비 교정 원리 이해

 

위에 대한 개념의 이해로 원리와 원인의 파악 및 진단을 할 수 있으나 그 다음에는 그 것보다 힘든 대책에 대해서 플랜을 작성하는 대책설계가 있다는 것이다. 대책설계는 진동을 낮추는 엔지니어링으로 원인분석과는 다른 또 하나의 엔지니어링(기술창출)

으로 보아야 하는 이유는 당장 발생하고 있는 것을 해결하는 것이 원인을 알고 나서도 더 이상 추진을 할 수 없는  경우가 빈번하기 때문이다

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PDM, 예지보전, 설비진단, 진동, 기계진단, 설비진단자격, ISO18436, 진동분석