VISOPE-진동소음음향방출분석-진단모니터링-한국CBM

2017년 7월 1일 토요일

설비진단기 초음파카메라 (초음파 진단의 특징)

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초음파 기술은 밀폐성, 누수, 방전 그리고 기계작동 등의 많은 분야에서 가장 정확한 솔루션을 제공할 수 있다. 초음파의 특성을 정리하면 다음과 같다.

1. 초음파는 아주 정확하게 측정될 수 있습니다.
파동이 사물이나 사람의 신체를 통과하면서 강도의 차이는 수치화될

수 있습니다. 그래서 기계나 시스템의 작동 혹은 상태에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 다양한 현상들이 명백하게 측정될 수 있습니다.

2. 고주파 소리는 저주파에 비해 직진성이 매우 강합니다.

직진성이 강하다는 것은 외부의 다양한 소음 속에서도 문제발생의 정확한 위치를 나타내는 것을 쉽게 만들어줍니다.

3. 초음파의 다른 주요한 장점은 수많은 개체들이 초음파를 발생한다는 것입니다.
누수, 압력, 방전, 새어 나오는 가스나 가스 혹은 액체의 기류에서 발생하는 캐비테이션(추진기 등의 뒤에 생기는 진공 현상)등 많은 현상들이 탐지되고 측정이 가능한 초음파를 발생합니다.

초음파설비진단기의 특성 (Leak shooter 1000)

초음파진단카메라의 원리 및 적용분야와 진동과의 차이점을 정리하면 다음과 같다.

항목	내용	비고
원리	초음파를 측정하여 원인 및 고장을 파악한다.	기계의 마찰, 충격음, 누설음, 전기코로나 등은 초음파를 발산한다.
측정방법	접촉식, 비접촉식 모두가능	기본 센서 외 각종 액세서리이용
인터페이스	헤드폰, 액정화면 또는 컴퓨터로 데이터전송	조작이 가볍고, 현실적
적용분야	베어링결함, 공기누설, 전기코로나측정, 기어마모, 기계적결함, 전기적결함, 저속베어링, 각종 유체음, 마찰음	팀별로 구매필요
적용설비/산업	펌프, 모터, 컴프레샤, 유압설비, 팬, 파이프, 컨베이어, 송전배전계장, 엔진, 압력탱크	전력, 철강, 조선, 전자, 제지, 운송, 빌딩, 자동차, 각종QC, 시멘트, 플라스틱, 공작기계, 플랜트배관
대상자	설비보전담당자, 진동측정담당자, 기계,전기,계장 담당, 설비진단담당자, 검사측정담당자, 예지보전담당자, 설비관리담당자.	장기간 교육이 필요 없음. 이론이 정확하며, 쉽고 간단
진동과 비교	측정오차 적음, 측정포인트 적음, 이론이 쉽고, 효과가 빠름, 비용이 저렴,	조기결함탐지 탁월, 저속베어링결함확인탁월, 공기누설을 탐지
목적	측정->설비결함확인->수리->설비수명연장	여타 예지보전 툴과 같으나, 쉽고 조기결함발견측면에 장점.

TEL: 02-6480-9991 FAX: 02-6971-8178 mail: sales@astint.co.kr

설비(회전기계)의 질병들 (설비진단 진동분석을 통해 알 수 있는 이상상태)

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기계는 왕복이나 회전을 할 경우 반드시 진동을 발생하게 되지만 자연스러운 에너지의 변환이라고 할 지라도 진동이 높다면 상태가 나쁘다는 것을 직감할 수 있다. 기계가 진동이 높아서 파손이 된다면 인간에게 안전과 재산에 따르는 피해를 줄 수 있을 뿐만 아니라 기계 자체에 자존심을 부여해 본다면 진동이 기계가 아픈 곳을 말하고 있는 것이라고 생각해 보자 그러면 우리가 공부하는 설비진단의 여러 규칙을 이해하는 데 도움이 될 것이다. 아픈 병명을 맞추는 것, 이 것이 설비분석가의 진단결과가 된다.

진동으로 병명을 유추한다. 병명의 종류

진동으로 알 수 있는 기계의 정상이 아닌 상태는 ‘결함(fault)’이라고 부르며 이 결함의 종류를 바로 기계병명의 종류로 볼 수 있다. 피검사나 엑스레이 및 초음파검사를 할 수도 있지만 여기서는 가장 많이 그 병명을 유추할 수 잇는 진동으로 확인할 수 있는 결함의 종류를 알고 간략하게 설명하기로 한다. 우선 가장 처음에 전제로 하여야 하는 것은 잘 측정(센서, 설치, 계측설정, 방향, 단위선택 등)이 된 결과로 분석한 결과이어야 한다는 것이다. 가급적 많은 경우의 결함을 필자의 결함에 의지하여 우선순위 배치하였으니 공식적인 자료는 아님을 참조하기 바란다.

1. Unbalance (Imbalance, 질량불평형)-회전기계, 회전에 의한 왕복동기계

2. Misalignment(축정렬 불량)-구동부와 연결된 유체기계, 변속기, 커플링, 발전기, Roll 등

3. Mechanical Looseness(기계적이완)-바닥의 고정풀림상태, 회전체의 고정풀림상태, 크랙 등

4. Bearing(Rolling, Sleeve베어링의 결함)-충격이나 지나친 마찰력을 유발하는 흠집, 파손결함

5. Motor Electric fault(전기적인 문제로 인한 진동)-회전자 및 고정자의 결함파손, 정류자의 문제, 공극의 이상, Beat맥동, Noise, Soft foot.

6. Flow induced vibration(Fan, Pump, Compressor등 유체력에 관한 진동)-Cavitation, stall, Surge, Hammering, Blade run out 등

7. Resonance(공진)-측정오류, 굽힘모드, 비틀림모드, 유체기인, 국부공진, 윤활공진 등

8. Gear 및 Belt 진동의 원인-소수이론설계오류, 장력설치위반, 축정렬오류, 윤환문제

9. Lubrication(윤활)-윤활부족, 부적절윤활유선택, 윤활공급량의 오류, 윤활repair오류

10. Bent shaft(축의휨)-기본적인 축의휨 상태에 어긋나는 위험속도, 기형적 제작, 국부적열부하

11. Design오류-설계시점부터 있던 오류, Tuning없이 모방한 기계.

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2017년 6월 24일 토요일

RPM의 측정 (Trigger rpm, Tachometer, Stroboscope)

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Trigger는 방아쇠를 말한다. 방아쇠는 총을 발사하기 위해서 취하는 최초의 이벤트로 시작점을 알린다. 육상경기에서 시점을 알릴 때 사용하기도 한다. 진동, 소음, 힘, 열, 유체 등 시험을 위한 계측기는 어떠한 측정시점을 정해주고 데이터를 측정 또는 저장하도록 하여야 데이터를 검색할 필요가 없이 짧은 시간 동안 결과를 확인할 수 있다. 물론 시점을 마우스로 시작해도 되지만 결과가 그렇게 쉽게 얻을 수 있는 것은 많지 않다. 진동의 측정시작점은 대체로 크기와 시간으로 정한다. 즉 어떤 일정한 크기가 되면 측정 또는 저장을 시작하라는 의미이며 시간일 경우에는 일정한 시간으로 신호를 발생하면 측정하기 시작하라는 것을 의미한다. 회전기계의 이러한 시작이벤트는 보통 RPM(분당회전수)를 감지하는 센서류를 사용하게 된다.

RPM Trigger

회전기계의 회전수는 회전하는 축에 달린 어떤 반사판 혹은 돌출된 도체, 기어이빨의 반복여부를 인식하여 분당회전수와 주파수를 구한다. 때때로 이 정밀도를 이용하여 비틀림(Torsional)을 측정하기도 하지만 일반적인 기계의 회전수는 이러한 RPM센서를 이용한다.

대형회전기계의 경우에는 돌출된 도체와 Eddy current, 자기 pulse의 이벤트를 이용하는 ‘key phasor’를 사용한다. 즉, 갑자기 설정한 전압이상으로 발생하면 이 것을 이벤트로 보는 것이다. 진동감시용 온라인모니터링(VMS)에는 반드시 이 회전수신호가 연결되어 결과가 입력되고 후처리 설비진단용 연산과 상태감시용으로 활용하게 된다.

임시로 또는 깨끗한 환경의 경우에는 광학식 (Optical) 반사판형 ‘Tachometer’를 사용하며 이는 빛을 발광하고 회전하는 반사판에서 반사되는 빛을 수광하는 이벤트로 회전수를 확인하는 방법이다.

또다른 회전수의 이벤트는 사람의 시각에 도움을 받는 방법도 있다. ‘Stroboscope’는 밝은 빛을 일정한 반복수로 대상물에 쏘이고 사람이 회전하는 물체가 정지화면으로 보일 때까지 빛의 반복수를 조정하면 바로 그 때가 회전수가 된다. 이것은 프레임의 정지상태를 인식하는 사람의 수동작업이 필요하며 현장측정 및 진단참고용으로 사용된다.

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키워드	Trigger, 트리거, 진동 트리거, 회전수센서, RPM센서, tachometer, 타코, 스트로보스코프, 키페이져, Key phasor

2017년 6월 17일 토요일

변위센서3 (종류와 약점)

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변위(Displacement)는 기준선을 중심으로 변화한 최대거리를 의미하므로 직관적으로 진동의 최대진폭을 판단하기 좋고 그 양이 응력의 크기를 표현 대체할 수 있으므로 각종기준에 사용되고 있으며 특히 파이프의 진동 및 슬리브베어링을 사용하는 축거동을 상시감시할 때 많이 사용되고 있다. 이 때 사용되는 센서는 변위를 직접 출력하면 정확하고 평가하기 좋으나 그 설치와 방향성 그리고 주파수의 한계성 때문에 사용이 제한 적일 경우가 많다. 그래서 저주파용 가속도센서의 활용이 많은 이유이기도 하다.

첨부파일참조!

변위센서의 다양성과 약점에 대한 이해

변위센서는 매우 정밀하며 직관적이고 결과가 정확하다. 그 장점은 명확하지만 반면에 단점에 대해 알지 못하면 설계나 측정을 위한 선택에 오류를 범할 수 있으므로 대표적인 변위센서의 원리에 따른 종류 그리고 그에 따른 특징(단점)에 대해서 정리하였으니 변위센서의 성능에 대해 의심이 없기를 바란다.

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키워드	진동센서, 변위센서, Proximity probe, displacement sensor, VMS, 와전류, LVDT,

2017년 6월 10일 토요일

계측편람- 진동설비진단, 필드발란싱, 레이져축정렬 (전문정비 필수 패키지형) EI Vib +Bal +Laser align +ODS

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누설현상 (Leakage)

누설현상 (Leakage)-진동소음 신호

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물리적인 신호를 취득하는 것을 샘플링(sampling)이라고 했다. 이 샘플링 과정은 매우 세밀한 샘플링 주기를 가지고 선을 점으로 표현(이산화과정, Digitizing)하게 되는데 이때 샘플링하게 되는 구역을 하나의 블록(Block)으로 설정하여 받아들이는 공정을 거쳐야 한다. 이 때 그 구역 또는 구간을Block size라고 해서 ‘sampling’ 또는 ‘초당 sampling point’, ‘샘플수’, ‘sampling number’라고도 부른다. 이 구역은 어떤 연속신호를 어쩔 수 없이 잘라서 구역화 하므로 구역의 처음과 끝이 맞지 않을 수도 있는 오류가 있을 수 있겠다는 것을 예측할 수 있을 것이다.

신호취득시 오류, 누설현상Leakage

신호를 디지털하기위해 데이터 샘플링시Block size의 처음과 끝이 일정하지 않아서 생기는 주파수 및 진폭의 오류는 Leakage(누설현상)이라고 한다. 연속파형으로부터 시간길이 T 동안의 데이터를 추출하여 분석하는 것은 절취해낸 파형을 주기적으로 연결하여 합한 연속파형을 분석하는 것이 된다. 따라서 절취된 파형의 처음과 끝이 매끄럽게 접속되지 않고 불연속 파형으로 되는 경우 오차가 발생하여 본래 한 개의 주파수 주위에 사이드로브 (Side lobe) 가 나타나며 Leakage가 발생하는 것이다. 취득시간 T 가 신호주기의 정수배가 되면 절취된 데이터의 시작과 끝이 매끄럽게 연결되어 원래 파형에 대한 주파수 분석 결과가 정확하게 구해지므로 누설 현상을 최소화 시키기 위해서는 파형 특성에 맞는 창함수(Window)를 사용한다.

참고로 소음진동분야에서 사용되는 leakage(누설)은 또 다른 의미를 갖는데, 음교(Sound bridge)가 생기는 구조, 즉, 판을 고정해주는 벽면 고정대를 통해서 고체음(Structure borne noise)이 전달되어 다시 반대편 벽면에서 공기음(airborne noise)으로 재 생성되는 소음의 전달과정이 되는 현상을 부르기도 하며 이 것은 층간소음의 원인을 설명해 주기도 한다. 또 다른 의미로 방음벽이나 창호에 투과손실(Transmission loss)을 설명할 때 사용되기도 하는데 방음벽의 재료 설치시 틈새가 있는 경우를 ‘누설’이라고도 하는데 이 것은 전체 방음성능에 큰 지장을 준다.

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키워드	누설신호, leakage, window, hanning, 해닝, 샘플링 오류, 디지털, 진동신호, 샘플링

2017년 6월 4일 일요일

모터(Motor)의 결함과 진동-7-회전자 바(Rotor bar)관련 문제

모터(Motor)의 결함과 진동-7-회전자 바(Rotor bar)관련 문제

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모터의 비파괴형 건강진단을 진동과 전류신호로 파악하려면 모터의 회전자를 반드시 이해해야 하는데 그 중에서 모터의 회전자를 구성하는 주요 구성요소 중에서 회전자 봉은 빼놓고 이해할 수 없는 요소이다. 이 회전자의 구조 및 용도를 설명하면 회전자를 둘러 종방향으로 유도전류가 흐르는 통로가 있고 엔드링(바의 끝부분 마무리 연결부)을 통해 다른 횡방향으로 나열된 회전자봉들로 연결되어 있는 형태로 회전자기능에 중요한 역할을 하며 전자기적결함을 진동 또는 전류로 파악할 수 있는 신호를 발산한다. 이 신호는 사람의 건강진단에 비유하면 골밀도 분석이라고 할 수도 있겠다. 이 신호를 분석하고 결함의 수준을 이해할 수 있는 자료를 정리해 본다.

회전자 봉(Rotor bar)의 문제

베어링 이외의 모터의 결함의 원인은 상당수 “Rotor bar”와 연관되어있기 때문에 초기결함 진단에서 Rotor bar의 결함을 확인하는 것은 매우 중요하다. 특히 부하를 받아 구동원으로 사용되는 모터 중에서 250HP이상의 큰 모터일 경우 더욱 중요하다. 모터가 부하를 받고 전원을 받아 시동할 때 고전류가 Rotor bar에 공급이 되며 이것은 Rotor bar로 하여금 큰 응력(Stress)를 받게 한다. 이것이 과도할 경우 Rotor bar의 문제가 발생하며 다음의 여러 문제 들로 영향이 파급된다.

반복적인 고전류 응력(Stress)에 의한 Rotor bar crack상태->

국부과열(Spot heating)이 Crack을 발생시키며, Rotor를 Bow시킴. 이것은 마치 Imbalance상태처럼 보이나 실제로는 Rotor의 결함의 측면에서 분석하여야 함.->Rotor bar break and arcing발생-> 추가적인 가열과 Rotor bow발생. 모터를 다시 balancing해도 Rotor는 Stator와 결국 마찰에 이름.

->근접한 Rotor bar에 많은 전류를 공급, 더 높은 열과 기계적 Stress발생->Rotor lamination이 손상을 입고 모터가 완전한 결함으로 진전.

다음은 전류의 측정을 통해 모터의 Rotor bar상태를 확인한 결과이다. 좌측 그림은 정상상태의 Rotor bar를 가진 모터의 전류측정이며, 우측의 그림은 Rotor bar 가 Broken된 상태의 결과이다.

Broken Rotor bar의 수를 예측할 수 있는 공식

N=Broken Rotor bar의 예측된 수.

R=Rotor slot의 수

P=모터의 극수(pole number)

A=Line frequency의 진폭

B=”Line frequency-(극수´Slip frequency)”의 진폭

; 진폭을 “dB”로 읽을 경우,

; 진폭을 암페어(A)같은 Engineering unit으로 읽을 경우.

상세내역은 홈페이지내 첨부파일참조...

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키워드	모터회전수, line frequency, 전원주파수, 모터의 진동, 모터의 전자기 진동, 진동센서, 회전자, Rotor bar