VISOPE-진동소음음향방출분석-진단모니터링-한국CBM

2020년 10월 23일 금요일

측정원리비교- 비틀림진동센싱-Torsional Vibration-HVR

비틀림 진동을 측정하는 여러 방법들이 있습니다. 텔레메트리와 레이져, 펄스방식 그리고 ATVS 비틀림 진동센서가 있습니다. 이 것은 반사판의 설치없이 최대 40mm까지 거리를 두고 회전체의 비틀림(Torsional)진동을 측정하여 아날로그 신호로 출력하고 있습니다. 이 센서를 이용해서 토크를 측정할 수도 있고 실제 파워(동력)을 모니터링할 수도 있습니다. 진동을 배우셨다면 관심있을 겁니다.

--à https://youtu.be/WGpjZkbGXow

https://youtu.be/WGpjZkbGXow

동영상

Analog Torsional Vibration Measurement Sensor

Analog Torsional Vibration Measurement Sensor (ATVS) http://www.horvathresearch.com/atvs/ info: rhorvath@HorvathResearch.com

youtu.be

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2020년 10월 16일 금요일

유체기계에서 발생할 수 있는 진동의 원인과 현상

유체기계의 진동 (유체기계에서 발생할 수 있는 진동의 원인과 현상)

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회전기계의 질량불평형과 고체와 고체간의 마찰과 충격에 의해 진동이 발생하지만 또 하나 진동의 발생원이 있다. 고체와 유체간의 마찰에 의해 발생하는 자려진동(Self-Excited)이 그 것이다. 이 자려진동은 비선형 진동의 일종으로서 예측이 어렵고 다양한 원인과 결과를 동반한다. 근본원인은 유체에도 동하중(질량과 속도)이 존재하기 때문이다.

대표적인 유체기계는 팬(Fan)과 펌프(Pump)가 있고 이송유체가 기체인가 또는 액체인가에 따라 구분되며 기체를 이송하는 유체기계에서도 압력에 따라서 Fan(팬, 송풍기; 0.1kg/m²이하), Blower(블로워; 0.1kg/m²이상), Compressor(압축기; 1kg/m²이상)로 구분하여 호명하기도 한다.

유체진동의 종류

유체진동은 유체가 압력의 이상균형상태로 인해서 발생되는 경우와 난류발생에 의해서 불규칙한 진동이 유발되는 경우 또는 고체와의 마찰에 의해서 후면에 발생되는 경우 등 다양하게 현상이 발생한다.

진동 시간파형은 불규칙을 나타내며, 스펙트럼의 형태는 Floor noise가 큰 형태 또는 일정구간(광대역)에 걸쳐 주파수 군이 형성된 경우, 또는 협대역인 이산주파수로 나타날 경우 등 표현도 다양하다. 다음의 표에서는 다양한 유체진동의 현상을 정리해 놓았다.

진동의 종류	원인 및 현상
BPF(Blade Pass Frequency)	-유체이송 날개에 이송된 유체와 유체기계의 Cut off부를 통과할 때 맥동파형이 발생 (날개수*회전수=주파수) -이산주파수 (유체기계에서 반드시 발생함)
Cavitation	-흡입압력이 낮고 유량이 높을 때 발생, -액체에서 기포가 형성되어 흐름을 저해, 진동을 유발, 기포파괴시 고체표면 진동발생, 대체로 300~2,000Hz대역, 광대역 주파수, 불규칙 충격성 시간파형. -모래가 쓸리는 소음 발생.
Surging	-토출압력이 놓고, 유량이 낮을 때 발생 -PQ곡선에서 어긋나는 조건 사용으로 인해 맥동압이 발생 -양쪽 압축기에서 토출압을 하나로 모을 때 서로 압력이 달라서 충격을 주며 빠져나가는 현상.
Recirculation	-흡입압력이 높고, 유량이 낮을 때 발생
choking	-토출압 낮고, 유량이 낮을 때 발생
Water hammering	-갑작스런 유체이송의 차단시 유체질량의 동압이 고체에 가해지는 충격진동 , 0.1~10Hz
Turbulent	-유체가 층류구간을 벗어나 난류영역(곡관부, 유속마찰, 고속유체, 고체와의 마찰부 등)에서 발생하는 불규칙한 진동, 1xHz이하
Oil whirl	-축의 거동에 의해 유체(윤활유)가 휘돌리며 동반 운동하는 현상 -공진유발(Whip), 0.45x
Rotating Stall	-선회실속 -고속 회전에 의해 유체를 이송시 날개 후면에 기포가 발생하여 이송을 저해하고 강한 진동을 유발하는 현상.
Karman Vortex	-유체의 흐름을 저해하는 고체의 후면에 와류에 의해 일정주파수에서 고체가 공진하는 현상 (Fn=St*V/D)

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초저온용 진동 변위센서- 저온설비 적용 사례-IKV-TNK

초저온 지역에 변위센서가 설치되었다면 일반적 센서의 특성으로는 진동값을 신뢰하기 어렵습니다. 하지만 변위센서를 그 현장의 온도에 튜닝하였다면 어떨까요? -196℃의 질소펌프에 -166℃~-200℃로 특수 튜닝된 변위센서를 설치할 수 있습니다. 오류가 있을 수 있다면 확실하게 하는 것이 정석입니다.

초저온용 진동 변위센서의 장점

- 초저온용 지역에 맞는 영역대로 튜닝한 변위센서

(예: -154℃의 액화이송용펌프에 -124℃~-184℃로 특수 튜닝)

- 초저온용 액체수송 펌프 최적, 기존 변위센서와 교체, 방폭 및 컨버터(트랜스듀서), 터미널

- 안정성, 호환성, 합리적 가격대.

(Proximity probe, displacement transmitter, ~200℃)

초저온 지역에 일반용 진동변위센서로 설치할 수 없거나 초저온 지역에 맞지 않는 값을 유지하고 있어서 정확한 진동변위값을 출력해 주어야 한다면 이 것으로 정확성을 비로소 증명할 수 있습니다.

다음의 용도로 사용

- 중요 초저온용 회전기계 축진동 감시용 변위센서

- 가스플랜트 액체 이송용 펌프 변위센서, 질소수송펌프

- 극저온용 펌프 회전축 감시용 변위센서

- 설비모니터링관리 (가스플랜트, 정유 중화학공장, 식품제조, 전자생산, 조선 관련 사업체)

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2020년 10월 9일 금요일

진폭과 주파수의 그래프

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위치를 변동하여 어떤 기준을 중심으로 왔다 갔다를 반복하는 물체가 있다. 또 반면에 한 번 밀어붙이거나 잡아당기는 것으로 끝나는 물체가 있다. 어떤 것이 과연 더 큰 힘이 들까? 생활에서 가까운 헬스운동기구를 잘 살펴보면 힘을 들여 움직여 놓은 것을 다시 원위치로 복귀되어야 다음 운동에서 똑 같은 방향으로 힘을 줄 수 있다는 것을 알 수 있다. 사실 힘이 어떤 것이 더 가해지는 지는가는 두 가지 운동의 비교에서 그리 중요한 것은 아니다. 다만 얼마나 더 큰 힘을 얼마나 더 자주 가해주었는가가 바로 핵심인 것이다. 우리는 모든 물리적 파장이 공기중에서는 소음으로 물체는 진동(반복)으로 나타난다는 것을 이해하고 있다. 그리고 그 것을 이차원 그래프로 그린다면 바로 X축과 Y축으로 표현할 수 있을 것이다. 바로 ‘시간에 따른 크기의 변화’이다.

진동의 X축과 Y축

진동의 X축은 대체로 두 가지 방법으로 표현되는데 바로 시간과 주파수이다. 여기에서 시간은 짧거나 긴 것으로 또 나눌 수 있는데 바로 ‘Raw data’, ‘Trend data’가 된다. 반면에 또 다른 표현으로 초당반복수로 계산되는 ‘주파수’는 반복되는 패턴을 시간으로 나눈 ‘주기’의 역수(1/주기)’를 의미한다. 다시 설명하면 주파수는 첫 번째 원인주파수의 배수(Order, X)로 다시 세분화하기도 한다. 따라서 X축을 정리하면 다음과 같다.

X축	시간	Short	Raw data
	시간	Long	Trend
	주파수	주기의 역수(1/운동1회 반복시간)	Hz, Frequency
	주파수	Turning speed의 배수, 1차 회전주파수	Order, X

다음으로 진동의 Y축은 대체로 주단위, 부단위로 혼합하여 표현하는데 주단위는 (변위, 속도, 가속도)로 부단위는 (0-peak, peak to peak, rms)로 한다. 단위의 다양함과 혼용은 관찰의 용도나 기준 등이 또한 다양하기 때문으로 예를 들어 저주파 거동의 파이프는 변위 P-P 고주파 거동 베어링은 Grms로 표현하는 것이 관찰의 용도가 파괴나 수명에 대한 대비책인 모니터링에 가장 잘 맞기 때문이다. 혼용의 예) 2.4mm/s 0-p, 50µm p-p, 1.2G rms

Y축	주단위	변위(µm, mm), 속도(mm/s, cm/s), 가속도(m/s², G)
Y축	부단위	0-peak, peak to peak, rms

진동의 진폭표현으로 ‘Z’축(제3의 축)을 활용할 수도 있는데 주로 Campbell, Waterfall 등에서 RPM의 역할 등을 담당하게 된다.

키워드	진동의 단위, 진폭단위, 변위속도가속도, rms, peak, 진동에너지, 진폭

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진동의 단위, 진폭단위, 변위속도가속도, rms, peak, 진동에너지, 진폭

문제-7-4- 기어박스 진동관련 문제

문제-7-4

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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

2020년 10월 2일 금요일

샘플링 측정시간

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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.

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