진동의 중요성에 대해서

진동의 중요성에 대해서

진동 측정의 중요성

산업계와 주거 환경에서 발생하는 진동은 특수한 경우를 제외하고 없는 것이 바람직하다는 것은 명백합니다.

이 불필요한 진동이, 기계의 수명을 단축시켜 제품의 품질을 나쁘게 해, 불의의 사고의 원인이 되어, 또 진동 공해를 발생시킨다면, 진동 문제의 해결은 정말로 시급한 과제가 되고 있다고 해도 과언이 아닙니다.

진동계는 기계의 보수점검이나 감시, 상품의 설계연구나 품질관리, 진동대책, 진동공구와 탈것 등의 노동위생분야, 나아가 환경진동, 지진기록, 제어, 방재와 다방면에서의 진동문제 해결에 유효한 정보를 제공 그 중요성을 인식하고 있습니다.

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진동의 크기를 나타내는 척도

진동의 크기를 나타내는 데 아래 그림과 같이 변위, 속도, 가속도의 3가지 종류가 있습니다.

진동 현상의 상이나 측정 목적에 따라 어느 종류를 사용하는가는 다릅니다만, 이 3자 사이에는 정현파 진동의 경우에는 하식의 관계가 성립합니다.

또한 진동의 크기를 나타내는 실용 단위는 표 1의 것이 사용되고 있습니다.

기계 진동용 진동계

기계 진동의 측정에 사용하는 진동계는 그 측정 대상이 되는 기계의 진동에 의해 픽업을 선택하게 됩니다.

낮은 주파수용 픽업은 저가속도를 측정하기 때문에 감도가 높아지고 있지만, 형상이 크고 질량도 커지고 설치 시

공진 주파수도 낮아집니다.

높은 주파수용 픽업은 큰 가속도를 측정하기 위해 경량 소형으로 저감도로 설계되어 있습니다.

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센서는 압전식과 서보식의 가속도 픽업을 준비하고 있어 측정 가능한 주파수의 범위를 넓게 커버해, 각각의 특징을 살린 진동계를 측정 목적에 따라 넓게 선택할 수 있는 구성입니다.

압전식 가속도 픽업은 대체로 1Hz 이상의 주파수의 진동을 측정하는 경우에 사용합니다.

이 픽업은 고주파수 특성이 양호하고, 특히 높은 주파수의 진동 측정에 적합하기 때문에, 플랜트등의 설비 진단이나 진동 감시에 많이 사용되고 있습니다.

압전식은 온도변화에 따라 낮은 주파수 성분의 잡음(파이로)이 발생합니다.

따라서 사용 시 온도변화를 주지 않도록 합니다.

적분하여 속도, 변위로 평가하는 경우에는 파이로 잡음이 증폭되므로 특히 주의가 필요합니다.

또한 압전식에서는 프리앰프 내장을 제외하고 충전 앰프가 필요합니다.

서보식은 DC까지 주파수 응답이 완전 플랫하고, 저주파수의 잡음도 매우 작아, 대체로 10Hz 이하의 측정에 사용합니다.

최근에는 지진계 센서에도 많이 사용되고 있습니다.

서보식은 측정 가능한 주파수의 상한선은 약 100Hz입니다.

또한 서보식은 전용 전원으로 동작하며 충전 앰프는 필요하지 않습니다.

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압전식 가속도 픽업이란?

어떤 종류의 결정에 기계 왜곡을 가하면 결정 표면에 외력에 비례한 전하를 발생시켜 전압을 발생하는 현상을

압전효과라고 하며 압전식 픽업은 이 압전효과를 가진 압전소자를 사용한 것입니다.

압전식 픽업은 소형 경량으로 진동 가속도 및 진동수 범위가 넓고 고정밀, 고신뢰성으로 취급이 용이하여 현재는

표준 픽업으로도 사용되고 있습니다.

<전단형>

압전 소자에 어긋남이 생기는 구조로 감도가 높아지며 소형화할 수 있습니다.

또한 압전식 픽업 특유의 온도 변화에 의한 잡음(파이로 전기 출력)이 작아 저레벨, 저진동수 영역에서의 계측에는 유리합니다.

기계 진동, 구조물 및 지진 등의 저레벨, 저진동수 범위의 측정, 진동 감시 장치용으로 적합합니다.

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<압축형>

압전소자 위에 추를 얹은 구조입니다.구조가 단순하고 기계적 강도가 높아 대가속도, 충격 계측에 적합합니다.

환경 진동의 측정(진동 레벨계)

환경진동크기의 평가는 인체의 진동감각 특성에 기초한 측정치인 진동레벨(dB)로 이루어집니다.

이것은 마침 소음의 소음수준의 사고방식과 동일하며 물리적 진동량(환경진동에서는 가속도)으로 인체의 감각특성에 따른 보정을 실시하여 그 결과 얻어진 측정치를 평가의 대상으로 삼고 있습니다.

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설비 진단?

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1.보전의 타입(생각)

A)설비의 중요도에 따라 타입을 구분하여 최소 비용으로 최대의 효과를 내도록 합니다.

사후 보전(BM: Break-down Maintenance) 고장 나면 고치는 것이 기본 개념

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B)시간 기준 보전(TBM: Time Based Maintenance) 고장의 유무에 관계없이 일정 시간 동안 사용한 부품의 교환이나 일정 주기마다 점검, 분해, 수리를 실시하는 예방 보전(PM: Preventive Maintenance)의 개념

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C)상태기준보전(CBM: Condition Based Maintenance) 기계설비의 동작상태를 정기적으로 측정하고 열화정도를 파악하여 고장발생을 예견하는 것, 즉 예지보전(PRM: Predictive Maintenance)을 함으로써 점검, 분해, 수리를 하고 부품을 교체한다는 생각

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2.진동법에 의한 설비 진단 기술

진동법은 기계 설비가 운전 상태일 때 진동 측정을 함으로써 설비의 이상을 조기에 발견하고 설비 유지 보수를 하는 방법입니다.

생산 설비에 직결된 중요 설비로 특히 회전 기계 설비에 유효합니다.

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3.진동 진폭의 응답 특성

진동 주파수에 따라 변위 진폭, 속도 진폭, 가속도 진폭의 응답이 다릅니다.

설비 진단에서는 이 사용 구분이 중요합니다.

어떤 진동이 증가하는지를 충분히 이해하고, 검출하고 싶은 이상에 따라 진동의 파라미터를 구분하여 사용합니다.

필요에 따라 속도 및 가속도를 모두 측정할 필요가 있는 경우도 있습니다.

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4 진단방법

A)간이 진단법

사람에 의해 정기적인 진동 측정을 실시하고 그 값을 경향 관리함으로써 기계설비의 예지 보전을 실시합니다.

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B)정밀 진단법

진동 신호를 TFT 분석 등을 통해 기계설비의 이상 부분을 추출하여 점검·수리를 합니다.

 

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