설비 진단 스킬 및 용어(기계)

설비 진단 스킬 및 용어(기계)

항목	현상	비고
Unbalance	1X(R)	위상안정
Misalignment	2X, 1,2,3X	양쪽 Inboard Bearing에서의 180 위상차
Bent shaft	1X(A)	-위험속도 통과 시 급격한 진동 감소,상승 -기계의 베어링 양단에서 위상 180 차이
Sleeve bearing wear, excessive clearance	1,2,3,…X, 0.5X	불안적 위상각, 0.42~0.48X(oil whirl)
Resonance	특정주파수 진동증폭	Balancing감도 증가
looseness	1,2,3,…X, 1/2,1/3,1/4…X	bolt이완,
Eccentricity	1X	Balancing 후 반경방향 중 한쪽 방향만 감소,
Distortion	1X, GMF, 2Lf	Soft foot, 불균일온도분포, Balancing & Alignment어려움.
Rub	1,2,3,…X, 1/2,1/3,1/4…X	Looseness와 유사, 윤활
Belt	πdn/L	반경방향의 2Xbelt
Beat	1X 또는 특정주파수	전기와 회전수의 간섭 또는 근접한 2개의 주파수간의 간섭(진폭이 상승 및 하강 반복)
Rolling bearing	BPFI=0.6Nf, BPFO=0.4Nf, FTF=0.4f	수명 BPFI =(N*f/2) [1+(d/D) COSΦ] BPFO = (N*f/2)[1-(d/D) COSΦ] BSF = (D*f/2d)[1-((d/D) COSΦ)^2] FTF=(f/2) [1-(d/D) COSΦ]

항목	현상	비고
Bearing fault 1	정규 수명의 10 ~ 20%의 잔류 수명
Bearing fault 2	정규 수명의 5 ~ 10%의 잔류 수명
Bearing fault 3	정규 수명의 1 ~ 5 %의 잔류 수명 베어링 교체 시기
Bearing fault 4	1 시간 ~ 정규 수명 1%의 잔류 수명
Gear	GMF	-기어가 맞물리는 경우에 발생되는 충격파에 의한 진동이 발생 -한번에 맞물리는 기어 이빨의 수가 많을수록 GMF의 진폭이 작다 - 운전 속도 간격의 측대역파 성분이 나타남 -기어 결함에 의해 진폭과 주파수가 변조 - 부하 조건에 민감하게 나타남

New Products

국내 방폭인증 진동센서(가속도계)를 소개합니다

케이티엠엔지니어링(주)는 진동,구조해석 전문업체로서 센서의 수입판매 및 진동관련 엔지니어링 업무를 수행하고 있습니다. 금번 국내 산업기술시험원(KTL)에서 가속도계에 대한 본질안전방폭(Ex ia IIC T4)인증 취득으로 이제 

방폭지역(Zone 0,1,2) 현장에서 안전하게 사용하실 수 있습니다.

Intrinsically safe approved general purpose industrial ceramic shear ICP® accel, 100 mV/g, 0.5 to 10K Hz, top exit, 2-pin conn., single point ISO 17025 accredited calibration

• Sensitivity :  (±10%) 100 mV/g (10.2 mV/(m/s²))

• Frequency Range :  (±3dB) 30 to 600000 cpm(0.5  to  10000 Hz)

• Measurement Range :  ±50 g (±490 m/s²)

• Electrical Connector :  2-Pin MIL-C-5015 

Tech. Info. - SST(Slow Speed Technology)

SST (Slow Speed Technology)

1. 개요, 적용(목적)

일반적인 주파수(FFT)분석기에서는 가속도센서를 사용하여 진동신호를 측정시 가속도의 Time(Waveform) Data을 A/D Converter을 통하여 디지털화(Digital) 시켜, 크기가 가속도인 스펙트럼Data를 적분하여 속도나 변위 값으로 표시한다. 이것을 Digital Integration이라 부른다. 이 과정에서 저주파수 영역에서는 적분에 의해서 더 많은 Noise(Error)를 함유하게 되어 Data에 대한 신뢰가 떨어지게 된다.

이것을 보완하는 방법으로 CSI 주파수 분석기(2140)에서는 가속도센서에서 출력되는 신호를 미리 적분회로를 거쳐서 고 주파수성분 대비 저 주파수성분의 Error을 줄인 후, 적분 된 즉 속도나 변위의 신호를 A/D Converter을 통해 Digital화 시킨다. 적분 처리된 신호를 기준으로 스펙트럼을 처리하므로 저속 설비들에 대하여 정밀한 데이터를 얻을 수 있다.

2. 근거(이론 배경)

⦁ Analog Integration 처리 : 적분할 때의 저 주파수성분의 Error(Noise영향)줄임. A/D 변환의 저주파 영역의 정도 향상

⦁ SST의 Coupling : DC, 단 DC성분만은 제거함, 적분시1차 성분발생방지

⦁ SST용 저주파수용 가속도센서 사용: 주파수범위 및 감도

3. 특성

⦁ 저 RPM영역 (10 ~ 50RPM)에서 탁월한 성능을 발휘한다.

⦁ 변위센서를 적용하는 경우에는 이 SST기법의 적용이 필요 없다.

4. SST를 활용한 진동측정

저속 설비라 함은 600RPM 이하로 회전하는 설비를 말한다. 600RPM (10Hz)이하를 기준으로 삼는 것은, 600RPM이하에서는 진동기법의 특성을 설비에 적용 시 적합한 알람 레벨의 설정이 회전수 감소에 따라 아주 민감하게 하향 조정되어야 하기 때문이다(저속 설비: 15-600RPM).

예를 들어, 20RPM 이하로 회전하는 설비에 대해 알람 레벨을 설정하는 것은 매우 힘들 것이다. 왜냐하면 회전수가 낮을수록 신호 성분과 함께 전기적 노이즈 및 순간적 노이즈 성분 등이 포함되어 측정되므로 순수한 기계적 진동성분만을 측정하는 것은 일반적인 가속도 센서로는 거의 불가능하기 때문이다. 이러한 문제를 완벽하게 해결할 수 있는 기술이 CSI에서 개발되어 특허를 획득한 SST기술이다. SST기술로 인하여, 10RPM이하의 저속 설비에서도 가속도 센서를 이용하여 아무런 문제없이 진동신호 성분을 측정, 설비의 결함을 발견할 수 있게 하였다.

5. 하드웨어, 소프트웨어 설정

▶ 하드웨어

⦁ 가속도 센서 (500Mv/g - 1V/g, resonance freq. >10KHz)

⦁ Shielded cable for RF & EMI Data Collector (12-16Bit)

⦁ Dynamic range (100-120dB)

▶ 소프트웨어

⦁ Data Collector에 노이즈 성분과 진동신호 성분을 분리해 낼 수 있는 기능성 프로그램 제공

6. 사 례

DC MOTOR를 구동하여 감속기를 거쳐 유니버셜 조인트를 통해 Paper Roll을 회전시키는 장치를 사례로 설명한다. MOTOR측의 회전속도는 1978rpm이고, Paper Roll의 회전 속도는 113rpm이다. Gearbox측에서 진동이 높고, 주기적인 소음이 발생하여 실무자는 설비의 결함이라 판정한 후에 설비의 가동을 중지하고 Gearbox를 분해, 조사하였으나 Gear및 Bearing에서 결함을 찾아낼 수 없었다. 이에 따라 Gearbox에 대해서 정밀진단을 실시한 결과 Gear 맞물림 주파수 부근에서 Sideband가 높게 나타나고 있으며, 주파수의 간격은3.75Hz의 낮은 주파수 성분들이 나타난다. 이 저주파 성분들의 발생 원인을 찾기 위하여 Paper Roll축과 연결되는 Gearbox 출력 측에서 SST 기법을 적용하여 진동Data를 수집하였다. (그림1)은 이 때의 진동주파수 스펙트럼을 나타낸다.

측정Data분석 결과 GMF의 Sideband주파수는 Paper Roll의 2X성분이며, 이는 Gearbox와 Paper Roll간의 Coupling에 문제가 있을 때 발생하는 결함주파수로 판명되었다. 따라서 Coupling에 대해 정밀 축 정렬을 실시하였고, 그 결과 Gearbox 진동이 많이 감소하였다(그림2)