진동 분석(Vibration Analysis)의 ABC (2편)

무슨 일을 하던 기초가 튼튼하면 더 빨리 쉽게 갈 수 있죠. 오늘은 진동 분석(Vibration Analysis)의 ABC 알아보기 두 번째 내용입니다. 미리 알려 드린 것처럼 Frequency, FFT (Fast Fourier Transform) 및 진동 측정의 매개 변수 (parameter) 개념 등을 정리했습니다.

관련 블로그 링크: https://blog.naver.com/mobilio2/221883535595

 ABC of Vibration Analysis (part 1)For the past 20 years, the industry has steadily improved its predictive processes and methods and …blog.naver.com

Frequency (진동수, 주파수)

Frequency는 초당 Hz(또는 분당 CPM) 발생하는 기기 및 부품 움직임의 비율을 측정하는 방법입니다. 많은 이들이 즐기는 피아노를 생각해보죠. 피아노 건반을 누를 때 생기는 각 음은 고유한 주파수로 표현할 수 있고 이 주파수가 일정하기 때문에 항상 같은 소리를 내게 됩니다. 2,3개 건반을 동시에 누르면 여러 음이 섞인 아름다운 소리가 납니다. 기술적 관점으로 해석하면 각 음이 가진 고유한 주파수와 진폭이 결합되어 복합적인 사운드로 들리는 것이죠. 피아노와 마찬 가지로 산업 현장의 모든 기기도 고유한 진동 패턴을 갖고 있습니다. 그리고 피아노만큼 범위가 넓을 수도 있습니다. 즉, 진동 분석은 기기가 가진 기기 고유의 진동 패턴과 특성을 분석하고 그를 통해 장애 가능성을 찾아내는 과정입니다.

Frequency (진동수/주파수) 이미지

FFT (Fast Fourier Transform)?

FFF는 고속 푸리에 변환 기법 혹은 알고리즘이라고 불리는데, 기기에서 발생하는 신호를 주파수로 변환하기 위해 사용하는 수학적 계산 방법을 의미합니다. FFT 차트는 변환된 주파수 데이터를 토대로 기기 고장 여부를 진단하고, 진폭 정보를 이용해 기기의 장애 강도를 평가하는 방법으로 진동 분석의 기본 요소입니다.

고속 푸리에 변환 (Fast Fourier Transform)

진동 측정에 이용되는 매개변수 (Parameter)

그럼 진동 분석에는 어떤 매개 변수를 사용할까요? 크게 3개 변수를 이용해서 측정 작업을 진행하게 됩니다. 각 매개변수의 활용도는 주파수 대역에 따라 차이가 있으니 아래 내용을 참조하기 바랍니다.

가속(Acceleration): 높은 대역 주파수에 더 큰 중요성을 부여한다. 베어링 상태 확인에 효과적인 패러미터입니다.

속도(Velocity): 높은 대역 및 낮은 주파수 분석 작업 모두에 적용할 수 있습니다. 속도는 진동의 파괴력과 관련되는 변수라 더욱 중요하게 다뤄지게 됩니다.

변위(Displacement): 이 매개변수는 낮은 대역의 주파수 분석에 적합합니다. 다이나믹 밸런싱, 궤도 및 ODS(Operating Deflection Shapes – 아래 설명 참조) 분석 작업에 효과가 좋은 것으로 알려져 있습니다..

(ODS는 운전 중인 기기/설비의 변위를 측정하는 기법으로 기기 주요 부분의 진동을 각각 측정해 진동 전후의 상대적 위상 차이를 이용해 진동을 분석하는 방법입니다. 여러분 자동차로 생각해 보죠. 출근길에 자동차에 심한 진동이 느껴져서 정비소로 들렀습니다. 그런데, 정비소에 가니 진동이 생기지 않습니다. 그런데 퇴근길 시속 80km가 넘으니 다시 진동이 발생합니다. 이 경우 자동차 운행 중에 분석 작업이 되어야 하겠죠.)

아래 3가지 그림으로 설명을 해보죠. 3개 패러미터는 동일한 시그널을 참조합니다. 같은 주파수 대역에서 피크가 발생하지만 진폭은 다 다릅니다. 더불어 각 패러미터가 어떤 분석에 적합한지도 쉽게 이해할 수 있죠.

가속 (Acceleration) 화면

속도 (Velocity) 화면

변위 (Displacement) 화면

다음 포스트에서는 진동 분석에 적용되고 있는 새로운 기술(기법)에 대해 썰을 풀어보겠습니다.

(주)모빌리오는 예지보전솔루션 전문 기업입니다.

saless@mobilio.io

+82-31-713-2030

www.mobilo.io

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