회전체의 진동 감시 및 기기보호를 위한 진동감시설비의 구성요소와 진동센서별 장·단점에 대하여 설명하시오




http://www.mkckorea.com/catalog/kawatetsu/page/data.htm
변위 센서는 진동의 변위를 측정하는 장치입니다. 그러나 변위 센서의 사용에는 몇 가지 주의 사항이 있습니다.
변위 센서는 진동의 변위를 정확하게 측정할 수 있지만, 그것은 센서가 진동의 주파수에 따라 다르게 반응하기 때문입니다1. 이를 “추종성” 문제라고 합니다.
추종성 문제는 변위 센서가 진동의 주파수에 따라 센서의 출력이 달라지는 현상을 말합니다1. 예를 들어, 저주파 진동을 측정할 때 변위 센서는 진동의 변위를 정확하게 측정할 수 있지만, 고주파 진동을 측정할 때는 센서의 출력이 실제 진동의 변위와 다를 수 있습니다1.
따라서 변위 센서를 사용할 때는 측정하려는 진동의 주파수를 고려해야 합니다1. 또한, 변위 센서의 출력을 해석할 때는 센서의 추종성을 고려해야 합니다1. 이러한 이유로, 가속도 센서가 넓은 주파수 범위의 진동 측정에 더 자주 사용됩니다2.
속도 센서는 진동의 속도를 측정하는 장치입니다. 이 센서는 진동하는 대상체에 고정되어야 하는데, 그 이유는 다음과 같습니다
- 정확한 측정: 속도 센서는 진동하는 대상체의 움직임을 정확하게 측정하기 위해 대상체에 고정되어야 합니다. 센서가 고정되지 않으면, 센서 자체의 움직임이 측정 결과에 영향을 줄 수 있습니다1.
- 진동의 추종성: 속도 센서는 진동의 주파수에 따라 다르게 반응합니다. 이를 “추종성”이라고 합니다. 센서가 고정되어 있지 않으면, 센서의 추종성이 측정 결과에 영향을 줄 수 있습니다1.
- 외부 요인의 영향 최소화: 센서가 고정되어 있지 않으면, 외부 요인(예: 바람, 충격 등)이 센서에 영향을 줄 수 있습니다. 이러한 외부 요인은 측정 결과의 정확성을 해칠 수 있습니다1.
따라서 속도 센서는 진동 측정 시 고정점이 필요합니다. 그러나 고정 방법은 다양하며, 강력 본드를 사용하여 센서를 고정하거나, 특정 조건을 만족하거나 진동을 측정하는 대상체에 손상이 가지 않기 위해서는 자석이나 bee-wax 등으로 고정하기도 합니다2.
https://blog.naver.com/its-21/221578458681
진동 센서의 종류와 진폭 단위와의 관련성 (변위, 속도, 가속도) 진동측정과 평가 v2p : 네이버 블로그 (naver.com)
“`html진동 측정
1. 변위 · 속도 · 가속도와 주파수
이미지에서는 진동 주파수에 따라 변위 D, 속도 V, 가속도 A의 관계가 달라지는 것을 나타낸다.
속도 V를 일정하게 두면
진폭
↑
D
\
\
\
\
●────────────────── V = 일정
/
/
/
/
A
+--------------------------------→ 주파수
저주파 고주파
2. 이미지의 기준 속도
그래프에는 일정한 진동속도의 예로 다음 값이 표시되어 있다.
이 조건에서 변위와 가속도 곡선은 주파수에 따라 서로 반대 방향으로 변한다.
3. 주파수에 따른 센서 특성
필기 그림에서는 변위센서, 속도센서, 가속도센서의 사용영역을 주파수와 연결하여 나타낸다.
측정값
↑
│\
│ \
│ \ 변위
│ \
│ \____
│ ───────── 속도
│ ____
│ /
│ / 가속도
│ /
└────────────────────────────→ 주파수
저주파 고주파
속도센서 → 중간 주파수 영역
가속도센서 → 고주파 영역
4. 160 Hz에서의 필기 계산
필기에서는 160 Hz에서 변위와 가속도의 기준값을 이용하여 속도와의 관계를 계산한다.
변위가 1 μm인 경우의 필기식은
가속도가 1 m/s²인 경우의 필기식은
5. 1 Hz에서의 필기 계산
필기에서는 앞에서 구한 값을 이용하여 1 Hz의 경우를 다음과 같이 기록한다.
가속도도 시간과 속도 관계를 이용하여 계산하는 형태로 기록되어 있다.
6. 10 kHz에서의 필기 계산
고주파 영역에서는 같은 속도 기준에서 변위가 매우 작아지는 관계를 나타낸다.
반대로 가속도는 주파수가 증가할수록 크게 나타나는 방향으로 필기되어 있다.
7. 진동 감시설비 구성요소
필기에서는 회전체의 진동 감시 및 기기 보호를 위한 진동 감시설비를 다음 요소로 구성한다.
[ 측정부 / Sensor ]
│
│ 진동 측정
▼
[ 통신 Unit ]
│
│ 측정 Data 전송
▼
[ 감시 System ]
│
├── 저장
├── 추이 확인
├── 상태 감시
└── 고장 예측
8. 측정부
측정부의 Sensor는 측정하려는 진동량에 따라 구분한다.
- 변위 센서
- 속도 센서
- 가속도 센서
9. 통신 Unit
통신 Unit은 현장에서 측정된 데이터를 Main CPU 또는 감시 시스템으로 전달한다.
필기에서는 데이터가 이동하는 구간을 통신 네트워크로 표현한다.
10. 감시 System
감시 시스템은 측정된 진동 데이터를 저장하고 추이를 확인한다.
필기에는 다음 기능이 함께 기록되어 있다.
- 측정된 진동의 저장
- 진동 추이 확인
- 신호처리
- 고장 예측
- 이상 진동 판단
11. 변위센서
필기 비교표에서는 변위센서를 저주파 영역의 진동 측정에 사용하는 것으로 정리한다.
| 측정 | 변위 |
|---|---|
| 주요 적용 | 저주파 진동 |
| 특성 | 비접촉식 |
12. 속도센서
속도센서는 진동체에 부착하여 진동속도를 측정하는 방식으로 기록되어 있다.
| 측정 | 속도 |
|---|---|
| 설치 | 측정 대상에 고정 |
| 특성 | 접촉식 |
13. 가속도센서
가속도센서는 비교적 높은 주파수의 진동 측정에 사용하는 것으로 필기에 정리되어 있다.
| 측정 | 가속도 |
|---|---|
| 주요 적용 | 고주파 진동 |
| 설치 | 측정 대상에 부착 |
| 특성 | 접촉식 |
14. 센서 비교표
| 항목 | 변위센서 | 속도센서 | 가속도센서 |
|---|---|---|---|
| 측정량 | 변위 | 속도 | 가속도 |
| 주파수 특성 | 저주파 | 중간 영역 | 고주파 |
| 설치 특성 | 비접촉식 | 측정 대상에 고정 | 측정 대상에 고정 |
| 필기 분류 | 비접촉식 | 접촉식 | 접촉식 |
15. 센서 선택과 측정 목적
저주파 고주파
│ │
▼ ▼
변위센서 ───────── 속도센서 ───────── 가속도센서
D = V/ω A = ωV
16. 이미지 핵심 관계
| 항목 | 이미지 내용 |
|---|---|
| 변위 | D = V/ω |
| 가속도 | A = ωV |
| 속도 기준 | V = 1.0 mm/s |
| 저주파 | 변위 측정에 유리 |
| 중간 영역 | 속도 측정 |
| 고주파 | 가속도 측정에 유리 |
| 감시설비 | Sensor → Communication Unit → Monitoring System |