진동 진폭: 기계 상태의 핵심 지표

정의: 진동 진폭이란 무엇인가?

진동 진폭 진동의 강도 또는 심각도를 측정하는 기준입니다. 기계가 얼마나 진동하는지를 정량화하며, 상태 모니터링 및 기계 진단에 사용되는 가장 기본적인 매개변수 중 하나입니다. 시간에 따른 진폭 변화는 종종 기계적인 문제가 발생하고 있음을 나타내는 첫 번째 징후입니다. 주파수는 고장의 *유형*을 진단하는 데 도움이 되는 반면, 진폭은 고장의 *심각도*를 결정하는 데 도움이 됩니다.

진폭 측정의 중요성

진동 진폭 추적은 모든 예측 유지보수 프로그램에 필수적입니다. 진폭 증가는 기계 부품에 작용하는 동적 힘의 증가와 직접적인 상관관계가 있습니다. 이러한 진동 수준을 모니터링하면 다음과 같은 이점이 있습니다.

• 기준선 설정: 건강한 기계에서 진폭을 측정하면 향후 비교를 위한 기준이 제공됩니다.
• 트렌드 머신 건강: 시간에 따른 진폭 측정값을 표시함으로써 엔지니어는 고장이 발생하기 훨씬 전에 점진적인 악화를 감지할 수 있습니다.
• 알람 설정: 진폭 레벨은 경고 및 위험 알람을 설정하는 데 사용되며, 기계의 상태가 크게 악화되었을 때 직원에게 알립니다.
• 심각도 평가: 진폭의 크기는 문제의 심각성을 직접적으로 나타내는 지표로, 유지 관리 작업의 우선순위를 정하는 데 도움이 됩니다.

진폭을 측정하는 다양한 방법

진동은 동적 신호이며, 그 진폭은 여러 가지 방법으로 정량화할 수 있습니다. 측정 방법은 기계의 종류와 얻고자 하는 정보에 따라 달라집니다.

1. 피크(Pk) 진폭

피크 값은 진동 파형이 영점 또는 평형 위치에서 한 방향(양 또는 음)으로 도달하는 최대 진폭입니다. 피크 측정은 특히 기어 이 파손이나 심각한 베어링 결함으로 인해 발생하는 단기간의 고충격 이벤트를 평가하는 데 유용합니다. 피크 값은 진동 사이클 동안 부품에 가해지는 최대 응력 또는 힘을 나타냅니다.

2. 피크-피크(Pk-Pk) 진폭

피크-투-피크 값은 진동하는 부품이 최대 양의 피크에서 최대 음의 피크까지 이동한 총 거리를 나타냅니다. 이는 부품의 전체 진폭 또는 전체 운동을 나타냅니다. 피크-투-피크는 측정에 가장 일반적으로 사용됩니다. 배수량간극을 평가하는 데 매우 중요합니다. 예를 들어, 회전축이 고정 베어링 하우징과 접촉할 위험이 있을 만큼 충분히 움직이는지 확인할 수 있습니다.

3. RMS(Root Mean Square) 진폭

RMS 값은 전반적인 진동 심각도를 평가하는 데 가장 일반적이고 유용한 척도입니다. 시간에 따른 파형 제곱값의 평균에 제곱근을 취하여 계산합니다. RMS의 주요 장점은 다음과 직접적인 관련이 있다는 것입니다. 에너지 함량 진동의 파괴력과 파괴력을 나타냅니다. RMS 값은 최대 피크뿐만 아니라 시간에 따른 전체 진동 신호를 고려하므로 기계의 전반적인 상태를 훨씬 더 안정적이고 대표적으로 측정할 수 있습니다. ISO 10816과 같은 대부분의 국제 표준은 RMS 속도를 사용하여 진동 한계를 지정합니다.

Pk, Pk-Pk 및 RMS 간의 관계

완벽한 사인파의 경우 이러한 값은 간단한 수학적 관계를 갖습니다.

• 피크 투 피크 = 2 × 피크
• RMS = 피크 / √2 ≈ 0.707 × 피크

그러나 실제 기계(종종 충격과 고조파를 포함하는)에서 발견되는 복잡하고 비정현파 신호의 경우 이러한 관계는 성립하지 않습니다. 피크와 RMS의 비율을 크레스트 팩터(Crest Factor)라고 하며, 이는 그 자체로 유용한 진단 도구가 될 수 있습니다.

어떤 진폭 단위를 사용해야 하나요?

진폭은 변위, 속도 또는 가속도 단위로 측정되며, 선택은 관심 주파수에 따라 달라집니다.

• 변위(μm, mils): 구조적 움직임이나 매우 느린 기계의 불균형 등 저주파 진동(<10Hz)에 가장 적합합니다.
• 속도(mm/s, in/s): 불균형 및 정렬 불량과 같은 가장 일반적인 기계 오류가 발생하는 중간 주파수(10Hz~1,000Hz)에 적합한 최고의 범용 지표입니다.
• 가속도(g, m/s²): 기어 메시나 베어링 결함 등 고주파 진동(1,000Hz 이상)에 가장 적합합니다.

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