진동 분석에서 샤프트 런아웃 이해

정의: 런아웃이란 무엇인가?

런아웃 는 로터의 불완전성을 나타내는 일반적인 용어로, 불균형과 같은 동적 힘이 무시할 수 있는 매우 낮은 속도로 회전할 때에도 회전당 한 번(1x) 신호를 생성합니다. 이는 샤프트의 실제 중심선을 기준으로 회전 표면이 완벽한 원에서 얼마나 벗어나 있는지를 측정하는 것입니다. 진동 분석의 핵심 과제는 진동 데이터에서 런아웃이 불균형처럼 보일 수 있지만, 질량 관련 문제가 아니기 때문에 밸런싱으로 해결할 수 없다는 것입니다.

런아웃 유형: 중요한 구별

런아웃에는 두 가지 주요 유형이 있는데, 이를 구별하는 것이 중요합니다.

1. 기계적 런아웃

기계적 런아웃은 사실입니다 물리적 또는 기하학적 불완전성 샤프트의. 샤프트 표면이 완벽하게 둥글지 않거나 회전축의 중심에 정확히 위치하지 않음을 의미합니다. 일반적인 원인은 다음과 같습니다.

• 원형도의 변화: 샤프트 저널은 약간 타원형이거나 기계 가공으로 인해 다른 형태의 불완전성이 있습니다.
• 이심률: 풀리나 기어와 같은 구성 요소는 샤프트 중심선에 비해 약간 중심에서 벗어난 곳에 가공되거나 장착됩니다.
• 구부러지거나 휘어진 샤프트: 샤프트에 영구적인 굽힘이 생기면 샤프트가 회전할 때 표면이 고정된 지점을 기준으로 안쪽과 바깥쪽으로 움직입니다.

다이얼 인디케이터를 사용하여 샤프트를 손으로 천천히 돌리면서 기계적 흔들림을 직접 측정할 수 있습니다.

2. 전기적 런아웃

전기적 런아웃은 물리적 결함이 아니라 측정 오차 비접촉으로만 발생하는 와전류 근접 프로브이 프로브는 자기장을 생성하고 샤프트 표면의 변화를 감지하는 방식으로 작동합니다. 샤프트 표면의 자기적 또는 전기적 특성에 국부적인 변화가 있는 경우, 샤프트와 프로브 사이의 간격이 완벽하게 일정하더라도 프로브는 변동하는 신호를 생성합니다.

전기적 소모의 원인은 다음과 같습니다.

• 재료 투과성의 변화: 샤프트에 국부적인 자성점이 발생하면 강한 1x 신호가 발생할 수 있습니다. 이는 샤프트가 자석 기반 다이얼 인디케이터 등에 의해 실수로 자화될 때 발생할 수 있습니다.
• 표면 마감의 변화: 프로브의 "시야 영역"에 긁힌 자국, 움푹 들어간 부분 또는 도구 자국이 있습니다.
• 일관되지 않은 재료 구성: 샤프트 소재의 합금이나 야금학적 특성의 변화.

전기적 런아웃은 다이얼 표시기에서는 보이지 않지만 터보기계 진동 모니터링에서 오류의 주요 원인이 됩니다.

런아웃이 진단 및 밸런싱에 문제가 되는 이유

두 가지 유형의 런아웃 모두에서 발생하는 신호는 샤프트 회전 속도의 1배에서 발생하는데, 이는 불균형과 동일한 주파수입니다. 이로 인해 심각한 문제가 발생합니다.

• 불균형으로 오해받을 수 있습니다. 분석가는 높은 1x 진동 피크를 보고 불균형으로 잘못 진단하여 불필요하고 비효율적인 균형 조정 시도를 초래할 수 있습니다.
• 균형을 맞추는 데 방해가 됩니다. 런아웃 신호는 실제 불균형 신호에 더해집니다. 정확한 밸런스를 위해서는 런아웃 성분을 측정하고 전체 진동 신호에서 벡터적으로 빼서 실제 동적 응답을 분리해야 합니다.

런아웃 보상: 슬로우 롤 벡터

이 문제를 해결하기 위해 분석가들은 다음과 같은 기술을 사용합니다. 런아웃 보상이는 근접 프로브로 모니터링되는 모든 기계의 분석에 있어서 중요한 단계입니다.

1. 슬로우 롤: 이 기계는 매우 낮은 속도(일반적으로 200~500RPM)로 작동하므로 불균형으로 인한 원심력이 미미합니다.
2. 슬로우 롤 벡터 측정: 이 저속에서 측정된 1x 진동 벡터(진폭 및 위상)는 거의 전적으로 런아웃(runout)에 기인합니다. 이를 "슬로우 롤(slow-roll)" 또는 "런아웃(runout)" 벡터라고 합니다.
3. 벡터 빼기: 그런 다음 이 느린 롤 벡터를 저장하고 기계의 고속 작동 속도에서 측정된 1x 진동 벡터에서 벡터적으로 뺍니다.

결과는 다음과 같습니다 런아웃 보정 1x 벡터이는 불균형 및 기타 회전력으로 인한 샤프트의 실제 동적 운동을 나타냅니다. 이 보정값은 정확한 진단 및 균형 보정 중량 계산에 사용되어야 합니다.

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