진동 분석에서 가속도 이해
가속도 는 시간에 대한 물체의 속도의 변화율입니다. 진동 분석 이는 세 가지 핵심 측정 지표 중 하나로, 얼마나 빠르게 속도 진동하는 부품의 상태가 변하고 있다. 여기서 변위 위치란 물체가 얼마나 멀리 이동했는지를 나타내고, 속도는 이동 속도를 나타내지만, 가속도는 실제로 물체에 작용하는 힘의 크기를 나타내는 것이므로, 충격이나 갑작스러운 운동 변화와 같은 고주파수 현상에 매우 민감하게 반응합니다.
1. 정의: 진동 가속도란 무엇인가?
수학적으로, 가속도는 속도의 1차 미분이자 변위의 2차 미분이다. 주파수 f, 일정한 변위 조건에서 가속도의 진폭은 주파수의 제곱에 비례합니다. 즉, 주파수가 두 배가 되면 가속도는 네 배가 됩니다. 이 사실 하나만으로도 왜 가속도가 빠르고 급격한 현상을 표현하는 데 가장 적합한 지표인지 설명할 수 있습니다. 단층의 고주파 성분이 높을수록 가속도 신호에서 더욱 두드러지게 나타나기 때문입니다. 또한, 분석가가 관심 있는 현상이 회전 속도 근처가 아닌 킬로헤르츠 대역에 속할 때 가속도를 선택하는 이유도 바로 여기에 있습니다.
2. 가속도 측정이 왜 중요한가?
가속도를 측정하는 것은 철저한 분석의 핵심입니다 상태 모니터링 이 프로그램은 더 완화된 매개변수로는 놓칠 수 있는 결함을 탁월하게 포착해 내기 때문입니다. 이 프로그램의 중요성은 몇 가지 핵심 요인에 기인합니다:
- 고주파 결함 감지: 가속도는 본질적으로 고주파 진동에 더 민감하기 때문에, 스펙트럼의 고주파 영역에서 에너지를 방출하는 초기 단계의 구름 베어링 손상, 기어 맞물림 문제 및 블레이드 통과 시 발생하는 진동을 감지하는 데 이상적인 매개변수입니다.
- 힘과의 직접적인 관계: 뉴턴의 제2법칙(힘 = 질량 × 가속도)에 따르면, 가속도는 기계 내부의 동적 힘과 정비례합니다. 따라서 가속도를 측정하는 것은 응력을 유발하는 힘을 직접적으로 파악할 수 있는 창구 역할을 하며, 피로 성분에서.
- 넓은 다이내믹 레인지: 이를 측정하는 데 사용되는 가속도계는 매우 넓은 주파수 및 진폭 범위를 커버하므로, 다양한 기계 유형과 속도에 걸쳐 폭넓게 활용될 수 있습니다.
3. 단위 및 측정
공통 단위
진동 가속도는 일반적으로 다음 두 가지 단위 중 하나로 표시됩니다:
- g: 지구 중력 가속도를 기준으로 하는 단위로, 1 g ≈ 9.81 m/s²입니다. g 이 기능이 인기 있는 이유는 부품이 얼마나 세게 흔들리고 있는지에 대한 표준화되고 직관적인 감각을 제공하기 때문입니다.
- m/s²(또는 mm/s²): 공식적인 보고 및 계산 시 권장되는 SI 단위인 미터 매 초 제곱(m/s²).
해당 수치가 피크(peak), 트루 피크(true-peak) 중 어느 것인지 명확히 밝히는 것이 좋습니다. RMS, 동일한 진동은 세 가지 방식으로 표현될 수 있기 때문입니다. 주어진 주파수에서 g, m/s²와 속도 또는 변위 값 간의 변환은 바로 우리 진동 가속도 계산기 을(를) 위한 것입니다.
어떻게 측정하나요?
가속도는 거의 전적으로 다음을 사용하여 측정됩니다. 가속도계 — 진동의 기계적 힘을 비례하는 전기 신호로 변환하는 변환기. 이 압전 가속도계 산업용 상태 모니터링 분야에서 가장 널리 사용되는 유형으로, 견고성, 정확성, 그리고 넓고 평탄한 주파수 응답 특성으로 높이 평가받고 있습니다. 이 장치의 출력은 직접 분석하거나, 전자 장치를 통해 통합, 대신 속도나 변위로 표시됩니다.
4. 진단 분야에서의 실제 적용
일상적인 진단 과정에서 가속도 데이터는 구체적인 문제점을 정확히 파악하는 데 도움이 됩니다:
- 베어링 결함: 레이스, 롤러 및 볼 표면의 미세한 결함은 작고 고주파의 충격 파형을 발생시킵니다. 가속도 측정 — 특히 다음을 결합하여 엔벨로프 분석 이를 복조하는 것은 — 이러한 결함을 가장 초기 단계이자 조치를 취하기 가장 적절한 시점에 포착할 수 있는 주요 방법이며, 대개 다음을 추적함으로써 베어링 결함 주파수.
- 기어박스 분석: 치아의 맞물림으로 인한 고주파 성분과 치아 균열 또는 파절로 인한 충격이 가속도 스펙트럼에 뚜렷이 나타나며, 이는 종종 바로 기어 맞물림 주파수 및 그 사이드밴드.
- 고속 기계: 터빈과 고속 압축기의 경우, 주파수 대역 중 가속도가 가장 민감하게 반응하는 영역에 주파수가 집중되어 있으므로, 이 측정법이 전체적으로 가장 선호되는 경우가 많습니다.
바로 이러한 다재다능함 덕분에 발란셋-1A 균형 유지 및 진단 도구로 활용됩니다. 센서에서 가속도 데이터를 수집하여 이를 속도로 변환한 뒤, ISO 20816 (ISO 10816을 대체하는 최신 표준)이며, 동일한 채널을 사용하여 1× 진폭 및 위상을 측정함으로써 필드 밸런싱을 수행합니다.
5. 속도와 변위와의 관계
변위, 속도, 가속도는 적분과 미분을 통해 수학적으로 연결되어 있습니다. 단순한 정현파 진동의 경우, 속도는 가속도의 적분이고 변위는 속도의 적분입니다. 반대로, 미분 반대 방향으로 움직입니다. 실질적인 결과는, 동일한 진동 에너지에 대해 가속도 진폭은 고주파수에서 자연스럽게 가장 커지는 반면, 변위 진폭은 저주파수에서 우세하며, 속도는 그 중간에 위치하여 중주파수 대역에서는 비교적 평탄하게 유지된다는 점입니다. 바로 이 때문에 분석가들은 예상되는 결함의 주파수 범위에 가장 잘 맞는 매개변수를 선택합니다. 즉, 샤프트의 느린 움직임에는 변위를, 일반적인 기계 상태 점검에는 속도를, 베어링과 기어의 빠르고 힘에 의해 구동되는 현상에는 가속도를 사용하는 것입니다.
6. Balanset-1A로 보는 가속도
Balanset-1A는 MEMS 가속도 센서로 진동을 측정하고 진동 속도를 mm/s RMS로 표시하며, 스펙트럼은 속도 또는 가속도로 볼 수 있습니다. 두 보기를 비교하면 밸런싱 여부를 결정하기 전에 진동 에너지가 어느 대역에 있는지 빠르게 확인할 수 있습니다.
- 두 센서를 모두 베어링 하우징의 강성이 높은 부분에 반경 방향으로 설치하고, 자석의 전체 면이 접촉하도록 하십시오. 가드, 커버 또는 단면에는 설치하지 마십시오. 센서의 설치와 이동은 반드시 기계를 정지하고 잠금(lockout) 조치를 한 상태에서만 하십시오.
- 진동계(F5)를 열고 Wave Spectrum 탭에 머무릅니다. V1s와 V1o를 비교하십시오. 1× 성분이 전체값에 가까우면 진동은 대부분 불평형(unbalance)입니다. 훨씬 작으면 에너지의 대부분이 고조파와 노이즈에 있는 것입니다.
- 차트 아래의 Spectrum 선택기를 Velocity에서 Acceleration (m/s2)으로 전환합니다. 가속도는 높은 주파수에 더 큰 비중을 두므로 2×, 3× 이상의 피크가 1×에 비해 커집니다. 같은 속도에서 3×의 가속도는 1×의 세 배입니다. 3000 rpm에서 1 mm/s RMS는 1×(50 Hz)에서 약 0.31 m/s2, 3×(150 Hz)에서 0.94 m/s2에 해당합니다. 피크 위에 커서를 올리면 차트 제목에 해당 주파수와 진폭이 표시됩니다.
- ISO 진동 등급 구간은 mm/s 단위로 규정되어 있으므로, 심각도는 속도 측정값을 기준으로 판단하십시오. V1s와 V2s를 구간별 색상으로 표시하려면 메인 창의 F4 - Settings 탭에서 진동 평가 기준(Vibration evaluation standard)을 선택하십시오.
- 속도 보기에서 1×가 가장 큰 피크이고 V1o가 V1s에 가까우면 밸런싱을 진행하십시오. 속도 보기에서 2× 또는 3× 피크가 1×와 비슷한 크기에 이르면 먼저 정렬, 베어링, 체결 상태를 점검한 후 밸런싱하십시오. 가속도 보기에서만 큰 피크는 주파수 때문에 크게 보이는 것이므로, 조치하기 전에 속도 보기에서 확인하십시오.
