균형 품질 등급(G-등급): 정의, 목적 및 적용

디바이스

휴대용 밸런서 & 진동 분석기 Balanset-1A

£1,764.31 부가가치세(해당되는 경우) 포함

부품

진동 센서

£80.40 부가가치세(해당되는 경우) 포함

부품

광학 센서(레이저 타코미터)

£110.77 부가가치세(해당되는 경우) 포함

디바이스

발란셋-4

£6,077.25 부가가치세(해당되는 경우) 포함

부품

마그네틱 스탠드 인사이즈-60-kgf

£41.09 부가가치세(해당되는 경우) 포함

부품

반사 테이프

£8.93 부가가치세(해당되는 경우) 포함

디바이스

다이나믹 밸런서 "Balanset-1A" OEM

£1,549.91 부가가치세(해당되는 경우) 포함

밸런스 품질 등급(G-등급)이란 무엇인가요?

A 균형 품질 등급, 일반적으로 “G-등급”이라고 불리는 이 등급은 로터에 허용되는 최대 잔류 불균형을 지정하는 ISO 1940-1 및 ISO 21940-11 표준에 정의된 표준화된 분류입니다. 즉, G 등급은 로터의 균형을 얼마나 정밀하게 유지해야 하는지를 나타냅니다. 진동 수준을 직접 측정하는 것이 아니라 로터의 질량과 최대 작동 속도를 기준으로 불균형 허용 오차를 정의합니다.

문자 G(예: G6.3, G2.5) 뒤의 숫자는 로터 질량 중심의 최대 진동 속도를 초당 밀리미터(mm/s)로 표시합니다. 예를 들어 G6.3 등급은 최대 작동 속도에서 로터의 질량 중심이 6.3mm/s를 초과하는 진동이 발생하지 않아야 함을 의미하며, 이보다 더 엄격한 G2.5 등급은 이 속도를 2.5mm/s로 제한합니다. G 숫자가 낮을수록 밸런싱 요구 사항이 더 엄격해져 불균형 허용 오차는 작아지고 밸런싱 정밀도는 높아집니다.

G-Grade 시스템의 목적

G 등급 시스템은 로터의 균형이 얼마나 잘 잡혀 있어야 하는지를 정의하는 보편적인 표준을 확립하기 위해 개발되었습니다. 엔지니어는 “로터의 균형이 잘 잡혀 있어야 합니다”와 같은 모호한 표현 대신 “G6.3으로 균형 잡기”와 같이 정확하고 검증 가능한 목표를 지정할 수 있습니다. 이 표준은 제조업체, 서비스 엔지니어 및 고객에게 공통 언어를 제공하여 장비가 필요한 신뢰성 및 안전 표준을 충족하도록 보장합니다. G 등급 시스템의 주요 목표는 다음과 같습니다:

불균형으로 인한 진동을 허용 가능한 수준으로 제한합니다. 불균형은 원심력과 진동을 유발하여 소음, 피로 고장 및 사고로 이어질 수 있습니다. 표준 밸런스 등급을 적용하면 이러한 진동을 안전한 한도 내에서 제어할 수 있습니다.

베어링에 가해지는 동적 하중을 최소화하고 수명을 연장합니다. 지속적인 진동은 베어링에 망치처럼 작용하여 마모를 가속화합니다. 필요한 G 등급을 통해 불균형을 제한하면 베어링에 작용하는 힘이 줄어들어 수명이 연장됩니다.

최대 설계 속도에서 안전한 로터 작동을 보장합니다. 회전 속도가 높을수록 작은 불균형도 더 강하게 영향을 미칩니다. 엄격한 밸런스 등급은 로터가 작동 속도에서 파괴적인 진동을 경험하지 않도록 보장합니다. 이는 과도한 불균형이 고장으로 이어질 수 있는 고속 기계(터빈, 컴프레서 등)의 경우 특히 중요합니다.

명확하고 측정 가능한 수락 기준을 제공합니다. G 등급 표준이 있으면 제조 및 수리 과정에서 필요한 밸런스 수준에 도달했는지 여부를 확인할 수 있습니다. 밸런싱 후 잔류 불균형이 주어진 G 등급의 허용치를 초과하지 않으면 로터가 검사를 통과한 것으로 간주됩니다. 이 접근 방식은 밸런싱을 예술에서 검증 가능한 기준을 갖춘 정밀한 과학으로 전환합니다.

균형 품질 등급은 어떻게 결정됩니까?

ISO 표준에는 수백 가지의 일반적인 로터 및 기계에 대한 G 등급 선택에 대한 권장 사항이 포함되어 있습니다. 표준 표(예: ISO 1940-1, 현재는 ISO 21940-11로 대체됨)에는 다양한 장비 범주에 대한 권장 G 등급이 나열되어 있습니다. 특정 등급의 선택은 여러 가지 요인에 따라 달라집니다:

머신 유형 및 용도. 고속 터빈이나 정밀 스핀들은 저속 농업용 메커니즘보다 훨씬 더 정밀한 밸런싱(낮은 G)이 필요합니다. 설계자는 특정 기계 유형이 진동에 얼마나 민감한지, 불균형이 어떤 결과를 초래할 수 있는지 고려합니다.

로터 질량 및 치수. 일반적으로 로터가 가벼울수록 불균형에 더 민감하며 요구 사항이 더 엄격할 수 있습니다. 로터 질량은 허용 불균형 계산에 직접적으로 영향을 미치며, 무거운 로터는 가벼운 로터에 비해 진동 증가 없이 다소 큰 절대 불균형을 “견딜” 수 있습니다.

최대 회전 속도. 속도가 빠를수록 균형이 더 엄격하게 유지되어야 한다는 것이 핵심 요소 중 하나입니다. 동일한 불균형 크기에 대해 회전 속도의 제곱에 비례하여 힘이 증가합니다. 따라서 속도 효과를 보정하기 위해 고속 로터에는 더 낮은 G 등급이 선택됩니다.

지원 구조 및 장착 조건. 유연한(탄성) 지지대에 장착된 로터는 일반적으로 진동을 덜 효과적으로 감쇠하기 때문에 단단한 기초에 장착된 로터보다 더 세심한 밸런싱이 필요합니다. 예를 들어, 엔진이 탄성 진동 차단 장치에 장착되었는지, 아니면 단단하게 장착되었는지에 따라 동일한 크랭크샤프트에 다른 등급(G16과 G40)이 적용될 수 있습니다.

일반적인 잔액 품질 등급의 예

참고: 등급 지정에서 속도(mm/s) 값은 특정 편심과 각속도의 곱에 해당합니다: G = e_당-ω. 따라서 G 숫자는 로터 작동 중 변위된 질량 중심 이동의 제한 속도를 나타냅니다. 실제로는 특정 요구 사항 및 작동 조건에 따라 등급 선택이 한 단계 위 또는 아래로 달라질 수 있습니다.

허용 잔류 불균형 계산

필요한 G 등급을 알면 최대 허용 잔액 불균형(지정된 등급을 초과하지 않고 밸런싱 후에도 남을 수 있는 불균형의 양)을 계산할 수 있습니다. ISO 표준은 다음과 같은 공식을 제공합니다:

유_당 (g-mm) = (9549 × G [mm/s] × m [kg]) / n [RPM]

어디:

• 유_당 - 허용 잔류 불균형(그램밀리미터(g-mm) 단위)
• G — 균형 품질 등급(mm/s)
• m - 로터 질량(kg)
• n - 최대 작동 속도(RPM)

예: 질량 100kg의 로터가 최대 속도 3000RPM으로 회전하는 경우, G6.3 등급으로 균형을 맞춰야 하며 허용되는 잔류 불평형은 다음과 같습니다:

유_당 = (9549 × 6.3 × 100) / 3000 ≈ 2005 g-mm

즉, 이 로터에는 G6.3을 초과하지 않고 약 2005g-mm의 총 불균형이 허용됩니다. 실제로 이 잔여 불균형은 보정 평면 간에 분산됩니다. 2면(동적) 밸런싱의 경우 계산된 U_당 는 로터 구성에 따라 평면 간에 동일하게 또는 비례적으로 나뉩니다. 따라서 밸런싱 기술자는 달성해야 할 특정 수치 목표를 받게 됩니다.

실용적인 밸런싱 및 장비

실제로 필요한 밸런스 등급을 달성하기 위해 특수 장비가 사용됩니다. 제조 조건에서는 일반적으로 고정식 밸런싱 기계를 사용하여 로터를 회전시키고 잔류 불균형이 선택한 G 등급의 표준으로 떨어질 때까지 보정합니다.

그러나 현장 조건(예: 이미 설치된 팬이나 펌프에서 진동이 발생하는 경우)에서는 휴대용 밸런싱 기기를 사용할 수 있습니다. 예를 들어 발란셋-1A 장치인 휴대용 2채널 진동계 밸런서입니다. 로터를 제거하지 않고 현장에서 장비에 직접 단일 평면 또는 2 평면 동적 밸런싱을 수행할 수 있습니다.

그림 1: 노트북에 연결된 휴대용 진동계-밸런서 Balanset-1A. 이 소형 장치에는 전자 측정 모듈, 진동 센서 2개, 레이저 회전 속도계가 포함되어 있으며 PC 소프트웨어로 제어 및 불균형 계산을 수행합니다.

그림 1: Balanset 소프트웨어의 밸런싱 허용 오차 계산 창. 이 프로그램에는 로터 질량, 작동 속도 및 선택한 G 등급을 기준으로 ISO 1940 표준에 따라 허용되는 잔류 불균형을 자동으로 계산하는 계산기가 내장되어 있습니다.

이 장치는 노트북에 연결하여 센서와 광학 회전 속도계를 사용하여 진동 및 불균형 위상을 측정한 후 소프트웨어가 필요한 보정 가중치를 자동으로 계산합니다. Balanset-1A의 기능 중에는 ISO 1940(G 등급)에 따른 허용 불균형 자동 계산 기능이 있는데, 장치 자체에서 진동을 어느 수준까지 줄여야 하는지(예: G6.3 또는 G2.5 등급)를 결정합니다.

Balanset-1A와 같은 최신 밸런싱 기기를 사용하면 필요한 밸런스 등급을 더 빠르고 안정적으로 달성할 수 있습니다. 엔지니어와 기술자는 표준 G 등급 용어와 내장된 허용 오차 계산을 사용하여 성공적인 밸런싱의 기준을 정확히 파악할 수 있습니다. 따라서 G 등급을 통해 밸런스 품질을 표준화함으로써 특정 로터가 얼마나 “원활하게” 작동해야 하는지 설명하고 전 세계적으로 이해하고 검증 가능한 방법을 사용하여 이 수준의 진동 신뢰성을 달성하기 위한 공통 언어를 사용할 수 있게 되었습니다.

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