진동 분석에서의 비트: 원인 및 식별

정의: 바이브레이션 비트란 무엇인가?

진동 분석의 맥락에서 이기다 또는 고동 진동 신호의 진폭이 주기적으로 상승하고 하강하는 독특한 현상입니다. 이러한 변조는 매우 가깝지만 동일하지는 않은 두 개의 개별 진동 신호가 동시에 존재하여 서로 결합할 때 발생합니다. 결과적으로 생성되는 시간 파형은 진폭이 리듬 패턴으로 천천히 증가 및 감소하는 단일 사인파처럼 보입니다.

구타의 물리학

맥놀이는 생성 간섭과 소멸 간섭의 결과입니다. 두 진동파의 정점이 일치하면(동위상) 진폭이 더해져 전체 진폭이 커집니다. 한 파동의 정점이 다른 파동의 골과 일치하면(역위상) 두 파동은 서로 상쇄되어 전체 진폭이 작아집니다. 이러한 강화와 상쇄의 연속적인 순환은 특징적인 "맥놀이" 또는 "울림" 소리와 진동 패턴을 생성합니다.

이 진폭 변조의 주파수는 다음과 같이 알려져 있습니다. 비트 주파수, 두 소스 주파수의 절대 차이와 같습니다.

비트 주파수 = |주파수 1 – 주파수 2|

예를 들어, 두 기계가 29.5Hz와 30.5Hz로 진동을 생성한다면, 결과적으로 발생하는 비트 주파수는 |29.5 – 30.5| = 1.0Hz가 됩니다. 즉, 전체 진동 진폭은 1초마다 한 번씩 상승했다가 하강합니다.

산업 기계의 일반적인 비트 원인

비트 주파수의 존재는 두 개의 가까운 간격의 구동 주파수가 존재함을 나타내므로 귀중한 진단 단서입니다. 산업 현장에서 흔히 발생하는 원인은 다음과 같습니다.

• 공통 구조의 여러 머신: 가장 전형적인 예는 동일한 설계의 두 대의 펌프 또는 팬이 동일한 플랫폼이나 배관 시스템에서 작동하는 경우입니다. 작동 속도가 약간 다르면(예: 1780RPM과 1785RPM) 저주파 맥동이 발생합니다.
• 전기 모터: 비팅은 모터의 회전 주파수와 전기 주파수(유도 모터의 극 통과 주파수 등) 사이에서 발생할 수 있습니다.
• 다단 펌프 또는 압축기: 약간 다른 효과적인 속도로 실행되는 여러 단계 간의 상호작용입니다.
• 기어박스: 비슷한 수의 이빨을 가진 두 기어 메시 사이의 상호작용.
• 유압 또는 공기역학적 맥동: 두 가지 서로 다른 흐름 관련 난류 소스 간의 상호작용.

진동 데이터에서 비트를 식별하는 방법

시간 파형 분석

시간 파형은 박동을 관찰하는 가장 직접적인 방법입니다. 신호는 명확하고 반복적인 진폭 변조 패턴을 보입니다. 두 개의 연속적인 진폭 피크(또는 골) 사이의 시간이 박동 주파수의 주기입니다.

주파수 스펙트럼(FFT) 분석

주파수 스펙트럼에서 비트는 다음과 같이 나타납니다. 서로 매우 가까이 위치한 두 개의 뚜렷한 봉우리표준 FFT는 두 주파수 성분을 분리하기에 충분한 해상도를 제공하지 못해 하나의 넓은 피크로 보일 수 있습니다. 박동을 정확하게 진단하려면 분석가는 스펙트럼 선 수를 늘려 고해상도 FFT를 사용해야 합니다. 이렇게 하면 박동을 유발하는 두 개의 개별 주파수 성분을 명확하게 구분할 수 있습니다.

구타가 문제인가?

박동 자체는 결함이 아니라, 주파수가 상호작용하는 현상입니다. 하지만 다음과 같은 경우 문제가 될 수 있습니다.

• 귀찮은 소음: 오르락내리락하는 소리는 끊임없는 소음보다 사람들에게 더 눈에 띄고 불쾌감을 줄 수 있습니다.
• 피크 진폭 문제: 보강 간섭 단계의 최대 진폭은 개별 신호 진폭의 거의 두 배에 달할 수 있습니다. 이 최대 진폭은 평균 진동이 허용 가능한 수준이더라도 경보 한계를 초과하거나 부품에 과도한 스트레스를 유발할 수 있습니다.
• 다른 문제 마스킹: 변동하는 신호로 인해 때로는 다른 근본적인 진동 문제를 식별하기 어려울 수 있습니다.

문제가 있는 비트를 해결하려면 일반적으로 두 개의 소스 주파수를 식별하고 기계 중 하나의 속도를 변경하거나 감쇠를 도입하여 진폭 피크를 완화해야 합니다.

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