진동 변위 이해

정의: 진동에서의 변위란 무엇인가?

배수량 진동하는 물체가 정지 상태(평형 상태)에서 이동한 총 거리를 측정하는 단위입니다. 구성 요소가 앞뒤로 "얼마나" 움직이는지 정량화합니다. 진동 운동을 가장 직접적으로 표현하는 변위는 진동 분석, 특히 저주파 응용 분야와 기계적 간극 평가에 있어 기본적인 매개변수입니다.

변위를 측정하는 이유와 시기

속도가 전반적인 기계 상태를 측정하는 가장 일반적인 매개변수인 반면, 변위는 몇 가지 특정하고 중요한 시나리오에서 선호되는 측정 기준입니다.

• 저주파 분석: 진동 에너지는 매우 낮은 주파수에서 변위에 비례합니다. 대형 팬, 냉각탑, 제지기와 같이 저속 기계(일반적으로 600RPM 또는 10Hz 미만)의 경우, 변위는 진동 심각도를 나타내는 가장 민감하고 대표적인 지표입니다.
• 클리어런스 평가: 변위는 부품의 물리적 움직임을 직접적으로 측정합니다. 이는 회전축이 베어링이나 씰과 같은 고정 부품과의 마찰을 피할 만큼 충분한 여유 공간을 가지고 있는지 확인하는 데 중요합니다.
• 구조적 처짐: 기초, 프레임 또는 배관과 같은 구조물의 움직임을 분석할 때 변위를 사용하여 모드 형상을 이해하고 처짐이 설계 한계 내에 있는지 확인합니다.
• 저속 로터의 밸런싱: 크고 느리게 움직이는 로터의 균형을 맞추는 동안, 변위 측정은 종종 불균형의 정도를 결정하는 데 사용됩니다.

단위 및 측정

공통 단위

진동 변위는 일반적으로 다음 두 단위 중 하나로 표현됩니다.

• 밀스: 미국의 산업 표준으로, 1밀은 1/1000인치(0.001인치)에 해당합니다.
• 마이크로미터(µm): 표준 SI 단위로, 1 마이크로미터는 100만분의 1미터입니다. (1 밀 ≈ 25.4 µm).

변위는 거의 항상 측정됩니다. 피크 투 피크(Pk-Pk) 이 값은 구성 요소의 총 이동 거리를 나타내는데, 이는 클리어런스 분석에 가장 중요한 요소입니다.

어떻게 측정하나요?

변위는 여러 가지 방법으로 측정할 수 있습니다.

1. 근접 프로브: 축 진동을 측정하는 가장 일반적인 방법입니다. 비접촉 와전류 프로브를 고정된 부품에 장착하여 프로브 끝과 회전하는 축 사이의 간격 변화를 측정합니다. 이를 통해 축의 상대 변위를 직접 측정합니다.
2. 가속도계로부터의 통합: 표준 가속도계는 가속도를 측정합니다. 가속도계의 신호를 전자적으로 한 번 적분하여 속도를 구하고, 두 번째 적분하여 변위를 구할 수 있습니다. 이는 현대 데이터 수집기의 일반적인 특징이지만, 매우 낮은 주파수에서 노이즈와 오류가 발생하기 쉽습니다.
3. 레이저 변위 센서: 이러한 비접촉 센서는 레이저 빔을 사용하여 매우 정확한 변위 측정을 제공합니다.

진단에서 변위의 역할

저속 기계에서 샤프트 회전 주파수(1X RPM)에서 높은 변위가 발생하는 것은 종종 불균형을 나타내지만, 주요 진단 능력은 속도 및 가속도와의 관계에서 비롯됩니다. 주어진 진동 에너지에 대해:

• ~에 저주파, 변위는 가장 높은 진폭을 갖게 됩니다.
• ~에 중간 주파수속도는 가장 높은 진폭을 갖게 됩니다.
• ~에 고주파, 가속도는 가장 높은 진폭을 갖게 됩니다.

이러한 이유로 분석가들은 가속도 스펙트럼에서 전혀 보이지 않을 수 있는 저주파 현상에 집중하기 위해 변위를 사용합니다. 기계는 가속도가 거의 발생하지 않는 심각하고 손상을 유발하는 저주파 운동을 겪고 있을 수 있으므로, 변위는 완전한 진단 도구 키트의 핵심 요소입니다.

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