진동 변위 이해
변위 는 진동하는 물체가 안정된 위치(평형)에서 이동하는 총 거리를 측정한 값입니다. 이는 다음을 정량화합니다. 얼마나 멀리 컴포넌트가 앞뒤로 이동하는 거리를 의미합니다. 진동 동작을 가장 직접적이고 물리적으로 직관적으로 표현하는 변위는 다음과 같은 기본 매개변수입니다. 진동 분석 - 특히 저빈도 작업과 기계적 여유 공간이 필요한 모든 질문에 적합합니다. 세 가지 고전적인 진폭 매개변수와 함께 속도 와 가속도, 각각 다른 렌즈를 통해 보이는 동일한 움직임을 설명합니다.
1. 정의: 진동에서의 변위란 무엇인가요?
세 가지 진폭 매개변수는 미적분으로 연결됩니다. 속도는 변위의 변화율이고 가속도는 속도의 변화율입니다. 수학적으로 가속도 신호를 두 번 적분하면 변위가 나오고, 변위 신호를 두 번 미분하면 가속도가 나옵니다. 실제 결과는 같은 진동이라도 어떤 매개변수를 플롯하느냐에 따라 매우 다르게 보이는데, 변위는 느리고 진폭이 큰 동작을 강조하는 매개변수입니다. 이러한 편향성이 바로 올바른 상황에서는 유용하지만 잘못된 상황에서는 오해를 불러일으킬 수 있는 이유입니다.
2. 변위를 측정해야 하는 이유와 시기
속도가 전반적인 기계 상태를 측정하는 가장 일반적인 매개변수인 반면, 변위는 몇 가지 특정하고 중요한 시나리오에서 선호되는 측정 기준입니다.
- 저주파 분석: 주어진 진동 에너지에 대해 변위는 저주파수에서 지배적입니다. 대형 팬, 냉각탑, 제지기와 같은 저속 기계(일반적으로 600RPM 또는 10Hz 미만)의 경우 변위는 다음을 나타내는 가장 민감하고 대표적인 지표입니다. 진동 심각도.
- 클리어런스 평가: 변위는 물리적 움직임을 직접적으로 측정한 값입니다. 이는 회전축이 충분한 간극(클리어런스)을 유지하는지 여부를 판단하는 데 매우 중요합니다. 틈새 로터 마찰의 전조인 베어링이나 씰과 같은 고정된 부품에 마찰이 발생하지 않도록 합니다.
- 구조적 편향: 베이스, 프레임 또는 배관의 움직임을 분석할 때 변위는 모드 모양을 이해하고 처짐이 설계 한도 내에 있는지 확인하는 데 사용됩니다.
- 저속 로터의 밸런싱: 동안 밸런싱 느리게 움직이는 대형 로터의 경우, 불균형을 정량화하기 위해 변위 측정이 자주 사용됩니다.
3. 단위 및 측정
공통 단위
진동 변위는 일반적으로 다음 두 단위 중 하나로 표현됩니다.
- 밀스: 밀(mil)은 미국의 업계 표준으로, 1밀은 0.001인치(1/1000인치)에 해당합니다.
- 마이크로미터(µm): SI 단위로, 1µm는 1미터의 100만 분의 1에 해당합니다. 환산하면 1밀(mil) ≈ 25.4µm입니다.
변위는 거의 항상 다음과 같이 인용됩니다. 피크 투 피크 (Pk-Pk) 항을 나타내므로 이 값은 총 클리어런스 분석에 가장 중요한 수치인 구성 요소의 이동 거리입니다. 변위를 단일 피크 또는 RMS 값으로 보고하는 것은 유효하지만 엔지니어가 실제로 관심을 갖는 전체 스윙을 숨깁니다.
어떻게 측정하나요?
변위는 여러 가지 방법으로 측정할 수 있습니다.
- 근접 프로브: 샤프트 진동을 위한 가장 일반적인 방법입니다. 비접촉식 와전류 프로브 는 고정된 부품에 장착되어 팁과 회전축 사이의 변화하는 간격을 측정하여 상대 베어링 내 샤프트의 변위를 측정합니다. 이 센서는 다음과 같은 표준이 적용되는 영구적으로 설치된 보호 시스템의 핵심에 있는 센서입니다. API 670.
- 가속도계에서 통합: 표준 가속도계 는 가속도를 측정하며, 신호를 한 번 전자적으로 통합하여 속도를 구하고 두 번째로 변위를 구할 수 있습니다. 이는 최신 데이터 수집기의 일반적인 기능이지만, 이중 통합은 매우 낮은 주파수(소위 “스키 슬로프”)에서 노이즈와 오류가 발생하기 쉬우며 일반적으로 다음과 같은 작업이 필요합니다. 필터링 를 사용하여 안정성을 유지합니다. 이렇게 하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다. 절대 근접 프로브가 제공하는 샤프트 상대 값이 아닌 하우징 변위입니다.
- 레이저 변위 센서: 레이저 빔을 사용하여 구조물에 부하를 주지 않고도 매우 정확한 변위 측정을 제공하는 비접촉식 광학 센서입니다.
4. 현장 및 밸런싱에서의 변위
회전하는 기계에서 변위 문제는 종종 “샤프트가 베어링에서 떨어져 있는가?”라는 질문이며, 저속 로터에서는 밸런싱 신호로 두 배로 사용됩니다. 다음과 같은 휴대용 2채널 분석기는 발란셋-1A 는 1배 진폭을 캡처하고 단계 주행 속도 - 회전당 1회 참조 타코미터 펄스 - 변위, 속도 또는 가속도 측면에서 동일하게 작동합니다. 1배 동작이 가속도로 거의 등록되지 않는 크고 느린 팬의 경우, 변위와 동일한 진동을 보면 불균형이 분명해지며 계측기에서 올바른 보정 중량을 계산하고 다음을 확인할 수 있습니다. 잔류 불균형 이후에는.
5. 진단에서 변위의 역할
저속 기계에서 샤프트의 회전 주파수(1×RPM)에서 높은 변위는 종종 불균형을 나타내지만 변위의 더 심층적인 진단 값은 속도 및 가속도와의 관계에서 비롯됩니다. 주어진 진동 에너지의 양에 대해
- ~에 저주파, 변위는 진폭이 가장 큽니다;
- ~에 중간 주파수, 의 진폭이 가장 높습니다;
- ~에 고주파, 가속도는 진폭이 가장 큽니다.
이 때문에 분석가들은 변위를 사용하여 가속도에서는 거의 보이지 않는 저주파 현상에 집중합니다. 스펙트럼 - 그렇지 않으면 완전히 놓칠 수 있는 종류의 움직임입니다. 기계는 가속도가 거의 발생하지 않는 심각하고 손상된 저주파 운동을 겪을 수 있으며, 이것이 바로 변위가 전체 진단 툴킷에서 중요한 부분으로 남아 있는 이유이자 단일 매개변수만으로는 전체 이야기를 알 수 없는 이유입니다.
