ISO 1940-2 — Balance Errors (현재 ISO 21940-14)
강체 로터의 밸런스 오류를 평가하기 위한 역사적 표준으로, 밸런싱 과정의 체계적 오류, 무작위 변동 오류 및 스칼라 오류 원인을 다뤘습니다. 철회되었으며 ISO 21940-14:2012로 대체되었습니다. 밸런싱 용어 자체는 ISO 21940-2(구 ISO 1925)에 정의되어 있으며 아래에 요약되어 있습니다.
Vibromera 엔지니어들은 Balanset-1A와 같은 휴대용 계측기로 교정한 후에도 잔류 불균형이 남아있는 문제를 진단할 때 여전히 ISO 1940-2 오차 분류 체계를 참조합니다.
주요 균형 조정 용어 요약
ISO 밸런싱 용어집의 가장 중요한 정의들 — ISO 21940-2(구 ISO 1925) — 모든 밸런싱 실무자가 알아야 할 용어
완벽한 용어 참조
밸런싱 용어집 ISO 21940-2(구 ISO 1925)의 모든 주요 용어를 범주별로 정리
| 용어 | 정의 | 중요성 |
|---|---|---|
| 로터 로터 | 정의된 축을 중심으로 회전할 수 있는 물체. 균형 조정의 맥락에서 회전하는 모든 부품, 즉 축, 임펠러, 전기자, 드럼, 스핀들을 포함한다. | 밸런싱의 근본적인 대상. 다른 모든 용어는 로터의 속성 또는 로터에 대한 작용을 설명합니다. |
| 로터 강성 로터 | 임의의 두 평면에서 불균형을 보정할 수 있고, 보정 후 잔류 불균형이 최대 작동 속도까지 어떤 속도에서도 크게 변하지 않는 로터. | 다음과 같이 결정합니다. ISO 1940-1 (G등급 시스템)이 적용됩니다. 공장 기계에서 저속으로 밸런싱하는 것이 유효합니다. 대부분의 산업용 로터는 강성 로터입니다. |
| 로터 플렉시블 로터 | 작동 속도에서 탄성 변형이 일어나 불균형 상태가 변하는 로터. 두 개 이상의 평면에서 작동 속도 부근에서 보정해야 합니다. | ISO 21940-12 규격 준수 필수. 고속 터빈, 대형 발전기, 다단 압축기. 특수 고속 밸런싱 장비 필요. |
| 로터 샤프트 축 | 베어링 저널의 중심을 잇는 직선. 기하학적 회전축. | 모든 불균형 측정의 기준 축입니다. 저널의 런아웃은 측정 정확도에 영향을 미칩니다. |
| 로터 관성 주축 | 원심력이나 모멘트를 발생시키지 않고 로터가 자유롭게 회전하는 축. 완벽하게 균형 잡힌 로터의 경우 축과 일치합니다. | 주축과 축축 사이의 불일치 ~이다 불균형. 모든 수정은 이 두 축을 일치시키는 것을 목표로 합니다. |
| 로터 질량 중심(무게중심) | 로터 전체 질량이 집중되어 있다고 볼 수 있는 지점. 균형 잡힌 로터의 경우, 이 지점은 정확히 축 상에 위치한다. | 정적 불균형 = 무게중심이 축축에서 벗어난 정도. 특정 불균형(e) = 변위 거리. |
| 로터 서비스 속도 | 로터가 의도된 용도에서 작동하는 최대 회전 속도. | 허용 오차 계산에 중요: Uper = (9 549 × G × M) / n. 항상 서비스 속도를 사용하고, 균형 속도를 사용하지 마십시오. |
| 로터 임계 속도 | 회전자-베어링 시스템이 공진하여 진동이 크게 증폭되는 회전 속도. | 강성/연성 분류를 결정합니다. 강성 로터는 첫 번째 굽힘 임계 속도보다 훨씬 낮은 속도에서 작동합니다. |
| 용어 | 정의 | 공식/단위 |
|---|---|---|
| 불균형 불균형 | 관성 주축이 회전축과 일치하지 않는 상태. 질량, 편심률, 속도 제곱에 비례하는 원심력이 발생합니다. | U = m × r (g·mm 또는 kg·m) |
| 불균형 정적 불균형 | 주축이 회전축과 평행하지만 변위되어 있습니다. 단일 반지름에 하나의 질량이 있는 것과 같습니다. 회전 없이도 감지 가능합니다(나이프 엣지). 베어링 진동이 동위상입니다. | 수정됨 1개 평면 |
| 불균형 커플 불균형 | 주축은 질량 중심에서 회전축과 교차하지만 기울어져 있습니다. 서로 다른 평면에 있는 크기가 같고 방향이 반대인 두 개의 무거운 부분이 흔들림(로킹) 모멘트를 발생시킵니다. 이는 회전할 때만 감지할 수 있습니다. | 수정됨 2개 평면 |
| 불균형 동적 불균형 | 일반적인 경우: 주축이 회전축과 평행하지도 않고 교차하지도 않는 경우. 정적 불균형과 우력 불균형의 조합. 실제 상황에서 가장 흔한 경우. | 수정됨 2개 평면 |
| 불균형 특정 불균형 | 불균형 대 로터 질량 비율. 이는 편심률, 즉 질량 중심이 축에서 벗어난 정도를 나타냅니다. 이를 통해 다양한 로터 크기 간의 품질 비교가 가능합니다. | e = U / M (마이크로미터 또는 g·mm/kg) |
| 불균형 잔류 불균형 | 밸런싱 과정 후 로터에 남아 있는 불균형. 지정된 (per 지정된 )에 대해 G등급. | Ures ≤ Uper |
| 불균형 초기 불균형 | 밸런싱 보정 전, 출고 상태의 로터 불균형. 첫 번째 가동 시 측정. | 균형 조정 절차의 기준선 |
| 불균형 불균형 벡터 | 주어진 평면에서의 불균형의 크기와 각도 위치. 진폭(g·mm)과 위상각(°)을 갖는 극좌표 벡터로 표현됩니다. | U∠θ (기준점으로부터 °에서 g·mm) |
| 용어 | 정의 | 실용적인 참고 사항 |
|---|---|---|
| 프로세스 밸런싱 | 로터의 질량 분포를 점검하고 조정하여 잔류 불균형이 지정된 허용 오차 범위 내에 있도록 하는 과정. | 반복적인 과정: 측정 → 계산 → 수정 → 검증. |
| 프로세스 보정 평면 | 회전축에 수직인 평면으로, 질량을 추가하거나 제거하는 부분입니다. 무게를 배치할 수 있는 물리적으로 접근 가능한 위치입니다. | 허용 오차(베어링) 평면과 다를 수 있으므로 기하학적 변환이 필요합니다. |
| 프로세스 공차 평면 | 허용 불균형이 지정되는 평면, 일반적으로 베어링 평면입니다. 여기서의 불균형은 베어링 하중에 직접적인 영향을 미칩니다. | Uper 허용 오차 평면이 지정되어 있으며, 수정 평면으로 변환해야 합니다. |
| 프로세스 수정 질량 | 보정 평면 내 특정 반경 및 각도에서 로터에 추가되거나 제거되는 물리적 질량(무게). | 추가된 방식: 클립온, 볼트온, 용접, 에폭시. 제거된 방식: 드릴링, 밀링, 연삭. |
| 프로세스 시험 중량 | 균형 조정 과정 동안 알려진 반지름과 각도로 로터에 일시적으로 부착되는 알려진 질량체. 로터의 응답(영향 계수)을 측정하는 데 사용됩니다. | Balanset-1A 시험 중량 측정 방법: 실행 → 시험편 부착 → 실행 → 소프트웨어가 보정값을 계산합니다. |
| 프로세스 영향 계수 | 특정 위치의 단위 불균형으로 인해 측정 지점에서 발생하는 진동 응답(진폭 및 위상)의 변화. 로터-베어링 감도를 나타냅니다. | 시험 중량 측정 결과를 바탕으로 계산되었습니다. 2면 균형 조정에는 2×2 영향 행렬이 필요합니다. |
| 프로세스 단일 평면 밸런싱 | 하나의 보정 평면에서 정적 불균형을 보정하는 절차입니다. L/D 비율이 0.5 미만인 짧은(원반형) 로터에 적합합니다. | 발란셋-1A F2 모드. 센서 하나, 평면 하나. |
| 프로세스 2면 밸런싱 | 두 개의 보정 평면에서 정적 불균형과 커플 불균형을 모두 보정하는 절차입니다. 길쭉한 로터 또는 커플 불균형이 큰 경우에 필요합니다. | 발란셋-1A F3 모드. 센서 두 개, 평면 두 개. |
| 프로세스 트림 밸런싱 | 조립 과정에서 발생한 불균형(커플링 런아웃, 조립 공차)을 보정하기 위해 조립된 로터에 대해 최종 미세 조정 작업을 수행합니다. | 설치된 장비에서 현장 작업이 수행되는 경우가 많습니다. |
| 프로세스 무게 분할 | 정확한 각도 위치를 알 수 없는 경우, 계산된 보정 질량을 인접한 두 위치(예: 두 개의 볼트 구멍 또는 블레이드 위치)에 분산시킵니다. | Balanset-1A는 자동 중량 분할 계산 기능을 제공합니다. |
| 용어 | 정의 | 비교 |
|---|---|---|
| 기계 밸런싱 머신 | 회전체의 불균형(크기 및 각도 위치)을 측정하여 질량 분포를 보정하는 장치. | 매장 기반(고정식) 또는 현장(휴대용) 발란셋-1A). |
| 기계 소프트 베어링 머신 | 서스펜션은 매우 유연합니다. 로터는 서스펜션의 고유 진동수보다 높은 주파수로 회전합니다. 물리적 변위를 측정합니다. 각 로터 형상에 맞게 보정해야 합니다. | 오늘날에는 덜 일반적입니다. 비용은 저렴하지만, 작업자가 로터마다 재보정해야 합니다. 변위 감지 방식입니다. |
| 기계 하드 베어링 기계 | 서스펜션이 매우 견고합니다. 로터는 서스펜션 고유 진동수보다 낮은 주파수로 회전합니다. 센서가 원심력을 직접 측정합니다. 영구적으로 보정되어 있어 로터별 설정 없이 다양한 로터를 사용할 수 있습니다. | 지배형 현대 산업에서. 더욱 다재다능하고 설치가 빠릅니다. 힘 감지 기능. |
| 기계 필드 밸런서 | 분해 없이 기계에 설치된 상태에서 로터의 균형을 맞추는 데 사용되는 휴대용 장비입니다. 진동 센서와 회전속도계를 사용하며, 추를 이용한 측정 방식을 채택하고 있습니다. | 발란셋-1A (2채널) 및 발란셋-4 (4채널). ISO 1940 공차 계산기 내장. |
| 기계 맨드릴(아버) | 기계에서 로터를 장착하여 균형을 맞추는 데 사용되는 축 또는 어댑터. 정확한 동심도를 가져야 하며, 런아웃이 무시할 수 있을 정도로 작아야 합니다. | 맨드릴 편심은 체계적인 균형 오차의 주요 원인입니다. 인덱스 테스트를 통해 검증되었습니다. |
| 용어 | 정의 | 공식/표준 |
|---|---|---|
| 품질 균형 품질 등급(G) | 회전자 질량 중심의 최대 허용 속도를 지정하는 분류. G = eper × ω. 성적은 2.5의 계수를 갖는 로그 스케일을 형성합니다. | G 0.4 … G 4000 정의됨 ISO 1940-1 |
| 품질 허용 가능한 잔여 불균형(U)per) | 지정된 G등급, 로터 질량 및 서비스 속도에 대해 허용되는 최대 잔류 불균형. 승인 기준. | Uper = (9549 × G × M) / n |
| 품질 균형 허용 오차 | 지정된 품질 요구 사항을 충족하기 위해 잔류 불균형이 속해야 하는 범위. U와 같음per. | 배정 후 평면별로 지정됨 |
| 품질 불균형 감소 비율(URR) | 초기 불균형과 한 번의 보정 주기 후 잔류 불균형의 비율. 밸런싱 장비/절차의 효율성을 나타냅니다. | URR = U초기의 / U잔여 일반적인 값: 5~50배 |
| 측정 위상각 | 로터의 기준 표시(회전속도계로 측정)에 대한 불균형 벡터의 각도 위치. 진폭과 결합하여 전체 불균형 벡터를 정의합니다. | ° (도, 0~360) |
| 측정 진동 속도 (RMS) | 베어링 하우징에서의 진동 속도의 제곱평균제곱근 값. 기계 상태 평가를 위한 표준 측정 매개변수 ISO 10816. | mm/s RMS (10–1000 Hz) |
| 측정 인덱스 테스트 | 검증 절차: 로터를 기계 지지대에 대해 정해진 각도(예: 180°)만큼 회전시킨 후 다시 측정합니다. 맨드릴 및 고정구 오류를 감지합니다. | ISO 1940-1 10장에 따른 형식 검증에 필요합니다. |
| 측정 최소 달성 가능 잔여 불균형(U)mar) | 특정 로터에 대해 주어진 밸런싱 장비로 달성할 수 있는 최소 잔류 불균형 값입니다. 이는 장비 감도, 노이즈 플로어 및 베어링 상태에 따라 결정됩니다. | Umar U 이하여야 합니다.per 해당 기계가 요구되는 G등급에 적합하도록 하기 위함입니다. |
ISO 1940-2란 무엇입니까?
ISO 1940-2:1997 (기계 진동 — 강체 로터의 밸런스 품질 요구사항 — 제2부: 밸런스 오류)는 맨드렐 및 구동축 불평형부터 부품 런아웃과 계측 분산까지, 강체 로터 밸런싱 시 발생하는 오류를 식별, 평가하고 고려하기 위한 국제 표준이었습니다. 현재는 철회되었으며 ISO 21940-14:2012 (기계 진동 — 로터 밸런싱 — 제14부: 밸런스 오류 평가 절차), 이 표준은 동일한 절차를 유연 거동을 보이는 로터까지 확장합니다. 참고: 이것은 밸런싱 vocabulary — 이는 다른 표준이며, ISO 21940-2 (구 ISO 1925)로, 이 페이지는 그 용어를 아래에 요약합니다.
독일의 엔지니어가 "두 평면에서 G 6.3까지 동적 불평형 보정"을 지정할 때, 일본의 기술자도 정확히 무엇이 요구되는지 이해해야 합니다. 즉, 동일한 로터 상태, 동일한 밸런싱 절차, 동일한 합격 기준입니다. ISO 밸런싱 용어집 — ISO 21940-2(구 ISO 1925) — 은 이 분야 전체를 위한 단일하고 국제적으로 합의된 용어를 제공함으로써 이를 가능하게 합니다.
반면 ISO 1940-2 자체는 사전도 아니고 공차 규격도 아니었으며, 다음을 다뤘습니다 balance errors. 이 표준은 밸런싱 과정의 오류 원인을 systematic (크기와 각도를 평가할 수 있음 — 예: 맨드렐 또는 구동축 불평형, 반경 및 축방향 런아웃, 키와 키홈, 잔류 자성, 재조립 및 계측 오류), 무작위 변동 (느슨한 부품, 갇힌 액체, 열 변형, 풍손) 및 scalar (최대 크기만 추정할 수 있고 각도는 결정할 수 없음 — 예: 끼워맞춤 간극과 제조 공차)로 분류하고, 잔류 불평형이 실제로 허용값 U 내에 머물도록 이를 평가하고 반영하는 절차를 제시했습니다per ~에서 ISO 1940-1 (현재 ISO 21940-11). 후속 표준인 ISO 21940-14는 ISO 21940 시리즈 내에서 정확히 이 역할을 유지합니다.
상세 용어 분석
경직성과 유연성의 구분
균형 조정에서 가장 중요한 분류는 바로 이것입니다. 이 구분은 모든 것을 결정합니다. 어떤 표준이 적용되는지, 어떤 장비가 필요한지, 몇 개의 평면이 필요한지, 그리고 균형 조정을 어떤 속도로 수행해야 하는지까지 모두 결정됩니다.
임의의 두 평면에서 불균형을 보정할 수 있고, 보정 후 잔류 불균형이 최대 작동 속도까지 어떤 속도에서도 크게 변하지 않는 로터. 실기 시험: 첫 번째 굽힘이 임계 속도 최대 서비스 속도를 훨씬 초과하는 속도(일반적으로 1.5배 이상)에서는 로터가 강체입니다.
작동 속도에서 탄성 변형이 일어나 불균형 상태가 변하는 로터. 두 개 이상의 평면에서 작동 속도 또는 그 근처에서 균형을 맞춰야 합니다. 적용 대상: 대형 터보 발전기, 다단 고속 압축기, 고속으로 회전하는 긴 제지기 롤. ISO 21940-12의 적용을 받습니다.
산업용 로터의 대다수, 즉 전기 모터, 팬, 펌프, 플라이휠, 샤프트는 강성 로터입니다. ISO 1940-1 G등급 시스템은 강성 로터에 직접 적용됩니다.
불균형의 세 가지 유형
용어집(ISO 21940-2)은 주관성 축과 회전축의 기하학적 관계를 기준으로 세 가지 기본 유형을 정의합니다. 올바른 밸런싱 절차를 선택하려면 이를 이해하는 것이 필수적입니다:
- 정적 불균형 생산하다 힘 — 두 베어링은 1×RPM에서 위상이 일치하여 진동합니다. 로터는 회전시키지 않고도 불균형을 감지할 수 있습니다(중력이 칼날 모서리에 불균형을 드러냅니다). 하나의 보정면으로 충분합니다. 좁은 원반형 로터(L/D < 0.5)에 일반적으로 적용되는 예: 좁은 풀리, 팬 임펠러, 얇은 플라이휠.
- 커플 불균형 생산하다 모멘트 — 베어링은 1×RPM에서 180° 위상차로 진동합니다. 순 힘은 0이지만(질량 중심이 축상에 있음), 축 방향의 서로 다른 위치에 있는 두 개의 동일하고 반대 방향의 무거운 지점이 회전 모멘트를 발생시킵니다. 이는 회전 중에만 감지할 수 있습니다. 두 개의 보정면이 필요합니다.
- 동적 불균형 정적 모멘트와 모멘트가 결합된 힘. 완벽하게 대칭이 아닌 모든 실제 회전자에 대한 일반적인 경우입니다. 힘과 모멘트가 모두 작용합니다. 베어링은 동위상도 아니고 정확히 180° 위상차도 아닌 1배율로 진동합니다. 2면 평형이 필요합니다.
특정 불균형과 G등급 연관성
특정 불균형 (e = U/M)는 모든 로터의 밸런스 품질을 비교할 수 있게 해주는 핵심 지표입니다. 5kg 로터에 50g·mm의 불균형이 있는 경우 e = 10µm입니다. 500kg 로터에 5,000g·mm의 불균형이 있는 경우에도 e = 10µm입니다. 즉, 질량 차이가 100배임에도 불구하고 밸런스 품질이 동일합니다.
G등급 속도를 포함하여 이를 확장하면 G = e × ω가 되며, 질량과 속도 모두와 무관하게 균형 품질을 특징짓는 단일 값(mm/s)을 제공합니다. 이것이 바로 기초가 됩니다. ISO 1940-1 허용 오차 시스템.
수정 평면과 허용 오차 평면의 차이점
용어집은 실제 현장에서 자주 놓치는 중요한 구분을 명확히 합니다:
- 공차 평면 = 진동 및 동적 하중이 가장 중요한 베어링 평면. 허용 불균형 Uper 여기에 명시되어 있습니다.
- 수정 평면 = 무게추를 놓을 수 있는 물리적으로 접근 가능한 위치(팬 허브, 모터 엔드링, 샤프트 숄더). 베어링과는 다른 축 방향 위치에 있는 경우가 많습니다.
U를 변환합니다per 공차 평면에서 보정 평면으로의 변환에는 로터 형상에 대한 지식이 필요합니다. 비대칭 또는 돌출형 로터의 경우, 이러한 변환으로 인해 평면별 공차가 크게 달라질 수 있습니다. 발란셋-1A 로터 치수가 입력되면 이 변환을 자동으로 처리합니다.
밸런싱 머신 종류
두 가지 기본적인 기계 유형은 서로 다른 물리적 측정 원리를 반영합니다.
- 소프트 베어링: 서스펜션 고유 진동수가 작동 속도보다 훨씬 낮음 → 기계 측정 변위. 새 로터를 장착할 때마다 보정이 필요합니다. 역사적으로 중요한 의미를 지니지만 사용 빈도가 감소하고 있습니다.
- 단단한 베어링: 서스펜션 고유 진동수가 작동 속도보다 훨씬 높음 → 기계 측정 힘. 영구적으로 보정되어 있어 개별 보정 없이 다양한 로터를 사용할 수 있습니다. 현대에 가장 널리 사용되는 유형입니다.
필드 밸런싱 계측기(예: ...) 발란셋-1A 이 방식은 다른 원리를 사용합니다. ISO에서 정의하는 "기계"는 아니지만, 로터 자체의 베어링과 지지대를 측정 시스템으로 활용하고, 별도의 밸런싱 장비 없이 시험 중량(영향 계수) 방법을 사용하여 보정값을 결정합니다.
상호 참조: 각 용어가 사용되는 곳
ISO 1940-1 / ISO 21940-11: 모든 허용 오차 및 품질 용어(G등급, U등급 등)를 사용합니다.per, 균형 허용 오차, 잔여 불균형. 이 용어의 주요 사용자.
ISO 14694: 로터 용어(강체), 불평형 용어를 사용하며, 팬 전용 BV 적용 범주, 밸런스 등급 및 진동 한계 표로 확장합니다.
ISO 10816 / ISO 20816: 진동 속도, RMS, 베어링 하우징 측정 지점과 같은 측정 용어를 사용합니다.
ISO 21940-12: 다중 속도, 다중 평면 절차를 통해 유연 회전체 정의를 확장합니다.
API 610 / API 617: 석유 관련 표준에서는 펌프 및 압축기 사양에 대해 ISO 1940 G 등급 및 불균형 용어를 참조합니다.
ISO 1940-2 → ISO 21940-14: 전환
ISO 21940-14:2012는 ISO 1940-2:1997을 공식적으로 취소하고 대체했으며, 기술 개정판에 해당합니다. 주요 변경점은 적용 범위를 유연 거동을 보이는 로터까지 확장한 것입니다. 밸런싱 용어집은 별도의 경로를 따라 ISO 1925에서 ISO 21940-2로 개정되었습니다. ISO 21940 번호 체계는 로터 밸런싱의 모든 측면을 다루는 포괄적인 ISO 21940 시리즈에 통합되었음을 반영합니다. 이전 명칭은 여전히 업계 문헌에 널리 나타납니다.
자주 묻는 질문 — ISO 1940-2
밸런스 오류, ISO 21940 전환 및 밸런싱 용어
▸ ISO 1940-2란 무엇입니까?
▸ 정적 불균형과 동적 불균형의 차이점은 무엇인가요?
▸ 강성 로터와 연성 로터의 차이점은 무엇인가요?
▸ 잔여 불균형이란 무엇입니까?
▸ 수정면과 공차면의 차이점은 무엇인가요?
▸ 소프트 베어링과 하드 베어링 중 어떤 밸런싱 머신이 더 나을까요?
▸ 특정 불균형(편심률)이란 무엇입니까?
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진동측정기는 ISO 용어를 직접 구현합니다. G 등급 선택, 불균형 벡터, 보정 평면, 잔류값 대 허용값 비교 등 모든 기능을 하나의 휴대용 장비에서 사용할 수 있습니다.
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