진동 분석에서 샤프트 궤도 플롯 이해
A 샤프트 궤도 은 하나 이상의 회전 동안 회전축 기하학적 중심이 그리는 경로를 나타내는 플롯입니다. 이는 축의 베어링 클리어런스내에서의 운동을 2차원으로 표현한 것으로, 마치 축 끝을 정면으로 바라보는 것과 같습니다. 이 강력한 진단 기법은 비접촉식 근접 프로브 을 90도 간격으로 — 일반적으로 X-Y 구성으로 — 장착하고, 두 센서의 동시 변위 신호를 시간에 대해 플로팅하는 대신 서로에 대해 플로팅함으로써 생성됩니다.
1. 오비트 플롯이 유용한 이유
A standard 시간 파형 또는 FFT 스펙트럼 shows 진동 단일 방향으로만 측정합니다. 오비트 플롯은 두 수직 방향을 결합하여 축의 동적 운동에 대한 완전한 그림을 제공하며, 분석가가 운동의 실제 형태와 방향을 추론이 아닌 시각적으로 파악할 수 있게 합니다. 이 추가적인 차원은 광범위한 결함 진단에 귀중한 단서를 제공하므로, 오비트는 rotor-dynamic 분석의 핵심 기법입니다 — 특히 유체막 저널 베어링를 장착한 터빈, 압축기, 대형 발전기 등 고속 핵심 기계류에서 그러합니다.
프로브는 베어링에 대한 변위를 직접 측정하므로, 오비트는 축이 얼마나 움직이는지뿐만 아니라 클리어런스 내에서 축이 어느 위치에 있는지도 나타냅니다 — 케이싱 장착형 가속도계 단순히 제공할 수 없습니다. 다음을 추가하면 유속계 또는 키페이저 마크는 오비트에 각 회전을 표시하여, 그 위상을 고정하고 단계 세차 운동 방향을 명확하게 합니다.
2. 오비트 형상 해석 방법
궤도의 모양, 크기, 그리고 방향은 회전자에 작용하는 힘을 직접적으로 나타냅니다. 숙련된 분석가는 궤도의 형태만 보고도 기계의 상태를 진단할 수 있습니다.
원형 또는 타원형 궤도
베어링 중심에 위치한 단순한 원형 또는 타원형 오비트는 일반적으로 단일 주파수가 지배하는 정상적인 로터 거동을 나타내며, 대부분의 경우 불균형. 베어링 지지 강성이 양방향으로 동일한 경우(등방성) 오비트는 원형이 되고, 수평 및 수직 방향의 강성이 다른 경우(비등방성) 타원형이 됩니다. 대부분의 기계는 수직 방향이 수평 방향보다 강성이 높기 때문에 비등방성이 실제로 매우 일반적입니다.
왜곡된 8자 모양 또는 바나나 모양 궤도
오비트가 단순 타원형에서 벗어나 왜곡될 경우, 여러 주파수가 축의 운동에 영향을 미치고 있음을 나타냅니다:
- A "바나나" 또는 초승달 모양의 궤도 종종 연관됩니다 정렬 불량, 1× 및 2× 주파수가 모두 존재하는 경우입니다.
- A 8자 모양 는 강한 2× 성분의 전형적인 징후로, 축 정렬 불량을 나타내는 교과서적 지표입니다. 내부 루프가 있는 8자형은 더 심각한 상태 또는 러빙(rub)의 존재를 시사하는 경우가 많습니다.
꼬임이나 날카로운 모서리가 있는 궤도
방향의 급격한 변화, 평평한 지점 또는 궤도의 "꼬임"은 강력한 증거입니다. 로터-스테이터 마찰. 이는 축이 베어링, 씰(seal) 등 정지 부품과 접촉하면서 축의 운동이 순간적으로 구속되고 있음을 나타냅니다. seal, 또는 기계 케이싱과 접촉하는 경우입니다.
매우 불규칙한 궤도
불규칙하거나 불안정하거나 “노이즈”로 가득 찬 것처럼 보이는 오비트는 심각한 기계적 설사, 유체 유발 불안정성(예: 오일 소용돌이 또는 whip, 또는 펌프나 압축기의 난류 유동 상태를 나타낼 수 있습니다.
3. 세차 운동 방향: 정방향과 역방향
오비트가 추적되는 방향이 축 회전 방향에 대해 어떤 관계에 있는지는 그 자체로 중요한 진단 요소입니다:
- 전진 선회: 오비트가 축 회전과 동일한 방향으로 추적됩니다. 이는 불균형(unbalance)과 같은 힘에 대한 정상적인 거동입니다.
- 역방향 세차운동: 오비트가 축 회전과 반대 방향으로 추적됩니다. 이는 비정상적인 상태로서, 샤프트 균열, 심각한 러빙(rub), 또는 특정 유체 유발 불안정성을 나타낼 수 있습니다.
두 방향을 구분하려면 1회전당 위상 기준 마크가 필요합니다. 이 기준이 없으면 오비트는 형상만 나타낼 뿐 추적 방향은 알 수 없어, 진단상의 구분이 불가능해집니다.
4. 현장 진단에서의 오비트 활용
모니터링 시스템에 연결된 영구 설치형 근접 프로브가 대형 중요 기계의 오비트를 취득하는 교과서적인 방법이지만, 위상 기준과 함께 두 개의 수직 변위 신호를 서로 플롯하는 기본 원리는 현장 엔지니어도 동일하게 활용할 수 있습니다. 예를 들어 발란셋-1A 와 같은 휴대용 2채널 장비는 두 평면에서 동시에 동기화 진폭과 위상을 측정하므로, 오비트 또는 스펙트럼을 통해 불균형 가 지배적인 힘임이 확인되면, 동일한 설정으로 바로 필드 밸런싱 그리고 수정된 상태의 검증. 오비트가 대신 정렬 불량, 마찰 또는 불안정성을 나타낼 경우, 해당 결과는 작업 방향을 밸런싱이 아닌 정렬 조정 또는 기계적 수리로 전환시킵니다.
5. 오비트 플롯이 보여주는 것
요약하자면, 단일 오비트 플롯은 한눈에 풍부한 정보를 제공합니다:
- 샤프트 진동의 전체 진폭.
- – 샤프트의 움직임 모양은 단층 유형을 식별하는 데 도움이 됩니다.
- 전진 또는 역방향의 세차 운동 방향.
- 베어링 간극 내 샤프트의 평균 위치 — 그 축 중심선.
FFT 스펙트럼 및 시간 파형과 함께 분석하면, 오비트를 통해 분석가는 매우 신뢰도 높고 상세한 진단 기계의 동적 거동 파악이 가능합니다 — “얼마나,” “어떤 형태,” “어느 방향”을 하나의 결정적인 화면으로 결합합니다.
