진동 분석에서 측대역 이해
측대역 는 신호에 나타나는 작은 주파수 피크들입니다 FFT 스펙트럼 ‘~’로 알려진 더 큰 중앙 봉우리의 양쪽에 일정한 간격으로 캐리어 주파수. 그들의 존재는 분명한 증거이다 변조 — 한 신호가 다른 신호에 “인쇄”되는 현상 — 이며, 측파대 간의 간격은 변조 신호의 주파수와 동일합니다. 이 간격이 바로 그 현상을 일으키는 회전 요소를 가리키기 때문에, 측파대는 진동 분석, 특히 ~의 경우 gearbox 및 베어링 결함 감지.
1. 사이드밴드란 무엇인가: 스펙트럼 내의 변조
변조는 라디오에서 흔히 접하는 개념이며, 기어박스의 작동 원리도 이와 같습니다. 일정한 고주파 음파(반송파)의 강도는 더 느린 주기로 반복되는 신호(변조기)에 의해 변화하는데, 주파수 스펙트럼상에서 이러한 변화는 반송파의 피크를 흐리게 만들지 않고, 에너지를 대칭적인 위성 피크들로 분산시킵니다. 반송파 자체는 대개 강제 진동 정상 작동 시 발생하는 신호인 반면, 변조기는 결함이 있는 부품이 회전할 때마다 한 번씩 발생하는 리듬입니다. 이러한 패턴을 파악하는 것이야말로 확신에 찬 진단과 단순한 추측을 구분 짓는 기준입니다.
2. 측파대의 생성 원리
부대역은 주 진동 신호(반송파)의 진폭이 두 번째로 느린 신호(변조파)에 의해 시간에 따라 변화할 때 생성됩니다. 대표적인 예로는 결함이 있는 기어 이빨이 있습니다:
- 그 기어 맞물림 주파수(GMF) 이것이 반송파입니다. 이는 기어 이빨이 정상적으로 맞물리면서 발생하는 고주파입니다.
- 그 기어의 치아 하나에 균열이 생기면, 한 바퀴 돌 때마다 충격이 발생합니다. 결함이 있는 치아가 맞물릴 때마다 그 충격이 GMF 신호의 진폭을 변화시킵니다.
- 그 회전 속도 따라서 기어의 주파수는 변조 주파수입니다.
FFT 스펙트럼의 결과에는 GMF(반송파)에 큰 피크가 나타나며, 그 양쪽에는 기어의 회전 속도에 맞춰 간격을 둔 더 작은 측대 피크들이 위치합니다. 이러한 패턴은 결함이 존재할 뿐만 아니라 그 결함이 바로 해당 기어에 위치해 있음을 입증합니다. 이러한 관계는 간단한 공식으로 표현할 수 있습니다:
측파대 주파수 = 반송파 주파수 ± (n × 변조 주파수), 여기서 n = 1, 2, 3 …
따라서 캐리어 위아래에 위치한 피크들의 집합은 균일한 간격을 가진 빗살 모양을 이루며, 이 간격을 헤르츠 단위로 측정한 뒤 분당 회전수(rpm)로 변환하면 분석가는 정확히 어느 축에 문제가 있는지 파악할 수 있습니다.
3. 기계 진단 분야의 주요 응용 분야
기어박스 진단
이것은 사이드밴드 분석의 주요 응용 분야입니다.
- GMF 주변의 측대역: 기어의 회전 속도와 동일한 간격으로 GMF 주변에 사이드밴드가 나타난다면, 이는 해당 기어에 결함(톱니 균열, 톱니 마모 등)이 있음을 나타냅니다. 편심.
- GMF의 고조파 주변의 측대역: 심각한 단층은 종종 2배 및 3배 GMF 주파수 주변에도 측대(sidebands)를 생성하므로, 빗살 무늬는 각 주파수 주변에서 반복됩니다. 고조파.
- 헌팅 톱니 주파수: 복잡한 기어 세트에서, 특정 비정수 측대역이 헌팅 투스 주파수(hunting tooth frequency) 서로 다른 기어의 특정 두 톱니가 접촉할 때만 발생하는 결함을 정확히 찾아낼 수 있다.
구름 베어링 진단
측대역은 또한 확인하는 데 있어 매우 중요합니다 베어링 결함, 특히 내륜(inner-race) 결함:
- 결함이 내륜 샤프트와 함께 회전하며, 베어링의 하중 영역 안팎으로 이동함에 따라 발생하는 충격의 진폭이 커졌다 작아졌다 한다.
- 이로 인해 내부 고리 결함 주파수의 진폭 변조가 발생하며, BPFI.
- 결과 스펙트럼은 BPFI에서 피크를 보여줍니다. 축의 회전 속도의 1배 간격으로 배치된 측대. 이러한 패턴은 내륜 결함을 나타내는 매우 신뢰도 높은 지표이며, 이는 한 가지 이유이기도 합니다 엔벨로프 분석 이 신호들을 복조하는 데 매우 효과적이다.
전동기 진단
AC 유도 전동기의 로터 바에 문제가 있으면 1배속 최대 회전 속도 주변에 측파대가 나타날 수 있습니다. 이 측파대는 극 통과 주파수 - 의 슬립 주파수 모터의 출력에 모터 극 수를 곱한 값이며, 이는 전형적인 특징으로 부러진 로터 바.
4. 분석 시 고려 사항
사이드밴드 분석을 효과적으로 활용하려면 고품질 데이터가 필수입니다.
- 고해상도: 측대역 피크를 선명하게 확인하고 간격을 정확하게 측정하려면 고해상도 FFT(예: 3200 또는 6400 라인)가 필요합니다. 해상도가 낮으면 측대역이 반송파 피크와 함께 “번져” 보입니다. 라인 수, 스팬, 해상도 간의 관계는 다음을 통해 확인할 수 있습니다. FFT 해상도 계산기.
- 트렌드: 측대역의 수와 진폭은 결함의 심각도를 가늠하는 좋은 지표가 됩니다. 결함이 악화될수록 더 많은 측대역이 나타나고 그 진폭도 커지므로, 시간 경과에 따른 측대역을 기록함으로써 추세 분석 악화되는 상황을 추적합니다.
- 확대 FFT: 의 줌 FFT 분석기의 이 기능을 사용하면 분석가가 매우 높은 분해능으로 좁은 주파수 대역을 확대하여 측파대의 존재 여부와 간격을 확인할 수 있습니다.
5. 간격 읽기: 패턴에서 진단으로
사이드밴드 계열의 진단적 가치는 그 산술적 원리에 있습니다. 간격이 변조 주파수와 같기 때문에, 분석가는 톱니 모양의 패턴을 역추적하여 문제의 원인을 파악할 수 있습니다. 축 속도의 1배에 해당하는 간격은 해당 축에 문제가 있음을 시사하고, 슬립과 관련된 극 통과 주파수에서의 간격은 모터의 전기적 상태를 시사하며, 정수가 아닌 간격은 특정 톱니 쌍에 문제가 있음을 시사합니다. 예를 들어 전용 장비를 사용하여 기어 맞물림 주파수와 예상되는 사이드밴드 구조를 사전에 측정하면 — 기어 맞물림 주파수 계산기 — 이를 통해 분석가는 스펙트럼을 열기 전에 정확히 어디를 살펴봐야 할지 예측할 수 있습니다.
현장에서는 이러한 패턴을 기계마다 휴대하며 다니는 휴대용 스펙트럼 분석기로 측정합니다. 이러한 기기로는 발란셋-1A 가동 중인 기계의 진동 스펙트럼을 기어 맞물림이나 베어링 결함 주파수 주변의 측파대 빗살 무늬를 식별할 수 있을 만큼 충분히 높은 해상도로 측정하여, 엔지니어가 현장에서 진단을 확인할 수 있도록 하며; 또한 동일한 조사 결과 주요 문제가 단순한 것으로 드러날 경우 불균형 톱니나 궤도면(race) 결함 때문이 아니라, 기구가 곧장 필드 밸런싱 to correct it.
분석가가 예상된 간격에서 명확하고 대칭적인 측대 패턴을 발견하면, 그 진단 “가능성”에서 “매우 높은 가능성”으로 높아지는데, 바로 이 때문에 사이드밴드는 이 분야에서 가장 신뢰할 수 있는 지문 중 하나로 간주된다.
