스파이크 에너지 이해
정의: 스파이크 에너지란 무엇인가?
스파이크 에너지 (충격 에너지 또는 충격 펄스 에너지라고도 함)는 진동 특히 롤링 요소에 의해 생성된 고주파 충격 이벤트의 에너지 함량을 정량화하는 측정 매개변수 베어링 결함. 스파이크 에너지는 롤링 요소가 베어링 레이스에 결함을 일으킬 때 발생하는 최대 고주파 가속 응답을 감지하여 측정하며, 전반적인 진동 수준이나 표준 주파수 분석보다 더 민감한 베어링 손상에 대한 조기 경고 지표를 제공합니다.
스파이크 에너지 기술은 다음과 관련이 있습니다. 충격 펄스 방법(SPM), 볼이나 롤러가 파편, 균열 또는 구멍에 충돌할 때 발생하는 짧고 진폭이 큰 가속도 스파이크에 초점을 맞춰 기존 진동 모니터링 방법보다 수개월 일찍 베어링 결함을 감지할 수 있습니다.
물리적 기반
베어링의 충격 생성
롤링 요소가 베어링 결함에 부딪히는 경우:
- 짧고 강한 충격이 발생합니다(마이크로초 지속)
- 충격은 베어링 구조에서 고주파 공진을 발생시킵니다(일반적으로 5~40kHz)
- 고주파 울림이 생성됨
- 단시간 스파이크에 집중된 에너지
- 스파이크 에너지는 이 충격 에너지 함량을 측정합니다.
왜 고주파 초점이 필요한가요?
- 베어링 충격은 주로 고주파에서 에너지를 생성합니다.
- 저주파 진동(불균형 등)은 스파이크에 영향을 미치지 않습니다.
- 고주파 측정은 베어링에서 발생하는 이벤트를 분리합니다.
- 베어링 결함에 대한 더 나은 신호 대 잡음비
측정 방법
수단
- 고주파 가속도계: 광대역 센서(>30kHz)
- 공진 센서: 일부 시스템은 가속도계 공진(~32kHz)을 사용하여 충격을 증폭합니다.
- 대역 통과 필터: 일반적으로 충격 주파수를 분리하기 위해 5~40kHz
- 피크 검출기: 각 충격 내에서 최대 가속도를 포착합니다.
- 에너지 계산: 충격 지속시간에 대한 제곱 가속도의 적분
단위 및 크기 조정
- 기준 레벨에 대한 dB(데시벨)로 표현됨
- 일반적인 척도: 0-60dB
- 때때로 gSE(스파이크 에너지 단위 g)로 표현됩니다.
- 대수 스케일은 넓은 동적 범위를 수용합니다.
해석 및 심각도 기준
일반적인 심각도 수준
좋은 상태 (< 20dB)
- 최소 충격 에너지
- 베어링 상태 양호
- 정상 윤활
- 시정 조치가 필요하지 않습니다
보통 상태(20-35dB)
- 일부 충격 활동이 감지되었습니다.
- 초기 단계 베어링 마모 또는 결함 시작
- 더 자주 모니터링하세요
- 3~6개월 내 유지관리 계획
불량 상태(35-50dB)
- 중대한 영향 에너지
- 활성 베어링 결함이 존재합니다
- 모니터링을 주간/일간으로 확대
- 몇 주 안에 계획 교체
위험 상태(> 50dB)
- 매우 높은 충격 에너지
- 베어링 손상 심화
- 즉시 교체 권장
- 갑작스러운 고장의 위험
베어링 수명 단계 및 스파이크 에너지
- 새로운 베어링: 낮은 스파이크 에너지(10-15dB)
- 일반적인 마모: 점진적 증가(15-25dB)
- 결함 시작: 스파이크 에너지가 상승하기 시작합니다(25-35dB)
- 활성 결함: 급격한 증가(35-50dB)
- 고급 실패: 매우 높음(>50dB) 베어링이 분해됨에 따라 감소할 수 있음
장점
조기 발견
- FFT 방법보다 6~18개월 앞서 베어링 결함을 감지합니다.
- 미세 파편과 초기 피해에 민감함
- 결함 개발 초기에 상승
- 유지 관리 계획을 위한 최대 리드 타임 제공
간단
- 단일 숫자 값(dB)
- 시간이 지남에 따라 추세를 파악하기 쉽습니다.
- 간단한 임계값 기반 경보
- 데이터 수집에 필요한 최소한의 교육
저속 효과
- 속도 측정이 약한 저속에서도 잘 작동합니다.
- 샤프트 속도에 관계없이 충격은 여전히 고주파 스파이크를 생성합니다.
- 저속 장비에 적합 (< 500 RPM)
제한 사항
베어링별
- 주로 베어링 결함을 감지합니다.
- 불균형, 정렬 불량 또는 대부분의 다른 오류에 대해서는 진단이 불가능합니다.
- 포괄적인 모니터링을 위해 다른 기술과 보완해야 합니다.
오류 식별 없음
- 베어링에 문제가 있음을 나타내지만 어떤 구성 요소(외부 레이스, 내부 레이스 등)에 문제가 있는지는 명시하지 않습니다.
- 특정 결함 식별을 위해 스펙트럼 분석이 필요합니다.
- 단일 숫자에는 진단 세부 정보가 없습니다.
센서 및 장착 감도
- 좋은 고주파 센서가 필요합니다
- 장착 방법이 중요합니다(스터드 마운트가 가장 좋고, 자석이 허용되며, 핸드헬드는 좋지 않음)
- 전송 경로가 판독에 영향을 미칩니다.
실제 적용
경로 기반 모니터링
- 각 베어링에서의 빠른 스파이크 에너지 측정
- 판독값이 높은 베어링 식별
- 자세한 FFT 또는 봉투 분석을 위한 플래그
- 다양한 베어링의 효율적인 스크리닝
트렌드
- 스파이크 에너지 대 시간 플롯
- 상승 추세를 찾아보세요
- 급격한 증가는 손상이 가속화됨을 나타냅니다.
- 자세한 분석이나 유지 관리를 트리거합니다.
다른 방법과 보완
스파이크 에너지는 간단한 단일 값 측정을 통해 결함 발생을 조기에 경고하는 귀중한 베어링 상태 지표입니다. 주파수 분석과 같은 진단 기능은 부족하지만, 스파이크 에너지는 간편하고 조기 감지 기능이 뛰어나며 저속에서도 효과적이기 때문에 종합적인 베어링 모니터링 프로그램의 유용한 구성 요소로 활용될 수 있습니다. 특히 다수의 베어링을 검사하고 문제 발생 시 더욱 상세한 분석을 수행하는 데 유용합니다.
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