진동 측정에서 원격 측정 이해
정의: 원격측정이란 무엇인가?
원격 측정 원격 또는 접근이 불가능한 위치, 특히 회전 부품에서 측정 데이터를 고정형 기록 및 분석 장비로 전송하는 기술입니다. 회전 기계에서 원격 측정은 회전으로 인해 직접 배선 연결이 불가능한 샤프트, 로터, 블레이드의 측정을 가능하게 합니다. 시스템에는 회전 부품에 부착된 센서, 신호 조정 및 전송을 위한 회전 전자 장치, 회전 전원 공급 장치, 그리고 전송된 데이터를 수집하는 고정형 수신기가 포함됩니다.
원격 측정은 샤프트 변형률(비틀림 응력), 스트레인 게이지를 이용한 블레이드 진동, 로터 온도, 그리고 회전 부품에 감지 소자를 장착해야 하는 모든 매개변수와 같은 특수 측정에 필수적입니다. 복잡하고 비용이 많이 들지만, 원격 측정은 고정 센서로는 불가능한 고유한 측정 기능을 제공합니다.
원격 측정 시스템의 유형
1. 슬립 링 원격 측정
가장 오래되고 가장 신뢰할 수 있는:
- 원칙: 센서에 연결된 회전 링, 고정 브러시가 신호를 수집합니다.
- 채널: 여러 채널 가능(일반적으로 4~64개)
- 대역폭: DC ~ MHz (우수)
- 신뢰성: 검증된 기술
- 제한 사항: 브러시 마모, 접촉으로 인한 소음, 속도 제한
- 애플리케이션: 연구, 개발 테스트, 일부 생산 모니터링
2. FM/AM 라디오 원격 측정
- 원칙: 회전 송신기는 FM 또는 AM 변조 신호를 방송합니다.
- 채널: 1~16채널이 일반적입니다
- 대역폭: 채널당 DC ~ 100kHz
- 장점: 접촉 없음, 착용 없음
- 제한 사항: 전력 소모가 많고 채널이 제한적이며 간섭 가능성이 있음
3. 디지털 무선 원격 측정(현대)
- 원칙: 디지털 인코딩, WiFi, Bluetooth 또는 독점 프로토콜
- 채널: 여러 채널이 멀티플렉싱됨
- 대역폭: 데이터 속도에 따라 다릅니다
- 장점: 유연하고 견고하며 오류 수정 가능
- 힘: 동등한 성능을 위해 아날로그 FM보다 낮음
- 트렌드: 새로운 시스템의 표준이 됨
4. 광학 원격 측정
- 변조된 빛(IR 또는 가시광선)을 통해 전송되는 데이터
- 고대역폭 잠재력
- RF 간섭에 면역
- 시야 요구 사항
- 특수 응용 프로그램
응용 프로그램
비틀림 진동 측정
- 샤프트의 전단 응력을 측정하는 스트레인 게이지
- 원격측정 없이는 직접 측정이 불가능합니다.
- 엔진 구동 장비에 필수
- 비틀림 해석 모델을 검증합니다.
블레이드 응력 측정
- 터빈 또는 압축기 블레이드의 스트레인 게이지
- 실제 운영 스트레스를 측정합니다.
- 개발 테스트 및 문제 해결
- 검증합니다 블레이드 팁 타이밍 측정
로터 온도
- 로터 권선 또는 구성 요소의 열전대
- 열 상태를 모니터링합니다
- 과열 감지
- 냉각 시스템 효율성
샤프트 진동
- 샤프트에 직접 장착된 가속도계
- 실제 로터 진동과 베어링 하우징 비교
- 연구 및 특수 문제 해결
전원 공급 방법
배터리
- 1차 전지(일반적으로 1~5년)
- 충전식 배터리
- 가장 단순하지만 제한된 삶
- 유지관리 중단 중 교체
슬립 링 전원
- 슬립링을 통해 전달되는 전력
- 무제한 운영 시간
- 슬립 링 조립이 필요합니다
- 슬립 링 데이터 원격 측정과 공통
유도 결합
- 공기 간격을 통한 무선 전력 전송
- 회전 코일은 고정 코일로부터 전력을 수집합니다.
- 접촉 없음, 착용 없음
- 제한된 전력(일반적으로 < 10W)
에너지 수확
- 진동 에너지 수확(압전)
- 열 구배(열전)
- 배터리를 보충하거나 교체합니다
- 자율적인 운영이 가능합니다
도전 과제
회전 환경
- 전자제품의 원심력
- 온도 사이클링
- 구성 요소 자체의 진동
- 오일 미스트, 오염
시스템 복잡성
- 회전 및 고정 구성 요소
- 동기화 및 타이밍
- 교정 과제
- 고정 감지보다 비용이 더 많이 듭니다.
유지
- 배터리 교체
- 센서/전자 장치 고장
- 접근하려면 기계를 종료해야 합니다.
- 예비 모듈이 필요합니다
현대적 발전
MEMS와 소형화
- 더 작고 가벼운 전자 제품
- 낮은 전력 소모
- 충격/진동에 더 강함
- 새로운 애플리케이션을 활성화합니다
디지털 신호 처리
- 회전 플랫폼에서의 처리
- 원시 데이터가 아닌 결과(FFT)를 전송합니다.
- 대역폭과 전력 요구 사항을 줄입니다.
표준화
- 산업용 무선 표준(WirelessHART, ISA100)
- 상호 운용성 개선
- 규모에 따른 비용 절감
원격 측정은 고정 센서가 도달하기 어려운 회전 부품의 진동 및 상태 측정을 가능하게 하여 샤프트 비틀림 응력, 블레이드 변형률, 로터 온도와 같은 중요한 매개변수에 대한 접근을 제공합니다. 원격 측정 시스템은 복잡하고 비용이 많이 들지만, 터보기계 개발, 비틀림 해석, 고급 로터 동역학 특성 분석 등의 특수 응용 분야에 필수적인 고유한 측정 기능을 제공합니다.
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