기계 모니터링을 위한 진동 측정 방법

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기계의 상태 모니터링은 예측 유지 보수 프로그램과 밀접한 관련이 있다. 예측 유지 보수의 목표는 기계 기능에 중요한 구성 요소를 적극적으로 모니터링하여 갑작스럽고 치명적인 기계고장을 줄이거나 방지하는 것이다.

모터, 팬, 펌프 및 베어링과 같은 구성요소를 모니터링하며 온도 및 진동과 같은 매개 변수를 추적하고, 알고리즘을 사용하여 수집된 데이터를 분석함으로써 오류가 발생되기 전에 예측하여 대응할 수 있다.

상태 모니터링에 사용되는 가장 일반적인 기술 중 하나는 진동 분석이다. 이 방법은 센서를 사용하여 기계 및 기계 구성 요소의 진동을 모니터링한다. 그 후 이 데이터는 다운 스트림에서 추가로 분석되어 정상 작동에서 벗어난 부분이 있는지, 그리고 어떤 종류의 처리가 필요한지를 결정한다.

진동 센서는 진동 측정에 널리 사용된다. 일반적인 진동 센서는 모터 및 펌프와 같은 회전 장비의 샤프트 및 베어링과 같은 기계 구성 요소의 진동을 측정한다. 진동 센서 자체는 가속도계 기반의 작동 기술을 포함하여 여러 유형의 기술들을 기반으로 한다. 다른 유형의 진동 센서는 스트레인 게이지, 마이크 또는 압력 기반 센서 또는 기타 유형의 측정 기술을 사용하여 작동된다.

그렇다면 진동 센서는 어떻게 작동할까? 가장 일반적인 유형의 진동 센서의 핵심은 가속도계이다. 모든 가속도계는 진동 즉, 힘을 측정한다. 본질적으로 물체의 움직임의 정도를 측정한다. 따라서 어떤 의미에서는 직접 측정되는 진동이 아니라 진동에 직접적으로 관계되는 힘을 감지하는 것이다.

가장 일반적인 진동 센서 중 하나는 세라믹 압전 센서 또는 가속도계 이다. 가속도계는 압전 효과에서 생성된 전압을 사용하여 물리적 물체의 동적 가속도를 측정한다. 기본적으로 기계적 스트레스에 반응하여 전압을 생성한다. 이러한 물질 또는 결정은 진동 센서에 사용되는 가속도계의 중심 부분을 형성한다. 따라서 가속도는 가속도계 내부의 질량으로 전달되어 압전 결정에 비례하는 힘을 생성한다. 세라믹에 가해지는 힘은 가속도인 힘에 비례하는 전하를 생성한다.

압전 기반의 가속도계는 여러 가지 이점을 제공한다. 첫째, 고주파 응답, 넓은 주파수 범위에 대한 선형성 및 넓은 대역폭은 고주파 진동 측정에 도움이 된다. 특히 산업 응용 분야에서 진동 센서에는 장기간 안정적인 작동을 보장하는 기능이 있다. 여기에는 넓은 작동 온도 범위, 다양한 패키징 옵션 및 장기적인 안정성이 포함된다.

올바른 진동 센서를 선택하는 것은 측정할 예상 신호 특성과 온도 범위 또는 환경과 같이 고려해야하는 요인을 이해하는 것에서 시작된다. 이것으로부터 센서에 필요한 감도 범위와 주파수 범위를 알 수 있기 때문이다.

감도 범위는 센서에 작용하는 진동 진폭을 설정 범위에 따라 달라진다. 마찬가지로, 주파수 범위는 모니터링할 기계 또는 주파수 데이터에서 추정하거나 알 수 있다.

자료 제공: ifm(www.ifm.com)