7. 진동 변환기의 비교

Comparison of Vibration Transducers

 

7.1 Proximity Probe

ㅇ 장 점

- 축의 동적운동을 직접 측정
Unbalance, Misalignment, Rubs, 베어링 Instability와 같은 일반적인 기계의 비정상 상태에서 발생되는 진동의 근원 측정

- 베어링의 허용 간극 범위내에서 로터 위치의 평균값 측정
Misalignment, 유체, 기체역학적인 영향에 의해 로터에 작용하는 정상 상태의 일정 방향 Preload를 측정

- 교정이 용이함 : Spindle Micrometer와 Digital Voltmeter만 필요함

- 같은 종류의 변환기를 다용도로 사용 가능
Axial Thrust Position, Rotor Eccentricity, Rotor Speed, Phase Angle, Differential Expansion 측정

- 진동 변위의 공학적 단위로 직접 측정

- S/N 비가 양호함 : High Level Low Impedance Output

- 넓은 주파수 폭 : 0~10 kHz

- 고 신뢰도의 Solid-State 사용

- Modular 계통 설계
호환 가능 부품 사용으로 비용 분산

ㅇ 단 점

- Runout, 즉 Glitch(Electrical & Mechanical)에 영향을 받음 : Shaft의 재질이 균질이어야 하며, 축표면에 Scratch, 녹 등이 없어야 한다.

- 재질에 민감함
특정재질에 대해서는 별도 교정을 요함

- 외부 직류전원을 필요로 함

- 기계설계에 따라 설치가 어려운 경우도 있음

- 임시로 설치할 경우 짧은 시간내 설치 곤란
모든 경우에 영구설치를 해야함

- 낮은 Mechanical Impedance를 갖는 기계에 대해서는 같은 장소에 지진계식 변환기를 같이 설치 사용해야 함 (Low Impedance는 Case 대 Rotor 무게비가 낮고 Compliant Bearing Support Structure에서 온다).

 

7.2 Velocity Transducer

ㅇ 장 점

- 설치가 용이함

- 중간 주파수 범위(15 ㎐~1 kHz)에서 강한 신호

- 외부 전원이 필요 없으며, 자체에서 신호 발생

- Shaft Rider나 Fishtail에 설치하면 축진동의 절대값 측정 가능

- 중간속도 범위에서 기계의 전체 평가에 대한 적절한 주파수 응답

- Magnetic Base를 사용, 임시 설치가 가능함

- 적당히 높은 온도에 사용 가능

- 속도는 적분하여 변위로 변환하기가 쉽고 기계진동의 전체적인 평가를 위해 더 의미있는 측정의 단위임

ㅇ 단 점

- 축의 동적 움직임에 대해서는 제한된 정보를 제공함
Low Mechanical Impedance가 요구됨

- 기계 외부에 설치하기 때문에 파이핑, 기초, 인접 기계 등 주위 환경으로부터 기계 Housing에 전달되는 진동에 의해 측정값이 영향을 받을 수 있다.

- 기계적인 설계(Spring/Mass/Damper)에 의해 정상 사용중 성능이 일정기간 경과후 저하됨.

- 단품이므로 일부 변환기 고장시에도 전체를 교체 해야함.

- 교정이 어려움-기계로부터 분리하여 Shaker Table을 사용해야 한다.

- 낮은 주파수에서 진폭과 위상오차가 발생한다.

- 높은 진폭에서 Cross-axis 민감도 문제가 있음.

- 비교적 크고 무겁다.

 

7.3 Accelerometer

ㅇ 장 점

- 설치가 용이함 (베어링 Housing과 같은 기계 외부에 설치)

- 2 kHz 이상에서 고주파수에 대한 측정이 매우 유용하다.

- 움직이는 부분이 없어 신뢰도가 높다.

- 고온에 적용 가능

- 주파수와 온도의 사용범위 밖에서도 동작 가능함

- 비교적 가볍다.

ㅇ 단 점

- 축의 동적 움직임에 대해 제한된 정보 제공
Low Mechanical Impedance 요구

- 기계 외부에 설치하기 때문에 파이핑, 기초, 인접 기계 등 주위환경으로부터 기계 하우징에 전달되는 진동에 의해 영향을 받을 수 있다. 설치장소 선정에 유의해야 한다.

- 기계 Housing에 부착하는 방법이나 접촉불량으로 인해 발생하는 잡음에 민감하므로 효과적으로 설치하기 위해 신중한 노력이 요구됨. 임시로 설치하여 사용할 때는 휴대용으로 사용할 때보다 더 제한된 반응을 갖는다.

- 단품이므로 일부 변환기 고장시에도 전체를 교체해야 한다.

- 교정이 어렵다. 기계로부터 분리하여 Shaker Table을 사용해야 한다.

- 저속기계와 저 주파수에 적용키 어렵다. 왜냐하면 낮은 가속 Level이 잡음보다 약간 큰 신호를 발생시키기 때문이다.

- 기계적 진동의 전체 평가에 대해, 변위로 이중 적분을 함은 잡음에 민감하다. 특히 낮은 주파수에서 심하다.

- 감시하기 위해 신호를 여과해야 하며, 각 기계에 대해 개별적으로 필터를 결정해야 한다.

- 콘크리트 바닥에 떨어뜨리는 것과 같은 심한 충격에 손상되기 쉽고, 특히 예민하지 않은 축방향에 손상이 심하다.

 

7.4 Shaft Riding Probe

ㅇ 장 점

- 축의 절대적인 동특성 움직임을 직접 측정해 준다.

- 외부 전원은 필요 없음

ㅇ 단 점

- 접촉형이므로 Tip과 축 사이에 마모가 발생함.

- 특히 600에서 7,000 cpm 사이의 제한된 주파수 응답을 갖고, 제한된 축의 Show Roll(휨이나 늘어남) 측정

- 윤활이 되는 부분에 설치해야 한다.

- Rider는 유막에 미끄러지는 것임.

- Rider가 축 움직임을 정확히 따르지 않기 때문에 축 Rider Guide의 마찰이 출력에 오차를 일으킬 수 있다.

- 가동 부위(Seismic Element Slider, Spring, 축상의 Rider Tip)가 정상 사용중 성능이 저하된다.

- 적절한 윤활이나 축표면 처리가 유지되지 않으면 Slip Bounce Squeal이나 Chatter가 일어날 수 있다.

- 기계적인 돌출이 오차를 발생시킴

- 낮은 주파수에서 Seismic Element에 의한 오차가 발생하고 높은 주파수에서는 기계적인 Riding 계통에 의해 위상과 진폭 오차가 발생함.

 

7.5 Dual Probe

ㅇ 장 점

- Proximity Probe의 모든 장점을 모두 갖고 있음

- 기계문제를 조사하기 위한 진단 계측기에 연결 가능한 4가지의 정보를 제공해 준다. 즉

․ 축의 절대적인 움직임

․ 축의 상대적인 움직임

․ 베어링 Housing의 움직임

․ 베어링 허용 간극내에서 축 위치의 평균치

- 4.5 ㎐에서 1 kHz까지의 절대적인 측정값에 대한 폭 넓은 주파수 응답. 상대적인 측정값에 대해서는 DC로 부터 10 kHz까지 주파수 응답

- 베어링에 대한 축의 상대적인 측정값과 자유공간에 대한 베어링의 상대적인 움직임 값을 측정할 수 있으므로 계통의 기계적인 Impedance를 나타낸다.

ㅇ 단 점

- 절대적인 측정값에서 낮은 주파수대(1200 cpm이하)의 위상과 진폭 오차가 발생. 이 오차는 전자적으로나 인위적으로 수정되어야 한다.

- 전기적이나 기계적인 돌출부에 기인된 오차 발생

- 외부 전원 필요

- Seismic Element의 기계적인 설계 성능이 사용기간중 열화됨.

 

TRAC Mark INCOSYS