1. 정적 및 동적 측정치

Static and Dynamic Measurements

 

기계 분석에 이용되는 측정치에는 정적 측정치와 동적 측정치의 두 가지 형식이 있다. Scaler 혹은 정적 측정치는 DC Type 측정치인데, 이는 측정된 변수를 하나의 특성 혹은 값으로 나타낼 수 있으며, 전형적으로 그 변화는 상대적으로 완만하게 발생한다. 정적 측정치에는 온도, 반경 및 축방향 위치, 부하 및 축 회전 속도 등이 있다.

동적 측정치는 AC 측정치인데 변수는 기계의 경우 거의 항상 주기적이다. 앞에서 설명한 것처럼 동적 신호는 3가지 특성 즉 진폭, 주파수 및 이미 알고 있는 기준에 대한 위상 관계로 나타낼 수 있다. 회전 기계에서 발생된 동적 신호는 일반적으로 회전 시스템 혹은 부품의 동역학과 관련되며, 한 사이클이나 그 이내에서 급속히 변할 수 있다. 소음은 가장 잘 알려진 동적 변수이다. 그렇지만 진동이 기계 상태 감시 및 진단에 훨씬 더 널리 사용된다. 소음보다 진동이 훨씬 더 널리 사용되는 몇 가지 이유가 있다. 발생원으로부터 감지기까지의 통로가 더 직접적이어서 주위 환경의 영향을 덜 받으며, 소음은 소음원의 멀고 가까움에 영향을 받는데 비하여 진동은 측정점에서 상태를 보다 자세히 나타내준다. Dynamic Strain도 동적인 측정치이나 자주 사용되지는 않는다. 비록 Dynamic Strain이 진동보다 측정하기가 더 어렵지만 터빈이나 압축기 Blade의 응력을 직접 측정하는 가장 훌륭한 방법이다.

어떤 측정치는 정적 및 동적 성분을 모두 가지고 있을 수 있다. 예를 들어 축방향 위치(정적 측정)는 일반적으로 모든 연속 감시 시스템에서 사용하고 있다. 비록 대부분의 위치 감시기가 정적 성분만 나타내도록 설계되어있지만 축 방향으로 설치된 비접촉식 감지기로부터 나오는 신호는 동적 성분을 포함하고 있다. 즉 여기서 동적 성분은 축방향 진동인데 이는 문제 분석과 상태감시에 유효하게 이용할 수 있는 변수이다. 마찬가지로 비접촉식의 반경 방향 축 변위 측정용 변환기로부터 나오는 신호는 반경 방향 진동과 축의 위치에 각각 비례하는 동적 및 정적 성분을 모두 가지고 있다. 반경 방향 축진동은 기계의 상태를 나타내는 훌륭한 지시치인 반면에 반경 방향 축 중심선 측정은 베어링의 손상을 검출하는데 아주 값진 역할을 한다.

축 회전 속도는 정적 변수로 분류된다. 축 속도는 대부분 동적 즉 AC 신호로부터 측정되는 반면 축 속도 그 차체는 그 신호의 한 특성 즉 주파수이며 따라서 이것은 정적인 량이다.

기계의 예방 감시를 위해서는 현재 값을 경보 설정치와 계속 비교할 것이 요구된다. 변화에 대하여 빠르게 감응하기 위해서는 정적인 값을 비교할 필요가 있다. 그러므로 복잡한 동적 진동 신호는 정적인 값(예를 들면 전체 진폭)을 나타내도록 처리되어야 한다. 그후에야 정적인 값은 경보치와 비교될 수 있으며 여러 가지 표시 형식으로 나타내지며 시간에 따라 경향 분석된다.

전형적으로 정적 값 그 자체는 가장 좋은 표시 방법이다. 하나의 정적 값은 아날로그나 막대 그래프, 디지털 숫자의 표시, 또는 시간에 따른 값의 변화 즉 그래픽으로 나타낸 경향 표시 등을 나타낼 수 있으며 이들은 쉽게 이해할 수 있다. 전형적으로 재래식 관례가 주어진 과제를 수행하는데 친숙한 표시를 나타낸다. 예를 들면 많은 사람들은 숫자로 나타낸 표시보다 재래식 시계 표지판에서 시간 보는 것을 좋아한다. 마찬가지로 자동차 속도 표시에 숫자로 표시하는 것이 잘 받아들여지지 않는다. 대부분의 사람들은 시계형 속도계를 좋아한다. 기계 감시에서 대부분의 사람들은 진동 진폭을 Vertical Meter나 막대 그래프로 나타내는 것을 좋아한다. 움직이는 값은 눈으로 쉽게 평균화되며 또한 보통의 관측자는 한 진동 형태에 익숙하게 되고 변화가 발생하면 쉽게 변화를 감지하나 수치로 나타내면 같은 경우에 숫자를 기억하여야 한다.

경보 설정치를 나타낼 수 있는 기능을 가지며 진동 진폭을 막대 그래프로 나타내면 여러 가지 이점이 있다. 때문에 현대의 많은 감시 시스템에서 이것을 적용하고 있으며 관찰자는 현재값이 경보치에 접근하는 현상을 일견하여 볼 수 있다. 온도, 축 회전 속도(rpm), 위상각 등은 전통적으로 숫자로 나타낸다.

축방향 위치는 중심인 0점을 기준으로 양측으로의 움직임을 전통적으로 아날로그로 표시하여 왔다. 여기서 다시 말하면 이렇게 나타낸 것이 실제 움직임과 유사하므로 알아보기가 쉽다.

 

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