1.3 진동 측정시 공진문제

Resonance Problems in Vibration Measurement

 

진동 측정 관점에서 보면 진동 변환기와 기계 사이에 위치한 Extension Probe나 Magnetic Holder와 같은 어떤 물체는 하나의 Spring-Mass 시스템이며 자기 자신의 고유 진동수를 가지고 있다는 것을 아는 것이 중요하다. 물론 이들 변환기의 Mounting Device의 공진 주파수나 그 부근에서 기계에 의해 발생된 어떤 진동 즉, 불규칙 또는 정상상태 진동이 Mounting Device의 공진에 의해 상당히 증폭될 수 있다.

일상적인 진동 측정 및 분석을 위해 기계에 속도 및 가속도 변환기를 적용하기 위해서 사용되는 가장 일반적인 2가지 Device는 긴 Probe와 Magnetic Holder이다. 긴 Probe는 길이가 9 inch인 알루미늄 Probe로 시험 결과 이 Probe는 약 45,000 cpm(750 ㎐)의 고유 진동수를 가지며 40,000~50,000 cpm(667~833 ㎐) 사이에서 발생하는 회전기계 진동을 증폭시킨다. 그림 9-5에서 보여주는 진동 진폭 대 주파수 도표는 9 inch Probe를 사용하여 소형 4극 유도 전동기에서 취한 것이며 45,000 cpm(750 ㎐)에서 발생하는 큰 진폭은 Probe 공진의 결과이다. 그림 9-6의 진동 분석 자료는 Probe를 사용하였던 곳에서 동일한 전동기 위에 Magnetic Holder를 사용하여 취한 것이다.

그러나 Magnetic Holder를 사용하여 취한 진폭 대 주파수 자료는 Probe를 사용하여 취한 분석 자료에서는 나타나지 않았던 약 120,000 cpm(2000 ㎐)에서 큰 진폭을 나타내고 있다. 그림 9-6의 120,000 cpm에서의 진폭 최고점은 Magnetic Holder의 고유 진동수이다. 진동 측정에 사용되는 전형적인 Magnetic Holder의 공진 주파수는 통상 100,000 cpm 범위에 있고, 사용되는 변환기에 따라 90,000~120,000 cpm(1500~2000 ㎐) 사이에서 변화한다. 속도 변환기는 일반적으로 가속도 변환기 보다 무겁다. 그 결과 자석으로 고정한 속도 Pick-up은 통상 자석으로 고정한 가속도계보다 낮은 공진 주파수를 가진다.

그림 9-5 약 45,000 cpm (750 ㎐)에서의 진동 최고점은 9 inch 긴 Probe의 공진에 의한 것이다.

 

그림 9-6 약 120,000 cpm(2000 ㎐)에서의 진동 최고점은 가속도 변환기를 설치하기 위해 사용되는
Magnetic Holder의 공진에 의한 것이다.

물론 기계와 진동 변환기 사이에 사용되는 긴 Probe, Magnetic Holder 또는 Mounting Bracket과 같은 어떤 기구는 자기 자신만의 고유 즉 공진 주파수를 가지고 있어 자료의 정확도에 영향을 미칠 수 있다. 그러나 문제점이 인지되고 이해되는 한 불편함을 적응하는데는 어려움이 없다.

① 예지정비 프로그램용으로 주기적인 진동 측정을 취할 때 변환기 설치 기술을 표준화하라. 비록 Probe나 Magnetic Holder를 사용함으로서 어느 정도 오차는 있다. 일관된 방법으로 값을 취할 때 매번 동일한 기술을 사용해도 기계 상태의 변화에 의해 증가하거나 변화하는데 이는 변환기 설치 방법의 차이 때문은 아니다.

② 진동을 분석할 때 큰 진동 진폭이 변환기 설치 기구(Probe, Magnetic Holder 등)의 공진 주파수에서 발생하면 일단 설치방법을 바꿔 보고 다시 자료를 수집하여 진동 특성이 변하는지를 본다. 예를 들면 45,000 cpm에서 큰 진폭이 9 inch Probe를 사용했을 때 나타나면 Probe 대신 Magnetic Holder로 교체하고 다시 자료를 수집한다. Magnetic Holder를 사용했을 때 45,000 cpm 진동이 사라지면 이것은 Probe의 공진에 의한 것이고 무시될 수 있다.

 

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