진동 스펙트럼 분석을 통한 기계적 풀림 식별

기계에서 신비한 진동을 경험한 적이 있나요? 이 글에서는 진동 스펙트럼 분석의 매혹적인 세계와 기계적 풀림을 진단하는 데 있어 진동 스펙트럼 분석의 역할에 대해 살펴봅니다. 숙련된 엔지니어 팀이 실제 사례를 통해 이 강력한 기술이 어떻게 일반적인 문제를 식별하고 해결하여 시간과 비용을 절약하는 데 도움이 되는지 알려드립니다. 예측 유지보수의 흥미로운 영역으로 뛰어들 준비를 하세요!

기계적 느슨함은 일반적으로 구조적 느슨함과 회전 부품 느슨함의 두 가지 주요 범주로 분류됩니다. 이 분류는 근본 원인을 파악하고 적절한 시정 조치를 취하는 데 도움이 됩니다.

기계적 느슨함의 근본적인 원인은 여러 가지가 있으며 다음과 같은 것들이 있을 수 있습니다:

  1. 잘못된 설치 또는 조립 관행
  2. 부품의 장기간 마모
  3. 기초 또는 기본 구조물 손상
  4. 개별 부품의 성능 저하 또는 고장
  5. 부품 핏의 과도한 여유 공간
  6. 패스너의 부적절한 조임
  7. 열팽창 및 수축 주기

기계적 느슨함은 진동 증폭기 역할을 하여 불균형 및 정렬 불량과 같은 기존 문제를 악화시킵니다. 이러한 증폭 효과는 느슨해짐이 진행됨에 따라 연쇄적인 고장으로 이어질 수 있으며, 마모와 피로를 가속화하고 심한 경우 치명적인 고장을 일으킬 수도 있습니다.

느슨함 유형을 분류하는 보편적으로 인정되는 표준은 없지만, 업계 실무자와 진동 분석가들은 일반적으로 세 가지 유형의 기계적 느슨함을 인식하고 있습니다. 각 유형은 진동 주파수 스펙트럼과 위상 관계 측면에서 고유한 특성을 나타냅니다:

  1. 유형 A: 구조적 느슨함(예: 장착 볼트가 느슨함, 금이 가거나 기초가 약함)
  2. 유형 B: 회전 구성 요소 느슨함(예: 회전하는 구성 요소와 고정된 구성 요소 사이의 과도한 간격)
  3. 유형 C: 비선형적 느슨함(예: 정렬이 잘못되었거나 장착 다리가 뒤틀린 경우)

1. 유형 A: 느슨한 구조 프레임 및 파운데이션

1. 느슨한 현상 및 처리 방법

이러한 유형의 느슨함에는 다음과 같은 결함이 포함됩니다:

- 장비 기초, 베이스 플레이트 및 콘크리트 기초의 구조가 느슨하거나 강도가 부적절한 경우.

- 그라우트의 열화 또는 파손.

- 프레임 또는 베이스의 변형.

- 느슨해진 앵커 볼트 등

이러한 느슨함 문제는 현장에서 쉽게 관찰할 수 있으며 일반적으로 그 파괴적인 영향이 상당합니다. 심한 경우에는 장비의 불균형이나 정렬 불량을 악화시킬 수 있습니다.

치료 조치:

이미 균형이 맞지 않거나 정렬이 잘못된 장비의 경우, 불균형이나 정렬 불량을 동시에 해결하는 것이 중요합니다.

2. 일반적인 풀림 주파수 스펙트럼 및 기본 특성

느슨함의 일반적인 주파수 스펙트럼은 그림 1에 표시되어 있으며, 느슨함으로 인해 드러나는 기본 특성은 표 1에 나와 있습니다.

그림 1 유형 A의 일반적인 풀림 스펙트럼 다이어그램

표 1 느슨함 유형에 반영된 기본 특성

매개변수기본 특성
빈도느슨해지는 주파수 스펙트럼은 더 높은 1배 회전 주파수 진동에 의해 지배됩니다.
진동일반적으로 방사형 진동이 크고, 특히 수직 진동이 크고, 축 방향 진동은 작거나 정상입니다.
단계수직 방향과 수평 방향의 진동을 비교하면 진동에 방향성이 있고 위상차가 0 ° 또는 180 °임을 알 수 있습니다.

참고:

  • 이러한 일반적인 느슨함 특징은 불균형 또는 편심 로터로 인한 진동과 비슷하며 위상에 따라 구분할 수 있습니다.
  • 일반적으로 높은 진동은 하나의 로터(예: 드라이버, 구동 기계 또는 기어박스)에만 집중되며, 이러한 문제로 인한 높은 진동은 하나의 로터에만 국한되지 않으므로 불균형 또는 정렬 불량과 구별됩니다.
  • 펌프 베어링 시트를 고정하는 데 사용되는 볼트와 같은 일부 예외적인 경우에는 축 방향으로 힘이 가해집니다. 이러한 볼트가 느슨해지면 축 방향 1배속 진동이 높아져 정렬 불량과 유사하게 나타납니다. 그러나 이 볼트를 조이면 진동이 감소합니다.

2. 유형 B: 롤링 동작 또는 구조적 골절 및 베어링 받침대 골절로 인한 느슨해짐

1. 느슨한 현상 및 처리 방법

이러한 유형의 느슨함은 다음과 같은 결함이 발생할 때만 발생합니다:

  • 구조물 또는 베어링 베이스가 손상되었습니다.
  • 때때로 지지대의 길이가 같지 않아 발생하는 불안정성.
  • 드물게 베어링 시트 볼트가 느슨해지는 경우가 있습니다.
  • 느슨한 베어링 또는 부적절한 부품으로 인한 경미한 피팅 문제(큰 영향 없음).

이러한 느슨함 문제는 현장에서도 관찰할 수 있지만, 내부 부품의 일치 문제는 분해 및 검사를 통해서만 감지하고 확인할 수 있습니다.

치료 조치:

손상된 부품을 교체하고 잘못된 부품의 장착을 수정하여 진동을 줄일 수 있습니다, 볼트 조임

2. 일반적인 풀림 주파수 스펙트럼 및 기본 특성

느슨함의 일반적인 주파수 스펙트럼은 그림 2에 표시되어 있으며, 느슨함에 반영된 기본 특성은 표 2에 나와 있습니다.

그림 2 유형 B의 일반적인 느슨해짐 스펙트럼 다이어그램

표 2 유형 B 느슨함에 반영된 기본 특성

매개변수기본 특성
빈도다중 회전 주파수 고조파, 방사형 2×회전 주파수 진폭이 1×회전 주파수 진폭의 50%를 초과하면 이러한 고장이 발생했음을 나타냅니다.
진동진폭이 다소 불안정합니다. 부하가 높으면 진동이 크게 증가합니다.
단계스트로브 램프를 사용하여 위상 판독값을 수집하는 경우 일반적으로 두 개의 불안정한 기준점이 표시됩니다.

참고:

- 정상적인 조건에서 다른 여기력이 없으면 이러한 진동 증상은 발생하지 않습니다.

- 베어링 받침대의 느슨한 베어링이나 샤프트의 느슨한 부품으로 인해 느슨해지면 진동이 맥동이나 충격으로 악화될 때까지 진동은 대부분 1배속 및 2배속에서 유지됩니다.

이 경우 맥동으로 인해 시간 영역 파형의 비선형성이 발생하여 C형 느슨함보다 더 심한 고조파가 많이 발생합니다.

- 때로는 장비 다리의 파손과 느슨해짐으로 인해 커플링의 고장이 더욱 악화되어 커플링의 탄성 블록이 마모되고 느슨해집니다. 이 스펙트럼은 또한 C형 느슨함을 능가하는 고조파를 표시합니다.

3. 유형 C: 느슨한 베어링 또는 구성 요소 간의 부적절한 피팅으로 인한 느슨함

1. 느슨한 현상 및 처리 방법

이러한 유형의 느슨함에는 다음과 같은 결함이 포함됩니다:

- 베어링 받침대의 베어링이 느슨합니다.

- 베어링의 내부 여유 공간이 과도합니다.

- 베어링 시트에 느슨한 베어링 부시가 있습니다.

- 로터가 느슨합니다.

- 느슨한 베어링 또는 러닝 링 등

이러한 문제는 베어링 받침대의 엔드 커버를 열면 확인할 수 있습니다. 이러한 유형의 느슨함은 회전하는 장비의 베어링 및 샤프트와 직접적으로 관련이 있습니다.

느슨해짐이 심하면 베어링, 샤프트 또는 관련 결합 부품이 마모되거나 심한 경우 회전 장비가 완전히 막힐 수 있습니다.

치료 조치:

베어링이나 부싱을 교체하고 구성 요소 간의 맞춤을 조정하여 해결할 수 있습니다.

2. 일반적인 풀림 주파수 스펙트럼 및 기본 특성

일반적인 풀림 주파수 스펙트럼은 그림 3에 표시되어 있으며, 풀림에 의해 반영되는 기본 특성은 표 3에 나와 있습니다.

그림 3 유형 C의 일반적인 풀림 스펙트럼 다이어그램

표 3 C타입 느슨함에 반영된 기본 특성

매개변수기본 특성
빈도다중 주파수 변환의 고조파는 때때로 스펙트럼에서 매우 분명한 10배 또는 20배에 이르며, 고조파 진폭이 커지면 주파수의 1/2배 간격의 주파수 성분도 생성됩니다(즉, 0.5×, 1.5×, 2.5×). 때로는 주파수 변환 고조파의 1/3 배도 있습니다.
진동이러한 느슨함은 상대적으로 높은 진폭의 방향성이 강한 진동을 생성하는 경향이 있습니다.
단계일반적으로 이러한 유형의 느슨한 결함의 위상 측정은 다소 불안정하지만 진동 자체가 방향성이 강해지면 수평과 수직 방향의 차이가 0° 또는 180°에 가까워집니다.

참고:

- 구성품이 작동 온도에 도달하고 열팽창을 거친 후에도 느슨해짐이 발생할 수 있습니다.

- 뚜렷한 1/2배 피크가 존재한다는 것은 마찰과 관련된 더 복잡한 풀림 문제가 있음을 시사합니다.

- 펌프 임펠러와 같은 로터가 느슨하면 시작할 때마다 위상이 바뀝니다.

- 많은 1배속 고조파가 특징인 이러한 유형의 느슨함의 진동 스펙트럼은 실제로 베어링의 느슨함 및 링 작동과 같은 더 심각한 문제를 나타냅니다.

이 문제로 인해 샤프트 클램핑 심각한 장비 고장.

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Shane
작성자

Shane

MachineMFG 설립자

MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.

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