가속도, 속도, 변위
진동은 표면이 얼마나 움직이는지(변위), 얼마나 빨리 움직이는지(속도), 그 속도가 얼마나 빨리 바뀌는지(가속도)로 나타낼 수 있습니다. 주파수 f인 단일 정현파 진동에서 세 값은 각주파수 ω = 2πf로 연결됩니다.
v = a / (2πf) d = v / (2πf)
같은 속도라도 낮은 주파수에서는 변위가 크고 높은 주파수에서는 가속도가 큽니다. 그래서 저속 축과 구조물에는 변위, 일반적인 기계 상태에는 속도, 베어링과 기어에는 가속도를 씁니다.
피크, RMS, 피크-피크
각 물리량은 세 가지로 나타낼 수 있습니다.
- 피크: 한 주기 중 최댓값
- RMS(실효값): 정현파에서는 피크 / √2
- 피크-피크: 전체 진폭, 2 × 피크
관례상 가속도는 피크(g), 속도는 RMS(mm/s 또는 in/s), 변위는 피크-피크(µm 또는 mil)로 나타내는 경우가 많습니다. 데이터시트나 판정 기준이 어느 값을 쓰는지 반드시 확인하십시오. 변위의 RMS와 피크-피크를 혼동하면 2.8배 오차가 납니다.
계산 예
펌프 베어링에서 50 Hz(3000 rpm)에 4.5 mm/s RMS:
- 속도 피크 6.36 mm/s, 피크-피크 12.73 mm/s
- 가속도 피크 0.204 g(2.00 m/s²)
- 변위 피크-피크 40.5 µm
- 100 mV/g 가속도 센서는 피크 20.4 mV, RMS 14.4 mV
강성 기초 위 15–300 kW 기계에서 4.5 mm/s는 ISO 10816-3의 영역 C와 D의 경계입니다.
평가 영역
ISO 10816-3은 15 kW를 넘는 기계를 베어링 하우징에서 측정한 10–1000 Hz 광대역 속도 RMS로 평가합니다.
- 영역 A: 새로 가동을 시작한 기계
- 영역 B: 제한 없이 장기 운전 가능
- 영역 C: 연속 장기 운전에 부적합. 정비를 계획합니다
- 영역 D: 손상을 일으킬 만큼 심함
경계값은 기계 크기와 기초가 강성인지 유연한지에 따라 다릅니다. ISO 10816-3은 ISO 20816-3:2022로 대체되었지만 계약서와 공장 규격은 아직 구판을 인용하는 경우가 많으니, 인수 시험에 적용되는 판을 쓰십시오.
가속도 센서 선정
이 변환기는 센서가 받는 가속도를 보여 줍니다. 충격과 고조파를 고려해 여유 있는 측정 범위와, 회전 속도와 베어링 주파수를 포함하는 주파수 범위를 고르십시오. 범용 센서는 100 mV/g이고, 가속도가 작은 저속 기계에는 500 mV/g 이상을 씁니다. PLC로 가는 루프에는 속도 RMS를 바로 출력하는 4–20 mA 진동 트랜스미터를 쓸 수 있으며, 4–20 mA 변환기로 스케일링합니다.
흔한 실수
단일 주파수 변환을 전체값에 적용하기. 광대역 측정값에는 많은 주파수가 섞여 있습니다. 전체 가속도를 회전 주파수의 2πf로 나눠도 전체 속도가 되지 않습니다.
피크와 RMS 혼동하기. 일부 휴대용 측정기는 √2 × RMS로 계산한 ‘피크’(환산 피크)를 표시하며, 실제 신호의 참 피크와 다릅니다.
주파수 범위 무시하기. 필터가 다른 두 측정기는 같은 기계에서도 서로 다른 전체값을 보일 수 있습니다.
자주 묻는 질문
어떤 단위를 지원합니까?
가속도는 g와 m/s², 속도는 mm/s와 in/s, 변위는 µm와 mil(1/1000인치)입니다.
1 g는 정확히 9.81 m/s²입니까?
변환에는 표준 중력가속도 9.80665 m/s²를 씁니다.
영역 평가는 모든 기계에 쓸 수 있습니까?
ISO 10816-3의 기계 그룹과 조건에만 해당합니다. 왕복동 기계, 풍력 터빈 등은 규격의 다른 파트가 있습니다.