기계진동시뮬레이터1(MVS-100)

Description

기계진동 시뮬레이터(MVS-1400)

기계부품의 각종 고장에 따라 발생하는 특징적인 진동패턴을 학습하는 것은 기계고장을 진단하는데 매우 중요한 역할을 한다. MVS-1400은 인위적으로 다양한 기계고장을 일으켜 고장 정도에 따라 진동을 발생시키도록 설계된 실험 실습용 기계진동 발생장치이다. 기계고장진단에서 기본적인 결함인 불균형(unbalance)와 축 정렬불량(misalignment)을 기계 작동 중에 변화시켜 고장 진행에 따른 진동 성분의 변화를 직접관찰 또는 진동경향 그래프(trend graph)로 쉽게 관측할 수 있어 현장에서 몇 개월을 두고 결함이 진행되는 현상을 연구실에서 간단히 재현할 수 있다. MVS-1400 한 대의 시뮬레이터로서 대부분의 기계고장에 의한 진동현상을 재현할 수 있고 특별한 교정작업 없이 신속히 원래 상태(정상상태)로 되돌릴 수 있다. 진단업무를 담당하는 엔지니어에게 진동의 원인과 측정방법, 진동에 대한 해결책을 모색하는 능력을 배양하는데 활용 할 수 있다. 특히 진동을 교육하는 기관에서 진동전문가로 양성하는 실험 실습용으로 사용하거나, 진동을 심도 있게 연구하는 학술용으로 적합하다.

기계결함시뮬레이터 1/2HP (MVS-1400)

• 특 징:

기계 결함을 시뮬레이션 하기 위해 여러 가지 결함 부품을 준비해 놓고 정상부품과 결함부품을 교환하여 결함을 재현해 왔다. 이런 경우 해체와 조립에 의한 경계조건, 즉 조립상태 및 부품 편차에 의한 추가적인 진동신호가 발생하므로 결함에 따른 진동 현상만을 파악하기 어려움이 있다. MVS-1400은 정상부품과 결함부품이 일체로 조립되어 있어 운전상태에서 단순히 부품을 슬라이딩으로 정상과 결함 부품을 변경하도록 설계되었다. MVS-1400은 해체와 조립에 따른 시스템의 조건이 달라지는 현상을 제거하고 결함에 따른 진동 신호의 차이만을 얻을 수 있도록 고안되었다.

특히 축 정렬불량(Misalignment)과 불균형(Unbalance)은 시뮬레이터를 정지시키지 않고 작동상태에서 결함의 정도를 변경시킬 수 있으며, 손쉽게 정상상태로 환원할 수 있도록 설계되어 기계결함 재현 및 상태 모니터링의 연구를 위한 최적의 교육용 시뮬레이터이다.

 

• 응 용:

아래와 같은 다양한 진동현상의 연구 및 교육에 응용할 수 있다.

• 불균형(Unbalance)의 변화에 따른 진동현상
• 축 정렬(Misalignment) 변화에 의한 진동현상
• 1단 또는 다단 밸런싱(Balancing) 교육
• 편지지, 중앙지지 로터의 밸런싱 학습
• 축 정렬(Alignment) 교육
• 커플링(Coupling) 종류에 따른 진동 연구
• 베어링 결함과 하중 영향(Load Effect) 연구
• 비뚤어진 회전자(Cocked Rotor)의 진동연구
• 편심 회전자(Eccentric rotor)의 진동연구
• 전동기 결함 연구
• 기계적 마찰 연구
• 신호처리 기법 연구
• 최적 센서 위치 탐색
• 진동전문가 인증 시험

 

• 사 양

항목	상세 내용
전기적 사양
전동기	1/2 마력 3상 교류 전동기
구동방식	인버터에 의한 주파수 변경(회전속도 변경)
속도 범위	100~10000rpm까지 회전 놉으로 임의 속도 조절
디스플레이1	9999 rpm 까지 순시 회전수 표시
디스플레이2	진동 속도값 [m/s] 표시
스위치 1	운전/정지 스위치, ON 시 이전에 설정된 동일 회전속도로 작동
스위치 2	언밸런스 질량을 움직이는 스위치, 최소 반경위치에서 밸런싱됨
스위치 3	덮개를 열면 작동을 멈추는 안전용 스위치
출력 단자	1펄스/회전 출력신호 6V TTL, 진동 가속도 신호 출력 100mV/g
사용전압	단상 220Vac, 60/50Hz
작동환경	-10~50°C, 35~85RH
기계적 사양
축(shaft)	직경 20mm 스틸
회전체(rotor)	원판 주위에 발란싱용 구멍이 2열(f140 18개, f120 18개)로 뚫린 154mm 알루미늄 회전체
불균형 회전자	회전자(rotor)가 회전 중에 불균형 질량의 위치를 전자적으로 조절 가능한 불균형 회전체
베어링 유닛	밀봉형 볼 베어링(6204)
베어링 하우징	정상과 결함베어링이 일체로 조립되어 좌우로 이동 변경가능 운전 중에 잭 볼트로서 전후 상하로 움직여 축 정렬불량 개입
로더(Loader)	베어링에 하중을 주기 위한 직경 130mm의 회전체
다이얼게이지	얼라인먼트 인디케이터로서 축 정렬불량의 정도를 1/100mm로 지시, 정렬불량 시험 후 원래 위치로 환원하는데 사용
기초 베이스	정밀 가공된 다이캐스트 알루미늄 베이스와 6개의 고무절연받침
안전 덥게	안전차단 장치를 갖춘 내 충격용 투명 덥게
크기	폭x깊이x높이 = 750x320x390 mm
무게	약 30kg
옵션
결함 베어링키트	내륜결함 베어링, 외륜결함 베어링, 전식 결함 베어링
기어 구동세트	2개의 M2 기어(기어치수의 조합 69에서 선택)
얼라인먼트키트	다이얼게이지 2개, 브라켓 2개,  설치 로드, 거울, 자

 

4. 각 부품 별 기능 설명
5. 모터 드라이버(Motor driver)

단상 220V를 입력하여 3삼 220V를 출력하여 모터를 구동하는 주파수 변환 인버터이다. 가변 주파수 범위는 0 ~ 400H(24000rpm), PID피드백제어 기능을 내장하고 있으며 주파수가 낮아지면 전압도 상대적으로 낮게 출력하여 모터의 포화를 방지하도록 하는 가변 전압 가변 주파수 드라이버 (variable voltage variable frequency driver; VVVFD)이다. 주파수변경과 RUN/STOP을 제어할 수 있도록 RS-485 직렬 통신 포트를 갖고 있다.

 

2. 불균형 회전자(Unbalance rotor)

운전 중에 전자적으로 불균형 질량(unbalance mass)의 위치를 변경시킬 수 있는 질량 조절 회전자이다. 불균형 양의 증가에 따른 진동 영향을 기계를 정지시키지 않고 실시간으로 비교할 수 있으며, CMS 설비를 이용하여 진동 모니터링에 의한 경향분석(Trend Analysis)으로 불균형 결함이 발생하였을 때의 신호 변화를 학습할 수 있다. 역으로 임의의 불균형을 주고 밸런싱을 훈련하는데 다방면으로 응용할 수 있다.

 

2. 정렬불량 메커니즘(Misalignment mechanism)

베어링 하우징을 전후 상하로 이동시켜 인위적으로 정렬불량을 줄 수 있도록 설계된 장치이다.

운전 중에 축 정렬상태를 임의로 틀어 진동 신호 패턴이 달라지는 것을 실시간으로 비교 분석할 수 있으므로 정렬불량 정도에 따른 진동 변화 및 전력소비량 증가 등 물리적 변화를 연구할 수 있다. 다이알 게이지에 의해 축 정렬 불량의 정도를 알 수 있으며, 실험 후 원래 위치(정상 상태)로 신속히 복구시킬 수 있다.

 

3. 결함 베어링 (Fault bearing)    

정상 베어링과 결함 베어링이 함께 축에 삽입되어 한 개는 축에 물려 돌아가고, 다른 하나는 겉돌게 구성되어 간단히 나사를 풀고 좌우로 이동시켜 결함 베어링을 삽입시킬 수 있는 구조로 설계되어 있다. 이와 같은 구조는 결함베어링을 교환하면서 발생할 수 있는 시스템의 경계조건 변화를 최소화하여 결함에 따른 진동신호만을 비교 분석할 수 있고, 교환에 따른 시간을 절약 할 수 있는 장점이 있다.

안쪽 하우징(inboard)에 정상과 내륜결함 베어링, 바깥쪽 하우징(outboard)에 정상과 외륜결함 베어링이 함께 설치되어 있어 4가지 조합으로 구성하여 베어링 결함 검출을 다양하게 학습할 수 있다; 정상-정상 베어링, 내륜결함-정상 베어링, 정상-외륜결함, 내륜결함-외륜결함

 

4. 회전자(Rotors)

적색 회전자에는 f140과 f120에 2열로 18개(20도 간격)의 M8 Hole이 있어 어떤 각도에서도 완벽히 밸런싱(balancing)을 실시할 수 있고, 교정 질량의 위치를 변경시켜 달 때 질량 분할을 훈련할 수 있다.

흑색 회전자는 f118에 M8의 Hole이 있어 밸런싱 학습에 사용될 수 있고, 스틸로 제작되어 축에 2kg의 하중이 적용되므로 베어링 결함 신호를 안정적으로 추출하는데 도움을 준다.

 

5. 디지털 타코미터(Digital Tachometer)

시뮬레이터 바닥에 설치된 적외선 센서로부터 회전축의 회전 스피드를 초당 20회 RPM또는 Hertz로 지시 할 수 있다. 회전수의 변경은 회전 놉을 사용하여 연속적으로 변화시킬 수 있고, 운전/정지 스위치에 의해 모터회전을 제어할 수 있다. 또 밸런싱 작업 시 필수적으로 필요한 1회전당 1개의 펄스를 출력(6V TTL)하여 스트로보스코프 및 FFT 사용시 동기신호로 사용할 수 있다.

 

6. 진동 지시계(Vibration meter)-옵션

인보드 베어링에 설치된 가속도계에 의해 기계 진동을 속도값(mm/s)으로 지시한다. 회전속도 변화에 따른 진동의 변화, 작동 중 축 정렬불량에 따른 진동변화, 불균형(Unbalance) 정도에 따른 진동값의 변화를 별도의 진동계나 주파수 분석기(FFTAnalyzer) 없이 비교할 수 있다.

 

7. 진동 신호 출력단자(가속도)-옵션

인보드 베어링에 설치된 가속도계에서 측정된 기계 진동신호를 출력한다. 1V/g로 증폭되어 출력되므로 이어폰으로 직접 들어 볼 수 있으며, PC에서 wave 파일로 저장하여 분석하거나, 오실로스코프 또는 주파수 분석기로 보다 상세히 분석하여 기계진단에 사용할 수 있다. PC용 BNC-PC mic jack cable 필요

 

8. 다이얼 게이지

회전축의 정렬불량 정도를 지시할 수 있도록 설치되어, 운전 중 원하는 정도의 정렬불량을 주었을 때 진동 변화를 연구할 수 있다. 또 원래 상태로 정확하게 복귀시키기 위해 사용되는 다이얼 게이지 3개가 설치되어 있다.

 

9. 안전 케이스

고속으로 회전하는 회전체에 인체를 접촉하는 위험을 피할 수 있도록 회전체에 안전 커버가 씌워져 있다. 안전 커버를 열면 회전이 정지하고 닫으면 회전을 하도록 안전 스위치가 내장되어 있다.