KR101122277B1 - 진동 계측 장치 - Google Patents

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KR101122277B1
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vibration sensor
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rotating shaft
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KR1020100107041A
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김지남
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삼성중공업 주식회사
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/04—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of vibrations which are transverse to direction of propagation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/003—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines

Abstract

진동 계측 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 회전축의 횡진동을 계측하기 위한 진동 계측 장치로서, 회전축의 외주면과 이격되게 배치되어 회전축 외주면과의 이격 거리 변화로부터 회전축의 상대적인 횡진동에 대응되는 제1 진동 신호를 출력하는 제1 진동 센서, 제1 진동 센서의 표면에 설치되어 제1 진동 센서의 진동에 대응되는 제2 진동 신호를 출력하는 제2 진동 센서, 및 제2 진동 신호를 이용하여 제1 진동 신호를 회전축의 절대적인 횡진동에 대응되도록 보상하는 신호 처리부를 포함한다.

Description

진동 계측 장치{APPARATUS FOR MEASURING VIBRATION}
본 발명은 진동 계측 장치에 관한 것이다.
회전축계의 안정성을 평가하기 위해서는, 진동 계측 장치를 이용해 비틀림 진동, 종진동 및 횡진동을 계측하게 된다.
비틀림 진동은 회전축계의 진동 부가응력 측정 및 규정 만족 여부의 확인을 목적으로 하며, 스트레인게이지 및 무선 송수신(telemetry) 장치, 또는 엔코더를 이용하여 계측할 수 있다.
종진동은 회전축계의 안정성 확인을 목적으로 근접 센서 등으로 계측하며, 횡진동은 회전축계의 휘돌림(whirling) 진동 특성과 위험 속도 등의 파악을 목적으로, 근접 센서 등으로 계측할 수 있다.
이 중, 횡진동은 상대적으로 직경이 작고 길이가 긴 고속 회전축에서 보다 중요시되고 있으나, 회전축 횡진동의 측정을 위해 현재 주로 사용되고 있는 근접 센서 등은 센서가 설치되는 지지대 자체가 진동 상황에 놓여 있어 회전축의 작동시 근접 센서 등도 진동하게 되며, 이에 따라 종래 기술에 따르면, 근접 센서 등에 의해서는 회전축의 상대적인 횡진동만이 측정될 뿐 회전축 자체의 절대적인 횡진동을 정밀하게 계측하는 데에는 한계점이 존재한다.
본 발명의 실시예는, 회전축 자체의 절대적인 횡진동을 정밀하게 계측 가능한 진동 계측 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 회전축의 횡진동을 계측하기 위한 진동 계측 장치로서, 회전축의 외주면과 이격되게 배치되어 회전축 외주면과의 이격 거리 변화량으로부터 회전축의 상대적인 횡진동에 대응되는 제1 진동 신호를 출력하는 제1 진동 센서, 제1 진동 센서의 표면에 설치되어 제1 진동 센서의 진동에 대응되는 제2 진동 신호를 출력하는 제2 진동 센서, 및 제2 진동 신호를 이용하여 제1 진동 신호를 회전축의 절대적인 횡진동에 대응되도록 보상하는 신호 처리부를 포함하는 진동 계측 장치가 제공될 수 있다.
제1 진동 센서는 근접 센서를 포함할 수 있다.
제2 진동 센서는 가속도계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 진동 계측 장치는 회전축 자체의 절대적인 횡진동을 보다 정밀하게 계측할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 계측 장치를 나타낸 도면.
본 발명에 따른 진동 계측 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 계측 장치(100)를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 회전하면서 횡진동하고 있는 회전축(10)의 횡진동을 계측하기 위한 진동 계측 장치(100)로서, 제1 진동 센서(110), 제2 진동 센서(120) 및 신호 처리부(130) 등으로 구성된 진동 계측 장치(100)가 제시된다.
이와 같은 본 실시예에 따르면, 회전축(10) 외주면에 인접하게 배치되는 제1 진동 센서(110)에 제2 진동 센서(120)를 추가로 설치하여 제1 진동 센서(110)의 자체 진동을 감지하고, 상대 운동의 개념을 이용하여 이러한 제2 진동 센서(120)의 출력값으로 제1 진동 센서(110)의 출력값을 보상함으로써, 회전축(10)의 상대적인 횡진동이 아닌 회전축(10) 자체의 절대적인 횡진동을 보다 정밀하게 계측할 수 있다.
이하, 도 1을 참조하여 본 실시예에 따른 진동 계측 장치(100)의 각 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
제1 진동 센서(110)는 도 1에 도시된 바와 같이, 회전축(10)의 외주면과 이격되게 배치될 수 있다. 즉, 제1 진동 센서(110)는 회전축(10)의 표면에서 소정의 거리만큼 이격되도록 배치될 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 회전축(10)에 인접하게 설치되는 지지대(20)에 고정 설치될 수 있다.
이러한 제1 진동 센서(110)는 회전축(10) 외주면과의 이격 거리(d) 변화량으로부터 회전축(10)의 상대적인 횡진동에 대응되는 제1 진동 신호를 출력할 수 있다. 제1 진동 센서(110)는 제1 진동 센서(110)와 회전축(10) 외주면 간의 이격된 거리(d)의 변화량을 감지하고, 이러한 이격 거리(d)의 변화량을 기초로 회전축(10)의 제1 진동 센서(110)에 대한 상대적인 횡진동 상태를 나타내는 제1 진동 신호를 생성하여 신호 처리부(130)로 출력할 수 있다.
이와 같은 제1 진동 센서(110)로는 회전축(10) 외주면과 이격된 거리(d)의 변화량을 감지하여 상기 변화량을 전압 변화값 등으로 나타낼 수 있는 근접 센서가 이용될 수 있다.
제2 진동 센서(120)는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 진동 센서(110)의 표면에 설치될 수 있다. 상술한 바와 같이 제1 진동 센서(110)에도 진동이 발생될 수 있으므로, 이러한 제1 진동 센서(110) 자체의 진동 상태를 감지하기 위해 제2 진동 센서(120)가 제1 진동 센서(110) 표면에 설치될 수 있다.
즉, 제2 진동 센서(120)는 제1 진동 센서(110)가 진동하는 경우 그 진동에 대응되는 제2 진동 신호를 출력할 수 있으며, 이러한 제2 진동 신호는 신호 처리부(130)로 출력되어 회전축(10)의 제1 진동 센서(110)에 대한 상대적 횡진동 상태를 나타내는 제1 진동 신호를 보정하여 제1 진동 신호가 절대적인 횡진동 상태와 대응되도록 하는데 이용될 수 있다.
이러한 제2 진동 센서(120)로는 제1 진동 센서(110)의 가속도 변화를 감지할 수 있는 가속도계가 이용될 수 있다.
신호 처리부(130)는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 진동 센서(110) 및 제2 진동 센서(120)와 전기적으로 연결되어 제1 진동 센서(110) 및 제2 진동 센서(120)로부터 제1 진동 신호 및 제2 진동 신호를 입력 받을 수 있으며, 입력된 제2 진동 신호를 이용하여 제1 진동 신호를 회전축(10)의 절대적인 횡진동에 대응되도록 보상할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 진동 신호는 제1 진동 센서(110)에서 감지되는 회전축(10)의 상대적인 횡진동을 나타낸다. 또한, 제2 진동 신호는 이러한 제1 진동 센서(110)의 절대적인 진동을 나타낸다. 이러한 제1 진동 신호 및 제2 진동 신호에 상대 운동과 절대 운동에 대한 개념을 적용하여, 제1 진동 센서(110)의 회전축(10)의 횡진동에 대한 상대적 값인 제1 진동 신호에 제1 진동 센서(110)의 진동에 대한 절대적 값인 제2 진동 신호를 더함으로써, 제1 진동 신호가 회전축(10)의 절대적인 횡진동을 나타내도록 보정될 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10: 회전축
20: 지지대
100: 진동 계측 장치
110: 제1 진동 센서
120: 제2 진동 센서
130: 신호 처리부

Claims (3)

  1. 회전축의 횡진동을 계측하기 위한 진동 계측 장치로서,
    회전축의 외주면과 이격되게 배치되어 상기 회전축 외주면과의 이격 거리 변화량으로부터 상기 회전축의 상대적인 횡진동에 대응되는 제1 진동 신호를 출력하는 제1 진동 센서;
    상기 제1 진동 센서의 표면에 설치되어 상기 제1 진동 센서의 절대적인 진동에 대응되는 제2 진동 신호를 출력하는 제2 진동 센서; 및
    상기 제2 진동 신호를 이용하여 상기 제1 진동 신호를 상기 회전축의 절대적인 횡진동에 대응되도록 보상하는 신호 처리부를 포함하는 진동 계측 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 진동 센서는 근접 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 계측 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 진동 센서는 가속도계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 계측 장치.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030086444A (ko) * 2003-05-13 2003-11-10 주식회사 트윈엠엔씨 중량 측정 장치 및 그 방법
KR20080058748A (ko) * 2006-12-22 2008-06-26 한국항공우주연구원 별센서 영상이미지 보정 시스템 및 미세진동 상쇄 별센서시스템
KR20100024809A (ko) * 2008-08-26 2010-03-08 삼성엔지니어링 주식회사 진동 측정장치 및 방법

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