KR101225614B1 - 진동 흡수체를 구비한 비접촉식 와전류 변위 측정기 - Google Patents

진동 흡수체를 구비한 비접촉식 와전류 변위 측정기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진동 흡수기를 장착한 비접촉식 와전류 변위 측정기에 관한 것으로, 프로브 팁(10; Tip)과, 슬리브(20; Sleeve)와, 나사(30)와, 어댑터(40; Adapter) 및, 너트(50)로 이루어져 하우징(60)에 장착되고 베어링 케이싱(70)에 설치되어 축 진동을 측정하는 비접촉식 와전류 변위 측정기에 있어서; 상기 하우징(60)의 나사공에 볼트(61)로 체결되는 주파수 튜닝용 질량체(70)와; 상기 베어링 케이싱(70)에 고정볼트로 고정되어 설치되는 진동 흡수체(80)를 구비하는 구성으로 회전기계의 축 진동을 측정할 때 사용하는 비접촉식 와전류 변위센서에 진동 절연기를 내장 또는 외장으로 설치하여 변위 측정시 외부에서 변위 측정기로 전달되는 진동을 차단하고, 하우징의 단부에다 주파수 튜닝용 질량체를 가감하여 측정 주파수를 조절함으로써 절대 축 진동을 정밀하게 측정할 수 있고, 기존의 절대 축 진동 측정 방식(Dual probe 방식)에 비하여 구조가 간단하면서도, 측정값의 계산을 필요로 함이 없이 측정기로부터 절대 축 진동값을 직접 얻을 수 있으며, 낮은 저주파수 대역(10Hz 이하)에서도 진동을 정밀하게 감지할 수 있어 낮은 저주파수 대역(10Hz 이하)의 절대 진동 측정을 에러 없이 정밀하게 할 수 있을 뿐만 아니라 위상측정 센서와 두 진동 값을 합성하는 고가의 계산회로도 필요로 하지 않아 경제성이 탁월한 측정장치를 구현할 수 있는 각별한 장점이 있는 유용한 발명이다.

Description

진동 흡수체를 구비한 비접촉식 와전류 변위 측정기{Non-contact eddy cur rent displacement probes with vibration absorber}
본 발명은 비접촉식 와전류 변위 측정기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전기계의 축 진동을 측정할 때 사용하는 비접촉식 와전류 변위센서에 진동 흡수체를 내장 또는 외장으로 설치하여 변위 측정시 외부에서 변위 측정기로 전달되는 진동을 차단하여 변위측정을 정밀하게 할 수 있는 진동 흡수체를 구비한 비접촉식 와전류 변위 측정기에 관한 것이다.
일반적으로 회전하는 축의 진동을 측정하기 위한 센서로는 비접촉식 와전류 변위센서(Non-contact Displacement Transducers)가 상품화되어 있다.
비접촉식 와전류 변위센서에 있어서 비접촉식 근접 프로브(Proximity Probe) 변위 변환기는 레이디얼 및 추력용 유막 베어링을 가지고 있는 기계 특히 큰 중량의 케이싱 및 견고한 베어링 내에 설치된 상대적으로 가벼운 중량의 로터를 가지는 터빈, 원심펌프 및 압축기의 진동상태를 감시하는데 크게 유용하다. 이것은 베어링에 대한 축의 상대 위치 및 상대 운동을 지시한다.
반경 방향의 피크 투 피크(Peak-to-Peak) 축변위(진동)는 레이디얼 베어링과 실(Seal) 간극에 직접적으로 관계가 있다. 비접촉식 변위 측정 시스템에서의 정적(Static)인 성분(DC)은 프로브에 상대적인 축의 평균 위치를 나타낸다. 통상적으로 축방향의 위치를 감시하는 데 사용되고 있지만 축의 길이 방향의 중심선의 평균 위치가 베어링 내에 있을 때 정적(Static)인 성분(DC)은 또한 반경 방향의 감시용으로도 유용하게 사용되고, 반경 방향의 위치는 문제의 확인 및 진단에 큰 도움이 될 수 있다.
보통 반경 방향의 축의 위치를 측정하는 기계 장치에는 90°각도로 떨어지게 설치된 두 개의 프로브가 있다. 이러한 형식의 기계 장치에서 얻어지는 동적인 신호(AC)는 개별적으로 재생될 수 있고, 베어링 내에서 축의 동적인 움직임(Orbit)을 나타내기 위하여 조합될 수 있다.
축 방향 즉 추진(Thrust) 위치 감시 장치는 고정부에 대한 상대적인 축의 길이 방향 위치를 감시하고 또한 기준 위치를 정하기 위하여 한 개나 두 개의 비 접촉식 프로브로부터 정적(Static)인 성분(DC)을 이용할 수 있다.
또한, 와전류의 원리로 작동되는 비접촉식 변위 변환기는 산업 기계의 보호와 상태 감시에 대하여 세계적으로 인정을 받고 있다. 비접촉식 변위 센서는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 센서, 즉 근접 프로브(Proximity Probe), 연결 케이블, 진동 신호 변환기(Proximitor)로 구성되어 있다.
축 변위 프로브(Probe)는 나사산이 있는 몸체 내에 넣어진 부도체의 플라스틱이나 세리믹 물질의 내부에 전선 코일이 설치되어 있고 신호 센서(Signal Senso r)인 진동 신호 변환기(Proximitor)와 연결된다.
진동 신호 변환기(Proximitor)는 발전기회로, 검출기(Detector) 또는 복조회로, 필터회로를 포함하며 이떤 시스템에는 증폭회로도 있다.
감지 코일과 연결 케이블은 발진 회로의 일부이며 발진 회로는 감지 코일에 고주파 전류를 발생시킨다. 이 고주파 전류에 의해 감지 코일 주변에 자장이 형성되며, 감지 코일 가까이 강철과 같은 도체를 접근시키면 이 도체가 자속선을 끊어 도체 내에 와전류를 유기시킨다. 이 와전류는 감지 코일에 대해 임피던스 부하가 변화된 것처럼 작용하여 발진기의 동작점을 변경시킨다. 이때 고주파 전송 신호가 감지되며 이 신호에는 감지 코일과 목표물인 도체 사이의 거리에 비례하는 신호가 들어 있다. 이 거리를 갭(Gap)이라 하며 갭(Gap)의 변동(즉 진동 발생)으로 인해 발진기의 출력이 변화되어 진동 변위에 비례하는 출력이 나오게 된다. 진동이 없다면, 출력은 갭에 비례하는 일정한 직류 전압(DC)이 될 것이며 진동 발생이 있다면 출력은 ① 평균 갭에 비례하는 전압과 ② 진동에 비례하는 교류 전압이 된다.
도 3은 프로브(Probe)의 팁(Tip)과 목표물 간의 거리가 변화함에 따라 출력 신호의 변화를 나타내는 전형적인 7200 근접 프로브(Proximity Probe) 시스템의 응답곡선이다. 이 곡선의 경사도는 mV/mil 로 표시하며 이 시스템의 감도라고 한다. 전형적인 감도는 0.2 V/mil 이며 선형적인 갭 범위는 10에서 90 mils 또는 전체적으로 80 mils 이다. 또한 근접 프로브(Proximity Probe)의 외부 전원은 통상 - 18에서 - 24 Vdc 이며, 사용 주파수 범위는 0에서 600 kcpm 이다.
간극과 전압 사이에 일정한 비율을 유지 보장하기 위하여 프로브(Probe), 진동 신호 변환기(Proximitor) 연결 케이블은 필히 적절하게 배합되고 조정되어야 한다. 프로브(Probe)의 팁(Tip)과 몸체 직경, 나사산(Thread) 형식, 프로브(Probe)와 연결 케이블의 길이 등에 대한 사양이 미국석유협회(API) 규격 670에 수록되어 있다. 공칭 갭(Nominal Gap) 또는 저온 설정점(Cold Set Point)이라고도 하는 이 시스템의 설정점(Set Point)은 선형 갭 범위의 중간점으로 정하고 어느 방향으로든 최대 측정 범위가 되도록 조정한다(도 3에서 설정점은 60 mils 이다).
목표물이 진동하면 교번하는 갭 전압(Gap Voltage) 신호가 발생하고 이 신호는 진동 모니터(Vibration Monitor)에서 나오는 DC 갭 전압(Gap Voltage)이 제거된 AC 신호이며, 어떤 진동 신호 변환기(Proximitor)에서는 AC 신호가 분리되고 증폭되어 2개의 출력이 나오는데 하나는 진동 출력이고, 다른 하나는 갭(Gap) 출력이다.
선형 구역에서 곡선의 기울기와 주어진 간격에 상응하는 DC 출력은 대상 물체의 전도도와 투과성의 변화와 함께 변할 것이고, 만일 4140 강에 사용되도록 조정된 프로브(Probe)와 진동 신호 변환기(Proximitor)가 재교정 없이 스테인리스강이나 인코넬과 같은 재료에 사용된다면 곡선은 왼쪽으로 이동하며 주어진 갭(Gap)에 대하여 더 높은 출력 전압을 생기게 할 것이며, 또한 곡선의 기울기는 감도의 변화에 따라 변화할 것이다.
이러한 곡선의 이동과 잠재적인 부정확성 때문에 한 가지 재료에 대하여 조성된 비 접촉식 프로브(Probe) 장치는 다른 재료에 사용되기 전에 반드시 재조정되어야 한다.
온도 또한 비접촉식 프로브(Probe)와 주어진 갭(Gap)에 대한 범위의 제한에 영향을 미치지만 베어링 하우징 내에서 일어나는 온도 변화로 인한 영향은 일반적으로 무시할 만하다.
높은 압력도 또한 비접촉식 프로브(Probe)에 영향을 미치며, 만일 프로브(Probe)가 변동하는 높은 압력이 작용하는 곳에 설치되어 있다면 감도와 출력 상에서 어떤 변화가 일어날 것인가를 알아내기 위하여 실제 환경에서 그것의 응답을 테스트하여야 한다.
모든 조건이 동등하다면, 프로브 팁(Probe Tip)의 직경이 증가함에 따라 비접촉식 변위 측정 장치가 가질 수 있는 최대 선형 범위가 커질 것이다. 공급 전압을 증가시켜도 마찬가지로 최대 선형 범위가 커질 것이다.
감도가 200 mV/mil(8 mV/㎛)일 때, 4140 강을 관측하는 전형적인 비접촉식 측정 장치의 선형 범위는 0.300 in(8 mm)의 팁(Tip) 직경과 -24 Vdc 의 전압에서 약 85 mils(2,160㎛)가 될 것이다.
앞에서 언급한 것과 같이 축 변위 측정 장치로부터의 전기적인 출력은 정적인 성분인(DC)과 동적인 성분(AC)을 포함한다. 그러므로 이 장치는 선형 측정 범위 내에 위치한 프로브(Probe)와 전도체 표면 사이에서 정적인(위치) 것과 동적인(진동) 것을 동시에 정확하게 상대 측정할 수 있고, 속도나 가속도 변환기로부터 얻어진 것과는 달리 변위 프로브(Probe)로부터 얻어진 측정값은 프로브(Probe)와 관측 표면 사이의 상대적인 위치나 운동의 측정값이며 각각의 실제 공간상 움직임을 반영하지 않을 수도 있다.
이상 설명한 바와 같은 작동원리로 작동하는 종래 비접촉식 와전류 변위 측정기는 도 4에 도시한 바와 같이 프로브 팁(1; Probe Tip)과, 너트(2), 케이스 나사(3), 렌치 플랫(4) 및 동축 컨넥터(5)로 구성되어 있고, 이러한 비접촉식 와전류 변위 측정기가 하우징에 장착된 구성을 도 5에 나타냈다.
도 5에 도시한 비접촉식 와전류 변위 측정기로 상대 축 진동을 측정하기 위해서는 즉, 회전축의 진동을 측정하기 위해서는 센서를 고정시켜야 하는데 회전기계에서는 구조상 베어링 케이싱에 설치하는 것이 일반적이다.
그런데 회전하는 축에서 발생하는 진동은 베어링 케이싱과 그 위에 설치된 측정 센서에도 일정부분 전달될 수밖에 없기 때문에 센서에서 측정되는 값은 회전축 진동 값 이외에 베어링 케이싱 진동 및 외부 진동이 포함되어 정확한 축 진동을 측정할 수 없게 된다(이 측정값은 "상대 축 진동" 값이며, 약어로 "REL 진동"으로 표기한다).
이와 같이 측정 에러가 포함된 상대 축 진동 값은 회전기계 진동원인 분석에 부적합하므로 베어링 케이싱 등 외부 진동 값을 배제한 절대 축 진동(ABS 진동)을 측정하는 종래의 장치로서 미국 "Bently Nevada"사의 "Dual Probe" 측정 장비가 알려져 있다.
상기 "Dual Probe" 측정 장비는 동일 위치에 설치되어 있는 근접 프로브(Proximity Probe)와 세이즈믹 속도계의 조합이며, 근접 프로브(Proximity Prob e)는 축의 상대 운동을 측정하고, 속도 픽업(Pickup)은 베어링 하우징의 케이싱 진동(절대 진동)을 측정한다. 축의 절대 진동을 측정하기 위해서는 먼저 속도 신호를 변위 값으로 적분한 후 축의 상대변위 신호에 합성한다.
근접 프로브(Proximity Probe)는 축 표면에 전혀 접촉되지 않으나 자계를 송수신하여 갭(Gap)의 거리에 비례하는 자계의 강도를 이용하여 표면으로부터 0.025 인치(inch) 정도의 값을 얻는다. 정확도와 감도는 10kHz 주파수까지 양호하다(이 측정값은 "절대 축 진동"이며, 약어로 "ABS 진동으로 표기한다).
이 측정방식은 비접촉식 와전류 변위센서와 베어링 케이싱 센서 이외에도 케이싱 진동신호를 적분하는 전자회로, 진동의 위상을 측정하는 위상센서, 그리고 두 신호를 합성하는 전자 계산회로가 필요하다. 측정 정밀도는 케이싱 진동센서의 낮은 저주파수 대역(일반적으로 10Hz 이하)을 얼마나 잘 감지하느냐에 달려 있고, 10Hz 이하에서 계산된 절대 축 진동 값은 정확하지 못한 결점이 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 상대 축 진동(REL 진동)을 측정하는 종래 비접촉식 와전류 변위 센서는 측정된 진동값에 외부 진동이 포함되어 진동값의 신뢰성이 떨어지는 결점이 있을 뿐만 아니라 특히 회전축 진동보다 베어링 케이싱 진동이 상대적으로 높게 발생하는 가스터빈과 같은 회전기계의 경우 별도의 ABS 진동측정 장치를 설치하거나 베어링 케이싱 진동을 별도로 측정하여야 한다고 하는 문제점이 있었다.
또한 절대 축 진동(ABS 진동)을 측정하는 종래 절대 축 진동 측정장치는 상대 축 진동과 베어링 케이싱 진동 2가지를 측정하여 계산하기 때문에 장치의 구성이 복잡하고, 두 측정값 중 하나라도 에러가 발생하면, 측정값이 틀려진다고 하는 단점이 있을 뿐만 아니라 진동측정 센서 이외에 위상측정 센서와, 두 진동 값을 합성하는 고가의 전자 계산회로를 별도로 필요로 하는 문제점이 있고, 절대 축 진동 계산에서 낮은 저주파수 대역(속도 센서의 특성에 따라 다르나 대략 10Hz 이하)에서 케이싱 진동센서(세이즈믹 속도계)는 진동을 제대로 감지하지 못하여 위상 오차가 발생하기 때문에 계산된 절대 축 진동값이 정확하지 못하다고 하는 문제점도 있었다.
본 발명은 상기한 실정을 감안하여 종래 비접촉식 와전류 변위 센서와 절대 축 진동 측정장치에서 야기되는 여러 가지 결점 및 문제점 들을 해결하고자 발명한 것으로서, 그 목적은 회전기계의 축 진동을 측정할 때 사용하는 비접촉식 와전류 변위센서에 진동 흡수체를 내장 또는 외장으로 설치하여 변위 측정시 외부에서 변위 측정기로 전달되는 진동을 차단하고, 하우징의 단부에다 주파수 튜닝용 질량체를 가감하여 측정 주파수를 조절함으로써 절대 축 진동을 정밀하게 측정할 수 있는 진동 흡수체를 구비한 비접촉식 와전류 변위 측정기를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 기존의 절대 축 진동 측정 방식(Dual probe 방식)에 비하여 구조가 간단하면서도, 측정값의 계산을 필요로 함이 없이 측정기로부터 절대 축 진동값을 직접 얻을 수 있는 진동 흡수체를 구비한 비접촉식 와전류 변위 측정기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 낮은 저주파수 대역(10Hz 이하)에서도 진동을 정밀하게 감지할 수 있어 낮은 저주파수 대역(10Hz 이하)의 절대 진동 측정을 에러 없이 정밀하게 할 수 있는 진동 흡수체를 구비한 비접촉식 와전류 변위 측정기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 기존의 절대 축 진동 측정 방식(Dual probe 방식)에 비하여 위상측정 센서를 별도로 필요로 하지 않을 뿐만 아니라 두 진동 값을 합성하는 고가의 계산회로도 필요로 하지 않아 경제성이 탁월한 측정장치를 구현할 수 있는 진동 흡수체를 구비한 비접촉식 와전류 변위 측정기를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 진동 흡수체를 구비한 비접촉식 와전류 변위 측정기는 프로브 팁(10; Tip)과, 슬리브(20; Sleeve)와, 나사케이스(30)와, 어댑터(40; Adapter) 및, 너트(50)로 이루어져 하우징(60)에 장착되어 베어링 케이싱(70)에 설치되어 축 진동을 측정하는 비접촉식 와전류 변위 측정기에 있어서; 상기 하우징(60)의 상단부 중앙부에 나사공을 형성하여 나사공에 볼트(81)로 체결되는 주파수 튜닝용 질량체(80)와; 상기 베어링 케이싱(70)에 고정볼트로 고정되어 중심부에 상기 나사케이스(30)가 삽입 설치되는 진동 흡수체(90)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 회전기계의 축 진동을 측정할 때 사용하는 비접촉식 와전류 변위센서에 진동 흡수체를 내장 또는 외장으로 설치하여 변위 측정시 외부에서 변위 측정기로 전달되는 진동을 차단하고, 하우징의 단부에다 주파수 튜닝용 질량체를 가감하여 측정 주파수를 조절함으로써 절대 축 진동을 정밀하게 측정할 수 있고, 기존의 절대 축 진동 측정 방식(Dual probe 방식)에 비하여 구조가 간단하면서도, 측정값의 계산을 필요로 함이 없이 측정기로부터 절대 축 진동값을 직접 얻을 수 있으며, 낮은 저주파수 대역(10Hz 이하)에서도 진동을 정밀하게 감지할 수 있어 낮은 저주파수 대역(10Hz 이하)의 절대 진동 측정을 에러 없이 정밀하게 할 수 있을 뿐만 아니라 위상측정 센서와 두 진동 값을 합성하는 고가의 계산회로도 필요로 하지 않아 경제성이 탁월한 측정장치를 구현할 수 있는 각별한 장점이 있다.
도 1은 비접촉식 변위 변환기의 구성도,
도 2는 근접 프로브(Proximity Probe)의 설치 상태도,
도 3은 와전류 변위 프로브(Probe)의 감도조정 곡선,
도 4는 종래 비접촉식 와전류 변위 측정기의 구성도,
도 5는 종래 비접촉식 와전류 변위 측정기가 하우징에 장착된 모양을 나타낸 도면,
도 6은 진동 흡수기 외장형 본 발명 진동 흡수체를 구비한 비접촉식 와전류 변위 측정기의 구성을 나타낸 도면,
도 7은 진동 흡수기 내장형 본 발명 진동 흡수체를 구비한 비접촉식 와전류 변위 측정기의 구성을 나타낸 도면,
도 8은 감쇠비에 따른 진동 전달률을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 진동 흡수체를 구비한 비접촉식 와전류 변위 측정기의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 6은 진동 흡수체 외장형 본 발명 진동 흡수체를 구비한 비접촉식 와전류 변위 측정기의 구성을 나타낸 도면, 도 7은 진동 흡수체 내장형 본 발명 진동 흡수체를 구비한 비접촉식 와전류 변위 측정기의 구성을 나타낸 도면으로서, 본 발명 진동 흡수체를 구비한 비접촉식 와전류 변위 측정기는 프로브 팁(10; Probe Tip)과, 슬리브(20; Sleeve)와, 나사케이스(30)와, 어댑터(40; Adapter) 및, 너트(50)로 이루어져 하우징(60)에 장착되어 베어링 케이싱(70)에 설치되어 축 진동을 측정하는 비접촉식 와전류 변위 측정기에 있어서; 상기 하우징(60)의 상단부 중앙부에 나사공을 형성하여 나사공에 볼트(81)로 체결되는 주파수 튜닝용 질량체(80)와; 상기 베어링 케이싱(70)에 고정볼트로 고정되어 중심부에 상기 나사케이스(30)가 삽입 설치되는 진동 흡수체(90)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 주파수 튜닝용 질량체(80)는 중앙에 볼트공을 갖는 다수의 디스크상 판체로서, 볼트(81)로서 상기 하우징(60)의 상단부에 체결되는 수에 따라 주파수가 튜닝되는 것이다.
여기서 상기 주파수 튜닝용 질량체(80) 하나의 무게는 0.5kg ∼ 5kg 인 것을 바람직하게 사용할 수 있고, 상기 진동 흡수체(90)는 공기압식, 스프링식등 기존에 공지된 것을 사용하게 된다.
상기 진동 흡수체(90)는 베어링 케이싱(70)의 진동이 와전류 변위 측정기로 전달되지 않도록 베어링 케이싱(70)의 진동을 흡수하는 것으로 하부가 방사방향으로 연장되어 베어링 케이싱(70)과 결합되는 플랜지를 이루고, 플랜지에 고정볼트(91)가 삽입되어 설치되며, 중심부 상부에 상기 나사케이스(30)의 하부가 결합되어 있다.
또한, 진동 흡수체 내장형 본 발명 진동 흡수체를 구비한 비접촉식 와전류 변위 측정기는 프로브 팁(10; Tip)과, 슬리브(20; Sleeve)와, 나사케이스(30, 30')와, 어댑터(40; Adapter) 및, 너트(50)로 이루어져 하우징(60)에 장착되어 베어링 케이싱(70)에 설치되어 축 진동을 측정하는 비접촉식 와전류 변위 측정기에 있어서; 상기 슬리브(20; Sleeve)의 하단부에 용접으로 고정한 코일지지판(21)과; 상기 나사케이스(30')에 감겨 설치되는 코일 스프링(22)과; 상기 코일 스프링(22)의 하단부 상기 나사케이스(30')에 장착되는 코일 지지와셔(23)와; 상기 슬리브(20; Sleeve)의 하부에 설치되는 슬리브 나사부분(24) 및; 상기 슬리브 나사부분(24)의 하부에 체결되는 프로브 고정너트(25)로 구성되어 있다.
다음에는 상기한 바와 같이 구성된 본 발명 진동 흡수체를 구비한 비접촉식 와전류 변위 측정기의 작용을 상세하게 설명한다.
본 발명은 '비접촉식 와전류 변위 센서'로 전달되어 들어오는 외부진동을 차단하여 회전축의 절대 축 진동(ABS 진동)에 가까운 진동값을 측정하는 측정기이다.
외부에서 '비접촉식 와전류 변위 센서'로 전달되는 진동 전달률(T)은 다음의 수학식 1로 나타낼 수 있다.
Figure 112011060179470-pat00001
여기서 ω는 외부에서 전달되는 진동수이고, ωn 은 센서의 고유 진동수이다.
본 발명에서는 감쇄가 없으므로 감쇠비 = 0.01 이하로 보고, 진동수 비 υ = ω/ωn 일때 υ = 이면, 전달률 T = 1이 되고, υ ≥ 3.3이면 전달률은 10% 이하로 감소하게 된다.
즉, 외부에서 전달되어 센서로 들어오는 진동보다 진동수 비가 1/3 이하인 진동 흡수기를 장착한 센서는 외부 진동의 90%가 차단되어 절대 축 진동 값에 가깝게 된다(도 8 참조).
이와 같은 원리를 이용하여 실용적으로 진동을 차단할 수 있는 전달률 ≤ 10% 이하인 진동 흡수기를 기성품인 "비접촉식 와전류 변위 측정센서"에 내장하거나 외장형으로 조립하여 외부 진동의 영향을 최소화 하여 회전축의 ABS 진동을 측정할 수 있다.
본 발명 진동 흡수체 외장형은 기존 비접촉식 센서 조립체와 베어링 케이싱(70) 사이에 진동 흡수체(90)를 삽입하여 조립한다.
이렇게 하면, 본 발명 비접촉식 와전류 변위 센서는 축 진동을 측정하고, 베어링 케이싱(70)을 통하여 센서에 전달되는 외부 진동은 진동 흡수체(90)에서 차단하여 축의 절대 진동을 측정할 수 있게 된다.
베어링 케이싱(70)을 통하여 전달되는 외부 진동 주파수를 고려하여 진동 흡수체(90)를 선택한다. 회전체가 3600rpm 일 경우 베어링 케이싱(70)으로 전달되는 진동은 대부분 60Hz 이므로 진동 흡수체의 고유 주파수를 약 20Hz 이하를 선택하면 진동은 90% 이상 차단이 된다.
비접촉식 센서 조립체의 상부 케이블 단자 하우징 위에 주파수 튜닝용 질량체(80)를 장착할 수 있게 함으로써 센서 조립체의 고유 주파수는 수학식 2로 표현된다.
Figure 112011060179470-pat00002
질량을 증가시키면, 고유주파수가 낮아지는 효과가 있으므로 필요에 따라 질량체를 부가하여 센서 조립체의 고유 주파수를 낮게 조절할 수 있으며, 이부 진동은 더 많이 차단된다.
보통 센서 조립체 전체 질량은 1kg 이하이므로 0.5kg ∼ 5kg의 질량 부가로 주파수 조절 효과를 충분히 나타낼 수 있다.
또한 본 발명 진동 흡수체 내장형 본 발명 진동 흡수체를 구비한 비접촉식 와전류 변위 측정기는 회전축의 진동을 측정하며, 베어링 케이싱(70)을 통하여 들어오는 외부 진동은 내부에 장착된 코일 스프링(22)이 흡수하게 되어 비접촉식 센서로 진동이 전달되는 것을 차단한다.
베어링 케이싱(700을 통하여 전달되는 외부 진동 주파수를 고려하여 코일 스프링(22)을 선택한다. 회전체가 1800rpm 일 경우 베어링 케이싱(70)으로 전달되는 진동은 대부분 30Hz 이므로 코일 스프링(22)의 고유 주파수가 10Hz 이하 제품을 선택하면 외부 진동은 90% 이상 차단된다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시예로서 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.
10 : 프로브 팁(Probe Tip) 20 : 슬리브(Sleeve)
21 : 코일지지판 22 : 코일 스프링
23 : 코일 지지와셔 24 : 슬리브 나사부분
25 : 프로브 고정너트 30 : 나사케이스
40 : 어댑터(Adapter) 50 : 너트
60 : 하우징 70 : 베어링 케이싱
80 : 주파수 튜닝용 질량체 81 : 볼트
90 : 진동 흡수체 91 : 고정볼트

Claims (4)

  1. 프로브 팁(10; Tip)과, 슬리브(20; Sleeve)와, 나사케이스(30)와, 어댑터(40; Adapter) 및, 너트(50)로 이루어져 하우징(60)에 장착되어 베어링 케이싱(70)에 설치되어 축 진동을 측정하는 비접촉식 와전류 변위 측정기에 있어서;
    상기 하우징(60)의 상단부 중앙부에 나사공을 형성하여 나사공에 볼트(81)로 체결되는 주파수 튜닝용 질량체(80)와; 상기 베어링 케이싱(70)에 고정볼트로 고정되어 중심부에 상기 나사케이스(30)가 삽입 설치되는 진동 흡수체(90)를 구비하여 진동 흡수체 외장형을 이루는 것을 특징으로 하는 진동 흡수기를 장착한 비접촉식 와전류 변위 측정기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 주파수 튜닝용 질량체(80)는 중앙에 볼트공을 갖는 다수의 디스크상 판체로서, 볼트(81)로서 상기 하우징(60)의 상단부에 체결되는 수에 따라 주파수가 튜닝되는 것을 특징으로 하는 진동 흡수기를 장착한 비접촉식 와전류 변위 측정기.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 진동 흡수체(90)는 베어링 케이싱(70)의 진동이 와전류 변위 측정기로 전달되지 않도록 베어링 케이싱(70)의 진동을 흡수하는 것으로 하부가 방사방향으로 연장되어 베어링 케이싱(70)과 결합되는 플랜지를 이루고, 플랜지에 고정볼트(91)가 삽입되어 설치되며, 중심부 상부에 상기 나사케이스(30)의 하부가 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 흡수기를 장착한 비접촉식 와전류 변위 측정기.
  4. 프로브 팁(10; Tip)과, 슬리브(20; Sleeve)와, 나사케이스(30, 30')와, 어댑터(40; Adapter) 및, 너트(50)로 이루어져 하우징(60)에 장착되어 베어링 케이싱(70)에 설치되어 축 진동을 측정하는 비접촉식 와전류 변위 측정기에 있어서;
    상기 슬리브(20; Sleeve)의 하단부에 용접으로 고정한 코일지지판(21)과; 상기 나사케이스(30')에 감겨 설치되는 코일 스프링(22)과; 상기 코일 스프링(22)의 하단부 상기 나사케이스(30')에 장착되는 코일 지지와셔(23)와; 상기 슬리브(20; Sleeve)의 하부에 설치되는 슬리브 나사부분(24) 및; 상기 슬리브 나사부분(24)의 하부에 체결되는 프로브 고정너트(25)로 구성되어 진동 흡수체 내장형을 이루는 것을 특징으로 하는 진동 흡수기를 장착한 비접촉식 와전류 변위 측정기.

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