회전속도의 측정

회전기계는 원동기(모터, 터빈, 내연기관)로 인한 회전력(힘)을 이용하여 다양한 방식으로 활용되고 있다. 회전기계의 성능과 규격은 회전수와 관련되어 있는데 주로 유체용량, 플랜트내 공급동력, 전원, 설계 등과 더불어 회전수는 반드시 알고 있어야 하는 정보이다. 그래서 원동기에는 RPM(분당회전수)이 직접 표기되어 있다. 진동을 이용한 설비진단에도 물론 회전수 정보가 필수적이다. 단일 회전수로 구동되는 설비는 원동기에 적힌 정격회전수로 현재의 회전주파수를 추측할 수가 있으나 가변속 설비 및 수송기계(철도, 자동차, 철강, 항공)와 공작기계 등에서는 현재의 회전수(RPM, Hz)를 직접 측정할 수 있어야 이후의 분석이 가능하다.

Encorder, RPM센서, Tachometer, key phasor

회전수를 측정하는 방법을 부르는 센서의 명칭은 Encorder, RPM센서, Tachometer, key phasor등으로 부르고 검색할 수 있다.

우선, 자동제어, 생산현장에서 가장 많이 사용되는 ‘encorder’는 회전시 회전수와 회전자의 위치(phase)를 파악하여 문개폐, 개폐정도, 생산속도, 제어방향과 수준등을 파악할 때 사용하며 대체로 작고 다양한 형태와 다양한 정밀도를 산출한다.

RPM센서는 반복 정보가 필요한 회전하는 기계요소 표면에 반사판을 부착하여 적외선과 반사광의 횟수로 voltage가 발생하는 pulse의 회수를 읽는 원리이며 다른말로 ‘tachometer’라고 부르기도 한다. 대체로 정밀도가 그렇게 높지는 않고 광신호가 송수신가능한 깨끗한 지역에 설치하며 설비진단 진동분석을 위해 설치가 간편하고 가격이 저렴하여 필요한 정보의 취득, 전원의 적용편리성에서 회전수를 진동신호와 같이 취득하는 방법으로 가장 많이 사용된다.

반사판이 불리한 밝은 현장, 지저분한 현장이라면, 정밀도가 높고 내구성이 좋은 센서를 원한다면 ‘proximity probe type, KEY phaser’를 사용하면 된다. 이 것은 ‘eddy current’의 원리를 이용한 것으로 초기설치를 감수하고 회전체가 도체라면 최고의 방법으로 볼 수 있다.

이러한 최전수 측정센서들을 이용하여 회전수를 산출하면 그 결과를 이용하여 타공정에 이용되는데 생산량, 부하율, 이동상태 등으로 활용되는 것이 그 예이며 분석용으로 사용되는때는 진동설비진단에서 ‘1xTS, 1xRPM’등으로 기준 회전수로 이용하여 ‘기계의 질량불평형(Imbalance), 축정렬불량(Misalignment), 기계적이완(Mechenical looseness)’등의 진단의 결과를 산출할 수 있는 것이다.

그런데 경험상 여기서 회전수센서의 사용에 주의할 사항이 있는데 설치와 신호의 셋팅에서 매우 정확히 확인하여야 한다. 왜냐하면 대체로 pulse 데이터를 신호로 사용하는데 세심한 조절이 필요하고 설비의 재가동이 어려운 현장이라면 자칫 회전수의 취득오류로 인해서 이 것에 trigger가 설정된 진동신호나 압력 및 온도신호의 취득장치까지 연이어 전혀 시동도 못할 수도 있기 때문이다.

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