상태모니터링 측정시 적절한 센서의 선택(진동센서를 중심으로)

상태를 모니터링하여 메인트넌스(유지보수)를 효율적으로 수행하고 안전 고장을 줄이고 고장시점을 예측하는 목적으로 사용되는 시스템(Online, Offline)에는 반드시 상태를 관찰하는 센서를 선택해야 한다. 이러한 물리적인 특성을 전기적인 양으로 변환하는 변환기(Transducer, 센서)에는 온도센서, 압력센서, 힘센서, 유량센서, 위치센서, 초음파센서, 전류센서 등 여러 가지가 있지만 그 중에서도 진동센서는 가장 많은 정보를 포함하고 있으므로 매우 중요하며 자체의 안정 또는 이상 상태를 확인할 수 있는 오감(눈, 코, 입, 촉감, 맛)의 역할을 하는 첫 번째 게이트로 볼 수 있다. 따라서 이 센서의 선택을 적정하게 하지 못하면 상태를 대변할 수 없을 뿐만 아니라 알람의 설정도 오류가 있으므로 필요없고 중요한 값을 신뢰할 수 없는 무용지물의 시스템이 된다.

상태모니터링용 진동센서의 선택시 고려사항

진동센서의 설치위치와 방향 그리고 설비방법도 중요하지만 우선 센서의 선택이 너무나 중요하다. 감시하는 대상에 따라서 센서를 선택하는 것이 기본이나 기타 고려사항을 살펴보면 다음과 같이 정리할 수 있다.

1. 고속 대형의 Critical한 설비가 아니며 분해조립이 잦고 중간주파수를 충분히 담고 있으며 하우징을 측정하는 방식의 자석 부착식 가속도센서를 선택하면 편리하다.

2. 대정비기간에 분해조립을 하거나 센서의 재설치가 빈번하지 않은 경우, 특히 축(shaft)거동을 직접 비접촉으로 측정하려면 Proximity probe를 사용하고 이 때 케이블의 고정이나 초기셋팅(gap voltage)에 특히 주의하여야 한다.

3. 평가해야 하는 단위에 따라서 적절한 센서를 선택할때 변위를 측정해야 한다면 변위센서로, 가속도나 속도를 측정해야 한다면 가속도센서를 선택하는 것이 최적이다.

4. 가속도센서를 선택하였다면, 감시해야 하는 대상의 주요주파수를 가장 잘 측정할 수 있는 센서를 선택한다. 주요 관찰 주파수가 500Hz이하일 경우 진동센서는 감도가 우수한 것으로 1000Hz이상일 경우에는 고유주파수가 높은 것으로 설치하여 센서의 측정한계와 오류의 원인을 제거한다.

5. 산업용센서가 아닌 연구시험용센서를 사용한다면 대부분 센서바닥이 Isolated되어 있지 않으므로 전기적roof노이즈에 주의하여야 한다. 시스템의 신호안정성은 항상 나타나는 어려운 문제이다.

6. 유지보수를 위해서 가격대와 설치용이성을 고려한다. 가격이 너무 고가인 센서라면 재설치를 포기할 수도 있다. 일반적으로 제조사에서 보장하는 가속도센서의 MTBF(평균고장간격)는 축(axis)당 1년이다. 너무 큰 센서는 감도는 좋으나 고주파 측정이 좋지 않다.

7. 센서는 감도에 맞는 값을 계속 출력하는지를 정기적으로 검정하는 것이 좋다. 특히 변위센서는 2년에 1회는 probe표면을 클리닝하거나 교체하는 것을 추천하고 있다.

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