1. 진동 평가의 목적

진동평가를 위한 한계치(limits), 허용치 또는 등급(level)과 같은 기준을 정하는 주된 목적은

(1) 기계상태의 동적인 원활함을 대표하고, 평가에 용이

(2) 기계설비의 진동품질을 평가하는 승인시험(acceptances testing)을 공통의 기준에서 수행 가능. 공장 시운전시와 현장설치 후, 사용 회전속도에서의 진동치에 대한 한계치와 등급을 표시함으 로서 제작자가 사용자에 제품을 인도 시에 유용

(3) 운전중인 기계들의 상태감시(condition monitoring) 수단으로 유용

․양호한 운전상태로부터의 이탈정도를 표시

․기계의 연속운전에 대한 가부판단을 용이

․향후 운전지침 표시 및 판단의 지표

․기계의 분해점검시기를 결정하는 지표

등에 있다. 즉, 미리 결정된 기준과 측정된 진동치를 비교․검토하여, 기계설비의 상태를 판정하는 자료로 유용하게 이용될 수 있다.

2. 진동 평가규격의 특징 및 최근 경향

진동의 크기는 기계의 사양, 종류, 형식 및 사용목적에 따라 각각 다르며, 또한 진동크기는 동일 도면, 동일 가공기계로 제작하여도 각각 다르게 된다. 따라서 개개의 기계(예로, 증기터빈, 압축기, 펌프 등)에 따라 별도의 진동 한계치가 필요하게 된다. 그러나 일 예로, 동일한 펌프에서도 형식이나 구조에 따라 각각 한계치가 다르므로 일괄적으로 규정하기에는 어려움이 따른다. 그러므로 규격의 진동한계치 또는 기준치를 참조하여, 각 기계에 대한 정상, 이상의 판별기준을 설정할 필요가 있다.

최근 오랜 경험에 따라 사고의 조기발견, 판단의 정도향상 및 2차 피해의 방지에는 진동변위에 의한 축진동(shaft vibration)의 계측이 베어링하우징에서 측정된 진동가속도보다 유리함이 입증되고 있고, 또한 축진동에 대한 계측신뢰성의 향상으로 광범위한 기계진동 평가에 이용이 가능하게 되었다. 축진동에 의한 평가경험은 유럽에 비해 미국이 풍부하고, API규격에 널리 채용되고 있다. 이러한 배경으로 ISO에서 처음으로 체계적인 축진동 평가규격 ISO 7919를 제정하고, 이 규격의 체계에 맞추어 베어링 진동도 대폭 개정하여 ISO 10816규격을 제정하게 되었다. 아울러 WTO발효 이후 현재 각국의 국가규격을 국제규격에 통합하려는 노력이 계속되고 있고, 우리나라를 비롯하여 선진국에서는 ISO, IEC 등의 국제규격을 번안하여 국가규격으로 제정토록 되어 가는 추세이다.

3. 진동측정 및 평가척도

현재로는 베어링에서 측정된 베어링진동(bearing vibration) 또는 베어링이나 그 부근에서 측정된 축진동(shaft vibration)이 판정을 위한 신뢰할 수 있는 진동데이터이고, 따라서 기계진동을 대표하여 측정하는 것이 일반적이다. 이 외에 측정이 가능한 부분도 있으나, 기계구조에 의해 제약을 받고 일반성이 결핍된다. 베어링 부분의 진동으로 기계의 모든 부분의 진동상태를 파악할 수 있는 것은 아니지만, 많은 부분에서의 측정을 의무화하거나 한정된 부분의 측정으로 이외의 다른 부분에 대한 상태를 추정하는 방법까지 규정하는 것은 규격의 내용을 복잡하게 하고, 그 결과 실용상 부적절한 것으로 되기 쉽다. 표 1은 베어링진동과 축진동의 특징을 비교한 것이다.

규격은 공통적으로 일반성이 있는 평가가 가능하여야 한다. 그러므로 대부분의 경우, 적절한 판단이 가능하다면, 규격은 가능한 한 단순한 형태로 그리고 측정도 용이한 것이 바람직하다.

3.1 베어링 진동과 축 진동

베어링은 회전체(rotor)를 지지하고, 반력(reaction force)을 직접 받으므로 고장율이 비교적 높은 기계요소이다. 그리고 구조는 대부분의 경우 매우 유사하다. 이러한 특징을 가지는 베어링 부분에서의 진동측정은 평가의 목적에 적합하고 측정이 용이한 면도 있어서 오래 전부터 베어링진동에 기초한 많은 규격이 제안되어 왔고, 또한 많은 측정 데이터가 축적되어 있어 폭넓게 세계적으로 이용되어 왔다. 이 기준의 특징은 진동의 척도로서 진동속도의 실효값(rms; root mean square)인 진동 심각도(vibration severity)가 사용된다. 이는 진동의 평가가 보다 쉽고 정확하게 이루어질 수 있기 때문이다.

                                  표 1 베어링 진동과 축 진동 측정의 비교