무선 진동센서 SVT-A, 원시 파형으로 엔벨로프 분석까지

 

경보만 필요한 지점이라면 실효값(RMS) 추세를 보내는 무선 진동센서로 충분합니다. 베어링이나 기어 결함처럼 주파수를 봐야 원인을 찾을 수 있는 회전설비는 사정이 다릅니다. 센서가 3축 원시 파형(RAW DATA)을 그대로 보내야 분석이 이어집니다. BROADSENS SVT-A 계열이 그 역할을 맡는 센서입니다.

유센스는 내부 시험설비에 SVT-200A 4개를 붙여 5분마다 측정했습니다. 한 번 측정할 때 3.2 kHz 샘플링으로 8,048점, 약 2.5초 분량을 받았습니다. 이 파형으로 엔벨로프 스펙트럼까지 계산했습니다.

A 계열과 V 계열의 차이

두 계열의 차이는 계산 위치입니다. V 계열은 센서 안에서 값을 계산해 숫자만 보냅니다. A 계열은 파형을 통째로 보내 게이트웨이에서 계산합니다.

항목	SVT-A	SVT-V
전송 데이터	3축 원시 파형	실효값·온도(센서 내부 계산)
계산 위치	게이트웨이	센서 내부
상위 시스템 연동	MQTT	Modbus TCP·MQTT
적합한 지점	주파수·엔벨로프 분석이 필요한 곳	지점 수가 많은 상시 추세 감시

모델명 숫자 200·300·400은 측정 범위를 뜻합니다. 큰 진동이 나는 설비일수록 숫자가 큰 모델을 씁니다. LA는 장거리형 SVT-L 중 A 계열 기능을 갖춘 모델로 철골이 많아 전파가 막히거나 게이트웨이에서 먼 곳에 둡니다.

무선 통신은 2.4 GHz 대역 BROADSENS 독자 저전력 방식입니다. 장애물과 배치에 따라 거리가 달라지므로 현장 설치 기준 50 m 내외로 제안합니다.

GU300 게이트웨이 한 대에 SVT-A 60대

파형 전송은 데이터 양이 많습니다. 그래서 게이트웨이 한 대가 몇 대를 어떤 순서로 받을지부터 정합니다.

1. 그룹 구성 → 센서 6대를 한 그룹으로 묶습니다. 같은 그룹은 같은 회차에 측정합니다.
2. 순차 측정 → 그룹을 번갈아 돌리는 방식으로 게이트웨이 한 대가 SVT-A를 최대 60대까지 받습니다.
3. 측정 주기 → 설비가 도는 패턴을 보고 회차 간격을 잡습니다. 내부 시험 간격은 5분이었습니다.
4. 저장·연동 → 받은 파형의 기본 보관 기간은 6개월이며 게이트웨이 내부 데이터베이스에 쌓입니다. 상위 시스템으로는 MQTT로 보냅니다. 고속 대용량 데이터라 Modbus 출력은 두지 않습니다.

상시 모니터링과 포터블 계측

센서와 게이트웨이 구성은 같고 운용 방식만 둘로 나뉩니다.

항목	상시 모니터링	포터블 계측
설치	게이트웨이 현장 고정, 센서 설비 부착	장비를 들고 가 필요한 기간에만 부착
측정	정한 주기로 자동 측정, 추세 누적	점검·시운전·이상 확인 시점에 집중 측정
대상	멈추면 손실이 큰 중요 설비	여러 현장과 설비를 순회 확인
결과 확인	게이트웨이 화면의 추세와 경보	같은 화면의 회차별 파형과 분석

포터블 계측은 배선 공사가 없어 붙이고 떼는 시간이 짧습니다. 주행하는 천장크레인 차륜 베어링에도 센서를 달아 주행 구간을 측정한 적이 있습니다. 포터블로 먼저 상태를 본 뒤 필요한 설비만 상시 모니터링으로 전환하는 운용도 가능합니다.

게이트웨이 내장 소프트웨어, 설치 없이 네트워크로 확인

PC 쪽 설치 작업은 없습니다. 분석 프로그램이 게이트웨이 본체에 들어가 있기 때문입니다. 같은 네트워크에 연결된 PC나 태블릿의 웹 브라우저에 게이트웨이 주소를 넣으면 측정 결과와 분석 화면이 열립니다. 인터넷 연결 없이 사내망 안에서만 동작하므로 외부 접속을 막은 공장 네트워크에도 둘 수 있습니다.

시험설비 4대의 측정 결과 화면

항목	값
센서	SVT-200A 4개, 시험설비 부착
측정 주기	5분
샘플링	3.2 kHz
데이터	8,048점, 1회 약 2.5초
분석	엔벨로프 포함 신호처리

한 회차가 끝날 때마다 화면 아래로 결과가 쌓입니다. 맨 위 센서별 요약에서 시작해 회차 추세와 분석 설정을 지나면 주파수 분석, 엔벨로프 스펙트럼, 시간 파형이 차례로 놓입니다. 파일을 내려받아 다른 프로그램으로 옮길 필요가 없습니다.

센서별 요약 칸은 가속도 실효값, 속도 실효값, 온도를 보여 줍니다. 크게 쓴 숫자는 3축 합성값, 그 아래 작은 숫자는 축별 값입니다.

요약 화면의 Z축 값 0.99 g는 중력입니다. 센서를 수평으로 붙이면 1 g가 한 축에 실립니다. 같은 구간에서 중력 성분 제거 옵션을 켜면 Z축은 0.0136 g로 떨어집니다. 원시 파형을 다룰 때는 이 차이를 알고 숫자를 봐야 합니다.

회차 추세에서 원인 분석으로

추세 그래프에는 회차마다 점이 하나씩 찍힙니다. 그래프에 띄울 항목은 온도·가속도 실효값·속도 실효값 가운데 사용자가 선택합니다. 값이 튄 점을 누르면 그 회차의 파형과 주파수 성분이 바로 아래에 열립니다. 숫자만 남는 V 계열은 추세 확인에서 멈춥니다. A 계열은 그 회차 파형이 남아 있어 원인을 따라갈 수 있습니다.

주파수 분석 화면에는 하모닉 마커가 있습니다. 축 회전 주파수를 넣으면 1X~20X 위치가 표시되어 회전과 맞물리는 성분을 곧바로 찾습니다. 단위는 g, mm/s, µm 중에 선택합니다. 속도와 변위 변환은 주파수 영역에서 처리합니다. 파형을 시간 축에서 바로 적분하는 방식은 저주파 오차가 쌓이는 문제가 있어 쓰지 않습니다.

엔벨로프 스펙트럼과 필터 대역

베어링 결함이 만드는 짧은 충격은 일반 스펙트럼에서 잘 보이지 않습니다. 엔벨로프 스펙트럼은 고주파 충격의 반복 주기를 꺼내 결함 주파수를 보여 줍니다. 계산 전에 필터로 분석 대역을 정합니다.

필터	분석 대역
필터 없음	0 ~ 1,632 Hz (전대역)
고역통과 500 Hz	500 ~ 1,632 Hz
대역통과 500 ~ 1,500 Hz	500 ~ 1,500 Hz

Post Processing으로 충격 구간 재분석

충격이 섞인 부분을 시간 파형 위에서 드래그로 잘라 내면 잘라 낸 구간만을 대상으로 파라미터 표와 주파수 분석이 새로 계산됩니다. 예시는 1.00 ~ 1.25초 구간에 500 Hz 고역통과 8차 필터를 건 결과입니다. 표 위에는 3,264 ~ 4,080 샘플, 816점, 0.25초라는 계산 조건이 그대로 찍힙니다. 전체 회차 값과 숫자가 다른 것은 구간과 필터를 동시에 바꿨기 때문입니다. 표본이 적어 통계가 불안정한 구간에는 표본 부족 표시가 뜹니다.

파라미터는 11종으로, 충격성은 크레스트 팩터와 첨도로 판단합니다. 설비 진동 등급은 ISO 10816 구역에 속도 실효값의 축별 최댓값을 대어 봅니다. ISO 구역 경계는 방향별로 측정한 설비 자료를 바탕으로 정해졌습니다. 3축을 합친 값을 대면 등급이 실제보다 나쁘게 나옵니다. 설비 등급을 모르면 등급 칸은 비우고 값만 보고합니다.

자주 받는 문의

SVT-A와 SVT-V 혼용
한 게이트웨이에 두 계열을 섞어 씁니다. 지점 수가 많은 곳은 SVT-V로 추세를 받습니다. 베어링·기어처럼 원인 분석이 필요한 지점에만 SVT-A를 둡니다. SVT-A는 게이트웨이당 최대 60대입니다.

분석 프로그램 설치
필요 없습니다. 게이트웨이에 들어 있는 소프트웨어를 같은 네트워크의 웹 브라우저로 엽니다.

배터리 수명
파형 전송형이라 측정 주기와 회차 길이에 따라 수명이 달라집니다. 운전 시간과 분석에 필요한 간격을 알려 주시면 측정 주기를 먼저 잡고 그에 따른 예상 수명을 계산해 드립니다.