فهم التحليل الطيفي

1. التعريف: ما هو التحليل الطيفي؟

التحليل الطيفي هي عملية أخذ إشارة معقدة، مثل شكل موجة الوقت من مستشعر اهتزاز، وتحليلها إلى مكوناتها الترددية الفردية. الهدف الأساسي من التحليل الطيفي هو تحويل الإشارة من المجال الزمني (سعة المشاهدة مقابل الزمن) إلى المجال الترددي (سعة المشاهدة مقابل التردد).

إن ناتج هذه العملية هو نطاق (الجمع: أطياف)، وهو رسم بياني يوضح سعة الاهتزاز عند كل تردد محدد. يُعد التحليل الطيفي التقنية الأساسية والفعالة في تشخيص الاهتزاز، حيث يسمح للمحلل بتحديد التوقيعات الترددية الفريدة المرتبطة بأعطال الآلات المختلفة.

2. دور تحويل فورييه السريع (FFT)

أصبح التحليل الطيفي الحديث ممكنًا بفضل خوارزمية عالية الكفاءة تسمى تحويل فورييه السريع (FFT). FFT هو إجراء رياضي يتم برمجته في كل نظام رقمي محلل الاهتزازاتيأخذ بيانات شكل الموجة الزمنية الرقمية كمدخل له وينتج طيف التردد كمخرج له.

تسمح تقنية تحويل فورييه السريع (FFT) بعرض إشارة معقدة وفوضوية ظاهريًا، والتي يصعب تفسيرها في مجال الوقت، على أنها سلسلة واضحة من ذروات التردد المتميزة في مجال التردد.

3. القوة التشخيصية للطيف

تكمن فعالية التحليل الطيفي في أن المشاكل الميكانيكية والكهربائية المختلفة في الآلات الدوارة تُولّد اهتزازات بترددات مميزة ومتوقعة. بفحص الطيف، يستطيع المحلل تشخيص السبب الجذري للمشكلة عن طريق مطابقة ترددات القمم مع نمط عطل معروف.

وتشمل الأمثلة الشائعة ما يلي:

• ذروة كبيرة عند 1X سرعة الجري يشير في كثير من الأحيان عدم التوازن.
• إن الذروة الكبيرة عند سرعة تشغيل 2X هي علامة كلاسيكية على عدم المحاذاة.
• يمكن أن تشير سلسلة من القمم عند مضاعفات غير صحيحة لسرعة الجري إلى عيوب المحمل.
• ذروة عالية السعة عند تردد شبكة التروس (GMF) مع أشرطة جانبية يشير إلى عيوب التروس.
• يمكن أن يشير الذروة عند 2X تردد الخط الكهربائي إلى وجود مشكلة في الجزء الثابت للمحرك.

4. المعلمات الرئيسية في التحليل الطيفي

للحصول على طيف مفيد، يجب على المحلل تحديد العديد من المعلمات الرئيسية:

• Fmax (التردد الأقصى): هذا هو أعلى تردد سيتم تضمينه في الطيف. يجب ضبطه على مستوى عالٍ بما يكفي لالتقاط ترددات الأعطال المشتبه بها (مثل الترددات العالية لمشاكل التروس).
• الدقة (خطوط الدقة): يُحدد هذا مستوى التفاصيل في الطيف. كلما زاد عدد الخطوط، زادت دقة التردد، مما يُمكّن المُحلِّل من التمييز بين ذروتي تردد متقاربتين جدًا. يُعدّ هذا أمرًا بالغ الأهمية لتحديد النطاقات الجانبية في تحليل علبة التروس.
• المتوسط: للحصول على طيف واضح ومستقر، يأخذ المحلل لقطات متعددة من البيانات ويحسب متوسطها معًا. هذا يُزيل الضوضاء العشوائية ويوفر تمثيلًا أكثر دقة للاهتزاز الحقيقي في الحالة المستقرة.
• النوافذ: يتم تطبيق دالة رياضية (مثل نافذة هانينج) على البيانات لمنع حدوث خطأ في المعالجة يسمى تسرب طيفي، مما قد يؤدي إلى تشويه سعات وأشكال قمم التردد.

في الأساس، يعد التحليل الطيفي جوهر تشخيص الاهتزازات الحديثة، حيث يوفر رؤية واضحة "بأشعة إكس" للقوى والحركات التي تحدث داخل الجهاز.

← العودة إلى الفهرس الرئيسي