Разбиране на интегрирането във вибрационния анализ

Устройства

Преносим балансьор и виброанализатор Balanset-1A

$2,336.95 Първоначалната цена беше: $2,336.95.$2,011.55Текущата цена е: $2,011.55.

Части

Сензор за вибрации

$106.49 Първоначалната цена беше: $106.49.$82.83Текущата цена е: $82.83.

Части

Оптичен сензор (лазерен тахометър)

$146.72 Първоначалната цена беше: $146.72.$106.49Текущата цена е: $106.49.

Устройства

Balanset-4

$8,049.74

Части

Магнитна стойка с размер 60 kgf

$54.43

Части

Рефлективна лента

$11.83

Устройства

Динамичен балансьор "Balanset-1A" OEM

$2,052.96 Първоначалната цена беше: $2,052.96.$1,774.90Текущата цена е: $1,774.90.

Определение: Какво е интеграция?

Интеграция в вибрация Анализът е математическият процес на преобразуване на измерванията на вибрациите от един параметър в друг чрез извършване на интегриране във времевата област или деление на честотата в честотната област. Най-често интегрирането преобразува ускорение (измерено чрез акселерометри) до скорост, или скоростта до изместване. Тъй като ускорението, скоростта и преместването са свързани чрез математически анализ (скорост = ∫ускорение dt; преместване = ∫скорост dt), интегрирането позволява изразяване на вибрациите в най-подходящия параметър за приложението и честотния диапазон.

Интеграцията е от съществено значение, защото различните параметри на вибрациите са оптимални за различни цели: ускорение за високочестотен анализ (дефекти на лагери), скорост за общо състояние на машините (ISO стандарти) и изместване за нискоскоростно оборудване и оценка на хлабините.

Математически зависимости

Интеграция във времевата област

• Скорост от ускорение: v(t) = ∫ a(t) dt
• Изместване от скоростта: d(t) = ∫ v(t) dt
• Изместване от ускорение: d(t) = ∫∫ a(t) dt dt (двойна интеграция)

Интеграция в честотната област

По-просто в честотната област:

• Скорост от ускорение: V(f) = A(f) / (2πf)
• Изместване от скоростта: D(f) = V(f) / (2πf)
• Резултат: Деление на честота, следователно ниските честоти се усилват, а високите се намаляват

Защо е необходима интеграция

Ограничения на сензора

• Акселерометрите са най-универсалните и често срещани сензори
• Но ускорението не винаги е най-добрият параметър за анализ
• Интеграцията позволява използването на акселерометър за всички типове параметри
• По-икономичен от множество видове сензори

Избор на параметър по честота

• Висока честота (>1000 Hz): Най-добро ускорение (дефекти на лагерите)
• Средна честота (10-1000 Hz): Най-добра скорост (общо машиностроене, ISO стандарти)
• Ниска честота (< 10 Hz): Най-добро изместване (оборудване за ниска скорост, хлабини)
• Интеграция: Позволява използване на оптимален параметър за всеки честотен диапазон

Стандартни изисквания

• ISO 20816 определя RMS скоростта
• Ако измервате ускорение, трябва да интегрирате със скоростта
• Измерванията на сондата за близост в изместването трябва да се преобразуват за сравнение на скоростта

Предизвикателства пред интеграцията

Нискочестотен дрейф

Основният проблем с интеграцията:

• Всяко постояннотоково отместване или много нискочестотен компонент
• Интегрирането усилва ниските честоти (деление на малки числа)
• Създава огромни нискочестотни грешки
• Сигналът “се отклонява” извън мащаба
• Решение: Високочестотен филтър преди интегриране (обикновено граничен диапазон 2-10 Hz)

Усилване на шума

• Интегрирането е 1/f операция (усилва ниските честоти)
• Нискочестотният шум се усилва повече от сигнала
• Може да влоши съотношението сигнал/шум
• Решение: Филтриране на шума преди интегриране

Грешки при двойно интегриране на съединения

• Ускорението до изместване изисква двойно интегриране
• Грешките се множат
• Много чувствителен към DC отместване и нискочестотен шум
• Агресивно високочестотно филтриране е от съществено значение (типично 10-20 Hz)

Правилна процедура за интеграция

Единична интеграция (Ускорение до скорост)

1. Придобиване на сигнал: Събиране на данни за ускорение с адекватна честота на дискретизация
2. Премахване на постоянен ток: Премахнете всяко DC отместване
3. Високочестотен филтър: Приложете HPF при 2-10 Hz, за да премахнете дрейфа
4. Интегриране: Извършете интегриране (деление на 2πf в честотната област)
5. Проверете: Проверете резултата за разумни стойности и липса на отклонение

Двойна интеграция (Ускорение до Изместване)

1. Агресивен HPF: Гранична честота 10-20 Hz (по-висока от единична интеграция)
2. Първа интеграция: Ускорение → скорост
3. Проверете междинния: Проверете резултата от скоростта
4. Втора интеграция: Скорост → изместване
5. Окончателна проверка: Потвърдете разумното изместване

Честотна област срещу времева област

Интеграция в честотната област (за предпочитане)

• Метод: FFT → деление на 2πf → обратно FFT
• Предимства: Просто, без кумулативни грешки, лесно за прилагане филтриране
• Внедряване: Стандарт в съвременните анализатори
• Резултат: Чиста, точна интеграция

Интеграция във времевата област

• Метод: Числено интегриране (трапецовидно правило, правило на Симпсън)
• Предизвикателства: Кумулативни грешки, дрейф, по-сложно филтриране
• Употреба: Когато честотната област не е практична

Практически приложения

Съответствие със стандартите

• Преобразувайте измерванията на акселерометъра в скорост за сравнение по ISO 20816
• Преобразуване на изместването на сондата за близост в скорост
• Осигурява последователно сравнение между различните типове сензори

Нискоскоростни машини

• При ниски скорости (< 500 об/мин), ускорението и скоростта стават малки
• По-смислено изместване
• Интегриране на ускорението спрямо преместването за анализ

Многопараметричен анализ

• Вижте една и съща вибрация като ускорение, скорост И изместване
• Всеки параметър набляга на различни честотни диапазони
• Цялостно разбиране на вибрационните характеристики

Често срещани грешки

Интеграция без филтриране

• Резултат от дрейф и грешки
• Неизползваеми стойности на изместване
• Винаги използвайте високочестотен филтър преди интегриране

Грешна гранична честота

• Твърде ниско: проблеми с отклонението
• Твърде високо: премахнати са валидни ниски честоти
• Трябва да се балансира предотвратяването на дрейф спрямо запазването на сигнала

Сравняване на смесени параметри

• Не сравнявайте ускорението директно със скоростта
• Преобразуване в същия параметър преди сравнение
• Честотното съдържание влияе върху това кой параметър показва по-високи стойности

Интегрирането е фундаментална операция за обработка на сигнали при вибрационния анализ, която позволява преобразуване между измервания на ускорение, скорост и преместване. Правилната техника на интегриране – включително подходящо високочестотно филтриране за предотвратяване на дрейф и разбиране на имплементацията в честотната област – е от съществено значение за точното преобразуване на параметрите на вибрациите, съответствието със стандартите и цялостния многопараметричен анализ на състоянието на машините.

---

← Обратно към основния индекс