FFT (бързо преобразуване на Фурие) в анализа на вибрациите

Определение: Какво е FFT?

Сайтът Бързо преобразуване на Фурие (FFT) е високоефективен математически алгоритъм, използван за трансформиране на сигнал от времевата област в честотната област. В анализа на вибрациите това означава преобразуване на суров, сложен времева вълна (графика на амплитудата на вибрациите спрямо времето) в честотен спектър (графика на амплитудата на вибрациите спрямо честотата). Тази трансформация е най-важният и фундаментален процес в съвременната машинна диагностика.

Защо FFT е от съществено значение за диагностиката?

Суровата времева форма на вълната от работеща машина е сложна смесица от много различни вибрации, които се случват едновременно. Почти невъзможно е да се погледне този сигнал и да се определи състоянието на машината. FFT действа като призма, разделяйки този сложен сигнал на отделните му честотни компоненти. Резултатът е ясна, приложима диаграма, която позволява на анализатора да види:

• Какви честоти са налични?
• Колко енергия (амплитуда) има на всяка честота?
• Каква е връзката между тези честоти?

Тъй като различните механични и електрически повреди (като дисбаланс, несъосност, дефекти на лагерите и хлабина) генерират вибрации с много специфични, предвидими честоти, FFT спектърът предоставя директна пътна карта към първопричината за проблема.

Ключови параметри на FFT анализ

За да получи полезен FFT спектър, анализаторът на вибрации трябва да дефинира няколко ключови параметъра на устройството за събиране на данни или софтуера:

1. Fmax (Максимална честота)

Това е най-високата честота, която ще бъде включена в спектъра. Тя трябва да бъде настроена достатъчно високо, за да улови най-високочестотния дефект, който търсите (напр. високочестотно зацепване на зъбни колела или тонове на лагери).

2. Резолюция (Линии на резолюция)

Това определя нивото на детайлност в спектъра. То се дефинира като броя на дискретните честотни „бинове“ или точки от данни, които ще бъдат изчислени в рамките на Fmax. По-голям брой линии (напр. 3200 или 6400) води до по-добра честотна резолюция, което означава възможност за разделяне на две вибрационни честоти, които са много близки една до друга. Високата резолюция е от решаващо значение за диагностициране на честотите на биене или анализ на страничните ленти при анализ на скоростна кутия.

3. Осредняване

Тъй като вибрациите на машината могат да се колебаят, единична „моментна“ FFT може да бъде подвеждаща. Осредняването включва получаване на множество FFT в бърза последователност и след това осредняването им заедно. Този процес намалява случайния шум и осигурява много по-стабилен, повтаряем и представителен спектър на истинското състояние на машината.

4. Прозорци

Прозоречната функция (като тази на Ханинг) е математическо претегляне, прилагано към данните за формата на вълната във времето, преди да се изчисли FFT. Това е техника за обработка на сигнали, използвана за минимизиране на грешка, наречена „спектрално изтичане“, като се гарантира, че амплитудата и честотата на сигналите в спектъра са възможно най-точни.

Интерпретиране на FFT спектър

Обучен анализатор интерпретира FFT спектър, като търси характерни модели:

• Голям връх в 1 пъти скоростта на бягане показва дисбаланс.
• Голям връх в 2 пъти скоростта на бягане често сочи към несъответствие.
• Серия от хармоници (пикове при 1x, 2x, 3x, 4x и т.н.) е класически признак на механична хлабавост.
• Високочестотен пик с странични ленти Разстоянието между тях при работната скорост е ясен признак за повреда на скоростната кутия или лагера.
• Повишеният „под“ на широколентов шум може да показва кавитация в помпата или триене.

Чрез сравняване на текущия FFT спектър с базова линия, взета, когато машината е била в изправност, анализаторите могат лесно да забележат промени и да диагностицират развиващи се проблеми много преди те да се превърнат в критични повреди.

← Обратно към основния индекс