Разбиране на спектралния анализ

1. Определение: Какво е спектрален анализ?

Спектрален анализ е процесът на приемане на сложен сигнал, като например времева вълна от вибрационен сензор и разлагането му на отделните честотни компоненти. Основната цел на спектралния анализ е да трансформира сигнала от времевата област (амплитуда на наблюдение спрямо време) в честотната област (амплитуда на наблюдение спрямо честота).

Резултатът от този процес е спектър (множествено число: спектри), което е графика, показваща амплитудата на вибрациите при всяка специфична честота. Спектралният анализ е най-фундаменталната и мощна техника в вибрационна диагностика, тъй като позволява на анализатора да идентифицира уникалните честотни сигнатури, свързани с различни машинни повреди.

2. Ролята на Бързо преобразуване на Фурие (FFT)

Съвременният спектрален анализ е възможен благодарение на високоефективен алгоритъм, наречен Бързо преобразуване на Фурие (FFT)FFT е математическа процедура, която е програмирана във всеки цифров преобразувател. анализатор на вибрацииТой приема дигитализираните данни за времевата форма на вълната като вход и произвежда честотния спектър като изход.

FFT позволява сложен и привидно хаотичен сигнал, който е много труден за интерпретация във времевата област, да се разглежда като ясна поредица от ясно отчетливи честотни пикове в честотната област.

3. Диагностичната сила на спектъра

Причината спектралният анализ да е толкова ефективен е, че различни механични и електрически проблеми във въртящите се машини генерират вибрации с предвидими, характерни честоти. Чрез изследване на спектъра, анализаторът може да диагностицира първопричината за проблема, като съпостави честотите на пиковете с известен модел на повреда.

Често срещани примери включват:

• Голям пик при 1X скорост на бягане често показва дисбаланс.
• Голям пик при 2 пъти скоростта на бягане е класически признак на несъответствие.
• Серия от пикове при нецелочислени кратни на скоростта на бягане може да сочи към дефекти на лагерите.
• Пик с висока амплитуда на честотата на зъбната мрежа (GMF) с странични ленти показва дефекти на зъбните колела.
• Пик при 2 пъти по-висока честота от електрическата мрежа може да показва проблем със статора на двигателя.

4. Ключови параметри в спектралния анализ

За да получи полезен спектър, анализаторът трябва да определи няколко ключови параметъра:

• Fmax (Максимална честота): Това е най-високата честота, която ще бъде включена в спектъра. Тя трябва да бъде зададена достатъчно високо, за да улови честотите на предполагаемите повреди (напр. високи честоти за проблеми със зъбните колела).
• Резолюция (Лини на резолюция): Това определя нивото на детайлност в спектъра. По-големият брой линии осигурява по-добра честотна резолюция, което означава, че анализаторът може да различи два честотни пика, които са много близо един до друг. Това е от решаващо значение за идентифициране на страничните ленти при анализа на скоростна кутия.
• Осредняване: За да получи чист и стабилен спектър, анализаторът прави множество „моментни снимки“ на данните и ги осреднява. Това премахва случайния шум и осигурява по-точно представяне на истинската вибрация в стационарно състояние.
• Прозорци: Към данните се прилага математическа функция (като прозорец на Ханинг), за да се предотврати грешка при обработката, наречена спектрално изтичане, което може да изкриви амплитудите и формите на честотните пикове.

По същество спектралният анализ е ядрото на съвременната вибрационна диагностика, предоставяйки ясен „рентгенов“ изглед на силите и движенията, случващи се вътре в машината.

← Обратно към основния индекс