Tidsbølgeformen: Grundlaget for vibrationsanalyse

Definition: Hvad er en tidsbølgeform?

Den tidsbølgeform (også kendt som tidsdomænesignalet) er det rå, ubehandlede signal fra en vibrationstransducer, såsom et accelerometer eller en nærhedssonde. Det er en graf, der afbilder den øjeblikkelige amplitude af vibrationen på den lodrette (Y) akse mod tiden på den vandrette (X) akse. Det er en direkte repræsentation af maskinens fysiske frem-og-tilbagegående bevægelse på sensorens placering over en kort periode.

Tidsbølgeformens rolle i diagnostik

Mens frekvensspektrum (FFT) er det primære værktøj til diagnosticering af de fleste maskinfejl i stationær tilstand, og tidskurven er et uundværligt og supplerende værktøj. FFT'en beregner frekvensindholdet *gennemsnitligt* over prøvetiden. Derved kan den nogle gange skjule kortvarige, forbigående eller ikke-periodiske hændelser. Tidskurven viser dog præcis, hvad der skete fra øjeblik til øjeblik, hvilket gør den overlegen til analyse af:

• Impulsive begivenheder: Det viser tydeligt skarpe stød, som ofte er det første tegn på leje- eller gearfejl.
• Modulation og taktslag: Det klassiske stignings- og faldmønster prygl ses tydeligst i tidsbølgeformen.
• Forbigående begivenheder: Den kan registrere tilfældige, engangshændelser, der ville blive gennemsnitligt udregnet i en FFT.
• Signalklipning: Den viser straks, om sensorsignalet har overskredet analysatorens inputområde, hvilket ville ugyldiggøre FFT'en.
• Gnidninger: De skarpe, forvrængede signaler fra en rotorgnidning er ofte mest tydelige i bølgeformen.

En dygtig analytiker gennemgår altid både spektret og tidsbølgeformen for at få et komplet billede af maskinens tilstand.

Sådan analyserer du en tidsbølgeform

Analyse af en tidsbølgeform involverer undersøgelse af dens form og nøglekarakteristika.

1. Peak Amplitude

Den maksimale amplitude (peak) i bølgeformen er et direkte mål for den maksimale kraft eller stress ved en begivenhed. En høj peak-amplitude i et ellers lavenergisignal er en stærk indikator for stød.

2. Samlet form

En sund og velafbalanceret maskine vil ofte have en ren, sinusformet bølgeform ved driftshastighedsfrekvensen. Forvrængninger i denne form indikerer tilstedeværelsen af andre frekvenser eller kræfter. Et "fladtrykt" eller "afklippet" udseende er for eksempel et klassisk tegn på mekanisk løshed, hvor komponentens bevægelse begrænses.

3. Gentagne mønstre og periodicitet

Ved at placere markører på plottet kan en analytiker måle tiden mellem gentagne begivenheder.

• Måling af tiden mellem større toppe giver periode af den grundlæggende vibration, som kan inverteres for at finde dens frekvens (Frekvens = 1 / Periode).
• At lede efter mindre, gentagne påvirkninger, der "rider" på hovedbølgeformen, kan hjælpe med at identificere den præcise hyppighed af leje- eller gearfejl.

4. Statistiske parametre

Statistiske værdier beregnet ud fra tidskurven er effektive diagnostiske indikatorer:

• RMS (Rotmiddelkvadrat): Måler signalets samlede energiindhold.
• Crest-faktor: Forholdet mellem peak-amplituden og RMS-værdien. En høj crestfaktor (>>3) indikerer tilstedeværelsen af kraftig påvirkning.
• Kurtosis: Et mål for signalets "toppunkt". En høj kurtoseværdi er meget følsom over for lejefejl i tidlige stadier.

Bølgeform vs. Spektrum: Et partnerskab

Tidsbølgeformen og frekvensspektret er to forskellige visninger af de samme data, og de fungerer bedst sammen:

• Den spektrum udmærker sig ved at adskille flere, tætliggende, steady-state frekvenser.
• Den bølgeform udmærker sig ved at vise den sande amplitude af påvirkninger og arten af ikke-stationære begivenheder.

For eksempel kan spektret vise et hævet støjniveau, men bølgeformen vil afsløre, at årsagen er en række gentagne påvirkninger med lav amplitude fra en udviklende lejefejl.

← Tilbage til hovedindekset