Κατανόηση της Φασματικής Ανάλυσης

1. Ορισμός: Τι είναι η Φασματική Ανάλυση;

Φασματική Ανάλυση είναι η διαδικασία λήψης ενός σύνθετου σήματος, όπως ένα κυματομορφή χρόνου από έναν αισθητήρα δόνησης και την αποσύνθεσή του στις επιμέρους συνιστώσες συχνότητας. Ο πρωταρχικός στόχος της φασματικής ανάλυσης είναι ο μετασχηματισμός του σήματος από το χρονικό πεδίο (πλάτος θέασης έναντι χρόνου) στο πεδίο συχνότητας (πλάτος θέασης έναντι συχνότητας).

Το αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας είναι ένα φάσμα (πληθυντικός: φάσματα), το οποίο είναι ένα γράφημα που δείχνει το πλάτος της δόνησης σε κάθε συγκεκριμένη συχνότητα. Η φασματική ανάλυση είναι η πιο θεμελιώδης και ισχυρή τεχνική στο διαγνωστικά κραδασμών, καθώς επιτρέπει σε έναν αναλυτή να εντοπίσει τις μοναδικές υπογραφές συχνότητας που σχετίζονται με διαφορετικά σφάλματα μηχανών.

2. Ο ρόλος του Γρήγορος Μετασχηματισμός Φουριέ (FFT)

Η σύγχρονη φασματική ανάλυση καθίσταται δυνατή χάρη σε έναν εξαιρετικά αποτελεσματικό αλγόριθμο που ονομάζεται Γρήγορος Μετασχηματισμός Φουριέ (FFT)Το FFT είναι μια μαθηματική διαδικασία που προγραμματίζεται σε κάθε ψηφιακό αναλυτής κραδασμώνΛαμβάνει τα ψηφιοποιημένα δεδομένα κυματομορφής χρόνου ως είσοδο και παράγει το φάσμα συχνοτήτων ως έξοδο.

Το FFT επιτρέπει σε ένα πολύπλοκο και φαινομενικά χαοτικό σήμα, το οποίο είναι πολύ δύσκολο να ερμηνευτεί στο χρονικό πεδίο, να θεωρηθεί ως μια σαφής σειρά από διακριτές κορυφές συχνότητας στο πεδίο συχνότητας.

3. Η Διαγνωστική Δύναμη του Φάσματος

Ο λόγος που η φασματική ανάλυση είναι τόσο αποτελεσματική είναι ότι διαφορετικά μηχανικά και ηλεκτρικά προβλήματα σε περιστρεφόμενα μηχανήματα παράγουν κραδασμούς σε προβλέψιμες, χαρακτηριστικές συχνότητες. Εξετάζοντας το φάσμα, ένας αναλυτής μπορεί να διαγνώσει την αιτία ενός προβλήματος αντιστοιχίζοντας τις συχνότητες των κορυφών με ένα γνωστό μοτίβο σφάλματος.

Συνηθισμένα παραδείγματα περιλαμβάνουν:

• Μια μεγάλη κορυφή στο 1X το ταχύτητα τρεξίματος συχνά υποδηλώνει ανισορροπία.
• Μια μεγάλη κορύφωση σε 2 φορές την ταχύτητα τρεξίματος είναι ένα κλασικό σημάδι κακή ευθυγράμμιση.
• Μια σειρά από κορυφές σε μη ακέραια πολλαπλάσια της ταχύτητας λειτουργίας μπορεί να δείχνει ελαττώματα ρουλεμάν.
• Μια κορυφή υψηλού πλάτους στη συχνότητα πλέγματος γραναζιών (GMF) με πλευρικές ζώνες υποδεικνύει ελαττώματα γραναζιών.
• Μια κορυφή στο 2X της συχνότητας της ηλεκτρικής γραμμής μπορεί να υποδηλώνει πρόβλημα με τον στάτορα του κινητήρα.

4. Βασικές παράμετροι στη φασματική ανάλυση

Για να αποκτήσει ένα χρήσιμο φάσμα, ένας αναλυτής πρέπει να ορίσει αρκετές βασικές παραμέτρους:

• Fmax (Μέγιστη Συχνότητα): Αυτή είναι η υψηλότερη συχνότητα που θα συμπεριληφθεί στο φάσμα. Πρέπει να ρυθμιστεί αρκετά υψηλά ώστε να καταγράφει τις συχνότητες των ύποπτων βλαβών (π.χ. υψηλές συχνότητες για προβλήματα με τα γρανάζια).
• Ανάλυση (Γραμμές Ανάλυσης): Αυτό καθορίζει το επίπεδο λεπτομέρειας στο φάσμα. Ένας μεγαλύτερος αριθμός γραμμών παρέχει καλύτερη ανάλυση συχνότητας, πράγμα που σημαίνει ότι ο αναλυτής μπορεί να διακρίνει μεταξύ δύο κορυφών συχνότητας που βρίσκονται πολύ κοντά μεταξύ τους. Αυτό είναι κρίσιμο για τον εντοπισμό πλευρικών ζωνών στην ανάλυση του κιβωτίου ταχυτήτων.
• Μέσος όρος: Για να επιτευχθεί ένα καθαρό, σταθερό φάσμα, ο αναλυτής λαμβάνει πολλαπλά «στιγμιότυπα» των δεδομένων και τα υπολογίζει ως μέσο όρο. Αυτό αφαιρεί τον τυχαίο θόρυβο και παρέχει μια πιο ακριβή αναπαράσταση της πραγματικής, σταθερής κατάστασης δόνησης.
• Παράθυρα: Μια μαθηματική συνάρτηση (όπως ένα παράθυρο Hanning) εφαρμόζεται στα δεδομένα για να αποτρέψει ένα σφάλμα επεξεργασίας που ονομάζεται φασματική διαρροή, η οποία μπορεί να παραμορφώσει τα πλάτη και τα σχήματα των κορυφών συχνότητας.

Στην ουσία, η φασματική ανάλυση είναι ο πυρήνας της σύγχρονης διαγνωστικής κραδασμών, παρέχοντας μια σαφή εικόνα «ακτίνων Χ» των δυνάμεων και των κινήσεων που συμβαίνουν μέσα σε μια μηχανή.

← Επιστροφή στο Κύριο Ευρετήριο