FFT (kiire Fourier' teisendus) vibratsioonianalüüsis

Definitsioon: Mis on FFT?

The Kiire Fourier' teisendus (FFT) on ülitõhus matemaatiline algoritm, mida kasutatakse signaali teisendamiseks ajadomeenist sagedusdomeeni. Vibratsioonianalüüsis tähendab see toore, keerulise signaali teisendamist aja lainekuju (vibratsiooni amplituudi ja aja graafik) sagedusspekter (vibratsiooni amplituudi ja sageduse graafik). See teisendus on tänapäeva masinadiagnostika kõige olulisem ja põhilisem protsess.

Miks on FFT diagnostikas oluline?

Töötava masina toores ajaline lainekuju on keeruline segu paljudest erinevatest vibratsioonidest, mis kõik toimuvad korraga. Seda signaali on peaaegu võimatu vaadata ja masina seisundit määrata. FFT toimib nagu prisma, eraldades selle keerulise signaali üksikuteks sageduskomponentideks. Tulemuseks on selge ja toimiv diagramm, mis võimaldab analüütikul näha:

• Millised sagedused esinevad?
• Kui palju energiat (amplituudi) on igal sagedusel?
• Milline on nende sageduste vaheline seos?

Kuna erinevad mehaanilised ja elektrilised rikked (nagu tasakaalustamatus, joondusviga, laagridefektid ja lõtvus) tekitavad kõik väga spetsiifilistel ja prognoositavatel sagedustel vibratsiooni, pakub FFT-spekter otsese teekonna probleemi algpõhjuseni.

FFT-analüüsi põhiparameetrid

Kasuliku FFT-spektri saamiseks peab vibratsioonianalüütik andmekogumisseadmes või tarkvaras määratlema mitu põhiparameetrit:

1. Fmax (maksimaalne sagedus)

See on spektrisse kaasatav kõrgeim sagedus. See tuleb seadistada piisavalt kõrgeks, et tabada otsitavat kõrgeima sagedusega viga (nt hammasratta kõrgsageduslik haakumine või laagritoonid).

2. Resolutsioon (resolutsiooni read)

See määrab spektri detailsuse taseme. See on defineeritud kui diskreetsete sagedus"prügikastide" või andmepunktide arv, mis arvutatakse Fmax-i ulatuses. Suurem joonte arv (nt 3200 või 6400) annab parema sagedusresolutsiooni, mis tähendab võimet eraldada kahte väga lähestikku asuvat vibratsioonisagedust. Kõrge resolutsioon on kriitilise tähtsusega lööksageduste diagnoosimiseks või külgribade analüüsimiseks käigukasti analüüsimisel.

3. Keskmistamine

Kuna masina vibratsioon võib kõikuda, võib ühekordne „hetktõmmise” FFT olla eksitav. Keskmistamine hõlmab mitme FFT kiiret järjestikust mõõtmist ja seejärel nende keskmistamist. See protsess vähendab juhuslikku müra ja annab masina tegelikust seisukorrast palju stabiilsema, korratavama ja representatiivsema spektri.

4. Aknakujundus

Aknafunktsioon (nagu Hanning) on matemaatiline kaalumine, mida rakendatakse aja lainekuju andmetele enne FFT arvutamist. See on signaalitöötlustehnika, mida kasutatakse vea nimega "spektraalne leke" minimeerimiseks, tagades, et spektris olevate signaalide amplituud ja sagedus on võimalikult täpsed.

FFT-spektri tõlgendamine

Koolitatud analüütik tõlgendab FFT-spektrit iseloomulike mustrite otsimise teel:

• Suur tipp kell 1x jooksukiirus näitab tasakaalutus.
• Suur tipp kell 2 korda suurem jooksukiirus osutab sageli joondusviga.
• Seeria harmoonilised (tipud 1x, 2x, 3x, 4x jne juures) on klassikaline märk mehaanilisest lõtvusest.
• Kõrgsageduslik tipp koos külgribad töökiirusel erinev vahekaugus on käigukasti või laagri rikke märk.
• Lairiba müra tõusnud „põrand“ võib viidata pumba kavitatsioonile või hõõrdumisele.

Võrreldes praegust FFT-spektrit algtasemega, mis on võetud ajal, mil masin oli terve, saavad analüütikud hõlpsalt märgata muutusi ja diagnoosida tekkivaid probleeme juba ammu enne, kui need muutuvad kriitilisteks riketeks.

← Tagasi põhiindeksi juurde