Cepstrumi analüüs vibratsioonidiagnostikas

Definitsioon: Mis on Cepstrum?

Cepstrumi analüüs on täiustatud signaalitöötlustehnika, mis annab teavet sagedusspektri perioodiliste struktuuride kohta. Nimi „cepstrum” on sõna „spekter” anagramm, mis vihjab selle olemusele: see on sisuliselt „spektri spekter”. See arvutatakse sagedusspektri logaritmi võtmise ja seejärel tulemuse pöördvõrdelise Fourier’ teisenduse abil. See protsess toob esile spektris perioodilisi mustreid, näiteks harmooniliste või külgribade perekondi, mida võib spektrit otse vaadates olla raske eristada.

Kepstrumi graafikul nimetatakse x-telge quefrency (sageduse anagramm) ja sellel on ajaühikud. Sellel teljel asuvaid tippe nimetatakse rahmonika, näitavad algses spektris korduvate mustrite perioodi (sekundites).

Miks kasutada Cepstrumi analüüsi?

Kuigi standardne FFT-spekter sobib suurepäraselt üksikute sageduskomponentide tuvastamiseks, võib see muutuda segaseks ja raskesti tõlgendatavaks, kui masina rike tekitab suure hulga harmoonilisi ja külgribasid. Cepstrumi analüüs lihtsustab seda, koondades terve perekonna korduvaid sagedusi üheks selgeks tipuks. Selle peamised kasutusalad on:

• Harmooniliste perekondade tuvastamine: See suudab hõlpsasti tuvastada põhisageduse ja selle harmoonilised, isegi kui põhisagedus ise on nõrk või puudub spektris.
• Külgribade perekondade tuvastamine: See on suurepärane külgribade leidmisel, millel on sageli madal amplituud ja mis on peidetud mürasse. Cepstrum suudab selgelt näidata külgribade olemasolu ja mõõta nende vahekaugust.
• Allika ja tee efektide eraldamine: Mõnes rakenduses aitab see vibratsiooniallika signaali masina konstruktsioonilisest reaktsioonist eraldada.
• Kaja tuvastamine: See suudab tuvastada signaalis kajasid või peegeldusi.

Masinadiagnostika peamised rakendused

1. Käigukasti diagnostika

See on cepstrum-analüüsi kõige levinum ja võimsam rakendus. Kahjustatud hammasratas moduleerib hammasratta hambumissagedust (GMF), luues GMF-tipu ümber külgribasid, mis paiknevad selle hammasratta pöörlemiskiirusel. Keerulises käigukastis, millel on mitu võlli ja hammasratast, võib spekter olla segadusttekitav segu erinevatest GMF-idest ja külgribadest. Cepstrum lõikab selle keerukuse läbi:

• Kepstrumis olev tipp kvafrentsil, mis vastab hammasratta pöörlemisperioodile (1 / RPM), on selge näitaja selle konkreetse hammasratta rikke kohta.
• Kepstrumi piigi amplituudi saab trendi järgi jälgida hammasratta kulumise progresseerumist.

2. Veerelaagrite analüüs

Sarnaselt käigukastidega tekitavad laagridefektid samuti külgribasid. Näiteks sisemise laagrivõru defekt tekitab külgribasid, mis paiknevad võlli kiirusel sisemise laagrivõru defekti sageduse (BPFI) ja selle harmooniliste ümber. Kepstrum aitab kinnitada nende mustrite olemasolu, eriti kui need spektris ilmsed ei ole.

3. Turbomootorite analüüs

Turbiinides ja kompressorites saab cepstrumit kasutada labade läbimissageduse harmooniliste tuvastamiseks ja labade kahjustuste või aerodünaamiliste probleemidega seotud probleemide diagnoosimiseks.

Kuidas tõlgendada Cepstrumi süžeed

1. Arvutage pöörlemisperioodid: Enne kepstrumiga tutvumist arvutage peamiste pöörlevate komponentide ajaperioodid (nt võlli puhul kiirusel 1800 p/min või sagedusel 30 Hz on periood 1/30 = 0,033 sekundit).
2. Otsige tippe teadaolevatel perioodidel: Uurige cepstrumit oluliste piikide (rahmooniliste) suhtes, mis langevad kokku nende arvutatud ajaperioodidega.
3. Harmooniliste tuvastamine: Otsige tippe põhikvfrekventsi täisarvuliste kordsete juures. Need näitavad tugevate harmooniliste perekondade olemasolu algspektris.
4. Trendi amplituudid: Jälgige cepstrum'i piikide amplituudi aja jooksul. Amplituudi suurenemine näitab seisundi halvenemist.

Cepstrumi analüüs on võimas tööriist, mille tõhusaks kasutamiseks on vaja kogemust, kuid keerukate masinate, näiteks käigukastide puhul võib see anda diagnostilise selguse, millele ainult spektraalanalüüs ei vasta.

← Tagasi põhiindeksi juurde