Integratsiooni mõistmine vibratsioonianalüüsis
Definitsioon: Mis on integratsioon?
Integratsioon sisse vibratsioon analüüs on matemaatiline protsess, mille käigus teisendatakse vibratsioonimõõtmised ühest parameetrist teiseks, tehes integreerimist ajadomeenis või jagades sagedusega sagedusdomeenis. Kõige sagedamini teisendatakse integreerimise teel kiirendus (mõõdetuna kiirendusmõõturid) kuni kiirus, või kiirust nihe. Kuna kiirendus, kiirus ja nihe on omavahel seotud arvutuse kaudu (kiirus = ∫kiirendus dt; nihe = ∫kiirus dt), võimaldab integreerimine vibratsiooni väljendada rakenduse ja sagedusvahemiku jaoks kõige sobivamas parameetris.
Integreerimine on oluline, kuna erinevad vibratsiooniparameetrid on erinevate eesmärkide jaoks optimaalsed: kiirendus kõrgsagedusliku analüüsi jaoks (laagridefektid), kiirus masina üldise seisukorra jaoks (ISO standardid) ja nihe väikese kiirusega seadmete ja kliirensi hindamiseks.
Matemaatilised seosed
Ajadomeeni integreerimine
- Kiirus kiirendusest: v(t) = ∫ a(t) dt
- Nihe kiirusest: d(t) = ∫ v(t) dt
- Nihe kiirendusest: d(t) = ∫∫ a(t) dt dt (kahekordne integreerimine)
Sagedusdomeeni integreerimine
Sagedusdomeenis lihtsam:
- Kiirus kiirendusest: V(f) = A(f) / (2πf)
- Nihe kiirusest: D(f) = V(f) / (2πf)
- Tulemus: Sagedusega jagamine, seega madalad sagedused võimenduvad, kõrged sagedused vähenevad
Miks on integratsioon vajalik
Anduri piirangud
- Kiirendusmõõturid on kõige mitmekülgsemad ja levinumad andurid
- Kuid kiirendus pole alati analüüsi jaoks parim parameeter
- Integratsioon võimaldab kasutada kiirendusmõõturit kõigi parameetritüüpide jaoks
- Säästlikum kui mitu anduritüüpi
Parameetri valik sageduse järgi
- Kõrgsagedus (>1000 Hz): Parim kiirendus (laagridefektid)
- Kesksagedus (10–1000 Hz): Parim kiirus (üldmasinad, ISO standardid)
- Madal sagedus (< 10 Hz): Parim nihe (madala kiirusega seadmed, vahed)
- Integratsioon: Võimaldab iga sagedusvahemiku jaoks optimaalse parameetri kasutamist
Standardnõuded
- ISO 20816 määrab kindlaks RMS-kiiruse
- Kiirenduse mõõtmisel tuleb integreerida kiirus
- Lähedusanduri mõõtmised nihkes peavad kiiruse võrdlemiseks teisendama
Integratsiooniprobleemid
Madala sagedusega triiv
Peamine integratsiooniprobleem:
- Igasugune alalisvoolu nihe või väga madala sagedusega komponent
- Integreerimine võimendab madalaid sagedusi (jagades väikeste arvudega)
- Tekitab tohutuid madalsageduslikke vigu
- Signaal "triivib" skaalast välja
- Lahendus: Kõrgpääsfilter enne integreerimist (tavaliselt 2–10 Hz piirväärtus)
Müra võimendamine
- Integreerimine on 1/f-operatsioon (võimendab madalaid sagedusi)
- Madala sagedusega müra võimendub rohkem kui signaal
- Võib halvendada signaali ja müra suhet
- Lahendus: Filtreeri müra enne integreerimist
Topeltintegratsiooni ühendite vead
- Kiirendus nihkeks nõuab kahekordset integreerimist
- Vead mitmekordistuvad
- Väga tundlik alalisvoolu nihke ja madalsagedusliku müra suhtes
- Agressiivne kõrgpääsfiltreerimine on hädavajalik (tüüpiliselt 10–20 Hz)
Nõuetekohane integreerimisprotseduur
Üksikintegratsioon (kiirendus kiiruseks)
- Signaali hankimine: Koguge kiirendusandmeid piisava valimisagedusega
- Alalisvoolu eemaldamine: Eemaldage kõik alalisvoolu nihked
- Kõrgpääsfilter: Triivi eemaldamiseks rakendage kõrgpäästfiltrit sagedusel 2–10 Hz
- Integreeri: Tehke integreerimine (jagage sagedusdomeenis 2πf-ga)
- Kinnitage: Kontrollige tulemust mõistlike väärtuste ja triivi puudumise osas
Topeltintegratsioon (kiirendus nihkeks)
- Agressiivne HPF: 10–20 Hz piirväärtus (kõrgem kui ühekordne integreerimine)
- Esimene integratsioon: Kiirendus → kiirus
- Vahepealse kontrollimine: Kontrollige kiiruse tulemust
- Teine integratsioon: Kiirus → nihe
- Lõplik kinnitus: Kinnitage nihe mõistlikkuse piires
Sagedusdomeen vs ajadomeen
Sagedusdomeeni integreerimine (eelistatud)
- Meetod: FFT → jaga 2πf-ga → pöörd-FFT
- Eelised: Lihtne, kumulatiivseid vigu pole, filtreerimist on lihtne rakendada
- Rakendamine: Standard tänapäevastes analüsaatorites
- Tulemus: Puhas ja täpne integratsioon
Ajadomeeni integreerimine
- Meetod: Numbriline integreerimine (trapetsreegel, Simpsoni reegel)
- Väljakutsed: Kumulatiivsed vead, triiv, keerukam filtreerimine
- Kasutamine: Kui sagedusdomeen pole otstarbekas
Praktilised rakendused
Standardite järgimine
- Kiirendusmõõturi mõõtmistulemuste teisendamine kiiruseks ISO 20816 võrdluseks
- Lähedusanduri nihke teisendamine kiiruseks
- Tagab erinevate andurite tüüpide järjepideva võrdluse
Madala kiirusega masinad
- Madalatel kiirustel (< 500 p/min), kiirendus ja kiirus muutuvad väikeseks
- Nihe on tähendusrikkam
- Kiirenduse ja nihke integreerimine analüüsiks
Mitmeparameetriline analüüs
- Vaadelge sama vibratsiooni kiirenduse, kiiruse JA nihkena
- Iga parameeter rõhutab erinevaid sagedusvahemikke
- Vibratsiooni omaduste põhjalik mõistmine
Levinud vead
Integratsioon ilma filtreerimiseta
- Tulemused triivivad ja põhjustavad vigu
- Kasutamatud nihkeväärtused
- Enne integreerimist kasutage alati kõrgpääsfiltrit
Vale piirsagedus
- Liiga madal: triiviprobleemid
- Liiga kõrge: kehtivad madalad sagedused eemaldatud
- Peab tasakaalustama triivi vältimise ja signaali säilitamise
Segatud parameetrite võrdlemine
- Ära võrdle kiirendust otse kiirusega
- Teisenda samaks parameetriks enne võrdlemist
- Sageduse sisu mõjutab seda, milline parameeter näitab kõrgemaid väärtusi
Integreerimine on vibratsioonianalüüsi põhiline signaalitöötlusoperatsioon, mis võimaldab kiirenduse, kiiruse ja nihke mõõtmiste vahelist teisendamist. Nõuetekohane integreerimistehnika – sealhulgas sobiv kõrgpääsfiltreerimine triivi vältimiseks ja sagedusdomeeni rakendamise mõistmine – on oluline vibratsiooniparameetrite täpseks teisendamiseks, standarditele vastavuseks ja masina seisukorra põhjalikuks mitmeparameetriliseks analüüsiks.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 