Vibratsioonianalüsaatori mõistmine
A vibratsioonianalüsaator on elektrooniline seade, mida kasutatakse andmete mõõtmiseks, salvestamiseks ja kuvamiseks vibratsioon masinatest saadud andmed. See on analüütiku peamine vahend põhjalikuks vibratsioonidiagnostika — seade, mille poole sirutad käe, kui tahad mõista mitte ainult kui palju masin vibreerib, kuid what exactly sees toimub. Kus lihtne vibromeeter näitab üht üldist numbrit, analüsaator võtab vastu kogu signaali ja töötleb seda – eelkõige Kiire Fourier' teisendus (FFT) — et jagada vibratsioon selle koostisosadeks.
1. Definitsioon: Mis on vibratsioonianalüsaator?
Analüsaatori peamine omadus on see, et ta muudab töötlemata signaali diagnostiliseks teabeks. Muutes ajasignaali sageduseks spekter, võimaldab see analüütikul ära tunda konkreetsete vigade tunnusjooni: tasakaalutus jooksukiirusel, joondusviga ja selle iseloomulik 2× komponent, laagri defektid nende mittesünkroonsete rikke sagedustel ja paljudel teistel juhtudel. Üldine väärtus näitab, et masin ei tööta korralikult; spekter näitab miks. Just see erinevus – ühest suurusjärgust sageduslahutusega pildini – ongi selle instrumendi olemasolu põhjus ning see, mis eristab seisundit screening õigest diagnoosist.
2. Milliseid andmeid annab vibratsiooni analüsaator
Analüsaator on väärtuslik just seetõttu, et see suudab sama vibratsioonisignaali kuvada mitmes erinevas „vaates”, millest igaüks annab vastuse erinevale diagnostilisele küsimusele:
- Üldine vibratsioonitase: üks integreeritud väärtus kindlaksmääratud sagedusribal, mida kasutatakse sageli kiireks seisundi kontrollimiseks ja trendideks.
- Aja lainekuju: toorsignaal aja funktsioonina, mis on kasulik vibratsiooni kuju ja stabiilsuse hindamiseks ning mittesinusoidse käitumise, näiteks löökide või signaali kärpumise tuvastamiseks.
- FFT spekter: amplituud ja sagedus – peamine viis selleks, et näha, millised sagedused on olemas ja kuidas energia nende vahel jaotub.
- Running-speed component (1×): rotoriga sünkroniseeritud osa, mis on peamine võrdluspunkt enamiku pöörlevate masinate diagnostikas.
- Harmoonilised jooksukiirus: komponendid täisarvuliste kordsetena (2×, 3×, …), mida võrreldakse omavahel, et hinnata nende suhtelist osakaalu.
- Kiiruse ja faasi viide: paljud diagnostika- ja tasakaalustamisülesanded nõuavad täpset pöörlemiskiirust ja faas viide võetud tahhomeeter.
3. Kuidas vibratsiooni analüsaator muudab mõõtmised diagnostiliseks teabeks
Analüsaator võtab signaali oma anduritelt – enamasti kiirendusmõõtur — ja töötleb seda tarkvara abil:
- Signaali omandamine: see salvestab ühe või mitme kanali ajakäigu, mistõttu on võimalik võrrelda otse sama seadme erinevaid punkte.
- Sagedusanalüüs (FFT): toores lainekuju teisendatakse spektriks, kus FFT, tuues esile diskreetkomponendid ja nende harmoonilised komponendid.
- Sünkroonne töötlemine tahhomeetriga: Faasiviite alusel eraldab analüsaator 1× komponendi ja koostab graafikuid, mis on sünkroniseeritud ühe rootori pöördega – sama põhimõtet kasutatakse ka mõnede harmooniliste vaadete puhul.
- Mõõtmise seadistamine ja kontroll: kasutaja valib sagedusvahemiku, andmete kogumise aja ja töötlemisvalikud, nagu näiteks aknakate funktsioon, mida rakendatakse enne teisendust.
Andmete kogumisel tehtud valikud määravad ära, mida spektri abil on võimalik eristada: sagedusvahemik ja joonte arv määravad üheskoos eraldusvõime, mistõttu tihedalt paiknevad komponendid – näiteks harmoonilise sageduse lähedal asuvad toonid – on eristatavad vaid juhul, kui seadistus seda võimaldab. Üks FFT resolutsiooni kalkulaator teeb selle kompromissi ulatuse, joonte ja lahtri laiusega selgeks enne mõõtmist.
4. Vibratsioonianalüüsi süsteemi komponendid
Täielik süsteem koosneb tavaliselt järgmistest osadest:
- The analyzer / andmekoguja: riistvara, mis võtab vastu andurite signaale ja tagab mõõtmisfunktsioonid.
- Andurid: tavaliselt kiirendusmõõturid, kuigi sõltuvalt ülesandest ja masinatüübist kasutatakse ka teisi andureid — näiteks lähedusandurid vedelikukilega laagrite võlli liikumise otseseks mõõtmiseks.
- Tahhomeetrid / faasiviide: kiiruse mõõtmiseks ja kõikide faasiga seotud funktsioonide jaoks (1×, harmoonilised, tasakaalustamine, sünkroonsed mõõtmised).
- Vastuvõttev tarkvara: rakendus – sageli arvutis –, mis kuvab graafikuid, salvestab tulemusi, võrdleb mõõtmistulemusi aja jooksul ja koostab aruandeid.
Just see eraldatus mõõteseadme ja arvutipõhise tarkvara vahel iseloomustabki tänapäevast kantav analüsaator: sülearvuti pakub ekraani, arvutusvõimsust ja salvestusruumi, mistõttu võib välitööde riistvara jääda kompaktseks.
5. Näide: Vibratsiooni analüüsi funktsioonid Balanset-1A tarkvaras
Balanset-1A on kahekanaliline, arvutipõhine süsteem rootori tasakaalustamiseks ja vibratsiooni mõõtmiseks, mida kasutavad insenerid enam kui 50 riigis. Lisaks tasakaalustamise funktsioonidele võimaldab see vibratsiooni mõõta ja analüüsida kahe täiendava tööriista abil: Vibratsioonimõõtja režiim ja Diagrammide režiim. See on eespool kirjeldatud üldise arhitektuuri konkreetne ja toimiv näide – kahekanaliline mõõteseade, mis edastab andmeid Windows-tarkvarale.
5.1 Vibratsioonimõõturi režiim: digitaalsed väärtused koos lainekuju ja spektriga
Vibratsioonimõõturi režiimis kuvab tarkvara üldist vibratsiooni ja 1× vibratsioonikomponenti (faasiga, kui tahhomeeter on ühendatud). Samal ekraanil saab näha ka lainekuju ja spektri, nii et kiire numbriline kontroll ja esmane ülevaade sagedussisust on üksteise kõrval.
5.2 Graafikute režiim: neli graafikutüüpi sügavama analüüsi jaoks
Graafikute režiimi kasutatakse siis, kui soovite graafilist analüüsi kahe kanali kohta. See pakub nelja graafikutüüpi:
- Üldine vibratsiooniaja funktsioon — kogu vibratsiooni ajaline kõver.
- 1× vibratsioonidiagramm sünkroniseeritud ühe rootori pöördega.
- 1× vibratsiooni harmoonilised — jooksukiiruse harmoonilised komponendid.
- FFT spekter — spektri vaade, mille kohal on näidatud lainekuju.
Üldine vibratsiooniaja funktsioon
See diagramm näitab, kuidas vibratsioon aja jooksul muutub. See on kasulik stabiilsuse hindamiseks ja muutuste tuvastamiseks mõõtmisintervalli jooksul.
1× vibratsioonigraafikud (sünkroonne vaade)
See vaade kuvab 1× vibratsiooni ühe rootori pöörde jooksul. See on sünkroniseeritud tahhomeetri faasimärgiga ja seda kasutatakse juhul, kui on vaja analüüsida töökäiguga seotud vibratsiooni – see on aluseks amplituudi- ja faasiandmetele, millel tasakaalustamine põhineb.
1× vibratsiooni harmoonilised
See vaade näitab sõidukiirusega seotud harmoonilisi komponente, aidates teil võrrelda harmoonilisi tasemeid ühel graafikul.
FFT spektri vaade
Sellel vaatel on näha vibratsioonispekter – peamine vahend sageduskomponentide ja rikke tunnuste tuvastamiseks –, kusjuures täiendava konteksti saamiseks on spektri kohal kuvatud ka lainekuju. Seade mõõdab vibratsiooni sagedusvahemikus umbes 5 Hz kuni 1000 Hz, mis hõlmab hõlpsasti tüüpiliste tööstusmasinate töösageduse ja selle madalamad harmoonilised sagedused.
5.3 Tüüpiline mõõtmise tööprotsess (praktiline vaade)
Tüüpiline töövoog välitöödel on lihtne:
- Paigaldage vibratsioonisensorid masina mõõtepunktidesse.
- Paigaldage tahhomeeter ning kinnitage pöörlevale osale helkurlint (faasimärk), kui on vaja faasi- või 1×-sünkroniseeritud funktsioone.
- Ühendage andurid Balanset-1A mõõteseadmega ja see omakorda Windows-süsteemiga sülearvutiga.
- Avage kiireks kontrolliks vibratsioonimõõturi režiim ja lülituge seejärel põhjalikuma analüüsi jaoks graafikute režiimi – üldine lainekuju, 1× graafikud, harmoonilised ja spekter.
- Salvestage mõõtmistulemused, et neid aja jooksul võrrelda ja aruannetes kasutada.
Sama töövoog on aluseks põllu tasakaalustamine: analüsaator mõõdab esmalt tasakaalustamatuse reaktsiooni ning pärast korrigeeriva raskuse paigaldamist teeb ta uue mõõtmise tulemuse kinnitamiseks – diagnoosimine ja korrigeerimine toimuvad ühe seadmega.
6. Analüütiku roll
Isegi võimsa analüsaatori puhul sõltub tulemus ikkagi õigest mõõteseadistusest ja asjakohasest tõlgendamisest. Seade pakub andmeid – lainekujusid, spektreid ja sünkroniseeritud graafikuid –, kuid just spetsialist otsustab, mida need mustrid masina seisukorra kohta tähendavad ja milliseid meetmeid need nõuavad. Halvasti paigaldatud andurist saadud puhas spekter või kontekstist välja võetud õpikust pärit tunnusjoon eksitavad sama kindlalt kui vale number. Analüsaator on mikroskoop, insener on diagnostik.
