درک فیلترهای ردیابی
تعریف: فیلتر ردیابی چیست؟
فیلتر ردیابی (که فیلتر ردیابی ترتیب یا فیلتر همزمان نیز نامیده میشود) یک فیلتر میانگذر باریک است که در vibration analysis ابزارهایی که به طور خودکار فرکانس مرکزی خود را برای دنبال کردن مضربی (مرتبهای) از سرعت چرخش دستگاه تنظیم میکنند. به عنوان مثال، یک “فیلتر ردیابی ۱×” به طور مداوم فرکانس سرعت چرخش را ردیابی میکند، تمام فرکانسهای دیگر را فیلتر میکند و فقط مؤلفه اساسی ۱× را عبور میدهد. به طور مشابه، فیلترهای ردیابی ۲× و ۳× دو و سه برابر سرعت چرخش را دنبال میکنند.
فیلترهای ردیابی ابزارهای ضروری برای تحلیل تجهیزات با سرعت متغیر، گذراهای راهاندازی/کاهش سرعت، و برای جداسازی اجزای سفارش خاص در ... تحلیل سفارش. آنها اندازهگیری موارد زیر را امکانپذیر میکنند دامنه and فاز اجزای سنکرون حتی با تغییر سرعت ماشین.
نحوه کار فیلترهای ردیابی
اصل اساسی
- مرجع سرعت: دورسنج یا کلید فازور پالس یک بار در هر دور را فراهم میکند
- محاسبه فرکانس: دستگاه، فرکانس چرخش لحظهای را از روی تاکومتر محاسبه میکند
- ضرب ترتیبی: فرکانس چرخشی را در عدد مرتبه (۱، ۲، ۳ و غیره) ضرب میکند.
- مرکز فیلتر: فیلتر میانگذر باریک متمرکز در فرکانس محاسبهشده
- تنظیم مداوم: با تغییر سرعت، فرکانس فیلتر به طور مداوم ردیابی میشود
- خروجی: سیگنال فیلتر شده که فقط شامل مولفه سفارش انتخاب شده است
مشخصات فیلتر
- پهنای باند: معمولاً ±۲-۱۰۱TP3T فرکانس مرکزی
- تنگی: فرکانسهای نزدیک را به طور مؤثر رد میکند
- نرخ پیگیری: میتواند سرعتهای به سرعت در حال تغییر را دنبال کند
- فیلترهای چندگانه: ابزارهای مدرن، ردیابی همزمان چندین سفارش را ارائه میدهند.
کاربردها
۱. تحلیل استارتاپ و Coastdown
کاربرد اصلی برای فیلترهای ردیابی:
- ۱× دامنه و فاز در مقابل سرعت را در طول گذراها ردیابی کنید
- تولید کردن نمودارهای بود (دامنه و فاز در مقابل سرعت)
- شناسایی سرعتهای بحرانی از پیکهای دامنه
- اندازه گیری میرایی از پهنای پیک رزونانس
- ردیابی همزمان ۲×، ۳× برای شناسایی چندین حالت
۲. تحلیل تجهیزات سرعت متغیر
- اندازهگیریهای مبتنی بر ترتیب را علیرغم تغییرات سرعت حفظ کنید
- موتورهای VFD با سرعت متغیر پیوسته
- توربینهای بادی با سرعت باد متغیر
- تجهیزات فرآیندی با تغییرات سرعت وابسته به بار
- صرف نظر از نوسانات سرعت، روندهای ثابت را فعال میکند
۳. ایجاد تعادل
- قطعه ۱× را در طول مسیر دنبال کنید متعادل کردن procedure
- برای اندازهگیری دقیقتر، اجزای غیر ۱× را فیلتر کنید
- اندازهگیری فاز فقط در فرکانس ۱x
- با حذف سایر منابع ارتعاش، دقت را بهبود میبخشد
۴. تحلیل سفارش-ویژه
- جداسازی دستورات خاص برای مطالعه دقیق
- مثال: ردیابی ۲× برای نظارت بر پیشرفت ناهمترازی
- ترتیب عبور پرهها را در فنها/پمپها پیگیری کنید
- اجزای فرکانسی همپوشانی جداگانه
مزایای فیلترهای ردیابی
استقلال سرعت
- اندازهگیریها صرف نظر از تغییرات سرعت، معنادار هستند
- مقایسه دادهها از سرعتهای مختلف بر اساس یک مبنای یکسان (سفارشها)
- ضروری برای تجهیزات بدون سرعت ثابت
جداسازی اجزا
- ترتیب خاص را از سایر فرکانسها جدا میکند
- سیگنالهای تمیزتر نسبت به FFT طیف کامل
- نسبت سیگنال به نویز بهتر برای اجزای مرتب
- اندازهگیری دقیق دامنه و فاز را امکانپذیر میکند
تحلیل گذرا
- ردیابی قطعات از طریق تغییرات سرعت
- اندازهگیری مداوم در طول افزایش/کاهش سرعت
- نیازی به شرایط پایدار نیست
- رفتار وابسته به سرعت را آشکار میکند
محدودیتها و ملاحظات
نیاز به دورسنج (تاکومتر)
- مرجع دقیق سرعت ضروری است
- کیفیت سیگنال تاکومتر بر عملکرد فیلتر تأثیر میگذارد
- بدون مرجع سرعت نمیتوان از آن روی تجهیزات استفاده کرد
- پالس یک بار در هر دور باید قابل اعتماد باشد
فقط قطعات همزمان را ردیابی میکند
- خطاهای غیرهمزمان ثبت نشدهاند (بیشترین عیوب یاتاقان)
- فرکانسهای الکتریکی ردیابی نشدهاند
- لرزش تصادفی فیلتر شده است
- برای تشخیص کامل باید از آنالیز تکمیلی استفاده شود
بدهبستانهای پهنای باند فیلتر
- فیلتر باریک: رد بهتر فرکانسهای مجاور اما پاسخ کندتر به تغییرات سرعت
- فیلتر عریض: ردیابی سریعتر اما ممکن است شامل اجزای مجاور باشد
- بهینه: معمولاً پهنای باند 5-10% برای اکثر برنامهها
فیلتر ردیابی در مقابل FFT
| ویژگی | تحلیل FFT | فیلتر ردیابی |
|---|---|---|
| سرعت مورد نیاز | با هر سرعتی کار میکند | نیاز به تاکومتر |
| تغییر سرعت | نیاز به سرعت ثابت | سرعتهای متغیر را کنترل میکند |
| اطلاعات | طیف کامل، تمام فرکانسها | فقط سفارش تکی |
| خطاهای غیرهمزمان | تمام خطاها را تشخیص میدهد | ناهمزمان را از دست میدهد |
| تحلیل گذرا | دشوار | عالی |
| بهترین برای | تشخیص عمومی، حالت پایدار | تحلیل سرعت بحرانی، سرعت متغیر |
پیادهسازیهای مدرن
فیلترهای ردیابی دیجیتال
- فیلترهای مبتنی بر نرمافزار در آنالایزرهای مدرن
- چندین سفارش همزمان (۱×، ۲×، ۳× همزمان)
- پهنای باند قابل تنظیم
- نمایش بلادرنگ در طول گذراها
ادغام تحلیل سفارش
- فیلترهای ردیابی به عنوان پایه و اساس تجزیه و تحلیل جامع سفارش
- طیف کامل سفارش استخراج شده (تمام سفارشها به طور همزمان)
- نقشههای رنگی که ترتیب را در مقابل سرعت نشان میدهند
- تشخیص خودکار سرعت بحرانی از دادههای ردیابی سفارش
فیلترهای ردیابی ابزارهای تخصصی اما قدرتمندی در تحلیل ارتعاشات، به ویژه برای دینامیک روتور و تجهیزات سرعت متغیر هستند. فیلترهای ردیابی با حفظ تمرکز بر روی دستورات خاص علیرغم تغییرات سرعت، امکان تحلیل گذرا و نظارت بر اجزای مستقل از سرعت را فراهم میکنند که با تکنیکهای استاندارد FFT غیرممکن است، و آنها را برای شناسایی سرعتهای بحرانی و تشخیص پیشرفته ماشینآلات ضروری میکند.