Comprendre les filtres de suivi
Définition : Qu'est-ce qu'un filtre de suivi ?
Filtre de suivi (également appelé filtre de suivi d'ordre ou filtre synchrone) est un filtre passe-bande étroit dans analyse des vibrations Les instruments qui ajustent automatiquement leur fréquence centrale pour suivre un multiple (ordre) de la vitesse de rotation de la machine. Par exemple, un filtre de suivi 1× suit en permanence la fréquence de la vitesse de rotation, filtrant toutes les autres fréquences et ne laissant passer que la composante fondamentale 1×. De même, les filtres de suivi 2× et 3× suivent respectivement deux et trois fois la vitesse de rotation.
Les filtres de suivi sont des outils essentiels pour analyser les équipements à vitesse variable, les transitoires de démarrage/décélération et pour isoler des composantes d'ordre spécifiques. analyse des commandes. Ils permettent de mesurer amplitude et phase des composants synchrones même lorsque la vitesse de la machine change.
Fonctionnement des filtres de suivi
Principe de base
- Référence de vitesse : Tachymètre ou phaseur clé fournit une impulsion par révolution
- Calcul de fréquence : L'instrument calcule la fréquence de rotation instantanée à partir du tachymètre.
- Multiplication de l'ordre : Multiplie la fréquence de rotation par le numéro d'ordre (1, 2, 3, etc.).
- Centrage du filtre : Filtre passe-bande étroit centré sur la fréquence calculée
- Réglage continu : Lorsque la vitesse change, la fréquence du filtre suit en continu
- Sortie : Signal filtré contenant uniquement la composante d'ordre sélectionnée
Caractéristiques du filtre
- Bande passante : Typiquement ±2-10% de la fréquence centrale
- Étroitesse: Rejette efficacement les fréquences voisines
- Taux de suivi : Peut suivre des vitesses changeantes rapidement
- Filtres multiples : Les instruments modernes permettent le suivi simultané de plusieurs commandes
Applications
1. Analyse du démarrage et du ralentissement
Application principale pour le suivi des filtres :
- Suivi de l'amplitude et de la phase (1×) en fonction de la vitesse pendant les transitoires
- Générer Diagrammes de Bode (amplitude et phase en fonction de la vitesse)
- Identifier vitesses critiques à partir des pics d'amplitude
- Mesure amortissement à partir de la largeur du pic de résonance
- Effectuez des suivis 2× et 3× simultanément pour identifier plusieurs modes.
2. Analyse des équipements à vitesse variable
- Maintenir les mesures basées sur les commandes malgré les variations de vitesse
- Moteurs à variateur de fréquence à vitesse variable en continu
- Éoliennes à vitesses de vent variables
- Équipement de traitement avec variations de vitesse dépendantes de la charge
- Permet un suivi constant des tendances, quelles que soient les fluctuations de vitesse.
3. Équilibrage
- Composante de suivi 1× pendant équilibrage procédure
- Éliminer les composants non 1× pour une mesure plus précise
- Mesure de phase à une fréquence unique
- Améliore la précision en éliminant les autres sources de vibrations
4. Analyse spécifique à la commande
- Isoler les commandes spécifiques pour une étude détaillée
- Exemple : Suivre 2 fois pour surveiller la progression du désalignement
- Ordre de passage des pales de chenilles dans les ventilateurs/pompes
- Composantes de fréquence distinctes et superposées
Avantages des filtres de suivi
Indépendance de la vitesse
- Des mesures pertinentes quelles que soient les variations de vitesse
- Comparer les données de différentes vitesses sur une même base (commandes)
- Indispensable pour les équipements à vitesse non constante
Isolation des composants
- Sépare un ordre spécifique de toutes les autres fréquences
- Des signaux plus nets qu'avec une FFT à spectre complet
- Meilleur rapport signal/bruit pour les composants d'ordre
- Permet une mesure précise de l'amplitude et de la phase
Analyse transitoire
- Composants de suivi lors des changements de vitesse
- Mesure continue pendant l'accélération/décélération
- Pas besoin de conditions stationnaires
- Révèle un comportement dépendant de la vitesse
Limites et considérations
Nécessite un tachymètre
- Une référence de vitesse précise est essentielle
- La qualité du signal du tachymètre influe sur les performances du filtre.
- Ne peut pas être utilisé sur un équipement sans référence de vitesse.
- L'impulsion par révolution doit être fiable
Suivi des composants synchrones uniquement
- Défauts non synchrones non détectés (la plupart des défauts de roulement)
- Fréquences électriques non suivies
- Les vibrations aléatoires ont été filtrées.
- Il est nécessaire de recourir à des analyses complémentaires pour un diagnostic complet.
Compromis sur la bande passante des filtres
- Filtre étroit : Meilleure réjection des fréquences adjacentes, mais réponse plus lente aux variations de vitesse.
- Filtre large : Suivi plus rapide, mais pouvant inclure des composants à proximité
- Optimal : La plupart des applications nécessitent généralement une bande passante de 5 à 101 TP3T.
Filtre de suivi vs. FFT
| Fonctionnalité | Analyse FFT | Filtre de suivi |
|---|---|---|
| Exigence de vitesse | Fonctionne à n'importe quelle vitesse | Nécessite un tachymètre |
| Variation de vitesse | Nécessite une vitesse constante | Gère des vitesses variables |
| Information | Spectre complet, toutes les fréquences | Commande unique |
| Défauts non synchrones | Détecte tous les défauts | Manque des éléments non synchrones |
| Analyse transitoire | Difficile | Excellent |
| Idéal pour | Diagnostic général, état stable | Analyse de la vitesse critique, vitesse variable |
Implémentations modernes
Filtres de suivi numérique
- Filtres logiciels dans les analyseurs modernes
- Commandes multiples simultanées (1×, 2×, 3× en même temps)
- Bande passante réglable
- Affichage en temps réel pendant les transitoires
Intégration de l'analyse des commandes
- Les filtres de suivi comme base d'une analyse de commande complète
- Spectre complet extrait (tous les ordres simultanément)
- Cartes en couleur montrant l'ordre en fonction de la vitesse
- Détection automatisée des vitesses critiques à partir des données de suivi des commandes
Les filtres de poursuite sont des outils spécialisés mais puissants en analyse vibratoire, notamment pour la dynamique des rotors et les équipements à vitesse variable. En maintenant la focalisation sur des ordres spécifiques malgré les variations de vitesse, les filtres de poursuite permettent une analyse transitoire et une surveillance des composants indépendante de la vitesse, impossibles avec les techniques FFT standard. Ils sont donc essentiels pour l'identification des vitesses critiques et le diagnostic avancé des machines.
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