Kurtoza u analizi vibracija za otkrivanje kvarova

Definicija: Što je kurtoza?

Kurtoza je statistički parametar koji opisuje oblik raspodjele vjerojatnosti. U analizi vibracija primjenjuje se na signal vremenskog vala kako bi se izmjerila njegova "vrhunca" ili "impulzivnost". Signal s visokom kurtozom karakteriziraju oštri, izraziti vrhovi ili udarci, dok je signal s niskom kurtozom ravniji ili zaobljeniji. Pruža jednu numeričku vrijednost koja može ukazivati na promjenu u temeljnom karakteru vibracijskog signala, čak i ako se ukupna energija (RMS vrijednost) nije značajno promijenila.

Dijagnostička vrijednost kurtoze

Primarna vrijednost kurtoze u praćenju stanja je njena visoka osjetljivost na impulzivne greške u ranoj faziMnogi mehanički nedostaci započinju kao mikroskopske pukotine ili odlomci. Kako se ti razvojni nedostaci dodiruju, generiraju kratkotrajne, visokofrekventne udare. Ti udarci uzrokuju oštre vrhove u valnom obliku vremena vibracije, što dramatično povećava vrijednost kurtozisa mnogo prije nego što kvar postane dovoljno velik da utječe na ukupnu RMS razinu vibracija stroja.

Kurtoza je stoga izvrstan alat za:

• Rano otkrivanje kvara ležaja: To je jedna od najučinkovitijih metoda za otkrivanje prvih znakova odvajanja na ležajnom prstenu ili kotrljajućem elementu.
• Detekcija kvara zuba zupčanika: Napuknuti ili slomljeni zub zupčanika proizvest će izrazit udar jednom po okretu, što se lako otkriva rastućom vrijednošću kurtozisa.
• Otkrivanje povremenih trenja ili udaraca: Ovim mjerenjem može se istaknuti bilo koji neujednačen, udarni događaj unutar stroja.

Tumačenje vrijednosti kurtoze

Kurtoza je normalizirana vrijednost. Za savršenu Gaussovu (normalnu) distribuciju, koja je tipična za slučajne pozadinske vibracije u ispravnom stroju, vrijednost kurtoze je **3,0**. Odstupanja od ove vrijednosti su dijagnostički značajna:

• Kurtoza ≈ 3,0: Označava da je vibracija slučajna i Gaussova, što ukazuje na normalan, ispravan rad.
• Kurtoza > 3,0: Označava da signal postaje "vršniji" ili impulsivniji nego što je normalno. Rastuća vrijednost kurtoze jasan je znak upozorenja na razvoj udara. Vrijednosti od 5, 10 ili čak više uobičajene su kada su prisutni značajni nedostaci ležaja ili zupčanika.
• Kurtoza < 3.0: Označava da je signal ravniji od normalne distribucije. To se ponekad može dogoditi kod određenih vrsta trenja ili kada u signalu dominira vrlo čista, sinusoidna vibracija.

Životni ciklus kurtoze kod kvara ležaja

Prilikom praćenja kvara ležaja od početka do kvara, vrijednost kurtoze često slijedi predvidljiv obrazac:

1. Zdrava faza: Kurtoza je stabilna i blizu 3,0.
2. Rana faza kvara: Nastaje mikroskopski defekt. Generiraju se oštri, jasni udarci, što uzrokuje značajan porast kurtoze (npr. na 5,0 ili više). Ukupna RMS vibracija još uvijek može biti niska. Ovo je idealno vrijeme za otkrivanje kvara.
3. Faza razvijenog rasjeda: Kako defekt raste i širi se, udarci postaju sve češći i manje izraženi. Signal ponovno počinje nalikovati slučajnom šumu, iako na mnogo višoj energetskoj razini. Posljedično, vrijednost kurtoze može se *smanjiti* i vratiti prema 3,0, dok RMS razina vibracije sada počinje dramatično rasti.
4. Kasna/Neuspješna faza: Ležaj je teško oštećen, a vibracije su visoke i često nasumične. Kurtoza ostaje blizu 3,0, ali RMS vrijednost je sada u alarmu.

Ovaj životni ciklus ističe zašto je kurtoza toliko vrijedna. „Idealna točka“ za otkrivanje je u ranim fazama kada kurtoza raste. Oslanjanje samo na RMS značilo bi da se greška ne otkriva sve dok već ne postane značajna.

Ograničenja

Iako je moćna, kurtoza bi se trebala koristiti uz druge tehnike poput analize spektra i valnih oblika. Može biti osjetljiva na slučajne, nepovezane sa strojem šokove, pa ju je najbolje koristiti kao parametar trenda. Konzistentni porast kurtoze tijekom vremena mnogo je pouzdaniji pokazatelj od jednog visokog očitanja.

← Natrag na glavni indeks