Razumijevanje spektralne analize

1. Definicija: Što je spektralna analiza?

Spektralna analiza je proces uzimanja složenog signala, kao što je vremenski valni oblik s vibracijskog senzora i rastavljanjem na pojedinačne frekvencijske komponente. Primarni cilj spektralne analize je transformirati signal iz vremenske domene (amplituda gledanja u odnosu na vrijeme) u frekvencijsku domenu (amplituda gledanja u odnosu na frekvenciju).

Izlaz ovog procesa je spektar (množina: spektri), što je graf koji prikazuje amplitudu vibracije na svakoj određenoj frekvenciji. Spektralna analiza je najosnovnija i najmoćnija tehnika u dijagnostika vibracija, jer omogućuje analitičaru da identificira jedinstvene frekvencijske potpise povezane s različitim kvarovima stroja.

2. Uloga Brza Fourierova transformacija (FFT)

Moderna spektralna analiza omogućena je vrlo učinkovitim algoritmom koji se naziva Brza Fourierova transformacija (FFT)FFT je matematički postupak koji je programiran u svaki digitalni analizator vibracijaKao ulaz uzima digitalizirane podatke vremenskog valnog oblika, a kao izlaz proizvodi frekvencijski spektar.

FFT omogućuje da se složen i naizgled kaotičan signal, koji je vrlo teško interpretirati u vremenskoj domeni, promatra kao jasan niz različitih frekvencijskih vrhova u frekvencijskoj domeni.

3. Dijagnostička moć spektra

Razlog zašto je spektralna analiza toliko učinkovita jest taj što različiti mehanički i električni problemi u rotirajućim strojevima generiraju vibracije na predvidljivim, karakterističnim frekvencijama. Ispitivanjem spektra, analitičar može dijagnosticirati uzrok problema usklađivanjem frekvencija vrhova s poznatim uzorkom kvara.

Uobičajeni primjeri uključuju:

• Veliki vrh na 1X brzina trčanja često ukazuje neravnoteža.
• Veliki vrh pri 2X brzini trčanja klasičan je znak neusklađenost.
• Niz vrhova na necijelobrojnim višekratnicima brzine trčanja može ukazivati na nedostaci ležaja.
• Vrh visoke amplitude na frekvenciji mreže zupčanika (GMF) s bočni pojasevi ukazuje nedostaci zupčanika.
• Vrhunac na 2X frekvenciji električne mreže može ukazivati na problem sa statorom motora.

4. Ključni parametri u spektralnoj analizi

Da bi dobio koristan spektar, analitičar mora definirati nekoliko ključnih parametara:

• Fmax (Maksimalna frekvencija): Ovo je najviša frekvencija koja će biti uključena u spektar. Mora biti postavljena dovoljno visoko da uhvati frekvencije sumnjivih kvarova (npr. visoke frekvencije za probleme s mjenjačem).
• Rezolucija (linije rezolucije): To određuje razinu detalja u spektru. Veći broj linija pruža bolju frekvencijsku rezoluciju, što znači da analizator može razlikovati dva frekvencijska vrha koji su vrlo blizu jedan drugome. To je ključno za identificiranje bočnih pojaseva u analizi mjenjača.
• Usrednjavanje: Kako bi se dobio čist i stabilan spektar, analizator snima više "snimki" podataka i usrednjava ih. To uklanja slučajni šum i pruža točniji prikaz stvarne vibracije u stacionarnom stanju.
• Prozori: Na podatke se primjenjuje matematička funkcija (poput Hanningovog prozora) kako bi se spriječila pogreška u obradi koja se naziva spektralno curenje, što može iskriviti amplitude i oblike frekvencijskih vrhova.

U biti, spektralna analiza je srž moderne vibracijske dijagnostike, pružajući jasan "rendgenski" prikaz sila i kretanja koja se događaju unutar stroja.

← Natrag na glavni indeks