Analisis Cepstrum dalam Diagnostik Getaran

Definisi: Apa itu Cepstrum?

Analisis Cepstrum adalah teknik pemrosesan sinyal canggih yang menyediakan informasi tentang struktur periodik dalam spektrum frekuensi. Nama "cepstrum" merupakan anagram dari "spectrum", yang mengisyaratkan sifatnya: secara efektif merupakan "spektrum dari suatu spektrum". Cepstrum dihitung dengan mengambil logaritma dari suatu spektrum frekuensi dan kemudian melakukan transformasi Fourier invers pada hasilnya. Proses ini menyoroti pola periodik dalam spektrum, seperti keluarga harmonik atau pita samping, yang mungkin sulit dibedakan dengan melihat spektrum secara langsung.

Pada plot cepstrum, sumbu x disebut kesediaan (anagram dari frekuensi) dan memiliki satuan waktu. Puncak pada sumbu ini, disebut rahmonik, menunjukkan periode (dalam detik) pola berulang dalam spektrum asli.

Mengapa Menggunakan Analisis Cepstrum?

Meskipun spektrum FFT standar sangat baik untuk mengidentifikasi masing-masing komponen frekuensi, spektrum tersebut dapat menjadi berantakan dan sulit diinterpretasikan ketika kerusakan mesin menghasilkan banyak harmonik dan pita samping. Analisis cepstrum menyederhanakan hal ini dengan menggabungkan seluruh keluarga frekuensi berulang menjadi satu puncak yang jelas. Kegunaan utamanya adalah:

• Mendeteksi Keluarga Harmonik: Ia dapat dengan mudah mengidentifikasi frekuensi dasar dan harmoniknya, bahkan jika frekuensi dasar itu sendiri lemah atau tidak ada dalam spektrum.
• Mengidentifikasi Keluarga Sideband: Cepstrum unggul dalam menemukan pita samping, yang seringkali beramplitudo rendah dan terpendam dalam derau. Cepstrum dapat dengan jelas menunjukkan keberadaan pita samping dan mengukur jaraknya.
• Memisahkan Efek Sumber dan Jalur: Dalam beberapa aplikasi, ini dapat membantu memisahkan sinyal sumber getaran dari respons struktural mesin.
• Deteksi Gema: Ia dapat mengidentifikasi gema atau pantulan dalam suatu sinyal.

Aplikasi Utama dalam Diagnostik Mesin

1. Diagnostik Gearbox

Ini adalah aplikasi analisis cepstrum yang paling umum dan ampuh. Gigi roda gigi yang rusak akan memodulasi frekuensi mesh roda gigi (GMF), menciptakan pita samping di sekitar puncak GMF yang berjarak pada kecepatan putar roda gigi tersebut. Pada kotak roda gigi kompleks dengan beberapa poros dan roda gigi, spektrumnya dapat berupa campuran GMF dan pita samping yang membingungkan. Cepstrum mengatasi kompleksitas ini:

• Puncak pada cepstrum pada kuens yang bersesuaian dengan periode putaran roda gigi (1 / RPM) merupakan indikator jelas adanya kesalahan pada roda gigi spesifik tersebut.
• Amplitudo puncak cepstrum dapat di trenkan untuk memantau perkembangan keausan roda gigi.

2. Analisis Bantalan Elemen Bergulir

Mirip dengan kotak roda gigi, cacat bantalan juga menghasilkan pita samping. Misalnya, cacat pada lintasan dalam akan menghasilkan pita samping yang berjarak pada kecepatan poros di sekitar frekuensi cacat lintasan dalam (BPFI) dan harmoniknya. Cepstrum dapat membantu mengonfirmasi keberadaan pola-pola ini, terutama jika pola-pola tersebut tidak terlihat jelas dalam spektrum.

3. Analisis Turbomachinery

Pada turbin dan kompresor, cepstrum dapat digunakan untuk mengidentifikasi harmonik frekuensi lintasan bilah dan mendiagnosis masalah yang terkait dengan kerusakan bilah atau masalah aerodinamis.

Cara Menafsirkan Plot Cepstrum

1. Hitung Periode Rotasi: Sebelum melihat cepstrum, hitung periode waktu komponen berputar utama (misalnya, untuk poros pada 1800 RPM atau 30 Hz, periodenya adalah 1/30 = 0,033 detik).
2. Cari Puncak pada Periode yang Diketahui: Periksa cepstrum untuk puncak signifikan (rahmonik) yang sejalan dengan periode waktu yang dihitung ini.
3. Identifikasi Harmonik: Carilah puncak pada kelipatan bilangan bulat dari kuefrensi fundamental. Ini menunjukkan keberadaan keluarga harmonik yang kuat dalam spektrum asli.
4. Amplitudo Tren: Pantau amplitudo puncak cepstrum dari waktu ke waktu. Amplitudo yang meningkat menunjukkan kondisi yang memburuk.

Analisis Cepstrum merupakan alat hebat yang memerlukan pengalaman agar dapat digunakan secara efektif, tetapi untuk mesin yang rumit seperti kotak roda gigi, analisis ini dapat memberikan kejelasan diagnostik yang tak tertandingi oleh analisis spektrum saja.

← Kembali ke Indeks Utama