Informazioni sui filtri di tracciamento
Definizione: Che cos'è un filtro di tracciamento?
Filtro di tracciamento (chiamato anche filtro di tracciamento degli ordini o filtro sincrono) è un filtro passa-banda stretto in analisi delle vibrazioni Strumenti che regolano automaticamente la propria frequenza centrale per seguire un multiplo (ordine) della velocità di rotazione della macchina. Ad esempio, un "filtro di tracciamento 1×" segue costantemente la frequenza della velocità di rotazione, filtrando tutte le altre frequenze e lasciando passare solo la componente fondamentale 1×. Analogamente, i filtri di tracciamento 2× e 3× seguono velocità doppie e triple.
I filtri di tracciamento sono strumenti essenziali per analizzare apparecchiature a velocità variabile, transitori di avvio/arresto e per isolare componenti di ordine specifico in analisi degli ordini. Permettono la misurazione di ampiezza e fase dei componenti sincroni anche quando cambia la velocità della macchina.
Come funzionano i filtri di tracciamento
Principio di base
- Riferimento di velocità: Tachimetro o fasore chiave fornisce un impulso una volta per rivoluzione
- Calcolo della frequenza: Lo strumento calcola la frequenza di rotazione istantanea dal tachimetro
- Moltiplicazione dell'ordine: Moltiplica la frequenza di rotazione per il numero d'ordine (1, 2, 3, ecc.)
- Centraggio del filtro: Filtro passa-banda stretto centrato sulla frequenza calcolata
- Regolazione continua: Al variare della velocità, la frequenza del filtro segue continuamente
- Uscita: Segnale filtrato contenente solo il componente dell'ordine selezionato
Caratteristiche del filtro
- Larghezza di banda: Tipicamente ±2-10% della frequenza centrale
- Strettezza: Rifiuta efficacemente le frequenze vicine
- Tasso di tracciamento: Può seguire velocità che cambiano rapidamente
- Filtri multipli: Gli strumenti moderni consentono il monitoraggio simultaneo di più ordini
Applicazioni
1. Analisi di avvio e di coastdown
Applicazione principale per i filtri di tracciamento:
- Traccia 1× ampiezza e fase rispetto alla velocità durante i transienti
- Generare diagrammi di Bode (ampiezza e fase vs. velocità)
- Identificare velocità critiche dai picchi di ampiezza
- Misura smorzamento dalla larghezza del picco di risonanza
- Traccia 2×, 3× simultaneamente per identificare più modalità
2. Analisi delle apparecchiature a velocità variabile
- Mantenere le misurazioni basate sull'ordine nonostante le variazioni di velocità
- Motori azionati da VFD con velocità a variazione continua
- Turbine eoliche con velocità del vento variabili
- Apparecchiature di processo con variazioni di velocità dipendenti dal carico
- Consente un trend coerente indipendentemente dalle fluttuazioni di velocità
3. Equilibrio
- Traccia 1× componente durante bilanciamento procedura
- Filtrare i componenti non 1× per una misurazione più pulita
- Misurazione di fase solo a frequenza 1×
- Migliora la precisione rifiutando altre fonti di vibrazioni
4. Analisi specifica dell'ordine
- Isolare ordini specifici per uno studio dettagliato
- Esempio: traccia 2× per monitorare la progressione del disallineamento
- Ordine di passaggio delle pale nei ventilatori/pompe
- Componenti di frequenza sovrapposte separate
Vantaggi dei filtri di tracciamento
Indipendenza dalla velocità
- Misurazioni significative indipendentemente dalle variazioni di velocità
- Confronta i dati da diverse velocità sulla stessa base (ordini)
- Essenziale per le apparecchiature senza velocità costante
Isolamento dei componenti
- Separa l'ordine specifico da tutte le altre frequenze
- Segnali più puliti rispetto alla FFT a spettro completo
- Miglior rapporto segnale/rumore per i componenti dell'ordine
- Consente la misurazione precisa di ampiezza e fase
Analisi transitoria
- Traccia i componenti attraverso i cambiamenti di velocità
- Misurazione continua durante l'accelerazione/decelerazione
- Non c'è bisogno di condizioni di stato stazionario
- Rivela un comportamento dipendente dalla velocità
Limitazioni e considerazioni
Richiede tachimetro
- Riferimento di velocità preciso essenziale
- La qualità del segnale del tachimetro influisce sulle prestazioni del filtro
- Non può essere utilizzato su apparecchiature senza riferimento di velocità
- L'impulso una volta per rivoluzione deve essere affidabile
Traccia solo i componenti sincroni
- Guasti non sincroni non rilevati (la maggior parte dei difetti dei cuscinetti)
- Frequenze elettriche non tracciate
- Vibrazione casuale filtrata
- È necessario utilizzare l'analisi complementare per una diagnosi completa
Compromessi sulla larghezza di banda del filtro
- Filtro stretto: Migliore rifiuto delle frequenze adiacenti ma risposta più lenta ai cambiamenti di velocità
- Filtro ampio: Tracciamento più veloce ma potrebbe includere componenti vicini
- Ottimale: In genere, larghezza di banda 5-10% per la maggior parte delle applicazioni
Filtro di tracciamento vs. FFT
| Caratteristica | Analisi FFT | Filtro di tracciamento |
|---|---|---|
| Requisito di velocità | Funziona a qualsiasi velocità | Richiede tachimetro |
| Variazione di velocità | Richiede velocità costante | Gestisce velocità variabili |
| Informazioni | Spettro completo, tutte le frequenze | Solo un singolo ordine |
| Guasti non sincroni | Rileva tutti i guasti | Mancanze non sincronizzate |
| Analisi transitoria | Difficile | Eccellente |
| Ideale per | Diagnostica generale, stato stazionario | Analisi della velocità critica, velocità variabile |
Implementazioni moderne
Filtri di tracciamento digitale
- Filtri basati su software negli analizzatori moderni
- Ordini multipli simultanei (1×, 2×, 3× contemporaneamente)
- Larghezza di banda regolabile
- Visualizzazione in tempo reale durante i transitori
Integrazione dell'analisi degli ordini
- Filtri di tracciamento come base per un'analisi completa degli ordini
- Spettro completo degli ordini estratto (tutti gli ordini simultaneamente)
- Mappe a colori che mostrano ordine e velocità
- Rilevamento automatico della velocità critica dai dati di tracciamento degli ordini
I filtri di tracciamento sono strumenti specializzati ma potenti nell'analisi delle vibrazioni, in particolare per la dinamica dei rotori e le apparecchiature a velocità variabile. Mantenendo l'attenzione su ordini specifici nonostante le variazioni di velocità, i filtri di tracciamento consentono l'analisi transitoria e il monitoraggio dei componenti indipendente dalla velocità, cosa che sarebbe impossibile con le tecniche FFT standard, rendendoli essenziali per l'identificazione delle velocità critiche e la diagnostica avanzata dei macchinari.
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