トラッキングフィルターについて
A トラッキングフィルター — オーダー追従フィルタまたは同期フィルタとも呼ばれる — は、帯域幅の狭い バンドパスフィルタ で使用される。 振動解析 機械の回転速度の特定の倍数（次数）に合わせて中心周波数を自動的にスライドさせる装置。 例えば、「1×トラッキングフィルター」は、運転速度の周波数に継続的にロックオンし、それ以外の成分をすべて除去して基本波である1×成分のみを通過させます。2×や3×フィルターも同様に、運転速度の2倍または3倍の周波数を追従します。このフィルターは固定周波数に留まるのではなく速度に追従するため、 振幅 そして 位相 機械が加速中や減速中であっても、同期成分の振幅と位相を測定できる。そのため、トラッキングフィルタは可変速機器において、起動時や コーストダウン 過渡現象、および個々のオーダー成分を分離するために 次数分析.
1. トラッキングフィルターの仕組み
基本原則
- 速度の目安： 1つの タコメーター または キーフェーザー 1回転につき1回のパルスを供給する。
- 周波数の計算： この装置は、それらのパルスのタイミングから瞬時回転周波数を算出する。
- 次数乗算： その周波数に、選択された次数（1、2、3……）を掛け合わせます。
- フィルターの中心合わせ： 狭帯域バンドパスフィルタは、その結果得られる周波数を中心に設定される。
- 継続的な調整： 速度が変化しても、フィルターの中心周波数は途切れることなくそれに追従します。
- 出力： 選択された次数の成分のみを含む、クリーンでフィルタリングされた信号。
この手法の最大の特徴は、フィルタがタコメーターに連動している点にある。そのため、対象となる次数が周波数軸上のどこに位置しているかを常に把握できる。これは、回転数が変動する機械において、固定フィルタでは決して実現できないことである。
フィルターの特性
- 帯域幅: 通常、中心周波数の±2～10％。
- 狭さ: 隣接する周波数を効果的に遮断する。
- 追跡レート： 急激な速度変化にも追従できる。
- 複数のフィルター： 最新の装置では、複数のオーダーを同時に追跡することができます。
2. 用途
1. 起動および減速の解析
これが主な用途です。機械が速度範囲内で加速または減速する際、トラッキングフィルタが1×成分を継続的に追従します：
- 過渡応答時の速度に対する振幅と位相をプロットする — これは、 ランナップ.
- 生成する ボード線図 速度に対する振幅と位相の関係。
- 識別する 臨界速度 振幅のピークから。
- Estimate 減衰 各共鳴ピークの幅から。
- 2×と3×を同時にトラッキングし、複数のモードを明らかにする。
2. 可変速機器
- 速度が絶えず変化していても、オーダー基準の計測を維持する。
- プロセスに応じて回転数が変化するVFD駆動モーター。
- 突風に反応する風力タービン。
- 負荷に応じて回転数が変動するプロセス機器。
- 周波数の変動にかかわらず安定したトレンドが維持されます。これは、すべてが固定周波数ではなく、オーダーを基準としているためです。
3. バランス調整
- 1×コンポーネントの全工程を追跡する バランシング procedure.
- 1×以外のコンテンツを除外して、読みやすくします。
- 位相測定は、1×周波数でのみ行ってください。
- 無関係な振動源を除去することで、精度を向上させる。
4. オーダー別解析
- 詳細な検討のために、特定のオーダーを抽出する。
- トラック2×で進行状況を監視する ずれ.
- Follow the ブレードパッシング ファンおよびポンプにおけるオーダー。
- 本来なら重なり合うはずの周波数成分を分離する。
3. トラッキングフィルターの利点
速度に依存しない
- 速度がどのように変化しても、測定値は意味を持ち続けます。
- 異なる速度で得られたデータを、同じ基準で比較することができます。
- 一定速度を維持できない機械には不可欠です。
コンポーネントの分離
- あるオーダー成分を、それ以外のすべての周波数から分離する。
- フルスペクトルよりもクリアな信号が得られる FFT.
- 対象となるオーダーの信号対雑音比を向上させる。
- そのオーダーの振幅および位相を正確に測定できるようにします。この同期フォーカスは、概念的に 同期平均また、この手法ではタコメーターも活用し、速度に連動する要素をノイズから分離しています。
過渡解析
- 速度の変化に合わせてコンポーネントをスムーズに追従します。
- 加速および減速中も継続的に測定を行います。
- 定常状態を必要としない。
- 静的な測定では見逃されてしまう、速度に依存する挙動を明らかにする。
4. 制限事項および留意点
タコメーターが必要です
- 正確な速度基準は必須です。
- タコメーター信号の品質は、フィルタの性能を直接左右する。
- 速度基準がない装置では使用できません。
- 1回転につき1回のパルスは確実でなければならず、そうでないと追跡がずれてしまう。
同期コンポーネントのみを追跡します
- 非同期の障害は検出されません。これには、ほとんどの ベアリングの欠陥、これにより生成される 非同期振動.
- 電力線の周波数は追跡されません。
- ランダム振動および広帯域振動が除去されます。
- 確定診断には、追加の検査が必要です。
フィルタ帯域幅のトレードオフ
- ナローフィルター： 隣接する周波数に対する除去性能は向上するが、速度変化への応答は遅くなる。
- ワイドフィルター： 追従速度は速くなるが、近接する部品が干渉する可能性がある。
- 最適: 5～10%の帯域幅であれば、ほとんどの用途に適しており、選択性と追従速度のバランスが取れています。
5. トラッキングフィルタとFFTの比較
トラッキングフィルタとFFTは、競合するツールというよりは、互いに補完し合うものです。FFTは一定の速度でスペクトル全体を表示しますが、トラッキングフィルタは速度が変化する中でも特定の周波数帯域を追跡します。以下の表は、それぞれの強みをまとめたものです。
| 特徴 | FFT分析 | 追跡フィルター |
|---|---|---|
| 速度要件 | あらゆる速度で動作 | タコメーターが必要です |
| 回転速度の変動 | 一定の速度が必要 | さまざまな速度に対応 |
| 情報 | フルスペクトル、全周波数 | 単一次数のみ |
| 非同期故障 | すべての障害を検出 | 非同期成分を見逃す |
| 過渡解析 | 難しい | 素晴らしい |
| 最適な用途 | 一般的な診断、定常状態 | 臨界速度解析、可変速度 |
6. 現代的な実装
デジタル・トラッキング・フィルター
- 最新の分析装置内のソフトウェアに実装されています。
- 複数のオーダーを同時に追跡 — 1×、2×、3×を同時に。
- 帯域幅を調整可能にする。
- 過渡現象の発生中にリアルタイムで表示する。
オーダー分析との連携
- トラッキングフィルターは、包括的な注文分析の基盤となります。
- すべてのオーダーをまとめて、全オーダースペクトルが抽出されます。
- 結果は、オーダーと速度の関係を示すカラーマップとして表示され、これは waterfall そして cascade displays.
- 臨界速度は、オーダートラッキングデータから自動的に検出することができます。
7. フィールド・バランシングにおけるトラッキング・フィルター
ポータブル測定器において、トラッキングフィルターは、回転数が完全に一定に保たれない場合でも、バランス測定の精度を維持する役割を果たします。1×成分のみを通過させ、それ以外の成分を排除することで その他すべてこれにより、ソフトウェアは処理の基盤となるクリーンな振幅・位相ベクトルを得ることができます。この バランセット-1A まさにこの手法を採用しています。タコメーターのパルス信号が回転速度を定義し、稼働速度において機械自身の軸受から同期1×成分が抽出され、その結果得られるベクトルが試し重りおよび補正の計算を駆動します。そして、補正後の残留振動を確認します。トラッキングフィルタは、わずかに不安定な実際の機械においても、これらの数値を再現可能にする、目立たない仕組みなのです。
トラッキングフィルタは、特にロータ動力学や可変速機器において、特殊ながらも強力なツールです。回転数が変化する中でも特定の次数に焦点を合わせ続けることで、通常のFFT手法では実現できない過渡解析や回転数に依存しない監視を可能にします。まさにこの理由から、トラッキングフィルタは臨界回転数の特定や高度な機械診断において、依然として中心的な役割を果たしているのです。
