진동 진단에서의 켑스트럼 분석
켑스트럼 분석 는 주기적 구조를 밝히는 고급 신호 처리 기술입니다. 이내에 주파수 스펙트럼입니다. “세프스트럼”이라는 이름은 “스펙트럼”의 애너그램으로, 이 단어는 사실상 “스펙트럼의 스펙트럼”이라는 특성을 정확히 포착하고 있습니다. 이는 주파수의 로그를 취하여 계산됩니다. 스펙트럼 로 설정한 다음 결과에 대해 역 푸리에 변환을 수행하여 반복되는 패턴을 축소하는 단계인 배음 또는 측파대 - 원시 스펙트럼에서는 식별하기 어려운 단일 피크를 쉽게 읽을 수 있는 단일 피크로 변환합니다. 기어박스와 같은 복잡한 기계의 경우, 보통의 FFT 분석이 불가능한 경우가 많습니다.
켑스트럼 플롯에서 x축은 다음과 같이 불립니다. 퀘프런시 (주파수의 아나그램)로 표시되며 시간 단위를 전달합니다. 이 축을 따라 최고점을 라흐모닉스, 는 원래 스펙트럼에 존재하는 반복 패턴의 주기(초 단위)를 나타냅니다. 의도적으로 재배열된 어휘(켑스트럼, 쿼프런시, 라모닉스)는 이 기술이 익숙한 영역에서 한 단계 변환된 영역에서 작동한다는 것을 상기시켜 줍니다.
1. 왜 켑스트럼 분석을 사용하나요?
표준 FFT 스펙트럼은 개별 주파수 성분을 식별하는 데는 탁월하지만 결함으로 인해 한 번에 많은 고조파와 측대역이 생성되면 복잡해지고 판독하기 어려워질 수 있습니다. 켑스트럼 분석은 균등한 간격의 전체 주파수 제품군을 하나의 명확한 피크로 통합하여 이러한 혼란을 줄여줍니다. 주요 용도는 다음과 같습니다:
- 고조파 계열 감지: 기본 주파수 자체가 약하거나 스펙트럼에 존재하지 않는 경우에도 기본 주파수와 그 고조파를 식별합니다.
- 사이드밴드 제품군 식별: 진폭이 낮고 잡음에 묻혀 있는 측대역을 찾아내어 그 존재를 명확하게 표시하고 간격을 측정하는 데 탁월합니다.
- 소스 효과와 경로 효과를 분리합니다: 일부 애플리케이션에서는 진동 소스 신호와 이를 색칠하는 기계의 구조적 응답을 분리하는 데 도움이 됩니다.
- 에코 감지: 신호 내에서 에코나 반사를 찾아낼 수 있습니다.
핵심 아이디어는 전환에 관한 것입니다. 간격 주파수 영역(예: 30Hz마다 측 대역)에서 단일 위치 (여기서는 1/30 = 0.033초의 라모닉). 따라서 다양한 높이로 흩어져 있는 많은 피크가 하나의 측정 가능한 피처로 축소됩니다.
2. 머신 진단의 주요 애플리케이션
2.1 기어박스 진단
이것은 가장 일반적이고 가장 강력한 응용 프로그램입니다. 손상된 기어 톱니는 기어 맞물림 주파수 (GMF), 결함이 있는 기어의 회전 속도로 간격이 있는 GMF 피크 주위에 측파대를 생성합니다. 여러 개의 샤프트와 기어 쌍이 있는 기어박스에서 스펙트럼은 서로 다른 GMF와 그 측 대역의 혼란스러운 혼합물이 됩니다. 세프스트럼은 이러한 복잡성을 잘라냅니다:
- 기어의 회전 주기(1 / RPM)에 해당하는 주파수 피크는 특정 기어의 결함을 명확하게 나타내며, 단순히 “기어 문제”를 확인하는 것이 아니라 문제가 있는 축을 정확히 찾아낼 수 있습니다.”
- 해당 세프스트럼 피크의 진폭을 추세를 통해 모니터링할 수 있습니다. 기어 마모 시간이 지남에 따라 진행됩니다.
직접적인 스펙트럼 작업을 대체하는 것이 아니라 보완합니다. 기어 맞물림 주파수 계산기 는 예상되는 메시 및 측대역 주파수를 알려주고, 세프스트럼은 실제로 어떤 패밀리가 성장하고 있는지 확인합니다. 두 가지 모두 다음과 같은 완전한 진단에 도움이 됩니다. 기어 결함.
2.2 롤링 요소 베어링 분석
베어링 결함도 측대역을 생성합니다. 예를 들어, 내부 레이스에 결함이 있으면 내부 레이스 결함 주파수 주변에서 샤프트 속도 간격으로 사이드밴드가 생성됩니다(BPFI) 및 그 고조파. 세프스트럼은 특히 스펙트럼에서 명확하지 않은 경우 이러한 패턴을 확인하는 데 도움이 됩니다. 실제로는 예측된 베어링 결함 주파수 - 에서 쉽게 얻을 수 있습니다. 베어링 결함 빈도 계산기 - 와 자주 짝을 이루며 엔벨로프 분석, 를 사용하여 베어링 결함이 자극하는 고주파 충격을 복조합니다.
2.3 터보 기계 분석
터빈 및 컴프레서에서 켑스트럼은 다음을 식별할 수 있습니다. 블레이드 통과 주파수 고조파를 진단하고 블레이드 손상 또는 공기역학 블레이드 관련 고조파가 밀집되어 스펙트럼을 복잡하게 만드는 문제입니다.
3. 켑스트럼 플롯을 해석하는 방법
훈련된 읽기는 네 단계로 진행됩니다:
- 먼저 회전 기간을 계산합니다: 를 살펴보기 전에 주요 회전 구성 요소의 주기를 계산합니다. 1800RPM(30Hz)의 샤프트의 경우 주기는 1/30 = 0.033초입니다. 고조파 주파수 계산기 는 열차의 모든 샤프트에 대한 RPM-Hz 변환 속도를 높입니다.
- 알려진 기간의 피크를 찾아보세요: 알려진 주기의 피크는 알려진 구성 요소를 바로 가리키므로 계산된 주기와 일치하는 중요한 라모닉이 있는지 세프스트럼을 검사합니다.
- 고조파 구조를 식별합니다: 는 원래 스펙트럼에서 강한 고조파 계열을 나타내는 기본 쿼프런시의 정수 배수에서 피크를 찾습니다.
- 진폭을 추세화합니다: 시간 경과에 따른 세프스트럼 피크의 높이를 모니터링 - 진폭이 상승하면 상태가 악화되고 있다는 신호이므로 세프스트럼 피크는 다음과 같은 간단한 상태 지표로 사용할 수 있습니다. 트렌드.
4. 진단 툴킷에서 켑스트럼이 적합한 위치
켑스트럼 분석은 강력하지만 제대로 적용하려면 경험이 필요하므로 다음과 같은 광범위한 프로그램 내에서 하나의 전문화된 도구로 취급하는 것이 가장 좋습니다. 진동 진단 단독적인 해답이 아니라. 일반적인 워크플로우는 스펙트럼으로 시작하여 스펙트럼 분석, 를 사용하여 고밀도 측파대 또는 고조파가 그림을 가릴 때 세프스트럼에 도달하고 엔벨로프 방법으로 베어링 영향을 확인합니다. 세프스트럼이 드러내는 대부분의 결함(기어 톱니 및 베어링 결함)은 밸런싱 문제가 아닌 진단 결과이므로 세프스트럼은 수정 조치에 앞서 분석 단계에 위치합니다. 근본적인 문제가 다음과 같이 밝혀지는 경우 불균형 ~에 운전 속도, 와 같은 휴대용 분석기, 그리고 발란셋-1A 는 현장에서 문제를 해결하는 데 필요한 1X 진폭과 위상을 측정하는 반면, 켑스트럼은 가장 잘 진단할 수 있는 기어와 베어링 결함에 집중합니다. 복잡한 기계의 경우 이 조합은 스펙트럼 분석만으로는 따라올 수 없는 진단의 선명도를 제공합니다.
