추적 필터 이해
A 추적 필터 — 주문 추적 필터 또는 동기식 필터라고도 함 —은 좁은 대역 통과 필터 다음에서 사용 진동 분석 기계의 회전 속도의 특정 배수(또는 차수)를 따라 중심 주파수를 자동으로 조정하는 장치. 예를 들어, “1× 추적 필터”는 작동 속도 주파수에 지속적으로 고정되어 다른 모든 주파수를 차단하고 기본 1× 성분만 통과시킵니다. 2× 또는 3× 필터는 동일한 방식으로 작동 속도의 2배 또는 3배 주파수를 추적합니다. 이 필터는 고정된 주파수에 머무르지 않고 속도에 따라 변동하기 때문에, 진폭 및 단계 기계가 가속하거나 감속하는 동안에도 동기식 구성 요소의 상태를 파악할 수 있습니다. 따라서 가변 속도 장비의 시동 및 해안으로 내려가다 과도 현상, 그리고 개별 주문 구성 요소를 분리하기 위해 주문 분석.
1. 추적 필터의 작동 원리
기본 원칙
- 속도 참고: 에이 유속계 또는 키페이저 회전당 한 번의 펄스를 출력합니다.
- 주파수 계산: 이 계측기는 해당 펄스의 타이밍을 바탕으로 순간 회전 주파수를 산출합니다.
- 곱셈 순서: 해당 주파수에 선택한 차수(1, 2, 3 등)를 곱합니다.
- 필터 중심 맞추기: 협대역 대역통과 필터는 그 결과로 얻어진 주파수를 중심 주파수로 한다.
- 지속적인 조정: 속도가 변해도 필터의 중심 주파수는 끊김 없이 이를 따라갑니다.
- 출력: 선택된 차수만 포함된 깨끗하게 필터링된 신호.
핵심적인 비결은 필터가 타코미터에 연동되어 있다는 점인데, 덕분에 필터는 관심 있는 주파수 성분이 주파수 축상에서 현재 어느 위치에 있는지 항상 파악할 수 있습니다. 이는 속도가 변하는 기계에서는 고정형 필터로는 결코 불가능한 일입니다.
필터 특성
- 대역폭: 일반적으로 중심 주파수의 ±2~10%.
- 좁음: 인접 주파수를 효과적으로 차단합니다.
- 추적 속도: 급변하는 속도를 따라갈 수 있다.
- 여러 필터: 현대적인 시스템은 여러 주문을 동시에 처리할 수 있습니다.
2. Applications
1. 시동 및 감속 분석
이것이 대표적인 응용 사례입니다. 기계가 속도 범위 내에서 가속하거나 감속할 때, 추적 필터는 1× 성분을 지속적으로 추적합니다:
- 과도 현상 동안 속도에 따른 1차 트랙의 진폭과 위상을 추적합니다. 이는 런업.
- 생성하다 보드 플롯 속도에 따른 진폭과 위상의 변화.
- 식별하다 임계 속도 진폭의 피크에서.
- Estimate 제동 각 공명 피크의 폭을 기준으로.
- 트랙 2×와 3×를 동시에 재생하여 다양한 모드를 확인해 보세요.
2. 가변 속도 장비
- 속도가 끊임없이 변하더라도 주문에 따른 측정을 유지하십시오.
- 공정 상황에 따라 속도가 변하는 VFD 구동 모터.
- 돌풍에 반응하는 풍력 터빈.
- 부하에 따라 속도가 변하는 공정 장비.
- 모든 것이 고정 주파수가 아닌 명령을 기준으로 하기 때문에, 속도 변동과 관계없이 일관된 추세를 유지합니다.
3. 균형 맞추기
- 전체 과정에서 1× 구성 요소를 추적하십시오 밸런싱 procedure.
- 1×가 아닌 콘텐츠를 걸러내어 더 깔끔하게 읽을 수 있습니다.
- 1× 주파수에서만 위상 측정을 수행하십시오.
- 관련 없는 진동 원인을 배제하여 정확도를 높입니다.
4. 주문별 분석
- 자세히 살펴보기 위해 특정 주문을 따로 뽑아내세요.
- 2× 트랙을 통해 진행 상황을 모니터링합니다. 정렬 불량.
- Follow the 블레이드 통과 팬 및 펌프 주문.
- 서로 겹칠 수 있는 주파수 성분들을 분리한다.
3. 추적 필터의 장점
속도에 대한 독립성
- 속도가 어떻게 변하든 측정값은 여전히 유의미합니다.
- 서로 다른 속도의 데이터를 동일한 기준에 따라 비교할 수 있습니다.
- 일정한 속도를 유지하지 못하는 모든 기계에 필수적입니다.
구성 요소 격리
- 다른 모든 주파수와 해당 주파수만을 분리합니다.
- 풀 스펙트럼보다 더 선명한 신호를 제공합니다 FFT.
- 관심 대상 순서에 대한 신호대잡음비를 향상시킵니다.
- 해당 차수의 진폭과 위상을 정밀하게 측정할 수 있게 해줍니다. 이러한 동기식 초점은 개념적으로 동기 평균화또한 타코미터를 활용하여 속도 고정 구성 요소들이 노이즈의 영향을 받지 않도록 합니다.
과도 분석
- 속도 변화에도 구성 요소를 정확하게 따라갑니다.
- 가속 및 감속 중에도 지속적으로 측정합니다.
- 정상태 조건이 필요하지 않습니다.
- 정적 측정으로는 포착할 수 없는 속도에 따른 특성을 밝혀낸다.
4. 한계 및 고려 사항
타코미터가 필요합니다
- 정확한 속도 기준이 필수입니다.
- 타코미터 신호의 품질은 필터 성능을 직접적으로 제한합니다.
- 속도 기준 신호가 없는 장비에는 사용할 수 없습니다.
- 회전당 한 번의 펄스는 정확해야 하며, 그렇지 않으면 추적 정확도가 떨어집니다.
동기식 구성 요소만 추적합니다
- 비동기 고장은 감지되지 않습니다 — 대부분을 포함하여 베어링 결함, 이로 인해 발생하는 비동기 진동.
- 전력선 주파수는 추적되지 않습니다.
- 무작위 진동과 광대역 진동이 걸러집니다.
- 정확한 진단을 위해서는 추가적인 검사가 필요합니다.
필터 대역폭의 상충 관계
- 협대역 필터: 인접 주파수에 대한 차폐 성능은 더 우수하지만, 속도 변화에 대한 반응 속도는 더 느립니다.
- 광대역 필터: 추적 속도는 더 빠르지만, 인근 부품이 포함될 수 있습니다.
- 최적: 대부분의 응용 분야에서는 5~10%의 대역폭이 적합하며, 이는 선택성과 추적 속도의 균형을 맞춥니다.
5. 추적 필터 대 FFT
추적 필터와 FFT는 서로 경쟁하는 도구가 아니라 상호 보완적인 도구입니다. FFT는 고정된 속도로 전체 스펙트럼을 보여주는 반면, 추적 필터는 속도가 변하는 상황에서도 특정 주파수 대역을 추적합니다. 아래 표는 각각의 장점이 무엇인지 요약해 보여줍니다.
| 특징 | FFT 분석 | 추적 필터 |
|---|---|---|
| 속도 요건 | 모든 속도에서 작동합니다 | 타코미터가 필요합니다 |
| 속도 변동 | 꾸준한 속도가 필요합니다 | 다양한 속도를 처리합니다 |
| 정보 | 전 스펙트럼, 모든 주파수 | 단일 주문만 가능 |
| 비동기 고장 | 모든 결함을 감지합니다 | 비동기가 누락되었습니다 |
| 과도 분석 | 어려운 | 훌륭한 |
| ~에 가장 적합함 | 일반 진단, 정상 상태 | 임계 속도 분석, 가변 속도 |
6. 현대적 구현
디지털 추적 필터
- 최신 분석기의 소프트웨어에 구현되어 있습니다.
- 여러 건의 주문을 한 번에 추적할 수 있습니다 — 1건, 2건, 3건을 동시에.
- 대역폭을 조절할 수 있도록 합니다.
- 과도 현상 발생 시 실시간으로 표시합니다.
주문 분석과의 연동
- 추적 필터는 포괄적인 주문 분석의 토대가 됩니다.
- 모든 주문을 합쳐 전체 주문 현황을 추출합니다.
- 결과는 순서와 속도의 관계를 나타내는 색상 지도로 표시되며, 이는 waterfall 및 캐스케이드 displays.
- 주문 추적 데이터를 통해 임계 속도를 자동으로 감지할 수 있습니다.
7. 필드 밸런싱에서의 추적 필터
휴대용 계측기에서 트래킹 필터는 회전 속도가 완벽하게 일정하지 않을 때 밸런싱 측정값의 정확성을 유지해 주는 역할을 합니다. 1차 성분만 통과시키고 그 외 모든 것, 이를 통해 소프트웨어는 작업에 활용할 수 있는 깨끗한 진폭-위상 벡터를 얻게 됩니다. 이 발란셋-1A 이 방식은 바로 이러한 접근법을 사용합니다. 즉, 타코미터 펄스가 회전 속도를 정의하고, 작동 속도에서 기계 자체 베어링에서 1차 동기 성분을 추출하며, 그 결과로 얻은 벡터가 시험 하중 및 보정 계산을 주도하고, 보정 후 잔류 진동을 확인합니다. 추적 필터는 실제의 약간 불안정한 기계에서도 이러한 수치를 재현 가능하게 만드는 핵심 메커니즘입니다.
추적 필터는 특히 로터 동역학 및 가변 속도 장비 분야에서 특화된 동시에 강력한 도구입니다. 속도가 변하는 동안 선택된 차수에 집중함으로써, 이 필터는 일반적인 FFT 기법으로는 달성할 수 없는 과도 현상 분석과 속도에 구애받지 않는 모니터링을 가능하게 합니다. 바로 이러한 이유 때문에 추적 필터는 임계 속도 식별 및 첨단 기계 진단 분야에서 여전히 핵심적인 역할을 하고 있습니다.
