Cepstrum analizė vibracijos diagnostikoje

Apibrėžimas: Kas yra Cepstrum?

Cepstrum analizė yra pažangi signalų apdorojimo technika, teikianti informaciją apie periodines struktūras dažnių spektre. Pavadinimas „cepstrum“ yra žodžio „spektras“ anagrama, kuri užsimena apie jo pobūdį: tai iš esmės yra „spektro spektras“. Jis apskaičiuojamas imant dažnių spektro logaritmą ir atliekant atvirkštinę Furjė transformaciją rezultatui. Šis procesas išryškina periodinius spektro modelius, tokius kaip harmonikų šeimos arba šoninės juostos, kurias gali būti sunku pastebėti tiesiogiai žiūrint į spektrą.

Kepstrumo grafike x ašis vadinama quefrency (dažnio anagrama) ir turi laiko vienetus. Šios ašies viršūnės vadinamos rahmonika, nurodykite pasikartojančių šablonų periodą (sekundėmis) pradiniame spektre.

Kodėl verta naudoti „Cepstrum“ analizę?

Nors standartinis FFT spektras puikiai tinka atskiriems dažnio komponentams identifikuoti, jis gali tapti netvarkingas ir sunkiai interpretuojamas, kai mašinos gedimas sukuria daug harmonikų ir šoninių juostų. „Cepstrum“ analizė tai supaprastina, sujungdama visą pasikartojančių dažnių šeimą į vieną aiškų piką. Pagrindinės jo panaudojimo sritys:

• Harmoninių šeimų aptikimas: Jis gali lengvai nustatyti pagrindinį dažnį ir jo harmonikas, net jei pats pagrindinis dažnis yra silpnas arba jo nėra spektre.
• Šoninių juostų šeimų identifikavimas: Jis puikiai tinka aptikti šonines juostas, kurios dažnai yra mažos amplitudės ir paslėptos triukšme. „Cepstrum“ gali aiškiai parodyti šoninių juostų buvimą ir išmatuoti jų atstumus.
• Šaltinio ir kelio efektų atskyrimas: Kai kuriais atvejais tai gali padėti atskirti vibracijos šaltinio signalą nuo mašinos konstrukcijos atsako.
• Aido aptikimas: Jis gali atpažinti signalo aidus arba atspindžius.

Pagrindinės mašinų diagnostikos taikymo sritys

1. Pavarų dėžės diagnostika

Tai yra labiausiai paplitęs ir efektyviausias cepstrum analizės taikymas. Pažeistas krumpliaračio dantis moduliuoja krumpliaračio sujungimo dažnį (GMF), sukurdamas šonines juostas aplink GMF piką, išdėstytas pagal tos krumpliaračio sukimosi greitį. Sudėtingoje pavarų dėžėje su keliais velenais ir krumpliaračiais spektras gali būti painus skirtingų GMF ir šoninių juostų mišinys. Kepstrum įveikia šį sudėtingumą:

• Kepstrumyje esanti smailė ties kvfrencija, atitinkančia krumpliaračio sukimosi periodą (1 / RPM), yra aiškus tos konkrečios krumpliaračio gedimo rodiklis.
• Kepstrumo smailės amplitudę galima tendencijuoti, kad būtų galima stebėti krumpliaračio susidėvėjimo progresavimą.

2. Riedėjimo guolių analizė

Panašiai kaip ir pavarų dėžėse, guolių defektai taip pat sukuria šonines juostas. Pavyzdžiui, vidinio guolio žiedo defektas sukurs šonines juostas, išdėstytas veleno greičiu aplink vidinio guolio žiedo defekto dažnį (BPFI) ir jo harmonikas. Kepstrum gali padėti patvirtinti šių modelių buvimą, ypač kai jie nėra akivaizdūs spektre.

3. Turbomašinų analizė

Turbinose ir kompresoriuose „cepstrum“ gali būti naudojamas menčių pralaidumo dažnio harmonikoms nustatyti ir problemoms, susijusioms su menčių pažeidimais ar aerodinaminėmis problemomis, diagnozuoti.

Kaip interpretuoti Cepstrum siužetą

1. Apskaičiuokite sukimosi periodus: Prieš nagrinėdami cepstrą, apskaičiuokite pagrindinių besisukančių komponentų laiko periodus (pvz., velenui, kurio greitis yra 1800 aps./min. arba 30 Hz, periodas yra 1/30 = 0,033 sekundės).
2. Ieškokite viršūnių žinomais laikotarpiais: Ištirkite cepstrumą, ar nėra reikšmingų smailių (rahmoninių kreivių), kurios sutampa su šiais apskaičiuotais laiko periodais.
3. Harmonikų atpažinimas: Ieškokite pikų, esančių sveikųjų skaičių kartotiniuose pagrindinio kvafrencijos spektre. Tai rodo stiprių harmoninių šeimų buvimą pradiniame spektre.
4. Tendencijų amplitudės: Stebėkite cepstrumo pikų amplitudę laikui bėgant. Didėjanti amplitudė rodo blogėjančią būklę.

„Cepstrum“ analizė yra galingas įrankis, kurio efektyviam naudojimui reikia patirties, tačiau sudėtingiems mechanizmams, pavyzdžiui, pavarų dėžėms, ji gali suteikti diagnostinį aiškumą, kuriam neprilygsta vien spektrinė analizė.

← Atgal į pagrindinį rodyklę