Vibracijos analizės maksimumo koeficiento supratimas
Smailės koeficientas yra be matavimo vienetų santykis, leidžiantis greitai įvertinti „smarkumą“ arba impulsyvumą vibracija signalas. Jis apskaičiuojamas padalijant signalo didžiausią amplitudę iš laiko bangos forma savo RMS (vidutinė kvadratinė šaknis) vertė. Tuo tarpu, kai RMS apibūdina bendrą signalo energiją ar galią, amplitudės koeficientas išskiria trumpalaikius, didelio amplitudės svyravimus, kurie priešingu atveju liktų paslėpti to energijos vidurkio viduje – todėl jis yra vienas iš pirmųjų įspėjamųjų rodiklių, kuriuos galima rasti būklės stebėjimas.
Maksimalus koeficientas = didžiausia amplitudė / RMS vertė
1. Apibrėžimas: Kas yra amplitudės koeficientas?
Ši vertė yra dviejų dydžių, išmatuotų iš tos pačios laiko bangos formos, santykis: didžiausia amplitudė — didžiausias užregistruotas momentinis svyravimas — padalytas iš vidutinės kvadratinės vertės (RMS), kuri atspindi signalo veiksmingąją energiją. Kadangi abu dydžiai išreiškiami tomis pačiomis vienetais (pavyzdžiui, g pagreitis), vienetai tarpusavyje kompensuojasi, o amplitudės koeficientas tampa grynuoju skaičiumi. Didesnis amplitudės koeficientas reiškia, kad bangos formą dominuoja staigūs, izoliuoti smailės, gerokai viršijančios bendrą energijos lygį; mažesnis koeficientas reiškia, kad energija signale pasiskirsto tolygiau.
2. Kodėl svarbus amplitudės koeficientas?
Pagrindinė viršutinės ribos koeficiento paskirtis – ankstyvas gedimų aptikimas riedėjimo guoliai. Sveikas guolis generuoja tolygų, nepertraukiamą signalą, labai artimą grynajai sinusinei bangai, o grynosios sinusinės bangos amplitudės koeficientas yra 1.414 (2 kvadratinė šaknis). Būtent dėl to, kad ši bazinė linija yra tokia aiški, nukrypimai nuo jos suteikia tiek daug informacijos.
Kadangi mikroskopiniai defektai, tokie kaip spalls arba įtrūkimai dėl paviršiaus nelygumų guolių žieduose ar riedėjimo elementuose kiekvienas riedėjimo elemento praėjimas per defektą sukelia nedidelį, staigų smūginį šuolį laiko signalo kreivėje. Šie šuoliai pasižymi didele amplitudės viršūne, tačiau juose yra labai mažai energijos, todėl iš pradžių jie beveik nepaveikia bendros vidutinės kvadratinės vertės (RMS) – tačiau jie smarkiai padidina amplitudės koeficientą. Būtent šių dviejų rodiklių kontrastas ir suteikia išankstinį įspėjimą:
- A mažas ir pastovus amplitudės koeficientas (paprastai mažiau nei 3) rodo, kad įrenginys yra geros būklės.
- A didėjantis amplitudės koeficientas dažnai yra pirmasis požymis, kad guolis pradeda gedti — dažnai dar prieš tai, kai gedimas tampa matomas FFT spektre arba girdimas ausimi.
Būtent dėl šio ankstyvo jautrumo amplitudės koeficientas yra vertinamas kartu su kitomis smūgiams jautriomis charakteristikomis, pavyzdžiui, ekscesas gerai veikiančioje guolių stebėjimo sistemoje.
3. Guolio gedimo ciklas ir amplitudės koeficientas
Amplitudės koeficientas besiformuojančio lūžio gyvavimo ciklo metu kinta pagal savitą ir šiek tiek prieštaraujančią intuicijai tendenciją:
- 1 etapas — ankstyvas gedimas: atsiranda pirmieji nežymūs svyravimai. Amplitudės koeficientas smarkiai padidėja, o vidutinė kvadratinė vertė išlieka maža. Tai idealus momentas gedimui nustatyti ir remontui suplanuoti.
- 2 etapas – gedimo atsiradimas: Kai pažeidimai didėja, smūgiai tampa dažnesni ir stipresni. Dabar, didėjant vibracijos energijai, pradeda kilti vidutinė kvadratinė vertė (RMS), o amplitudės koeficientas gali stabilizuotis arba net šiek tiek sumažėti, nes bangos forma tampa mažiau „smaili“ ir labiau išsklaidyta.
- 3 etapas — vėlyvosios stadijos nepakankamumas: pažeidimai yra dideli. Signalas yra chaotiškas ir didelio amplitudės, vidutinė kvadratinė vertė yra labai didelė, o amplitudės koeficientas smarkiai sumažėja – dažnai grįžta į „gerą“ intervalą – nes bangos forma sudaryta nebe iš aiškių smailių, o iš nuolatinės, didelės energijos atsitiktinės vibracijos.
Tai lemia šią esminę interpretavimo taisyklę: mažas amplitudės koeficientas savaime nėra įrangos geros būklės požymis. Jei vidutinė kvadratinė vertė yra didelė, mažas amplitudės koeficientas iš tiesų gali reikšti labai pažengusią gedimo stadiją. Dėl šios priežasties amplitudės koeficientas visada turi būti tendencija ir vertinami kartu su bendru vidutiniu kvadratiniu nuokrypiu (RMS), o ne atskirai. Būtent dėl to, kad gedimo trukmės metu jo elgsena nėra monotoniška, vienintelis momentinis vaizdas gali klaidinti, o tendencija – ne.
4. Viršutinės vertės koeficiento matavimas lauke
Kadangi amplitudės koeficientui apskaičiuoti reikalingi tiek tikroji amplitudės viršūnė, tiek tos pačios trukmės signalo vidutinė kvadratinė vertė, šie duomenys gaunami tiesiogiai iš prietaiso, kuris fiksuoja pačią signalo formą, o ne tik apdorotą spektrą. Nešiojamas dviejų kanalų analizatorius, pavyzdžiui, Balanset-1A užfiksuoja pagreičio laiko signalą guolio korpuse, kai mašina veikia savo guoliuose, pateikdama didžiausią ir vidutinę kvadratinę vertę, iš kurių apskaičiuojamas amplitudės koeficientas – tai leidžia technikui pastebėti didėjančią tendenciją dar gerokai prieš tai, kai defektas pasireikštų aiškiu signalu spektre. Šių rodiklių stebėjimas per kiekvieną apžiūrą, kaip įprastinės nuspėjamoji priežiūra, yra kur kas iškalbingesnis nei bet koks pavienis skaitymas.
5. Apribojimai
Krypio koeficientas yra vertingas, tačiau nepatikimas, todėl reikia atsižvelgti į jo trūkumus:
- Tai nėra diagnostinė priemonė. Didelis amplitudės koeficientas patvirtina, kad yra smūgių, tačiau nieko nesako apie jų šaltinį ar dažnumą. Norint tiksliai nustatyti defektą, reikia atlikti išsamesnę analizę — labiausiai tinka gaubtinės analizė, kuris išskaido aukšto dažnio impulsus, kad būtų galima nustatyti konkrečius guolių gedimų dažnis ir todėl, kuris elementas yra pažeistas.
- Jis jautriai reaguoja į vienkartinius įvykius. Vienkartinis, nepasikartojantis smūgis – tarkim, šakinių krautuvų atsitrenkimas į mašinos pagrindą – gali smarkiai padidinti amplitudės koeficientą ir sukelti klaidingą pavojaus signalą, jei matavimo duomenys nebus patikrinti.
- Kai gedimas progresuoja, jis tampa nebeveiksmingas, dėl aukščiau aprašytų su gyvavimo ciklu susijusių priežasčių: dėl gedimo vėlyvoje stadijoje rodmenys gali būti klaidingai maži.
Jei naudojamas protingai – analizuojant tendencijas laikui bėgant, lyginant su vidutine kvadratine verte (RMS) ir, kai rodiklis pakyla, atliekant amplitudės analizę – amplitudės koeficientas išlieka vienu iš ekonomiškiausių išankstinio įspėjimo parametrų bet kurioje vibracijos stebėjimas programa.
