Integracijos supratimas vibracijos analizėje
Apibrėžimas: Kas yra integracija?
Integracija į vibracija analizė yra matematinis procesas, kurio metu vibracijos matavimai konvertuojami iš vieno parametro į kitą, atliekant integravimą laiko srityje arba dalijant iš dažnio dažnių srityje. Dažniausiai integravimas konvertuoja pagreitis (matuojamas pagal akcelerometrai) į greitis, arba greitis iki poslinkis. Kadangi pagreitis, greitis ir poslinkis yra susiję taikant skaičiavimus (greitis = ∫pagreitis dt; poslinkis = ∫greitis dt), integravimas leidžia išreikšti vibraciją tinkamiausiu parametru konkrečiai taikymo sričiai ir dažnių diapazonui.
Integracija yra būtina, nes skirtingi vibracijos parametrai yra optimalūs skirtingiems tikslams: pagreitis – aukšto dažnio analizei (guolių defektams), greitis – bendrai mašinų būklei (ISO standartai), o poslinkis – mažo greičio įrangai ir prošvaisai įvertinti.
Matematiniai ryšiai
Laiko srities integracija
- Greitis nuo pagreičio: v(t) = ∫ a(t) dt
- Poslinkis nuo greičio: d(t) = ∫ v(t) dt
- Poslinkis nuo pagreičio: d(t) = ∫∫ a(t) dt dt (dviguba integracija)
Dažnio srities integracija
Dažnių srityje paprasčiau:
- Greitis nuo pagreičio: V(f) = A(f) / (2πf)
- Poslinkis nuo greičio: D(f) = V(f) / (2πf)
- Rezultatas: Dalijimas iš dažnio, todėl žemi dažniai sustiprinami, aukšti dažniai sumažinami
Kodėl reikalinga integracija
Jutiklio apribojimai
- Akselerometrai yra universaliausi ir dažniausiai naudojami jutikliai.
- Tačiau pagreitis ne visada geriausias analizės parametras
- Integracija leidžia naudoti akselerometrą visų tipų parametrams
- Ekonomiškesnis nei keli jutiklių tipai
Parametrų pasirinkimas pagal dažnį
- Aukštas dažnis (>1000 Hz): Geriausias pagreitis (guolių defektai)
- Vidutinis dažnis (10–1000 Hz): Geriausias greitis (bendrosios technikos, ISO standartų)
- Žemas dažnis (< 10 Hz): Geriausias poslinkis (mažo greičio įranga, tarpai)
- Integracija: Leidžia naudoti optimalius parametrus kiekvienam dažnių diapazonui
Standartiniai reikalavimai
- ISO 20816 nurodo RMS greitį
- Jei matuojamas pagreitis, reikia integruoti į greitį
- Artumo zondo matavimai poslinkyje turi būti konvertuojami, kad būtų galima palyginti greitį
Integracijos iššūkiai
Žemo dažnio dreifas
Pagrindinė integracijos problema:
- Bet koks nuolatinės srovės poslinkis arba labai žemo dažnio komponentas
- Integravimas sustiprina žemus dažnius (dalinant iš mažų skaičių)
- Sukuria dideles žemo dažnio klaidas
- Signalo “dreifas” neatitinka skalės
- Sprendimas: Aukšto dažnio filtras prieš integravimą (paprastai 2–10 Hz ribinis dažnis)
Triukšmo stiprinimas
- Integravimas yra 1/f veikimas (stiprina žemus dažnius)
- Žemo dažnio triukšmas sustiprinamas labiau nei signalas
- Gali pabloginti signalo ir triukšmo santykį
- Sprendimas: Filtruoti triukšmą prieš integravimą
Dvigubos integracijos junginių klaidos
- Pagreičiui iki poslinkio reikia dvigubos integracijos
- Klaidos dauginasi
- Labai jautrus nuolatinės srovės poslinkiui ir žemo dažnio triukšmui
- Būtinas agresyvus aukšto dažnio filtravimas (tipiškai 10–20 Hz)
Tinkama integravimo procedūra
Vienkartinė integracija (pagreičio ir greičio santykis)
- Signalo gavimas: Surinkite pagreičio duomenis tinkamu atrankos dažniu
- Nuolatinės srovės pašalinimas: Pašalinkite bet kokį nuolatinės srovės poslinkį
- Aukštų dažnių filtras: Norėdami pašalinti dreifą, taikykite 2–10 Hz HPF
- Integruoti: Atlikite integravimą (dalinkite iš 2πf dažnių srityje)
- Patvirtinti: Patikrinkite rezultatą, ar vertės yra pagrįstos ir ar nėra poslinkio
Dviguba integracija (pagreitis iki poslinkio)
- Agresyvus HPF: 10–20 Hz ribinė vertė (aukštesnė nei vienkartinė integracija)
- Pirmoji integracija: Pagreitis → greitis
- Patikrinkite tarpinį variantą: Patikrinkite greičio rezultatą
- Antroji integracija: Greitis → poslinkis
- Galutinis patvirtinimas: Patvirtinkite, kad poslinkis yra pagrįstas
Dažnio sritis ir laiko sritis
Dažnių srities integracija (pageidautina)
- Metodas: FFT → dalinti iš 2πf → atvirkštinė FFT
- Privalumai: Paprasta, be kaupiamųjų klaidų, lengva filtruoti
- Įgyvendinimas: Standartas šiuolaikiniuose analizatoriuose
- Rezultatas: Švari, tiksli integracija
Laiko srities integracija
- Metodas: Skaitinis integravimas (trapecijos taisyklė, Simpsono taisyklė)
- Iššūkiai: Kaupiamosios paklaidos, poslinkis, sudėtingesnis filtravimas
- Naudojimas: Kai dažnių sritis nepraktiška
Praktinis pritaikymas
Standartų laikymasis
- Akselerometro matavimų konvertavimas į greitį, kad būtų galima palyginti su ISO 20816
- Artumo jutiklio poslinkio konvertavimas į greitį
- Užtikrina nuoseklų skirtingų jutiklių tipų palyginimą
Mažo greičio mašinos
- Mažu greičiu (< 500 aps./min.), pagreitis ir greitis tampa maži
- Poslinkis prasmingesnis
- Integruoti pagreitį į poslinkį analizei
Daugiaparametrė analizė
- Tą pačią vibraciją vertinti kaip pagreitį, greitį IR poslinkį
- Kiekvienas parametras pabrėžia skirtingus dažnių diapazonus
- Išsamus vibracijos charakteristikų supratimas
Dažnos klaidos
Integracija be filtravimo
- Dėl to atsiranda dreifas ir klaidos
- Nenaudojamos poslinkio vertės
- Prieš integruojant visada naudokite aukšto dažnio filtrą
Neteisingas ribinis dažnis
- Per žemai: dreifo problemos
- Per aukštas: pašalinti galiojantys žemi dažniai
- Turi būti subalansuota dreifo prevencija ir signalo išsaugojimas
Mišrių parametrų palyginimas
- Nelyginkite pagreičio tiesiogiai su greičiu
- Prieš palyginimą konvertuoti į tą patį parametrą
- Dažnio turinys turi įtakos tam, kuris parametras rodo didesnes vertes
Integravimas yra pagrindinė signalo apdorojimo operacija vibracijos analizėje, leidžianti konvertuoti pagreičio, greičio ir poslinkio matavimus. Tinkama integravimo technika, įskaitant tinkamą aukšto dažnio filtravimą, siekiant išvengti poslinkio, ir dažnio srities įgyvendinimo supratimą, yra būtina norint tiksliai konvertuoti vibracijos parametrus, atitikti standartus ir atlikti išsamią daugiaparametrę mašinų būklės analizę.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 