Integrācijas izpratne vibrāciju analīzē
Definīcija: Kas ir integrācija?
Integrācija iekšā vibrācija Analīze ir matemātisks process, kurā vibrācijas mērījumus konvertē no viena parametra uz citu, veicot integrāciju laika apgabalā vai dalot ar frekvenci frekvenču apgabalā. Visbiežāk integrācija konvertē paātrinājums (mērot ar akselerometri) uz ātrums, vai ātrums līdz pārvietojums. Tā kā paātrinājums, ātrums un pārvietojums ir saistīti, izmantojot aprēķinus (ātrums = ∫paātrinājums dt; pārvietojums = ∫ātrums dt), integrācija ļauj izteikt vibrāciju vispiemērotākajā parametrā konkrētajam pielietojumam un frekvenču diapazonam.
Integrācija ir būtiska, jo dažādi vibrācijas parametri ir optimāli dažādiem mērķiem: paātrinājums augstfrekvences analīzei (gultņu defekti), ātrums vispārējam mašīnu stāvoklim (ISO standarti) un pārvietojums zema ātruma iekārtu un klīrensa novērtēšanai.
Matemātiskās attiecības
Laika domēna integrācija
- Ātrums no paātrinājuma: v(t) = ∫ a(t) dt
- Nobīde no ātruma: d(t) = ∫ v(t) dt
- Pārvietošanās no paātrinājuma: d(t) = ∫∫ a(t) dt dt (dubultā integrācija)
Frekvenču domēna integrācija
Vienkāršāk frekvenču apgabalā:
- Ātrums no paātrinājuma: V(f) = A(f) / (2πf)
- Nobīde no ātruma: D(f) = V(f) / (2πf)
- Rezultāts: Dalot pēc frekvences, tiek pastiprinātas zemas frekvences, samazinātas augstas frekvences
Kāpēc ir nepieciešama integrācija
Sensora ierobežojumi
- Akselerometri ir vispusīgākie un visizplatītākie sensori.
- Bet paātrinājums ne vienmēr ir labākais analīzes parametrs
- Integrācija ļauj izmantot akselerometru visu veidu parametriem
- Ekonomiskāk nekā vairāki sensoru veidi
Parametru izvēle pēc frekvences
- Augsta frekvence (>1000 Hz): Paātrinājuma labākais rādītājs (gultņu defekti)
- Vidēja frekvence (10–1000 Hz): Ātruma labākais (vispārējās mašīnas, ISO standarti)
- Zema frekvence (< 10 Hz): Vislabākais pārvietojums (zema ātruma aprīkojums, atstarpes)
- Integrācija: Ļauj izmantot optimālus parametrus katram frekvenču diapazonam
Standarta prasības
- ISO 20816 nosaka vidējo kvadrātisko ātrumu
- Ja mēra paātrinājumu, tas jāintegrē ar ātrumu
- Tuvuma zondes mērījumiem pārvietojumā ir jāpārveido ātruma salīdzināšanai
Integrācijas izaicinājumi
Zemfrekvences dreifs
Galvenā integrācijas problēma:
- Jebkura līdzstrāvas nobīde vai ļoti zemas frekvences komponente
- Integrācija pastiprina zemas frekvences (dalot ar maziem skaitļiem)
- Rada milzīgas zemfrekvences kļūdas
- Signāla "novirzes" ārpus mēroga
- Risinājums: Augstas caurlaidības filtrs pirms integrācijas (parasti 2–10 Hz robežvērtība)
Trokšņa pastiprināšana
- Integrēšana ir 1/f darbība (pastiprina zemas frekvences)
- Zemfrekvences troksnis tiek pastiprināts vairāk nekā signāls
- Var pasliktināt signāla un trokšņa attiecību
- Risinājums: Filtrēt troksni pirms integrēšanas
Dubultās integrācijas saliktās kļūdas
- Paātrinājums līdz pārvietojumam prasa dubultu integrāciju
- Kļūdas vairojas
- Ļoti jutīga pret līdzstrāvas nobīdi un zemfrekvences troksni
- Nepieciešama agresīva augstfrekvences filtrēšana (tipiski 10–20 Hz)
Pareiza integrācijas procedūra
Vienkārša integrācija (paātrinājums līdz ātrumam)
- Signāla iegūšana: Apkopojiet paātrinājuma datus ar atbilstošu paraugu ņemšanas frekvenci
- Līdzstrāvas noņemšana: Noņemiet jebkādu līdzstrāvas nobīdi
- Augstfrekvenču caurlaidības filtrs: Lai novērstu nobīdi, pielietojiet HPF ar frekvenci 2–10 Hz.
- Integrēt: Veiciet integrēšanu (dalīt ar 2πf frekvenču apgabalā)
- Pārbaudīt: Pārbaudiet rezultātu, lai pārliecinātos, ka vērtības ir samērīgas un nav nobīdes.
Divkārša integrācija (paātrinājums līdz pārvietojumam)
- Agresīvs HPF: 10–20 Hz robežvērtība (augstāka nekā vienkārša integrācija)
- Pirmā integrācija: Paātrinājums → ātrums
- Pārbaudiet starpposmu: Pārbaudiet ātruma rezultātu
- Otrā integrācija: Ātrums → pārvietojums
- Galīgā verifikācija: Apstipriniet, ka pārvietojums ir pamatots
Frekvences domēns pret laika domēnu
Frekvenču domēna integrācija (ieteicamā)
- Metode: FFT → dalīt ar 2πf → inversā FFT
- Priekšrocības: Vienkārša, bez kumulatīvām kļūdām, viegli lietojama filtrēšana
- Ieviešana: Standarts mūsdienu analizatoros
- Rezultāts: Tīra, precīza integrācija
Laika domēna integrācija
- Metode: Skaitliskā integrācija (trapeces likums, Simpsona likums)
- Izaicinājumi: Kumulatīvās kļūdas, nobīde, sarežģītāka filtrēšana
- Lietošana: Kad frekvenču apgabals nav praktisks
Praktiski pielietojumi
Atbilstība standartiem
- Akselerometra mērījumu konvertēšana ātrumā salīdzināšanai ar ISO 20816
- Tuvuma zondes pārvietojuma konvertēšana ātrumā
- Nodrošina konsekventu salīdzinājumu starp dažādiem sensoru veidiem
Zema ātruma mašīnas
- Pie maza ātruma (< 500 apgr./min), paātrinājums un ātrums kļūst mazi
- Pārvietošanās ir jēgpilnāka
- Integrējiet paātrinājumu pārvietojumā analīzei
Daudzparametru analīze
- Skatīt to pašu vibrāciju kā paātrinājumu, ātrumu UN pārvietojumu
- Katrs parametrs uzsver dažādus frekvenču diapazonus
- Visaptveroša izpratne par vibrācijas raksturlielumiem
Bieži pieļautās kļūdas
Integrācija bez filtrēšanas
- Rezultējas dreifā un kļūdās
- Neizmantojamas pārvietojuma vērtības
- Pirms integrēšanas vienmēr izmantojiet augstfrekvences filtru
Nepareiza robežfrekvence
- Pārāk zems: dreifa problēmas
- Pārāk augsts: derīgas zemas frekvences ir noņemtas
- Jālīdzsvaro dreifa novēršana ar signāla saglabāšanu
Jaukto parametru salīdzināšana
- Nesalīdziniet paātrinājumu tieši ar ātrumu
- Pirms salīdzināšanas konvertēt uz to pašu parametru
- Frekvences saturs ietekmē to, kurš parametrs parāda augstākas vērtības
Integrācija ir būtiska signālu apstrādes darbība vibrācijas analīzē, kas ļauj konvertēt starp paātrinājuma, ātruma un pārvietojuma mērījumiem. Pareiza integrēšanas metode, tostarp atbilstoša augstfrekvences filtrēšana, lai novērstu nobīdi, un frekvenču domēna ieviešanas izpratne, ir būtiska precīzai vibrācijas parametru konvertēšanai, standartu ievērošanai un visaptverošai mašīnu stāvokļa daudzparametru analīzei.
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 