Cepstrum analīze vibrācijas diagnostikā

Definīcija: Kas ir Cepstrum?

Cepstrum analīze ir uzlabota signālu apstrādes metode, kas sniedz informāciju par periodiskām struktūrām frekvenču spektrā. Nosaukums “cepstrum” ir vārda “spektrs” anagramma, kas norāda uz tā būtību: tas būtībā ir “spektra spektrs”. To aprēķina, ņemot frekvenču spektra logaritmu un pēc tam veicot rezultātam apgriezto Furjē transformāciju. Šis process izceļ periodiskus modeļus spektrā, piemēram, harmoniku saimes vai sānu joslas, kuras varētu būt grūti saskatīt, tieši aplūkojot spektru.

Cepstruma diagrammā x asi sauc par kvēcīgums (frekvences anagramma) un tai ir laika mērvienības. Šīs ass virsotnes sauc par rahmonika, norāda atkārtoto rakstu periodu (sekundēs) sākotnējā spektrā.

Kāpēc izmantot Cepstrum analīzi?

Lai gan standarta FFT spektrs ir lieliski piemērots atsevišķu frekvenču komponentu identificēšanai, tas var kļūt nekārtīgs un grūti interpretējams, ja mašīnas kļūme rada lielu skaitu harmoniku un sānu joslu. Cepstrum analīze to vienkāršo, apvienojot visu atkārtotu frekvenču saimi vienā, skaidrā pīķī. Tā galvenie pielietojumi ir:

• Harmonisku ģimeņu noteikšana: Tas var viegli identificēt pamatfrekvenci un tās harmonikas, pat ja pati pamatfrekvence ir vāja vai tās spektrā vispār nav.
• Sānu joslu saimju identificēšana: Tas izceļas ar sānu joslu atrašanu, kurām bieži vien ir zema amplitūda un kuras ir apraktas troksnī. Cepstrum var skaidri parādīt sānu joslu klātbūtni un izmērīt to atstarpes.
• Avota un ceļa efektu atdalīšana: Dažos pielietojumos tas var palīdzēt atdalīt vibrācijas avota signālu no mašīnas strukturālās reakcijas.
• Atbalss noteikšana: Tas var identificēt atbalsis vai atstarojumus signālā.

Galvenie pielietojumi mašīnu diagnostikā

1. Ātrumkārbas diagnostika

Šis ir visizplatītākais un spēcīgākais cepstrum analīzes pielietojums. Bojāts zobrata zobs modulēs zobrata sazvērestības frekvenci (GMF), radot sānu joslas ap GMF maksimumu, kas izvietotas pie šī zobrata rotācijas ātruma. Sarežģītā pārnesumkārbā ar vairākām vārpstām un zobratiem spektrs var būt mulsinošs dažādu GMF un sānu joslu sajaukums. cepstrum pārvar šo sarežģītību:

• Kepstrumā esošs maksimums kvēfrencē, kas atbilst zobrata rotācijas periodam (1 / RPM), ir skaidrs rādītājs par defektu šajā konkrētajā zobratā.
• Kepstruma pīķa amplitūdu var mainīt, lai uzraudzītu zobratu nodiluma progresēšanu.

2. Ritošā elementa gultņa analīze

Līdzīgi kā pārnesumkārbās, arī gultņu defekti rada sānu joslas. Piemēram, iekšējās gredzena defekts radīs sānu joslas, kas izvietotas pie vārpstas ātruma ap iekšējās gredzena defekta frekvenci (BPFI) un tās harmonikām. Kepstrs var palīdzēt apstiprināt šo modeļu klātbūtni, īpaši, ja tie nav acīmredzami spektrā.

3. Turbomašīnu analīze

Turbīnās un kompresoros cepstrum var izmantot, lai identificētu lāpstiņu caurlaides frekvences harmonikas un diagnosticētu problēmas, kas saistītas ar lāpstiņu bojājumiem vai aerodinamiskām problēmām.

Kā interpretēt Cepstrum sižetu

1. Aprēķiniet rotācijas periodus: Pirms ķeraties pie cepstruma aprēķiniet galveno rotējošo komponentu laika periodus (piemēram, vārpstai ar ātrumu 1800 apgr./min vai 30 Hz, periods ir 1/30 = 0,033 sekundes).
2. Meklējiet virsotnes zināmos periodos: Pārbaudiet cepstru, vai tajā nav nozīmīgu maksimumu (rahmoniku), kas sakrīt ar šiem aprēķinātajiem laika periodiem.
3. Identificējiet harmonikas: Meklējiet maksimumus pamata kvfrekvences veselu skaitļu daudzkārtņos. Tie norāda uz spēcīgu harmonisko saimju klātbūtni sākotnējā spektrā.
4. Tendences amplitūdas: Laika gaitā novērojiet cepstrum maksimumu amplitūdu. Pieaugoša amplitūda norāda uz stāvokļa pasliktināšanos.

Cepstrum analīze ir spēcīgs rīks, kura efektīvai lietošanai nepieciešama pieredze, taču sarežģītām mašīnām, piemēram, pārnesumkārbām, tā var nodrošināt diagnostisku skaidrību, ko nevar pārspēt tikai spektra analīze.

← Atpakaļ uz galveno indeksu