Kurtose i vibrasjonsanalyse for feildeteksjon

Definisjon: Hva er Kurtose?

Kurtose er en statistisk parameter som beskriver formen på en sannsynlighetsfordeling. I vibrasjonsanalyse brukes den på tidsbølgeformsignalet for å måle dets «topphet» eller «impulsivitet». Et signal med høy kurtose er karakterisert av skarpe, distinkte topper eller støt, mens et signal med lav kurtose er flatere eller mer avrundet. Den gir en enkelt numerisk verdi som kan indikere en endring i den underliggende karakteren til vibrasjonssignalet, selv om den totale energien (RMS-verdien) ikke har endret seg betydelig.

Den diagnostiske verdien av kurtose

Den primære verdien av kurtose i tilstandsovervåking er dens høye følsomhet for tidlig stadium, impulsive feilMange mekaniske defekter begynner som mikroskopiske sprekker eller avskallinger. Når disse utviklende feilene kommer i kontakt, genererer de kortvarige, høyfrekvente støt. Disse støtene forårsaker skarpe topper i vibrasjonstidsbølgeformen, noe som dramatisk øker kurtoseverdien lenge før feilen har vokst seg stor nok til å påvirke maskinens totale RMS-vibrasjonsnivå.

Kurtosis er derfor et utmerket verktøy for:

• Tidlig deteksjon av lagerfeil: Det er en av de mest effektive metodene for å oppdage de aller første tegnene på avskalling på en lagerbane eller et rulleelement.
• Deteksjon av feil på girtann: En sprukket eller ødelagt girtann vil gi et tydelig slag én gang per omdreining, noe som lett oppdages ved en stigende kurtoseverdi.
• Oppdage periodiske gnag eller støt: Enhver ikke-ensartet, påvirkende hendelse i en maskin kan fremheves av denne målingen.

Tolkning av Kurtosis-verdier

Kurtose er en normalisert verdi. For en perfekt gaussisk (normal) fordeling, som er typisk for tilfeldig bakgrunnsvibrasjon i en frisk maskin, er kurtoseverdien **3,0**. Avvik fra denne verdien er diagnostisk signifikante:

• Kurtose ≈ 3,0: Indikerer at vibrasjonen er tilfeldig og Gaussisk, noe som tyder på normal og sunn drift.
• Kurtose > 3.0: Indikerer at signalet blir mer «peaky» eller impulsivt enn normalt. En stigende kurtoseverdi er et tydelig varseltegn på utviklende støt. Verdier på 5, 10 eller enda høyere er vanlige når det er betydelige lager- eller girfeil.
• Kurtose < 3.0: Indikerer at signalet er flatere enn en normalfordeling. Dette kan noen ganger forekomme ved visse typer gnidning eller når signalet domineres av en veldig ren, sinusformet vibrasjon.

Kurtosis-livssyklusen til en lagerfeil

Når man sporer en lagerfeil fra begynnelse til feil, følger kurtoseverdien ofte et forutsigbart mønster:

1. Sunn fase: Kurtose er stabil og nær 3,0.
2. Tidlig feilstadium: En mikroskopisk defekt dannes. Skarpe, tydelige støt genereres, noe som fører til at kurtosen øker betydelig (f.eks. til 5,0 eller høyere). Den totale RMS-vibrasjonen kan fortsatt være lav. Dette er det ideelle tidspunktet for å oppdage feilen.
3. Utviklet feilstadium: Etter hvert som defekten vokser og sprer seg, blir støtet hyppigere og mindre tydelig. Signalet begynner å ligne tilfeldig støy igjen, men på et mye høyere energinivå. Følgelig kan kurtoseverdien *avta* og gå tilbake mot 3,0, mens RMS-vibrasjonsnivået nå begynner å stige dramatisk.
4. Sen/feilfase: Lageret er kraftig skadet, og vibrasjonen er høy og ofte tilfeldig. Kurtosis holder seg nær 3,0, men RMS-verdien er nå alarmert.

Denne livssyklusen fremhever hvorfor kurtose er så verdifull. Det «sweet spot» for deteksjon er i de tidlige stadiene når kurtose øker. Å stole kun på RMS vil bety at feilen ikke oppdages før den allerede har blitt betydelig.

Begrensninger

Selv om den er kraftig, bør kurtose brukes sammen med andre teknikker som spektrum- og bølgeformanalyse. Den kan være følsom for tilfeldige, ikke-maskinrelaterte støt, så den brukes best som en trendparameter. En jevn økning i kurtose over tid er en mye mer pålitelig indikator enn en enkelt høy avlesning.

← Tilbake til hovedindeksen