FFT (Transformata Fourier rapidă) în analiza vibrațiilor

Definiție: Ce este o FFT?

The Transformata Fourier rapidă (FFT) este un algoritm matematic extrem de eficient utilizat pentru a transforma un semnal din domeniul timp în domeniul frecvenței. În analiza vibrațiilor, aceasta înseamnă convertirea unui semnal brut, complex formă de undă temporală (un grafic al amplitudinii vibrației în funcție de timp) într-un spectrul de frecvență (o diagramă a amplitudinii vibrațiilor în funcție de frecvență). Această transformare este cel mai important și fundamental proces în diagnosticarea utilajelor moderne.

De ce este FFT esențială pentru diagnosticare?

O formă de undă în timp brut provenită de la o mașină în funcțiune este un amestec complex de multe vibrații diferite care se produc simultan. Este aproape imposibil să analizezi acest semnal și să determini starea de funcționare a mașinii. FFT acționează ca o prismă, separând acest semnal complex în componentele sale individuale de frecvență. Rezultatul este o diagramă clară și practică, care permite unui analist să vadă:

• Ce frecvențe sunt prezente?
• Câtă energie (amplitudine) există la fiecare frecvență?
• Care este relația dintre aceste frecvențe?

Deoarece diferite defecțiuni mecanice și electrice (cum ar fi dezechilibrul, nealinierea, defectele rulmenților și slăbirea) generează fiecare vibrații la frecvențe foarte specifice și previzibile, spectrul FFT oferă o foaie de parcurs directă către cauza principală a unei probleme.

Parametrii cheie ai unei analize FFT

Pentru a obține un spectru FFT util, un analist de vibrații trebuie să definească mai mulți parametri cheie în colectorul de date sau în software:

1. Fmax (Frecvența maximă)

Aceasta este cea mai înaltă frecvență care va fi inclusă în spectru. Trebuie setată suficient de sus pentru a capta defectul de cea mai înaltă frecvență pe care îl căutați (de exemplu, tonuri de înaltă frecvență ale angrenajelor sau ale rulmenților).

2. Rezoluție (Linii de rezoluție)

Aceasta determină nivelul de detaliu din spectru. Este definit ca numărul de „intervale” de frecvență discrete sau puncte de date care vor fi calculate pe Fmax. Un număr mai mare de linii (de exemplu, 3200 sau 6400) are ca rezultat o rezoluție de frecvență mai bună, adică capacitatea de a separa două frecvențe de vibrație care sunt foarte apropiate una de cealaltă. Rezoluția ridicată este esențială pentru diagnosticarea frecvențelor de bătaie sau analizarea benzilor laterale în analiza cutiei de viteze.

3. Calcularea mediei

Deoarece vibrațiile mașinii pot fluctua, o singură FFT „instantanee” poate fi înșelătoare. Medierea implică achiziționarea mai multor FFT-uri în succesiune rapidă și apoi mediarea lor împreună. Acest proces reduce zgomotul aleatoriu și oferă un spectru mult mai stabil, repetabil și reprezentativ al stării reale a mașinii.

4. Fenestrare

O funcție de fereastră (precum Hanning) este o ponderare matematică aplicată datelor de formă de undă temporală înainte de calcularea FFT. Este o tehnică de procesare a semnalelor utilizată pentru a minimiza o eroare numită „scurgere spectrală”, asigurându-se că amplitudinea și frecvența semnalelor din spectru sunt cât mai precise posibil.

Interpretarea unui spectru FFT

Un analist calificat interpretează un spectru FFT căutând modele caracteristice:

• Un vârf mare la 1x viteza de alergare indică dezechilibra.
• Un vârf mare la De 2 ori viteza de rulare indică adesea către nealiniere.
• O serie de armonice (vârfuri la 1x, 2x, 3x, 4x etc.) este un semn clasic de slăbire mecanică.
• Un vârf de înaltă frecvență cu benzi laterale distanțate la viteza de rulare este un semn revelator al unei defecțiuni a cutiei de viteze sau a rulmentului.
• Un „podea” ridicat de zgomot de bandă largă poate indica cavitație într-o pompă sau frecare.

Prin compararea spectrului FFT actual cu o valoare de referință luată în considerare atunci când mașina era funcțională, analiștii pot identifica cu ușurință schimbările și pot diagnostica problemele în curs de dezvoltare cu mult înainte ca acestea să devină defecțiuni critice.

← Înapoi la indexul principal