Ce este integrarea în vibrații? Conversie semnal • Echilibrator portabil, analizor de vibrații "Balanset" pentru echilibrarea dinamică a concasoarelor, ventilatoarelor, tocătoarelor, spiralelor pe combine, arborilor, centrifugelor, turbinelor și multor alte rotoare Ce este integrarea în vibrații? Conversie semnal • Echilibrator portabil, analizor de vibrații "Balanset" pentru echilibrarea dinamică a concasoarelor, ventilatoarelor, tocătoarelor, spiralelor pe combine, arborilor, centrifugelor, turbinelor și multor alte rotoare

Ce este integrarea în vibrații? Conversia semnalului

Publicat de admin pe

Înțelegerea integrării în analiza vibrațiilor

Definiție: Ce este integrarea?

Integrare în vibrații Analiza este procesul matematic de conversie a măsurătorilor de vibrații de la un parametru la altul prin efectuarea integrării în domeniul timp sau împărțirea la frecvență în domeniul frecvenței. Cel mai frecvent, integrarea convertește accelerare (măsurat prin accelerometre) către viteză, sau viteza către deplasare. Întrucât accelerația, viteza și deplasarea sunt corelate prin calcul (viteza = ∫accelerația dt; deplasarea = ∫viteza dt), integrarea permite exprimarea vibrației în parametrul cel mai potrivit pentru aplicație și intervalul de frecvență.

Integrarea este esențială deoarece diferiți parametri de vibrație sunt optimi pentru scopuri diferite: accelerația pentru analiza de înaltă frecvență (defecte ale rulmenților), viteza pentru starea generală a mașinilor (standarde ISO) și deplasarea pentru echipamentele de viteză mică și evaluarea jocului.

Relații matematice

Integrare în domeniul timpului

  • Viteză din accelerație: v(t) = ∫ a(t) dt
  • Deplasare față de viteză: d(t) = ∫ v(t) dt
  • Deplasare din accelerație: d(t) = ∫∫ a(t) dt dt (integrare dublă)

Integrarea domeniului de frecvență

Mai simplu în domeniul frecvenței:

  • Viteză din accelerație: V(f) = A(f) / (2πf)
  • Deplasare față de viteză: D(f) = V(f) / (2πf)
  • Rezultat: Împărțind la frecvență, frecvențele joase sunt amplificate, iar frecvențele înalte sunt reduse

De ce este necesară integrarea

Limitări ale senzorilor

  • Accelerometrele sunt cei mai versatili și comuni senzori
  • Însă accelerația nu este întotdeauna cel mai bun parametru pentru analiză.
  • Integrarea permite utilizarea accelerometrului pentru toate tipurile de parametri
  • Mai economic decât mai multe tipuri de senzori

Selecția parametrilor după frecvență

  • Frecvență înaltă (>1000 Hz): Accelerație optimă (defecte ale rulmentului)
  • Frecvență medie (10-1000 Hz): Cea mai bună viteză (mașini generale, standarde ISO)
  • Frecvență joasă (< 10 Hz): Cea mai bună deplasare (echipamente de viteză redusă, spații libere)
  • Integrare: Permite utilizarea parametrilor optimi pentru fiecare interval de frecvență

Cerințe standard

  • ISO 20816 specifică viteza RMS
  • Dacă se măsoară accelerația, trebuie integrată la viteză
  • Măsurătorile sondei de proximitate în deplasare trebuie convertite pentru compararea vitezei

Provocări de integrare

Deriva de frecvență joasă

Problema principală de integrare:

  • Orice offset de curent continuu sau componentă de foarte joasă frecvență
  • Integrarea amplifică frecvențele joase (împărțirea la numere mici)
  • Creează erori uriașe de joasă frecvență
  • Semnalul “derivează” în afara scalei
  • Soluție: Filtru trece-sus înainte de integrare (de obicei, întrerupere 2-10 Hz)

Amplificarea zgomotului

  • Integrarea este o operație 1/f (amplifică frecvențele joase)
  • Zgomot de joasă frecvență amplificat mai mult decât semnalul
  • Poate degrada raportul semnal-zgomot
  • Soluție: Filtrarea zgomotului înainte de integrare

Erori ale compușilor cu dublă integrare

  • Accelerarea până la deplasare necesită o dublă integrare
  • Erorile se înmulțesc
  • Foarte sensibil la offset-ul de curent continuu și la zgomotul de joasă frecvență
  • Filtrare agresivă trece-sus esențială (tipic 10-20 Hz)

Procedura de integrare corectă

Integrare unică (accelerare la viteză)

  1. Achiziționare semnal: Colectați date de accelerație cu o rată de eșantionare adecvată
  2. Îndepărtarea DC-ului: Eliminați orice offset DC
  3. Filtru trece-sus: Aplicați HPF la 2-10 Hz pentru a elimina deviația
  4. Integra: Efectuați integrarea (împărțiți la 2πf în domeniul frecvenței)
  5. Verifica: Verificați rezultatul pentru valori rezonabile și fără abateri

Integrare dublă (accelerație până la deplasare)

  1. HPF agresiv: Limită de frecvență 10-20 Hz (mai mare decât integrarea simplă)
  2. Prima integrare: Accelerație → viteză
  3. Verificați intermediarul: Verificați rezultatul vitezei
  4. A doua integrare: Viteză → deplasare
  5. Verificare finală: Confirmați deplasarea rezonabilă

Domeniul frecvenței vs. domeniul timpului

Integrare în domeniul frecvenței (preferabil)

  • Metodă: FFT → împărțire la 2πf → inversa FFT
  • Avantaje: Simplu, fără erori cumulative, filtrare ușor de aplicat
  • Implementare: Standard în analizoarele moderne
  • Rezultat: Integrare curată și precisă

Integrare în domeniul timpului

  • Metodă: Integrare numerică (regula trapezoidală, regula lui Simpson)
  • Provocări: Erori cumulative, derivă, filtrare mai complexă
  • Utilizare: Când domeniul frecvenței nu este practic

Aplicații practice

Conformitate cu standardele

  • Conversia măsurătorilor accelerometrului în viteză pentru comparație cu ISO 20816
  • Conversia deplasării sondei de proximitate în viteză
  • Asigură o comparație consistentă între tipurile de senzori

Mașini de viteză redusă

  • La viteze mici (< 500 RPM), accelerația și viteza devin mici
  • Deplasarea este mai semnificativă
  • Integrarea accelerației în deplasare pentru analiză

Analiză multi-parametrică

  • Vizualizați aceeași vibrație ca accelerație, viteză ȘI deplasare
  • Fiecare parametru accentuează diferite intervale de frecvență
  • Înțelegere completă a caracteristicilor vibrațiilor

Greșeli frecvente

Integrare fără filtrare

  • Rezultă în derivă și erori
  • Valori de deplasare inutilizabile
  • Întotdeauna filtru trece-sus înainte de integrare

Frecvență de tăiere greșită

  • Prea scăzut: probleme de derivă
  • Prea mare: frecvențele joase valide au fost eliminate
  • Trebuie să echilibreze prevenirea derivei cu conservarea semnalului

Compararea parametrilor mixți

  • Nu comparați direct accelerația cu viteza
  • Conversia la același parametru înainte de comparație
  • Conținutul de frecvență afectează parametrul care prezintă valori mai mari

Integrarea este o operațiune fundamentală de procesare a semnalului în analiza vibrațiilor, care permite conversia între măsurători de accelerație, viteză și deplasare. Tehnica de integrare adecvată - inclusiv filtrarea trece-sus adecvată pentru a preveni deviația și înțelegerea implementării în domeniul frecvenței - este esențială pentru conversia precisă a parametrilor de vibrații, conformitatea cu standardele și analiza multiparametrică cuprinzătoare a stării utilajelor.

← Înapoi la indexul principal

Categorii:
WhatsApp