Forma de undă temporală: Fundamentul analizei vibrațiilor
The formă de undă temporală - numit și semnal în domeniul timpului - este semnalul brut, neprocesat, care vine direct de la un traductor de vibrații cum ar fi un accelerometru sau un sondă de proximitate. Este un grafic care trasează valoarea instantanee amplitudine de vibrații pe axa verticală (Y) față de timp pe axa orizontală (X). Cu alte cuvinte, este o imagine directă, moment cu moment, a mișcării fizice înainte și înapoi a mașinii la locația senzorului pe o perioadă scurtă de timp - înregistrarea originală din care derivă orice altă vizualizare a datelor.
1. Definiție: Ce este o formă de undă de timp?
Înainte de orice procesare matematică, senzorul produce o tensiune cu variație continuă proporțională cu mișcarea. Atunci când această tensiune este eșantionată și afișată în funcție de timp, rezultatul este forma de undă temporală. Este cea mai literală reprezentare a vibrației care există: nimic nu a fost mediatizat, filtrat sau transformat. Orice alt instrument utilizat de un analist - spectrul, indicatorii statistici, diagramele de orbită - este calculat din acest semnal, motiv pentru care înțelegerea formei de undă stă la baza tuturor analiza vibrațiilor.
Deoarece păstrează adevărata succesiune a evenimentelor, forma de undă răspunde la o întrebare la care domeniul frecvenței nu poate răspunde: nu doar care frecvențele sunt prezente, dar exact când și cât de greu fiecare eveniment a lovit.
2. Rolul formei de undă de timp în diagnosticare
În timp ce spectrul de frecvență (FFT) este instrumentul principal pentru diagnosticarea majorității defecțiunilor în regim staționar ale mașinilor, forma de undă temporală este un partener indispensabil și complementar. Modelul FFT calculează conținutul de frecvență mediate pe durata eșantionului și, astfel, poate estompa sau ascunde evenimentele de scurtă durată, tranzitorii sau neperiodice. Forma de undă arată exact ce s-a întâmplat de la o clipă la alta, ceea ce o face superioară pentru analiză:
- Evenimente impulsive: arată în mod clar impacturile puternice care sunt adesea primul semn al rulment sau defecte ale angrenajului.
- Modulație și bătăi: modelul clasic de creștere și scădere al bătaie se observă cel mai clar în forma de undă temporală.
- Evenimente tranzitorii: poate capta evenimente aleatorii, unice, pe care o FFT le-ar elimina pur și simplu.
- Decuplarea semnalului: arată imediat dacă semnalul senzorului a depășit intervalul de intrare al analizorului - o condiție care ar invalida complet FFT.
- Frecări: semnătura ascuțită, distorsionată a unui frecare rotor este adesea cel mai evident în forma de undă.
Din acest motiv, un analist calificat analizează întotdeauna atât spectrul, cât și forma de undă temporală împreună; bazându-se doar pe una dintre ele, o parte din povestea aparatului nu este dezvăluită.
3. Cum să analizați o formă de undă temporală
Citirea unei forme de undă înseamnă examinarea formei sale și a câtorva caracteristici cheie. Setările utilizate pentru a o capta sunt de asemenea importante - lungimea eșantionului trebuie să fie suficient de mare pentru a cuprinde mai multe rotații ale arborelui, iar rata de eșantionare suficient de mare pentru a evita Aliasare a conținutului de înaltă frecvență pe care îl produce impactul.
Amplitudine de vârf
Amplitudinea maximă - vârf - este o măsură directă a celei mai mari forțe sau tensiuni dintr-un eveniment. Un vârf ridicat situat într-un semnal cu energie scăzută este un indicator puternic al impactului. Deoarece impacturile sunt atât de scurte, analiștii se uită adesea la vârf adevărat mai degrabă decât o valoare netezită, și o poate cita vârf la vârf pentru semnalele de deplasare.
Forma generală
O mașină sănătoasă și bine echilibrată produce de obicei o formă de undă sinusoidală curată la viteza de rulare frecvență. Distorsiunile acestei forme dezvăluie prezența altor frecvențe sau forțe. Un aspect “aplatizat” sau “decupat”, de exemplu, este un semn clasic de joc mecanic, în care mișcarea componentei este constrânsă fizic la extremitățile cursei.
Modele repetitive și periodicitate
Prin plasarea cursoarelor pe grafic, un analist poate măsura timpul dintre evenimentele repetitive.
- Timpul dintre vârfurile majore dă perioadă a vibrației fundamentale, care se inversează direct în vibrația sa frecvenţă (frecvență = 1 / perioadă).
- Impacturile mai mici, repetitive, care “călătoresc” pe forma de undă principală pot determina cu precizie rata de repetiție a unei defecțiuni la un rulment sau la un angrenaj - adesea înainte ca defecțiunea respectivă să fie vizibilă în mod clar în spectru.
Parametrii statistici
Valorile calculate din forma de undă sunt indicatori de diagnostic puternici și compacți:
- RMS (Rădăcina medie pătratică): măsoară conținutul energetic general al semnalului și urmărește severitatea generală.
- Factorul de creastă: raportul dintre amplitudinea de vârf și RMS. Un factor de creastă ridicat (cu mult peste 3) semnalează un impact puternic față de un nivel de energie altfel modest.
- Kurtoză: o măsură a “vârfurilor” semnalului care este extrem de sensibilă la defecțiunile de rulment în stadiu incipient, crescând adesea înaintea valorii RMS.
4. Captarea formei de undă pe teren
O formă de undă este utilă numai dacă este captată în mod clar pe mașina care rulează. Un instrument portabil cu două canale, cum ar fi Balanset-1A înregistrează semnalul brut în domeniul timpului de la accelerometrele sale alături de spectrul FFT, astfel încât analistul poate comuta între cele două vizualizări ale aceleiași măsurători la fața locului. Văzând forma de undă live în timp ce mașina funcționează, este imediat evident dacă semnalul este limitat, dacă sunt prezente impacturi puternice și dacă fereastra capturată este suficient de lungă și stabilă pentru a fi de încredere - verificări care sunt mult mai greu de făcut doar dintr-un spectru procesat.
5. Forma de undă vs. Spectrul: Un parteneriat
Forma de undă temporală și spectrul de frecvență sunt două viziuni diferite ale acelorași date și funcționează cel mai bine în combinație, mai degrabă decât în concurență:
- The spectru excelează la separarea mai multor frecvențe de stare staționară, foarte apropiate între ele - de exemplu, distingerea vitezei de alergare armonice de la o componentă a ochiurilor de angrenaj din apropiere.
- The formă de undă excelează în dezvăluirea amplitudinii reale a impacturilor și a naturii evenimentelor fără stare staționară.
Un exemplu obișnuit concretizează parteneriatul: spectrul poate arăta doar o ușoară creștere a nivelului de zgomot, în timp ce forma de undă arată că cauza este o serie de impacturi repetitive, de amplitudine redusă, provenite de la o defecțiune a rulmentului. Un punct de vedere semnalează faptul că ceva s-a schimbat; celălalt explică despre ce este vorba. Împreună, acestea oferă o imagine completă a stării de sănătate a mașinii.
