FFT (rýchla Fourierova transformácia) vo vibračnej analýze

Definícia: Čo je to FFT?

Stránka Rýchla Fourierova transformácia (FFT) je vysoko efektívny matematický algoritmus používaný na transformáciu signálu z časovej domény do frekvenčnej domény. V analýze vibrácií to znamená konverziu surového, komplexného časový priebeh (graf amplitúdy vibrácií v závislosti od času) do frekvenčné spektrum (graf amplitúdy vibrácií v závislosti od frekvencie). Táto transformácia je najdôležitejším a najzákladnejším procesom v modernej diagnostike strojov.

Prečo je FFT nevyhnutná pre diagnostiku?

Nespracovaný časový priebeh z bežiaceho stroja je zložitá zmes mnohých rôznych vibrácií, ktoré sa vyskytujú naraz. Je takmer nemožné pozrieť sa na tento signál a určiť stav stroja. FFT funguje ako hranol, ktorý rozdeľuje tento komplexný signál na jeho jednotlivé frekvenčné zložky. Výsledkom je jasný a použiteľný graf, ktorý analytikovi umožňuje vidieť:

• Aké frekvencie sú prítomné?
• Aká energia (amplitúda) je na každej frekvencii?
• Aký je vzťah medzi týmito frekvenciami?

Keďže rôzne mechanické a elektrické poruchy (ako je nevyváženosť, nesprávne zarovnanie, chyby ložísk a uvoľnenie) generujú vibrácie na veľmi špecifických, predvídateľných frekvenciách, spektrum FFT poskytuje priamu mapu k základnej príčine problému.

Kľúčové parametre FFT analýzy

Na získanie užitočného FFT spektra musí analytik vibrácií definovať niekoľko kľúčových parametrov na zberači údajov alebo v softvéri:

1. Fmax (Maximálna frekvencia)

Toto je najvyššia frekvencia, ktorá bude zahrnutá v spektre. Musí byť nastavená dostatočne vysoko, aby zachytila poruchu s najvyššou frekvenciou, ktorú hľadáte (napr. vysokofrekvenčný záber ozubených kolies alebo tóny ložísk).

2. Uznesenie (línie uznesenia)

Toto určuje úroveň detailov v spektre. Je definovaná ako počet diskrétnych frekvenčných „priehradiek“ alebo dátových bodov, ktoré sa budú vypočítavať v rámci Fmax. Vyšší počet čiar (napr. 3200 alebo 6400) má za následok lepšie frekvenčné rozlíšenie, čo znamená schopnosť oddeliť dve vibračné frekvencie, ktoré sú si veľmi blízke. Vysoké rozlíšenie je rozhodujúce pre diagnostiku frekvencií vibrácií alebo analýzu bočných pásiem pri analýze prevodovky.

3. Priemerovanie

Keďže vibrácie stroja môžu kolísať, jeden „snímkový“ FFT môže byť zavádzajúci. Priemerovanie zahŕňa získanie viacerých FFT v rýchlom slede a ich následné spriemerovanie. Tento proces znižuje náhodný šum a poskytuje oveľa stabilnejšie, opakovateľnejšie a reprezentatívnejšie spektrum skutočného stavu stroja.

4. Okná

Okenná funkcia (ako Hanning) je matematické váženie aplikované na dáta časového priebehu pred výpočtom FFT. Je to technika spracovania signálu používaná na minimalizáciu chyby nazývanej „spektrálny únik“, ktorá zabezpečuje, aby amplitúda a frekvencia signálov v spektre boli čo najpresnejšie.

Interpretácia FFT spektra

Vyškolený analytik interpretuje spektrum FFT hľadaním charakteristických vzorov:

• Veľký vrchol na 1x rýchlosť behu naznačuje nevyváženosť.
• Veľký vrchol na 2x vyššia rýchlosť behu často poukazuje na nesprávne zarovnanie.
• Séria harmonické (vrcholy pri 1x, 2x, 3x, 4x atď.) je klasickým znakom mechanickej uvoľnenosti.
• Vysokofrekvenčný vrchol s bočné pásma rozostupy pri prevádzkovej rýchlosti sú varovným znakom poruchy prevodovky alebo ložiska.
• Zvýšená „spodná hranica“ širokopásmového šumu môže naznačovať kavitáciu v čerpadle alebo trenie.

Porovnaním aktuálneho spektra FFT s východiskovou hodnotou zistenou v čase, keď bol stroj v poriadku, môžu analytici ľahko odhaliť zmeny a diagnostikovať vznikajúce problémy dávno predtým, ako sa stanú kritickými poruchami.

← Späť na hlavný index