Pochopenie spektrálnej analýzy

1. Definícia: Čo je spektrálna analýza?

Spektrálna analýza je proces prijímania komplexného signálu, ako napríklad časový priebeh z vibračného senzora a jeho rozloženie na jednotlivé frekvenčné zložky. Primárnym cieľom spektrálnej analýzy je transformovať signál z časovej domény (amplitúda pozorovania vs. čas) do frekvenčnej domény (amplitúda pozorovania vs. frekvencia).

Výstupom tohto procesu je spektrum (množné číslo: spektrá), čo je graf znázorňujúci amplitúdu vibrácií pri každej špecifickej frekvencii. Spektrálna analýza je najzákladnejšou a najvýkonnejšou technikou v vibračná diagnostika, pretože umožňuje analytikovi identifikovať jedinečné frekvenčné podpisy spojené s rôznymi poruchami stroja.

2. Úloha Rýchla Fourierova transformácia (FFT)

Modernú spektrálnu analýzu umožňuje vysoko efektívny algoritmus nazývaný Rýchla Fourierova transformácia (FFT)FFT je matematický postup, ktorý je naprogramovaný v každom digitálnom obvode. analyzátor vibráciíAko vstup berie digitalizované dáta časového priebehu a ako výstup vytvára frekvenčné spektrum.

FFT umožňuje vnímať komplexný a zdanlivo chaotický signál, ktorý je v časovej doméne veľmi ťažké interpretovať, ako jasnú sériu odlišných frekvenčných vrcholov vo frekvenčnej doméne.

3. Diagnostická sila spektra

Dôvodom, prečo je spektrálna analýza taká účinná, je to, že rôzne mechanické a elektrické problémy v rotujúcich strojoch generujú vibrácie na predvídateľných, charakteristických frekvenciách. Preskúmaním spektra môže analytik diagnostikovať základnú príčinu problému porovnaním frekvencií vrcholov so známym vzorom porúch.

Medzi bežné príklady patria:

• Veľký vrchol pri 1X rýchlosť behu často naznačuje nevyváženosť.
• Veľký vrchol pri dvojnásobnej rýchlosti behu je klasickým znakom nesprávne zarovnanie.
• Séria vrcholov pri neceločíselných násobkoch rýchlosti behu môže poukazovať na chyby ložísk.
• Vrchol s vysokou amplitúdou na frekvencii ozubeného kolesa (GMF) s bočné pásma naznačuje chyby prevodového stupňa.
• Špička pri dvojnásobku frekvencie elektrickej siete môže naznačovať problém so statorom motora.

4. Kľúčové parametre spektrálnej analýzy

Na získanie užitočného spektra musí analytik definovať niekoľko kľúčových parametrov:

• Fmax (Maximálna frekvencia): Toto je najvyššia frekvencia, ktorá bude zahrnutá v spektre. Musí byť nastavená dostatočne vysoko, aby zachytila frekvencie podozrivých porúch (napr. vysoké frekvencie pri problémoch s prevodovkou).
• Rozlíšenie (riadky rozlíšenia): Toto určuje úroveň detailov v spektre. Vyšší počet čiar poskytuje lepšie frekvenčné rozlíšenie, čo znamená, že analyzátor dokáže rozlíšiť dva frekvenčné vrcholy, ktoré sú veľmi blízko seba. To je kľúčové pre identifikáciu postranných pásiem pri analýze prevodovky.
• Priemerovanie: Aby analyzátor získal čisté a stabilné spektrum, urobí viacero „snímok“ údajov a spriemeruje ich. Tým sa odstráni náhodný šum a poskytne presnejšie znázornenie skutočných vibrácií v ustálenom stave.
• Okná: Na dáta sa aplikuje matematická funkcia (ako Hanningovo okno), aby sa zabránilo chybe spracovania nazývanej spektrálny únik, čo môže skresliť amplitúdy a tvary frekvenčných špičiek.

Spektrálna analýza je v podstate jadrom modernej vibračnej diagnostiky a poskytuje jasný „röntgenový“ pohľad na sily a pohyby, ktoré sa dejú vo vnútri stroja.

← Späť na hlavný index