Razumevanje spektralne analize

1. Definicija: Kaj je spektralna analiza?

Spektralna analiza je postopek sprejemanja kompleksnega signala, kot je npr. časovni val iz vibracijskega senzorja in njegovo razgradnjo na posamezne frekvenčne komponente. Primarni cilj spektralne analize je pretvorba signala iz časovne domene (amplituda opazovanja v odvisnosti od časa) v frekvenčno domeno (amplituda opazovanja v odvisnosti od frekvence).

Izhod tega procesa je spekter (množina: spektri), ki je graf, ki prikazuje amplitudo vibracij pri vsaki določeni frekvenci. Spektralna analiza je najosnovnejša in najmočnejša tehnika v vibracijska diagnostika, saj analitiku omogoča prepoznavanje edinstvenih frekvenčnih podpisov, povezanih z različnimi napakami stroja.

2. Vloga Hitra Fourierjeva transformacija (FFT)

Sodobno spektralno analizo omogoča zelo učinkovit algoritem, imenovan Hitra Fourierjeva transformacija (FFT)FFT je matematični postopek, ki je programiran v vsak digitalni analizator vibracijKot vhodne podatke digitalizira časovno valovno obliko, kot izhod pa ustvari frekvenčni spekter.

FFT omogoča, da se kompleksen in na videz kaotičen signal, ki ga je v časovni domeni zelo težko interpretirati, obravnava kot jasen niz različnih frekvenčnih vrhov v frekvenčni domeni.

3. Diagnostična moč spektra

Razlog za učinkovitost spektralne analize je v tem, da različne mehanske in električne težave v vrtečih se strojih povzročajo vibracije na predvidljivih, značilnih frekvencah. Z analizo spektra lahko analitik diagnosticira temeljni vzrok težave tako, da frekvence vrhov primerja z znanim vzorcem napake.

Pogosti primeri vključujejo:

• Velik vrh pri 1X hitrost teka pogosto kaže neravnovesje.
• Velik vrh pri dvakratni hitrosti teka je klasičen znak neusklajenost.
• Vrsta vrhov pri neceloštevilskih večkratnikih hitrosti teka lahko kaže na napake ležajev.
• Visokoamplitudni vrh na frekvenci zobniške mreže (GMF) z stranski pasovi kaže napake zobnikov.
• Vrhunec pri 2-kratni frekvenci električnega omrežja lahko kaže na težavo s statorjem motorja.

4. Ključni parametri v spektralni analizi

Za pridobitev uporabnega spektra mora analitik opredeliti več ključnih parametrov:

• Fmax (najvišja frekvenca): To je najvišja frekvenca, ki bo vključena v spekter. Nastavljena mora biti dovolj visoka, da zajame frekvence domnevnih napak (npr. visoke frekvence za težave z zobniki).
• Resolucija (vrstice resolucije): To določa raven podrobnosti v spektru. Večje število črt zagotavlja boljšo frekvenčno ločljivost, kar pomeni, da lahko analizator loči med dvema frekvenčnima vrhovoma, ki sta si zelo blizu. To je ključnega pomena za prepoznavanje stranskih pasov pri analizi menjalnika.
• Povprečevanje: Za čist in stabilen spekter analizator posname več "posnetkov" podatkov in jih povpreči. To odstrani naključni šum in zagotovi natančnejšo predstavitev dejanskih vibracij v ustaljenem stanju.
• Okna: Na podatke se uporabi matematična funkcija (kot je Hanningovo okno), da se prepreči napaka pri obdelavi, imenovana spektralno uhajanje, kar lahko popači amplitude in oblike frekvenčnih vrhov.

V bistvu je spektralna analiza jedro sodobne vibracijske diagnostike, ki zagotavlja jasen "rentgenski" pogled na sile in gibanja, ki se dogajajo znotraj stroja.

← Nazaj na glavno kazalo