Razumevanje integracije v analizi vibracij
Definicija: Kaj je integracija?
Integracija v vibracije Analiza je matematični postopek pretvorbe meritev vibracij iz enega parametra v drugega z izvedbo integracije v časovni domeni ali deljenja s frekvenco v frekvenčni domeni. Najpogosteje integracija pretvori pospešek (merjeno z merilniki pospeška) do hitrost, ali hitrost do premik. Ker so pospešek, hitrost in premik povezani z inhibicijskim računom (hitrost = ∫pospešek dt; premik = ∫hitrost dt), integracija omogoča izražanje vibracij z najustreznejšim parametrom za uporabo in frekvenčno območje.
Integracija je bistvena, ker so različni parametri vibracij optimalni za različne namene: pospešek za visokofrekvenčno analizo (okvare ležajev), hitrost za splošno stanje strojev (standardi ISO) in premik za opremo z nizko hitrostjo in oceno zračnosti.
Matematični odnosi
Integracija časovne domene
- Hitrost iz pospeška: v(t) = ∫ a(t) dt
- Premik od hitrosti: d(t) = ∫ v(t) dt
- Premik zaradi pospeška: d(t) = ∫∫ a(t) dt dt (dvojna integracija)
Integracija frekvenčne domene
Enostavnejše v frekvenčni domeni:
- Hitrost iz pospeška: V(f) = A(f) / (2πf)
- Premik od hitrosti: D(f) = V(f) / (2πf)
- Rezultat: Deljenje s frekvenco, torej nizke frekvence ojačane, visoke frekvence zmanjšane
Zakaj je integracija potrebna
Omejitve senzorjev
- Akcelerometri so najbolj vsestranski in pogosti senzorji
- Vendar pospešek ni vedno najboljši parameter za analizo
- Integracija omogoča uporabo merilnika pospeška za vse vrste parametrov
- Bolj ekonomično kot več vrst senzorjev
Izbira parametra glede na frekvenco
- Visoka frekvenca (> 1000 Hz): Najboljši pospešek (napake ležajev)
- Srednja frekvenca (10–1000 Hz): Najboljša hitrost (splošni stroji, standardi ISO)
- Nizka frekvenca (< 10 Hz): Najboljša prostornina (oprema za nizke hitrosti, odmiki)
- Integracija: Omogoča uporabo optimalnih parametrov za vsako frekvenčno območje
Standardne zahteve
- Standard ISO 20816 določa efektivno hitrost (RMS).
- Če merimo pospešek, ga je treba integrirati s hitrostjo
- Meritve premika z bližinsko sondo je treba pretvoriti za primerjavo hitrosti
Izzivi integracije
Nizkofrekvenčni drift
Primarni problem integracije:
- Vsak enosmerni odmik ali zelo nizkofrekvenčna komponenta
- Integracija ojača nizke frekvence (deljenje z majhnimi števili)
- Ustvarja ogromne nizkofrekvenčne napake
- Signal "zanaša" izven obsega
- Rešitev: Visokoprepustni filter pred integracijo (običajno mejna vrednost 2–10 Hz)
Ojačanje hrupa
- Integracija je 1/f operacija (ojača nizke frekvence)
- Nizkofrekvenčni šum se ojača bolj kot signal
- Lahko poslabša razmerje signal/šum
- Rešitev: Filtriraj šum pred integracijo
Napake pri dvojni integraciji spojin
- Pospešek do premika zahteva dvojno integracijo
- Napake se množijo
- Zelo občutljiv na enosmerni odmik in nizkofrekvenčni šum
- Agresivno visokofrekvenčno filtriranje je nujno (običajno 10–20 Hz)
Pravilen postopek integracije
Enojna integracija (pospešek do hitrosti)
- Pridobi signal: Zbiranje podatkov o pospešku z ustrezno frekvenco vzorčenja
- Odstranitev enosmernega toka: Odstranite morebitni enosmerni odmik
- Visokoprepustni filter: Za odstranitev zdrsa uporabite HPF pri 2–10 Hz
- Integriraj: Izvedite integracijo (deljenje z 2πf v frekvenčni domeni)
- Preverite: Preverite rezultat za razumne vrednosti in brez odklona
Dvojna integracija (od pospeška do premika)
- Agresivni HPF: Mejna frekvenca 10–20 Hz (višja od enojne integracije)
- Prva integracija: Pospešek → hitrost
- Preverite vmesni nivo: Preverite rezultat hitrosti
- Druga integracija: Hitrost → premik
- Končno preverjanje: Potrdite razumno premestitev
Frekvenčna domena v primerjavi s časovno domeno
Integracija frekvenčne domene (zaželeno)
- Metoda: FFT → deljenje z 2πf → inverzna FFT
- Prednosti: Preprosto, brez kumulativnih napak, enostavno filtriranje
- Izvedba: Standardno v sodobnih analizatorjih
- Rezultat: Čista in natančna integracija
Integracija časovne domene
- Metoda: Numerična integracija (trapezoidno pravilo, Simpsonovo pravilo)
- Izzivi: Kumulativne napake, premik, bolj zapleteno filtriranje
- Uporaba: Kadar frekvenčna domena ni praktična
Praktične aplikacije
Skladnost s standardi
- Pretvorite meritve merilnika pospeška v hitrost za primerjavo z ISO 20816
- Pretvori premik bližinske sonde v hitrost
- Zagotavlja dosledno primerjavo med različnimi tipi senzorjev
Stroji z nizko hitrostjo
- Pri nizkih hitrostih (< 500 vrt/min), pospešek in hitrost postaneta majhna
- Premestitev je bolj smiselna
- Integracija pospeška s premikom za analizo
Večparametrska analiza
- Oglejte si isto vibracijo kot pospešek, hitrost IN premik
- Vsak parameter poudarja različna frekvenčna območja
- Celovito razumevanje vibracijskih značilnosti
Pogoste napake
Integracija brez filtriranja
- Posledice so odmik in napake
- Neuporabne vrednosti premikov
- Pred integracijo vedno uporabite visokoprepustni filter
Napačna mejna frekvenca
- Prenizko: težave z odnašanjem
- Previsoko: veljavne nizke frekvence so bile odstranjene
- Preprečevanje odnašanja mora biti v ravnovesju z ohranjanjem signala
Primerjava mešanih parametrov
- Ne primerjajte pospeška neposredno s hitrostjo
- Pred primerjavo pretvori v isti parameter
- Frekvenčna vsebina vpliva na to, kateri parameter kaže višje vrednosti
Integracija je temeljna operacija obdelave signalov pri analizi vibracij, ki omogoča pretvorbo med meritvami pospeška, hitrosti in premika. Pravilna tehnika integracije – vključno z ustreznim visokoprepustnim filtriranjem za preprečevanje zdrsa in razumevanjem implementacije v frekvenčni domeni – je bistvena za natančno pretvorbo parametrov vibracij, skladnost s standardi in celovito večparametrsko analizo stanja strojev.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 