Анализа кепструма у вибрационој дијагностици

Дефиниција: Шта је кепструм?

Анализа кепструма је напредна техника обраде сигнала која пружа информације о периодичним структурама унутар фреквентног спектра. Назив „кепструм“ је анаграм речи „спектар“, што указује на његову природу: он је у суштини „спектар спектра“. Израчунава се логаритмом фреквентног спектра, а затим извођењем инверзне Фуријеове трансформације резултата. Овај процес истиче периодичне обрасце у спектру, као што су породице хармоника или бочне траке, које је тешко разазнати директним посматрањем спектра.

На кепструмском графикону, x-оса се назива квефренција (анаграм фреквенције) и има јединице времена. Врхови на овој оси, названи рахмоника, означавају период (у секундама) понављајућих образаца у оригиналном спектру.

Зашто користити анализу кепструма?

Иако је стандардни FFT спектар одличан за идентификацију појединачних фреквентних компоненти, може постати претрпан и тежак за тумачење када машинска грешка генерише велики број хармоника и бочних опсега. Кепструм анализа поједностављује ово консолидацијом целе породице понављајућих фреквенција у један, јасан врх. Њене примарне употребе су:

• Детекција хармоничних породица: Може лако идентификовати основну фреквенцију и њене хармонике, чак и ако је сама основна фреквенција слаба или одсутна у спектру.
• Идентификација породица бочних трака: Одлично се сналази у проналажењу бочних опсега, који су често мале амплитуде и затрпани шумом. Цепструм може јасно да покаже присуство бочних опсега и да измери њихов размак.
• Раздвајање ефеката извора и путање: У неким применама, то може помоћи у одвајању сигнала извора вибрација од структурног одговора машине.
• Детекција одјека: Може да идентификује одјеке или рефлексије у сигналу.

Кључне примене у дијагностици машина

1. Дијагностика мењача

Ово је најчешћа и најмоћнија примена анализе кепструма. Оштећени зуб зупчаника ће модулирати фреквенцију захвата зупчаника (GMF), стварајући бочне опсеге око врха GMF-а распоређене брзином ротације тог зупчаника. У сложеном мењачу са више вратила и зупчаника, спектар може бити збуњујућа мешавина различитих GMF-ова и бочних опсега. Кепструм пробија ову сложеност:

• Врхунац у кепструму на фреквенцији која одговара периоду ротације зупчаника (1 / о/мин) је јасан показатељ квара на том одређеном зупчанику.
• Амплитуда врха кепструма може се пратити како би се пратио напредак хабања зупчаника.

2. Анализа ваљкастих лежајева

Слично као код мењача, дефекти лежајева такође генеришу бочне појасеве. На пример, дефект на унутрашњем трну ће створити бочне појасеве распоређене брзином вратила око фреквенције дефекта унутрашњег трнушта (BPFI) и његових хармоника. Кепструм може помоћи у потврђивању присуства ових образаца, посебно када нису очигледни у спектру.

3. Анализа турбомашина

У турбинама и компресорима, кепструм се може користити за идентификацију хармоника фреквенције проласка лопатица и дијагностиковање проблема везаних за оштећење лопатица или аеродинамичких проблема.

Како тумачити кепструмски заплет

1. Израчунајте ротационе периоде: Пре него што погледате кепструм, израчунајте временске периоде главних ротирајућих компоненти (нпр., за вратило на 1800 обртаја у минути или 30 Hz, период је 1/30 = 0,033 секунде).
2. Потражите врхове у познатим периодима: Испитајте кепструм за значајне врхове (рахмонике) који се поклапају са овим израчунатим временским периодима.
3. Идентификујте хармонике: Потражите врхове на целобројним вишекратницима основне квантитетности. Они указују на присуство јаких хармонијских породица у оригиналном спектру.
4. Амплитуде тренда: Пратите амплитуду врхова кепструма током времена. Повећање амплитуде указује на погоршање стања.

Кепструм анализа је моћан алат који захтева искуство за ефикасно коришћење, али за сложене машине попут мењача, може пружити дијагностичку јасноћу која се не може поредити само са спектралном анализом.

← Назад на главни индекс