Таҳлили кепстрӣ дар вибродиагностика
Таҳлили кепстрӣ усули пешрафтаи коркарди сигнал аст, ки сохтори даврӣро ошкор мекунад дар дохили спектри басомадҳо. Номи “сепструм” анаграммаи “спектр” аст ва ин бозии калимавӣ табиати онро дақиқ инъикос мекунад: он аслан “спектри спектр” мебошад. Он тавассути гирифтани логарифми басомад спектри басомадҳо ва сипас иҷрои табдили баръакси Фурье натиҷа, қадаме, ки намунаҳои такроршаванда — оилаҳои гармоникаҳо ё бандҳои паҳлӯӣ —-ро ба қуллаҳои ягона ва осонхонда табдил медиҳад, ки дар спектри хом ҷудо кардани онҳо душвор аст. Барои таҷҳизоти мураккаб ба монанди қуттиҳои гузаронанда он равшанӣ меорад, ки оддӣ FFT таҳлил аксар вақт наметавонад.
Дар графики сепструм меҳвари x квефренсия (анаграммаи басомад) номида мешавад ва воҳидҳои вақтро дорад. Қуллаҳо дар ин меҳвар, ки рахмоникҳо, давраи — бо сонияҳо — намунаҳои такроршавандаро, ки дар спектри аслӣ мавҷуданд, медиҳанд. Луғати бо ихтиёр ҷойивазкардашуда (сепструм, кэфренсӣ, раҳмоникҳо) ёддошти доимӣ аст, ки усул дар соҳае кор мекунад, ки як табдил аз соҳаи маълум дур аст.
1. Чаро аз таҳлили сепструм истифода бурдан лозим аст?
Спектри стандартии FFT барои муайян кардани ҷузъҳои инфиродии басомад аъло аст, аммо метавонад вақте ки нуқсон якбора гармоникаҳо ва бандҳои паҳлӯии зиёд эҷод мекунад, пур аз ғавғо ва душворхонда шавад. Таҳлили сепструм ин ғавғоро бо ҷамъоварии тамоми оилаи басомадҳои бо фосилаи баробар ҷойгиршуда ба як қуллаи равшан бурида мегузарад. Истифодаҳои асосии он инҳоянд:
- Ошкор кардани оилаҳои гармоникӣ: он басомади асосӣ ва гармоникаҳои онро ҳатто вақте ки худи басомади асосӣ дар спектр заиф ё ғоиб аст, муайян мекунад.
- Муайян кардани оилаҳои бандҳои паҳлӯӣ: он дар ёфтани бандҳои паҳлӯие, ки амплитудаи паст доранд ва дар садо пинҳон шудаанд, устувор аст, вуҷуди онҳоро равшан нишон медиҳад ва фосилаи онҳоро чен мекунад.
- Ҷудо кардани таъсири манбаъ ва роҳ: дар баъзе татбиқҳо он ба ҷудо кардани сигнали манбаи ларзиш аз ҷавоби сохтории таҷҳизот, ки онро ранг мебахшад, кӯмак мекунад.
- Ошкоркунии эхо: он метавонад эхоҳо ё инъикосҳоро дар дохили сигнал ҷудо кунад.
Идеяи асосӣ идеяи табдил аст: як фосилаи мунтазам дар соҳаи басомад — масалан, бандҳои паҳлӯӣ ҳар 30 Hz — ба як ҷойгиршавӣ дар соҳаи кэфренсӣ (дар ин ҷо, раҳмоник дар 1/30 = 0.033 с) табдил меёбад. Бисёр қуллаҳои парокандаи баландии гуногун чунин ба як хусусияти ченшаванда кам мешаванд.
2. Татбиқҳои калидӣ дар диагностикаи таҷҳизот
2.1 Диагностикаи қуттии гузаронанда
Ин маъмултарин ва қудратмандтарин татбиқ аст. Дандонаи вайроншудаи шестерня басомади даргирии чархфишанг (GMF)-ро модулятсия мекунад, ки бандҳои паҳлӯиро дар атрофи қуллаи GMF бо фосилаи суръати гардиши шестерноки нуқсондор эҷод мекунад. Дар қуттии гузаронанда бо чанд навард ва ҷуфтҳои шестерна, спектр ба омехтаи саргармкунандаи GMF-ҳои гуногун ва бандҳои паҳлӯии онҳо табдил меёбад. Сепструм ин мураккабиро мебурад:
- Қулла дар кэфренсияе, ки ба давраи гардиши шестерна (1 / RPM) мувофиқат мекунад, нишонаи равшани нуқсон дар ҳамон шестернаи мушаххас аст, ки наварди айбдорро муайян мекунад, на танҳо тасдиқи “мушкили шестерна”.
- Амплитудаи ҳамон қуллаи сепструмро метавон барои назорати он ки чӣ гуна фарсоиши шестерняҳо дар тӯли вақт пеш меравад, тренд кард.
Он ба ҷои иваз кардан, кори спектралӣи мустақимро пурра мекунад: як Ҳисобкунаки басомади пайвастшавии шестерняҳо ба шумо мегӯяд, ки кадом басомадҳои тамос ва бандҳои паҳлӯӣ интизор шаванд, ва сепструм сипас тасдиқ мекунад, ки кадом оила аслан афзоиш меёбад. Ҳарду якҷоя саҳм мегузоранд ба диагностикаи пурратари нуқсонҳои редуктор.
2.2 Таҳлили подшипникҳои ғелонишӣ
Нуқсонҳои подшипник низ бандҳои паҳлӯӣ эҷод мекунанд. Масалан, нуқсон дар роҳи ғелониши дохилӣ бандҳои паҳлӯиро бо фосилаи суръати навард дар атрофи басомади нуқсони роҳи дохилӣ (BPFI) ва гармоникаҳои он эҷод мекунад. Сепструм ба тасдиқи ин намунаҳо, махсусан вақте ки онҳо дар спектр равшан нестанд, кӯмак мекунад. Дар амал он дар паҳлӯи пешгӯишуда басомадҳои нуқсони подшипник — ки осон аз калкулятори басомади нуқсони подшипник — ба даст оварда мешавад ва аксар вақт бо таҳлили ошкор (envelope analysis) ҷуфт карда мешавад, ки зарбаҳои басомади баландро, ки нуқсонҳои подшипник ангезиш медиҳанд, демодулятсия мекунад.
2.3 Таҳлили турбомеханизмҳо
Дар турбинаҳо ва компрессорҳо, сепструм метавонад басомади гузариши пирях гармоникаҳоро муайян кунад ва ба ташхиси вайроншавии пирях ё аэродинамикӣ мушкилот кӯмак кунад, ки дар он ҷо гармоникаҳои зиёди наздик ба пирях спектрро пур мекунанд.
3. Чӣ гуна графики сепструмро тафсир кардан лозим аст
Хондани мунтазам дар чор қадам иҷро мешавад:
- Аввал давраҳои гардишро ҳисоб кунед: пеш аз назар кардани сепструм, давраҳои вақтии ҷузъҳои асосии гардишавандаро ҳисоб кунед. Барои наварде дар 1800 RPM (30 Hz) давра 1/30 = 0.033 с аст. Як калкулятори басомади гармоникӣ табдилдиҳии RPM ба Hz-ро барои ҳар як навард дар занҷир суръат мебахшад.
- Қуллаҳоро дар давраҳои маълум ҷустуҷӯ кунед: кепструмро барои рамоникҳои муҳим, ки бо ин давраҳои ҳисобшуда мувофиқат мекунанд, баррасӣ кунед, зеро қулла дар давраи маълум бевосита ба ҷузъи маълум ишора мекунад.
- Сохтори гармоникиро муайян кунед: барои қуллаҳо дар зарбҳои бутуни кюфренсияи асосӣ ҷустуҷӯ кунед, ки оилаҳои гармоникии қавиро дар спектри аслӣ нишон медиҳанд.
- Амплитудаҳоро пайгирӣ кунед: баландии қуллаҳои кепструмро дар тӯли вақт назорат кунед — афзоиши амплитуда аломати бад шудани ҳолат аст, ки қуллаи кепструмро ба нишондиҳандаи мухтасари саломатӣ барои таҳлили трендҳо.
4. Кепструм дар абзорҳои ташхисӣ чӣ ҷойгоҳ дорад
Таҳлили кепструм қудратманд аст, аммо барои татбиқи дуруст таҷриба талаб мекунад; беҳтар аст, ки он ҳамчун як асбоби махсус дар дохили барномаи васеи вибродиагностика ба ҷои ҷавоби мустақил дида шавад. раванди оддӣ ин аст, ки бо спектр ва таҳлили спектралӣ оғоз кунед, вақте ки оилаҳои зичи бандҳои паҳлӯӣ ё гармоникҳо тасвирро пӯшида мегузоранд, ба кепструм муроҷиат кунед ва зарбаҳои подшипникро бо усулҳои ошкоркунӣ тасдиқ кунед. Аксари нуқсонҳое, ки кепструм ошкор мекунад — нуқсонҳои дандонаи шестерня ва подшипник — ёфтҳои ташхисӣ ба ҷои мушкилоти балансировка мебошанд, бинобар ин кепструм дар марҳилаи таҳлилӣ ҷойгир аст, ки пеш аз ҳар гуна амали ислоҳкунанда сурат мегирад. Вақте ки мушкили асосӣ номувозинатӣ дар суръати гардиш баромад, як таҳлилгари мобилӣ, ба монанди Balanset-1A амплитуда ва фазаро, ки барои ислоҳи он дар ҷои кор лозим аст, чен мекунад, дар ҳоле ки кепструм ба нуқсонҳои шестерня ва подшипник, ки беҳтарин ташхис мекунад, диққат медиҳад. Барои таҷҳизоти мураккаб, ин комбинатсия равшании ташхисиро таъмин мекунад, ки таҳлили спектралӣ танҳо наметавонад бо он рақобат кунад.
