ทำความเข้าใจการบูรณาการในการวิเคราะห์การสั่นสะเทือน

อุปกรณ์

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,358.31

อะไหล่

Vibration sensor

$107.47

อะไหล่

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$148.07

อุปกรณ์

Balanset-4

$8,123.32

อะไหล่

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$54.93

อะไหล่

Reflective tape

$11.94

อุปกรณ์

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,071.73

คำจำกัดความ: การบูรณาการคืออะไร?

การบูรณาการ ใน การสั่นสะเทือน การวิเคราะห์คือกระบวนการทางคณิตศาสตร์ในการแปลงค่าการวัดการสั่นสะเทือนจากพารามิเตอร์หนึ่งไปยังอีกพารามิเตอร์หนึ่ง โดยการอินทิเกรตในโดเมนเวลาหรือการหารด้วยความถี่ในโดเมนความถี่ โดยทั่วไปแล้ว อินทิเกรตจะแปลง การเร่งความเร็ว (วัดโดย accelerometers) ถึง ความเร็ว, หรือความเร็วถึง การเคลื่อนย้าย. เนื่องจากความเร่ง ความเร็ว และการกระจัดมีความสัมพันธ์กันผ่านแคลคูลัส (ความเร็ว = ∫ความเร่ง dt; การกระจัด = ∫ความเร็ว dt) การอินทิเกรตจึงช่วยให้แสดงการสั่นสะเทือนในพารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานและช่วงความถี่.

การบูรณาการมีความจำเป็น เนื่องจากพารามิเตอร์การสั่นสะเทือนที่แตกต่างกันนั้นเหมาะสมที่สุดสำหรับจุดประสงค์ที่แตกต่างกัน ได้แก่ การเร่งความเร็วสำหรับการวิเคราะห์ความถี่สูง (ข้อบกพร่องของตลับลูกปืน) ความเร็วสำหรับสภาพเครื่องจักรทั่วไป (มาตรฐาน ISO) และการเคลื่อนตัวสำหรับอุปกรณ์ความเร็วต่ำและการประเมินระยะห่าง.

ความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์

การรวมโดเมนเวลา

• ความเร็วจากการเร่งความเร็ว: v(t) = ∫ a(t) dt
• การกระจัดจากความเร็ว: d(t) = ∫ v(t) dt
• การกระจัดจากความเร่ง: d(t) = ∫∫ a(t) dt dt (อินทิเกรตแบบคู่)

การรวมโดเมนความถี่

ง่ายกว่าในโดเมนความถี่:

• ความเร็วจากการเร่งความเร็ว: V(f) = A(f) / (2πf)
• การกระจัดจากความเร็ว: D(f) = V(f) / (2πf)
• ผลลัพธ์: การหารด้วยความถี่ ทำให้ความถี่ต่ำถูกขยาย ความถี่สูงถูกลดลง

เหตุใดจึงจำเป็นต้องมีการบูรณาการ

ข้อจำกัดของเซ็นเซอร์

• เครื่องวัดความเร่งเป็นเซ็นเซอร์ที่ใช้งานได้หลากหลายและพบได้ทั่วไปที่สุด
• แต่การเร่งความเร็วไม่ใช่พารามิเตอร์ที่ดีที่สุดสำหรับการวิเคราะห์เสมอไป
• การบูรณาการช่วยให้สามารถใช้เครื่องวัดความเร่งสำหรับพารามิเตอร์ทุกประเภทได้
• ประหยัดกว่าเซนเซอร์หลายประเภท

การเลือกพารามิเตอร์ตามความถี่

• ความถี่สูง (>1000 เฮิรตซ์): อัตราเร่งที่ดีที่สุด (ข้อบกพร่องของตลับลูกปืน)
• ความถี่กลาง (10-1000 เฮิรตซ์): ความเร็วที่ดีที่สุด (เครื่องจักรทั่วไป มาตรฐาน ISO)
• ความถี่ต่ำ (< 10 เฮิรตซ์): การเคลื่อนที่ที่ดีที่สุด (อุปกรณ์ความเร็วต่ำ ระยะห่าง)
• การบูรณาการ: ช่วยให้สามารถใช้พารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับช่วงความถี่แต่ละช่วงได้

ข้อกำหนดมาตรฐาน

• ISO 20816 ระบุความเร็ว RMS
• หากวัดความเร่งจะต้องอินทิเกรตเข้ากับความเร็ว
• การวัดค่าโพรบแบบ Proximity ในระหว่างการกระจัดจะต้องแปลงเพื่อเปรียบเทียบความเร็ว

ความท้าทายในการบูรณาการ

การดริฟท์ความถี่ต่ำ

ปัญหาการรวมหลัก:

• ออฟเซ็ต DC หรือส่วนประกอบความถี่ต่ำมาก
• การบูรณาการขยายความถี่ต่ำ (หารด้วยตัวเลขเล็ก)
• สร้างข้อผิดพลาดความถี่ต่ำจำนวนมาก
• สัญญาณ “ลอย” ออกจากสเกล
• สารละลาย: ตัวกรองผ่านสูงก่อนการรวม (โดยทั่วไปคือการตัด 2-10 เฮิรตซ์)

การขยายสัญญาณรบกวน

• การผสานรวมเป็นการทำงาน 1/f (ขยายความถี่ต่ำ)
• สัญญาณรบกวนความถี่ต่ำขยายมากกว่าสัญญาณ
• สามารถลดอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนได้
• สารละลาย: กรองสัญญาณรบกวนก่อนบูรณาการ

การรวมคู่ทำให้เกิดข้อผิดพลาด

• การเร่งความเร็วในการกระจัดต้องใช้การบูรณาการแบบคู่
• ข้อผิดพลาดทวีคูณ
• มีความไวต่อ DC offset และสัญญาณรบกวนความถี่ต่ำมาก
• การกรองความถี่สูงแบบก้าวร้าวเป็นสิ่งจำเป็น (โดยทั่วไปคือ 10-20 เฮิรตซ์)

ขั้นตอนการบูรณาการที่เหมาะสม

การอินทิเกรตเดี่ยว (การเร่งความเร็ว)

1. รับสัญญาณ: รวบรวมข้อมูลการเร่งความเร็วด้วยอัตราการสุ่มตัวอย่างที่เหมาะสม
2. การลบ DC: ลบออฟเซ็ต DC ออก
3. ฟิลเตอร์กรองความถี่สูง: ใช้ HPF ที่ความถี่ 2-10 เฮิรตซ์ เพื่อขจัดการดริฟต์
4. บูรณาการ: ดำเนินการอินทิเกรต (หารด้วย 2πf ในโดเมนความถี่)
5. ตรวจสอบ: ตรวจสอบผลลัพธ์เพื่อให้ได้ค่าที่เหมาะสมและไม่มีการดริฟท์

การบูรณาการแบบคู่ (การเร่งความเร็วสู่การกระจัด)

1. HPF เชิงรุก: การตัด 10-20 Hz (สูงกว่าการรวมสัญญาณเดี่ยว)
2. การบูรณาการครั้งแรก: ความเร่ง → ความเร็ว
3. ตรวจสอบระดับกลาง: ตรวจสอบผลความเร็ว
4. การบูรณาการครั้งที่สอง: ความเร็ว → การกระจัด
5. การตรวจสอบขั้นสุดท้าย: ยืนยันการเคลื่อนย้ายอย่างสมเหตุสมผล

โดเมนความถี่เทียบกับโดเมนเวลา

การรวมโดเมนความถี่ (ต้องการ)

• วิธี: FFT → หารด้วย 2πf → FFT ผกผัน
• ข้อดี: ตรงไปตรงมา ไม่มีข้อผิดพลาดสะสม ง่ายต่อการใช้การกรอง
• การดำเนินการ: มาตรฐานในเครื่องวิเคราะห์สมัยใหม่
• ผลลัพธ์: การบูรณาการที่สะอาดและแม่นยำ

การรวมโดเมนเวลา

• วิธี: การอินทิเกรตเชิงตัวเลข (กฎสี่เหลี่ยมคางหมู กฎของซิมป์สัน)
• ความท้าทาย: ข้อผิดพลาดสะสม การดริฟต์ การกรองที่ซับซ้อนมากขึ้น
• ใช้: เมื่อโดเมนความถี่ไม่สามารถใช้งานได้จริง

การประยุกต์ใช้งานจริง

การปฏิบัติตามมาตรฐาน

• แปลงการวัดความเร่งเป็นความเร็วเพื่อการเปรียบเทียบ ISO 20816
• แปลงการเคลื่อนที่ของโพรบวัดระยะใกล้เป็นความเร็ว
• รับประกันการเปรียบเทียบที่สอดคล้องกันระหว่างประเภทเซ็นเซอร์

เครื่องจักรความเร็วต่ำ

• ที่ความเร็วต่ำ (< 500 RPM) อัตราเร่งและความเร็วจะลดลง
• การเคลื่อนย้ายมีความหมายมากขึ้น
• รวมการเร่งความเร็วในการเคลื่อนตัวเพื่อการวิเคราะห์

การวิเคราะห์หลายพารามิเตอร์

• ดูการสั่นสะเทือนแบบเดียวกัน เช่น ความเร่ง ความเร็ว และการกระจัด
• พารามิเตอร์แต่ละตัวจะเน้นช่วงความถี่ที่แตกต่างกัน
• ความเข้าใจอย่างครอบคลุมเกี่ยวกับลักษณะการสั่นสะเทือน

ข้อผิดพลาดทั่วไป

การบูรณาการโดยไม่ต้องกรอง

• ผลลัพธ์ในการดริฟท์และข้อผิดพลาด
• ค่าการเคลื่อนตัวที่ไม่สามารถใช้งานได้
• ควรใช้ฟิลเตอร์ไฮพาสเสมอ ก่อนที่จะทำการรวม

ความถี่ตัดขาดไม่ถูกต้อง

• ต่ำเกินไป: ปัญหาการดริฟท์
• สูงเกินไป: ความถี่ต่ำที่ถูกต้องจะถูกลบออก
• ต้องสร้างสมดุลระหว่างการป้องกันการดริฟต์กับการรักษาสัญญาณ

การเปรียบเทียบพารามิเตอร์แบบผสม

• อย่าเปรียบเทียบความเร่งกับความเร็วโดยตรง
• แปลงเป็นพารามิเตอร์เดียวกันก่อนการเปรียบเทียบ
• เนื้อหาความถี่มีผลต่อพารามิเตอร์ที่แสดงค่าที่สูงกว่า

การอินทิเกรตเป็นกระบวนการประมวลผลสัญญาณพื้นฐานในการวิเคราะห์การสั่นสะเทือน ซึ่งช่วยให้สามารถแปลงค่าระหว่างการวัดความเร่ง ความเร็ว และการกระจัดได้ เทคนิคการอินทิเกรตที่เหมาะสม รวมถึงการกรองความถี่สูงเพื่อป้องกันการดริฟต์ และความเข้าใจในการใช้งานโดเมนความถี่ เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการแปลงค่าพารามิเตอร์การสั่นสะเทือนที่แม่นยำ การปฏิบัติตามมาตรฐาน และการวิเคราะห์สภาพเครื่องจักรแบบหลายพารามิเตอร์ที่ครอบคลุม.

---

← กลับสู่ดัชนีหลัก