Titreşim Tanılamasında Cepstrum Analizi

Tanım: Cepstrum nedir?

Cepstrum analizi "Cepstrum" adı, "spektrum" kelimesinin bir anagramıdır ve bu da onun doğasına işaret eder: aslında "bir spektrumun spektrumu"dur. Bir frekans spektrumunun logaritması alınıp ardından elde edilen sonuç üzerinde ters Fourier dönüşümü uygulanarak hesaplanır. Bu işlem, spektruma doğrudan bakarak ayırt edilmesi zor olabilecek harmonik aileleri veya yan bantlar gibi spektrumdaki periyodik örüntüleri vurgular.

Cepstrum grafiğinde x ekseni şu şekilde adlandırılır: quefrency (frekansın bir anagramı) ve zaman birimleri vardır. Bu eksendeki tepe noktalarına rahmonikler, orijinal spektrumdaki tekrarlanan desenlerin periyodunu (saniye cinsinden) gösterir.

Cepstrum Analizi Neden Kullanılır?

Standart bir FFT spektrumu, tek tek frekans bileşenlerini tanımlamak için mükemmel olsa da, bir makine arızası çok sayıda harmonik ve yan bant ürettiğinde karmaşıklaşabilir ve yorumlanması zorlaşabilir. Cepstrum analizi, tekrarlayan frekansların tüm ailesini tek ve net bir tepe noktasında birleştirerek bunu basitleştirir. Başlıca kullanım alanları şunlardır:

• Harmonik Ailelerin Tespiti: Temel frekansın kendisi zayıf olsa veya spektrumda hiç olmasa bile, temel frekansı ve onun harmoniklerini kolayca tespit edebilir.
• Yan Bant Ailelerinin Belirlenmesi: Genellikle genliği düşük ve gürültüye gömülmüş yan bantları bulmada mükemmeldir. Cepstrum, yan bantların varlığını açıkça gösterebilir ve aralarındaki mesafeyi ölçebilir.
• Kaynak ve Yol Etkilerinin Ayrılması: Bazı uygulamalarda titreşim kaynağı sinyalini makinenin yapısal tepkisinden ayırmaya yardımcı olabilir.
• Yankı Algılama: Bir sinyaldeki yankıları veya yansımaları tespit edebilir.

Makine Tanılamada Temel Uygulamalar

1. Şanzıman Tanılama

Bu, kepstrum analizinin en yaygın ve güçlü uygulamasıdır. Hasarlı bir dişli, dişli bağlantı frekansını (GMF) modüle ederek, o dişlinin dönüş hızına göre aralıklı GMF tepe noktası etrafında yan bantlar oluşturur. Birden fazla şaft ve dişliden oluşan karmaşık bir dişli kutusunda, spektrum farklı GMF'ler ve yan bantların kafa karıştırıcı bir karışımı olabilir. Kepstrum bu karmaşıklığı ortadan kaldırır:

• Dişlinin dönme periyoduna (1/RPM) karşılık gelen frekansta kepstrumda bir tepe noktası oluşması, o dişlide bir arıza olduğunun açık bir göstergesidir.
• Kepstrum tepe noktasının genliği, dişli aşınmasının ilerlemesini izlemek için eğilimlendirilebilir.

2. Yuvarlanan Elemanlı Rulman Analizi

Şanzımanlarda olduğu gibi, rulman arızaları da yan bantlar oluşturur. Örneğin, iç bilezikteki bir arıza, iç bilezik arıza frekansı (BPFI) ve harmonikleri etrafında şaft hızına göre aralıklı yan bantlar oluşturur. Cepstrum, özellikle spektrumda belirgin olmadıklarında, bu desenlerin varlığını doğrulamaya yardımcı olabilir.

3. Turbomakine Analizi

Türbinlerde ve kompresörlerde kepstrum, kanat geçiş frekansı harmoniklerini belirlemek ve kanat hasarı veya aerodinamik problemlerle ilgili sorunları teşhis etmek için kullanılabilir.

Cepstrum Grafiği Nasıl Yorumlanır?

1. Dönme Periyotlarını Hesaplayın: Kepstruma bakmadan önce, dönen ana bileşenlerin zaman periyotlarını hesaplayın (örneğin, 1800 RPM veya 30 Hz'deki bir şaft için periyot 1/30 = 0,033 saniyedir).
2. Bilinen Dönemlerdeki Zirveleri Arayın: Hesaplanan bu zaman periyotlarıyla örtüşen önemli zirveler (rahmonikler) açısından kepstrumu inceleyin.
3. Harmonikleri Tanımlayın: Temel frekansın tam sayı katlarında tepe noktaları arayın. Bunlar, orijinal spektrumda güçlü harmonik ailelerin varlığını gösterir.
4. Trend Genlikleri: Cepstrum piklerinin genliğini zaman içinde izleyin. Artan bir genlik, kötüleşen bir durumu gösterir.

Cepstrum analizi, etkili bir şekilde kullanmak için deneyim gerektiren güçlü bir araçtır; ancak dişli kutuları gibi karmaşık makineler için, yalnızca spektrum analiziyle elde edilemeyecek bir teşhis netliği sağlayabilir.

← Ana Dizin'e Geri Dön