Розуміння аналізу порядку для машин зі змінною швидкістю
Аналіз замовлення є спеціалізованим аналіз вібрації метод, розроблений для машин, що не працюють на одній постійній швидкості. Замість того, щоб будувати графік амплітуди по фіксованій осі частоти в Гц або об/хв, він будує графік амплітуди по замовлення — кратні значення миттєвої величини валу робоча швидкість. Вібрація першого порядку відповідає частоті, що дорівнює 1× робочій швидкості, другого порядку — 2× цій швидкості, і так далі. Оскільки аналіз пов’язаний із самим валом, а не з тактовою частотою, аналіз порядків дозволяє чітко виділити складові, пов’язані зі швидкістю, незалежно від того, як машина прискорюється чи рухається інерційно.
1. Визначення: Що таке замовлення?
Ан замовлення є гармонікою основної частоти обертання. Оскільки велика кількість несправностей обладнання викликає вібрацію з частотами, що є цілочисельними кратними частоти обертання вала, представлення спектра у вигляді порядків дозволяє безпосередньо пов’язати кожен пік із конкретною фізичною причиною. Перший порядок майже завжди несе дисбаланс; другий порядок є класичним показником невідповідність та певних умовах розпущеності; вищі цілочисельні порядки пов’язані з зубчаста сітка, vane or прохід по лезу. події, пов’язані з кількістю елементів на роторі. Прапорець нецілочисельних (дробних) порядків субсинхронний такі явища, як вихрові потоки масла або дефекти ременя. Коротко кажучи, вісь порядку — це діагностична карта, яка рухається разом із ротором.
2. Чому стандартне дискретне перетворення Фур'є (FFT) не працює на машинах із змінною частотою обертання
Звичайний Швидке перетворення Фур'є (ШПФ) вимірює вібрацію у фіксованому діапазоні час і припускає, що швидкість у цьому проміжку часу є постійною. На машині з постійною швидкістю це ідеально. Але якщо вал прискорюється або сповільнюється під час збору даних, кожен компонент, пов'язаний зі швидкістю, зміщується по спектру під час збору. Його енергія розмазується по багатьох сусідніх частотних діапазонах, створюючи широкий, низький, розмитий горб замість чіткої лінії. Пік дисбалансу 1×, який повинен височіти над спектром, може згладитися до рівня шуму — його неможливо точно прочитати, і він стає марним для тренд. Це розмивання є тим самим механізмом, що лежить в основі спектральний витік, що посилюється зміною частоти обертання. Аналіз замовлень було розроблено саме для того, щоб подолати цю проблему.
3. Рішення: відстеження замовлення
Відповідна техніка полягає в тому, що відстеження замовлення, і це залежить від другого вхідного параметра: тахометр (або «тахо») видає імпульс один раз на оберт вала. Аналізатор використовує саме цю послідовність імпульсів — а не власний кристалічний генератор — як часову базу. Замість того, щоб здійснювати дискретизацію через фіксовані проміжки часу (скажімо, кожну мілісекунду), він здійснює дискретизацію через фіксовані незграбний інтервали (наприклад, кожний градус повороту). Це називається передискретизація в кутовій області.
Зазвичай використовують два методи. Апаратна (синхронна) дискретизація забезпечує живлення аналого-цифрового перетворювача безпосередньо від синхронізованого з фазою кратного імпульсу тахогенератора, завдяки чому кожен оберт завжди дає однакову кількість відліків. Комп'ютерне (програмне) відстеження замовлень збирає зразки з високою фіксованою частотою, а потім за допомогою записаних даних тахометра цифровим способом реінтерполює запис на рівнокутні кроки. У будь-якому разі результат перетворення виражається в порядках, а не в Гц. Якщо швидкість машини змінюється, лінія 1× залишається в діапазоні першого порядку у вигляді високого вузького піку — розмиття зникає. Тахометр також подає фаза посилання, завдяки якому аналізатор може створити Боде і Найквіст графіки під час розгону.
Основна ідея: аналіз порядку прив’язує збір даних до валу кут instead of час, завдяки чому вібрація, синхронізована зі швидкістю обертання, залишається чіткою на будь-якій частоті обертання.
4. Основні сфери застосування
Аналіз порядку є незамінним у всіх випадках, коли швидкість не є постійною:
- Випробування автомобілів та двигунів: усунення вібрацій двигуна, коробки передач та трансмісії в усьому діапазоні оборотів.
- Wind turbines: Швидкість обертання ротора постійно змінюється залежно від вітру, тому аналіз фіксованої частоти не має сенсу — натомість необхідний аналіз послідовностей.
- Аналіз розгону та вибігу: Реєстрація вібрації під час запуску або зупинки машини — це ефективний спосіб визначення місця розташування критичні швидкості і резонанси; відстеження замовлення дозволяє зберегти отримані спуск по течії графіки чіткі та зрозумілі.
- Машини з поршневим механізмом: компресори та двигуни, миттєва частота обертання яких коливається протягом кожного циклу.
- Важка та мобільна техніка: землерийна техніка, гірничодобувна техніка та інші приводи зі змінною швидкістю.
5. Як відображаються дані аналізу замовлень
Результати відображаються у декількох взаємодоповнюючих форматах:
- Впорядкувати спектр: Амплітуда в залежності від порядку — як у стандартному БПФ, але з порядками на осі X.
- Waterfall або каскад plot: набір накладених один на одного тривимірних спектрів порядку, що ілюструє зміну амплітуди кожного порядку при зміні швидкості.
- Bode plot: графік амплітуди та фази одного відстежуваного сигналу (зазвичай 1× або 2×) у залежності від швидкості обертання машини, що є основою випробувань на розгоні та гальмуванні.
- Діаграма Кемпбелла: лінії порядків накладаються на власні частоти системи, тому резонанс виникає скрізь, де лінія порядку перетинає лінію власної частоти.
A фільтр відстеження може виділити окреме замовлення в режимі реального часу для оздоблювальних робіт, а також Калькулятор діаграми Кемпбелла допомагає передбачити, де саме відбудуться такі перехрещення, ще до проведення тестування.
6. Аналіз замовлень у практичній роботі на місцях
На виробничому майданчику аналіз замовлень є основою для балансування на верстатах, які не можуть підтримувати постійну швидкість. Портативний двоканальний прилад, такий як Балансет-1а використовує свій оптичний лазерний тахометр для прив’язки даних про вібрацію до кута повороту вала, тому компонент дисбалансу 1×, який він вимірює для балансування поля залишається чистим навіть у разі, якщо частота обертання вентилятора чи насоса коливається під навантаженням. Цей самий підхід, що базується на даних тахометра, дозволяє аналізатору відокремити синхронний з частотою обертання пік 1× від шумів з фіксованою частотою, таких як частоти несправностей підшипників, забезпечуючи достовірні дані щодо місця надмірних коливань. Фактично, аналіз порядку перетворює дані про вібрацію машини зі змінною частотою обертання на інформацію, на основі якої інженер може вживати заходів, — дозволяючи точно діагностувати стан будь-якого ротора, що працює в широкому діапазоні частот обертання.
