Bilgiseller / Bakım ve güvenilirlik

Titreşim spektrumu ve mertebe izleme: değişen hızda arıza tanısı

Frekansı mil mertebesiyle ilişkilendirin; örnekleme ve spektral çözünürlüğü anlayın; titreşimi eşleştirilmiş hız ve yükte karşılaştırın.

Bu sayfada

Titreşim spektrumu, ölçülen hareket sinyalini frekans bileşenlerine ayırır. Tepeler uyarım ve yapısal yanıt hakkında kanıttır; otomatik arıza etiketi değildir. Değişken hızlı gemi makinesinde dönmeye bağlı bileşen frekans ekseninde yer değiştirir. Mertebe izleme, hız referansı ve sinyal toplama güvenilir olduğunda bu ilişkiyi takip eder.

Neyin ölçüldüğünü tanımlamak

Yatak gövdesindeki ivmeölçer, duyarlı ekseni boyunca yerel ivmeyi ölçer. Mil burulmasını, yatak iç kuvvetini veya makinenin her yerindeki yer değiştirmeyi doğrudan ölçmez. Montaj rijitliği, konum, yön ve iletim yolu sonucu etkiler. Elde tutulan prob ile saplamayla bağlanan sensörün okumaları, farklı yanıtları anlaşılmadan birleştirilmemelidir.

Genlik tanımlarını açık tutun. m/s² cinsinden ivme, mm/s cinsinden hız ve mikrometre cinsinden yer değiştirme farklı frekans bölgelerini vurgular. RMS, tepe ve tepeden tepeye değerler de farklıdır. Yalnız saf sinüste tepe, RMS değerinin √2 katıdır. Darbeli sinyale bu dönüşümü uygulamak gerekçesizdir. Eğilim; büyüklüğü, tanımı, frekans bandını, montajı ve işleme ayarlarını korumalıdır.

Dönme hızını frekansa ve mertebeye dönüştürmek

n dakikadaki devir sayısıysa dönme frekansı n/60 Hz olur. Mertebe, ölçülen frekansın bu referans dönme frekansına bölümüdür. 900 rpm hızda mil frekansı 15 Hz, 45 Hz bileşen üçüncü mertebedir. 1.200 rpm hızda aynı üçüncü mertebe uyarımı 60 Hz olarak görünür. Sabit 45 Hz alarm bandı artık farklı fiziksel ilişkiyi izler.

900 rpm referans milindeki varsayımsal 40 dişli çarkın nominal diş kavrama frekansı 40 × 15 = 600 Hz, yani 40. mertebedir. Gerçek tanısal yorum ayrıca dişli oranını, referans milini, yan bantları, yükü ve yapıyı gerektirir. Hesaplanan frekansa yakın tepe, sınanacak hipotezdir. Belirli kusuru kanıtlamaz; birkaç mil içeren dişli kutusunda mertebe referansı açık olmalıdır.

900 rpm’de referans mil frekansı 15 Hz ve üçüncü mertebe bileşeni 45 Hz’dir.1200 rpm’de mil 20 Hz olur ve aynı mertebe 60 Hz’de yer alır. İki hizalı grafik değişen frekansa karşı sabit 3 mertebesini gösterir.
Ölçülmüş titreşim spektrumu veya genlik eğilimi değil, özgün frekans/mertebe ilişkisi grafiği. Ortak hız konumları belirtilen iki çalışma noktasını temsil eder; bağlayan çizgiler varsayılan mertebe ilişkisini gösterir. Üst dikey ölçek 3 birim/Hz, alt 40 birim/mertebe; eksenler sırasıyla 30 Hz ve 2 mertebesinden başlar. Yorum geçerli referans mil, hız sinyali ve benzer koşullar gerektirir. Özel izleme algoritması, tanı, şiddet eşiği veya burulma gerilmesi sonucu verilmez.

Değişen hızın spektrumu neden yaydığını anlamak

Geleneksel FFT, sonlu zaman kaydını özetler. Dönel uyarım kayıt boyunca 15 Hz değerinden 20 Hz değerine giderse enerjisi, kararlı 15 Hz sinüsündeki dar çizgi yerine frekanslara yayılır. Kaydı kısaltmak kayıt içindeki hız değişimini azaltır, fakat frekans aralığını kötüleştirir. Grafik rengini değiştirmek veya ondalık basamak eklemek bu ödünleşimi çözmez.

NI mertebe analizi açıklaması, eşit zaman adımlarından eşit mil açısı adımlarına yeniden örneklemeyi anlatır. Her devirde aynı sayıda yinelenen bileşen sabit mertebede kalır. Burada özel bir izleme algoritması değil, bu genel ilke kullanılır. Yeniden örnekleme ancak açı referansı ve özgün sinyal bant genişliği kadar güvenilirdir.

Tepeleri yorumlamadan önce örneklemeyi kontrol etmek

Seçilen üst frekansın altını temsil etmek için örnekleme ile analog örtüşme önleyici süzme birlikte çalışmalıdır. Örnekleme hızının yarısının üzerindeki frekanslar gösterilen banda katlanabilir. Örnek olarak 1.000 örnek/s hızında süzülmemiş 700 Hz sinüs 300 Hz olarak örtüşür. Bu belirsizlik örneklenmiş veriye girdikten sonra olağan son işleme, özgün fiziksel frekansı belirleyemez.

Uygun kullanılabilir bant genişliği, örtüşme önleme başarımı ve sensör aralığı olan ölçüm zinciri kullanın. Nyquist matematiksel sınırı, filtrenin kenarına kadar ölçüm önerisi değildir. Aşırı yük ve kırpılma yapay harmonikler; gevşek sensör veya kablo hareketi sahte geçici darbeler üretebilir. Spektrumla birlikte zaman dalga biçimini ve toplama durumunu inceleyin. Makul görünen tepe yine de cihaz kaynaklı olabilir.

Çizgi aralığını ayırma yeteneğinden ayırmak

T saniyelik kayıtta temel FFT çizgi aralığı 1/T Hz olur. 4 s kayıt 0,25 Hz; 0,5 s kayıt 2 Hz aralık verir. Sıfırla doldurma ek ara noktalar çizer, fakat daha uzun kaydın bilgisini yaratmaz. Pencere seçimi ve sinyalin durağanlığı, yakın iki bileşenin gerçekten ayrılıp ayrılamayacağını etkiler.

40 devirlik açı alanı analizinde temel mertebe aralığı 1/40 = 0,025 mertebedir. Bu 40 devir 900 rpm hızda 2,667 s, 1.200 rpm hızda 2 s sürer. Değişen zaman süresi geçici süreçleri karşılaştırırken önemlidir. Uzun kayıt nominal mertebe aralığını iyileştirir, fakat farklı yükleri veya çalışma olaylarını birleştirebilir. Kaydı, mevcut en küçük sayıya değil fiziksel soruya göre seçin.

Hız referansını ve çalışma karşılaştırmasını doğrulamak

Eksik takometre darbesi, yanlış devir başına darbe ayarı veya yanlış milden referans, bütün mertebe etiketlerini kaydırabilir. Hesaplanan hızı güvenilir bağımsız göstergeyle karşılaştırın ve kesintileri inceleyin. NI mertebe izleme özeti, takometre işlemeyi, mertebe genliğini ve fazını bağlantılı ölçüm parçaları olarak ele alır.

Aynı makineyi benzer hız, yük, vana durumu ve ısıl koşulda karşılaştırın. Rezonans normal uyarımı dar hız bölgesinde büyütebilir; yük hidrolik kuvvetleri veya dişli temasını değiştirebilir. Farklı çalışma noktasındaki yüksek genlik otomatik olarak bozulma değildir. Hız taramasında özelliğin sabit mertebeyi, yaklaşık sabit yapısal frekansı veya mil hızından bağımsız süreç frekansını izleyip izlemediğini inceleyin.

İvme, hız ve yer değiştirmeyi dikkatle ilişkilendirmek

Tek sinüzoidal bileşen için hız genliği, ivme genliğinin 2πf değerine bölümüdür. f = 25 Hz iken 1,0 m/s² RMS ivme, 0,006366 m/s, yani 6,37 mm/s RMS hıza karşılık gelir. 100 Hz frekansta aynı ivme 1,59 mm/s RMS olur. Bu nedenle frekans içeriği kaydığında toplam ivme sayısının değişmemesi, hız esaslı şiddetin aynı kaldığını göstermez. Bütün bantların tek sayıda toplanması, değişimin hangi fiziksel kaynaktan geldiğini de gizleyebilir.

Geniş bant ivme sinyalinin integrali, düşük frekans gürültüsüne, ofsete ve filtre ayarlarına dikkat gerektirir. Bunlar yanlış işlendiğinde türetilen yer değiştirme kaydına işleme hataları egemen olabilir. Kullanılabilir integral bandını ve genlik tanımını raporda koruyun. Yukarıdaki hesap saf sinüs için boyutsal öğretim örneğidir; kabul eşiği veya raporlanan her toplam değere uygulanabilen dönüşüm değildir. Farklı cihazların toplam değerleri karşılaştırılırken aynı alt ve üst bant sınırlarının kullanıldığı da doğrulanmalıdır.

Ortalama alırken kısa olayları gizlememek

Ortalama, kararlı çalışmanın spektrumunu sakinleştirebilir; fakat kısa darbeyi seyreltebilir veya iki ayrı makine durumunu birleştirebilir. Kaç ortalama kullanıldığını, doğrusal ortalama mı, tepe tutma mı, başka yöntem mi olduğunu kaydedin. Tepe tutma gösterimi uç değerleri bilinçli olarak saklar; olağan ortalamalı başlangıç düzeyiyle doğrudan karşılaştırılmamalıdır. Aynı makinenin iki grafiği farklı işleme kurallarıyla üretildiyse, görsel fark fiziksel değişimden kaynaklanmayabilir.

Aralıklı şikâyette titreşim kayıtlarını vana hareketi, kavrama devreye girişi veya yük aktarımı gibi süreç olaylarıyla eşzamanlayın. Ortalama spektrum ılımlı görünse bile zaman dalga biçimi yinelenen darbelerin bu olaylarla çakışıp çakışmadığını gösterebilir. Saatlerin iddia edilen sıra için yeterince hizalı olduğunu doğrulayın. Yararlı tanı paketi, temiz görünen frekans grafiğinin yanında zamanlamayı ve makine durumunu da korur. Olayın bulunmadığı kısa bir ölçüm, olayın bütün sefer boyunca hiç oluşmadığı sonucunu desteklemez.

Spektral gözlemi sınanabilir tanıya dönüştürmek

Hipotezleri ayırmak için yön, faz, harmonikler, yan bantlar, dalga biçimi, sıcaklık, yağ kanıtı ve bakım geçmişini birlikte kullanın. Birinci mertebe bileşeni birden fazla arızada ve kabul edilebilir çalışmada görülebilir. Yatak karakteristik frekansları geometri ve kinematiğe bağlıdır; kayma ve çalışma etkileri bunları değiştirebilir. Makine yapısını göz ardı eden hazır tablo tanısından kaçının.

Başka yetkin analistin sonucu yeniden üretebilmesi için ham dalga biçimlerini ve işleme ayarlarını saklayın. Neyin, hangi koşulda değiştiğini, hangi açıklamanın desteklendiğini ve hangi deneyin bunu çürütebileceğini belirtin. Müdahaleyi geçerli makine sınırları ve onaylı prosedürler belirler. Gövde titreşimi mertebe analizi milin burulma gerilmesini hesaplamaz veya yasak hız bölgesine girmeyi haklı çıkarmaz; bunlar ayrı mühendislik sorularıdır.

Kaynaklar