Анализ на спектъра на вибрациите: четене на FFT за диагностика на повреди е практиката да се преобразува суровият вибрационен времеви ход на машина във честотен спектър, така че всяка механична повреда да може да бъде идентифицирана по честотата, при която се проявява нейната енергия. Въртящата се машина вибрира на честоти, свързани с нейната работна скорост и вътрешна геометрия. Чрез разлагане на сигнала анализаторът може да отдели дисбаланса от несъосност, луфт от отказващ лагер и една здрава предавателна кутия от друга, която губи зъби, често седмици преди повредата да стане чуваема или разрушителна.
Датчик за вибрации произвежда сигнал във времевата област: амплитуда, нанесена спрямо времето. Сам по себе си той е труден за тълкуване. Бързото преобразуване на Фурие (FFT) е ефективен алгоритъм, който разлага вълновия ход на отделните синусоидни съставки, които го формират. Резултатът е спектър: амплитуда, нанесена спрямо честотата, където всеки пик маркира отделен източник на вибрации.
Два параметъра определят какво може да разкрие спектърът. Обхватът по честота задава най-високата улавяна честота, а броят на линиите на резолюция определя колко фино могат да бъдат отделени близко разположените пикове. Тъй като повредите най-добре се изразяват като кратни на скоростта на вала, анализаторите обикновено изобразяват оста x в ордери (orders), където 1x съответства на работната скорост в херци (обороти в минута, делено на 60).
Същата вибрация може да се изрази по три начина, а изборът определя кои повреди изпъкват.
За оценка на общото състояние спрямо праг вижте ISO 10816-3 за степен на вибрации, който задава граници за скорост в зависимост от класа на машината и начина на монтиране.
Масовият дисбаланс произвежда чист, доминиращ пик точно при 1x работна скорост, с радиално направление и относително малко енергия на други честоти. Амплитудата се увеличава с квадрата на скоростта, а фазата е устойчива. Един висок 1x пик с ниски хармоници е класическият признак на дисбаланс.
Несъосността между свързани валове обикновено повишава пика при 2x работна скорост и, което е важно, предизвиква силна осова вибрация, тъй като съединението принуждава валовете да се огъват веднъж и два пъти на оборот. Когато осевата амплитуда при 1x или 2x доближава или надвишава радиалната амплитуда, заподозрявайте несъосност или изкривен вал.
Механичният луфт произвежда дълга серия хармоници на работната скорост: 1x, 2x, 3x, 4x и нагоре. Структурният луфт и износени пасвания могат също да генерират полу-ордер субхармоници като 0.5x, 1.5x и 2.5x.
Дефектите при лагери с ролкови/топкови елементи се появяват като несинхронна енергия, т.е. пикове на честоти, които не са цели кратни на работната скорост. Всеки дефект има свой „тон“: честота на преминаване на топките по външния пръстен (BPFO), честота на преминаване на топките по вътрешния пръстен (BPFI), честота на въртене на топките (BSF) и основна честота на носещата клетка (FTF). Те започват като слаби височестотни пикове върху повишен широколентов шум; математиката е описана в честоти на дефекти при лагери.
Зъбните предавки вибрират при честотата на зацепване (GMF), равна на броя зъби, умножен по скоростта на съответния вал. Здраво зацепване показва скромен GMF пик; развиваща се повреда повишава GMF и го заобикаля със странични компоненти, разположени на интервали, равни на работната скорост на дефектната предавка. Растежът на страничните компоненти е силен индикатор за локализирано увреждане на зъбите, както е обяснено в честота на зацепване.
| Повреда | Характерна честота | Доминиращо направление | Спектрален признак |
|---|---|---|---|
| Масов дисбаланс | 1x обороти | Радиално | Един силен 1x, слаби хармоници |
| Ъглова несъосност | 1x и 2x обороти | Осево | Висока осова амплитуда при 1x или 2x |
| Паралелна несъосност | 2x обороти | Радиално | 2x често превишава 1x |
| Изкривен вал | 1x и 2x обороти | Осево | Осево доминиращ, постоянна фаза |
| Механичен луфт | 1x плюс множество хармоници; понякога 0.5x субхармоници | Радиално | Дълга серия хармоници |
| Дефект на външния пръстен на лагера | BPFO (не цяло кратно на оборотите) | Радиално | Несинхронно, високочестотно |
| Дефект на вътрешния пръстен на лагера | BPFI (не цяло кратно на оборотите) | Радиално | Странични компоненти около 1x |
| Повреда на зъбите на предавка | GMF = брой зъби × обороти на вала | Радиално и осево | Странични компоненти при работна скорост |
| Маслен вихър (втулков лагер) | 0.42x до 0.48x обороти | Радиално | Подсинхронен пик |
Един спектър ви казва текущото състояние; базова линия ви казва какво се е променило. Запишете референтен спектър, когато машината е в известно здраво състояние, след което следете общото ниво и отделните пикове във времето при една и съща скорост, натоварване и измервателна точка. Последователността е от съществено значение: използвайте едно и също място на датчика, ориентация и монтаж при всяко измерване, защото хлабави или държани в ръка датчици изкривяват височестотното съдържание.
Тук събирането по маршрут се свързва с по-широкия работен поток за поддръжка. Вкарването на вибрационни показания във Fabrico позволява на екипите да следят всяка измервателна точка спрямо нейната базова линия и автоматично да задействат поръчка за работа, базирана на състоянието, когато пик пресече алармения праг, така че нарастващ тон на лагер да стане планиран ремонт, а не непланирана повреда. Запазете демонстрация на Fabrico, за да видите потока от маршрут към заявка за работа.
Скоростта е относително равномерна по амплитуда в средночестотната лента, където се намират повечето дефекти на въртящите се машини, затова един праг на скорост покрива сравнително добре дисбаланс, несъосност и луфт. Затова и стандартите за сериозност са формулирани в мм/s RMS.
Дисбалансът е точно при 1x работна скорост и е синхронен. Дефектите на лагери се появяват при несинхронни честоти, които не са цели кратни на работната скорост, заедно с повишена високочестотна широколентова енергия. Ако съмнителните пикове не съвпадат с цели ордери, заподозрете лагер.
Задайте обхвата така, че да улови най-високата интересуваща честота — типично няколкократно повече от честотата на зацепване или честотите на дефекти на лагери — и използвайте достатъчно линии на резолюция, за да отделите тясно разположените пикове като страничните компоненти на GMF. Твърде грубата резолюция размива съседни тона в един пик и скрива ранните дефекти.
Вход
Блог
