- Vibrace
- Technologie
- Frekvenční doména
Frekvenční doména
Každý rotační stroj má svou vlastní vibrační charakteristiku tvořenou kombinací jednotlivých frekvencí. Amplituda této charakteristiky se mění, když stroj pracuje v neobvyklém režimu, jako je nevývaha nebo opotřebení ložiska.
- Vibrace v časové doméně jsou celkové vibrace stroje. To je to, co cítíte, když položíte ruku na stroj, a je to kombinace jednotlivých frekvencí.
- Vibrace ve frekvenční doméně izoluje jednotlivé frekvence. To umožňuje určit zdroje závad dříve, než stroj selže.
Krychle dole se často používá jako ilustrace časové a frekvenční domény. Měření v časové doméně monitoruje amplitudu signálu v čase a frekvenční doména monitoruje amplitudu signálu podle jednotlivých frekvencí.
Rychlá Fourierova transformace (FFT)
Jestliže existují signály vibrací z několika zdrojů jako v časové doméně, používá se analýza FFT k oddělení signálů do frekvenční domény. Obvykle se používá k analýze úzkého frekvenčního pásma, např. pro detekci nevývahy.
Uvažujte příklad ventilátoru se 6 lopatkami, který se otáčí rychlostí 60 ot/min.
Nevyváženost jedné lopatky zvyšuje vibrace v časové doméně a zobrazuje špičku při frekvenci 1 Hz ve frekvenční doméně (60 ot/min = 1 ot/s = 1 Hz)
Jsou-li poškozeny všechny lopatky, vykazují špičku při frekvenci 6 Hz (1Hz x 6 lopatek na otáčku).
Jsou-li přítomny obě poruchy, signál časové domény je smíšený, ale signál ve frekvenční doméně vykazuje stejné špičky při 1 Hz a 6 Hz.
Analýza FFT se používá k rozdělení celkového signálu vibrací na jeho jednotlivé frekvence. Matematické vyjádření je poměrně složité, ale k dispozici jsou různé počítačové programy, které tento výpočet provedou. Dále uvedený obrázek zobrazuje vztah mezi kombinovaným signálem celkové vibrace, signály jednotlivých komponent v časové doméně a signály jednotlivých komponent dosahované analýzou FFT ve frekvenční doméně.
Analýza H-FFT (obálka)
Analýza HFFT (obálka) je speciální analýzou FFT, která se používá pro přechodové signály, jako jsou vadná ložiska nebo poškození ozubení. Analýza H-FFT je analýzou FFT s jistými předřazenými filtry a matematickými operacemi určenými k oddělení přechodových signálů (například ložisek) od vibračního šumu stroje a dalších zdrojů vibrací, kam patří například nevývaha.
Dále uvedený obrázek například zobrazuje typický signál v časové doméně ze stroje s nevývahou a s poškozením ložiska, a také rušivými signály ze stroje. Charakteristika vibračního šumu převyšuje svým výkonem signály vibrací z komponent.
Krok 1: Analýza H-FFT filtruje vibrační šum stroje a také vibrace z jiných zdrojů než z ložisek.
Krok 2: Negativní fáze amplitudy signálu jsou překlopeny do pozitivních hodnot.
Krok 3: Dolnopásmový filtr odstraňuje nepodstatné vibrace a zanechává pouze vibrace vznikající v ložisku s valivými elementy.
Krok 4: Poté se k rozdělení vibrací na jednotlivé signály pro vnější a vnitřní kroužek ložiska a jeho valivých elementů použije standardní analýza FFT.