Меню сайта

загрузка...

Предыдущая     |         Содержание     |    

Практическая вибродиагностика и монтиторинг

Выделение огибающей .

Выделение огибающей производится либо с помощью специальных электронных устройств - амплитудных детекторов, фазовых детекторов, либо с помощью преобразования Гилберта в цифровых виброанализаторах. При выделении огибающей временной сигнал фильтруется в области частоты, с которой связано появление диагностических признаков дефекта, с помощью полосового фильтра. Такими составляющими виброакустического сигнала могут быть зубчатые (или "промежуточные") частоты или одна из их высших гармоник зубчатой передачи или зубчатой муфты, частоты возбуждения подшипника качения, лопаточные частоты насоса, компрессора или турбины, пазовые частоты электрических машин, а также случайная вибрация при кавитационных процессах и газодинамических процессах и др.

Фильтрация, проводящаяся на первом этапе обработки виброакустического сигнала при выделении огибающей, оставляет только высокочастотный сигнал (см. рис. а 2 — 11), например, содержащий возбужденные импульсами колебания корпуса подшипника с отсутствием почти всех паразитных составляющих. Профильтрованный сигнал выпрямляется, проходит через фильтр нижних частот с частотой среза, соответствующей приблизительно половине ширины полосы пропускания фильтра. Выходной сигнал похож; на исходные импульсы подшипника, но что более важно, он дает возможность восстановления частоты повторения этих импульсов. Путем частотного (спектрального) анализа можно точно определить частоту повторения импульсов. Период повторения импульсов может быть сопоставлен с одной из частот дефектов подшипника и таким образом определен дефект подшипника.

Измерения вибрации при выделении огибающей следует производить тщательно, поскольку многие факторы, такие как колебания кабеля датчика или дрожание руки при измерениях с применением щупа могут привести к значительному искажению виброакустического сигнала и неверному диагнозу.

Кепстр.

Агрегаты с вращающимся ротором в большинстве случаев имеют полигармонический спектр возбуждения колебаний. Например, при некоторых дефектах зубчатого зацепления или подшипников качения иногда характерно присутствие десятков гармоник основных частот возбуждения. В этом случае используя лишь спектральное представление сигнала трудно найти информативный диагностический признак. Для сжатия полученной информации иногда прибегают к нелинейным преобразованиям, например логарифмированию, что довольно часто используется при спектральном анализе вибропроцессов. При решении задач вибродиагностики роторных агрегатов информативной характеристикой может оказаться кепстр (анаграмма слова спектр).

Существуют различные способы определения кепстра: квадрат косинусной или синусной трансформации Фурье логарифмического спектра либо сумма квадратов косинусной и синусной трансформации Фурье. Наибольшей помехоустойчивостью обладает кепстр, определяемый как косинусная трансформация Фурье логарифмического спектра (псевдокорреляция).

В качестве диагностических признаков используются амплитуды кепстральных компонентов (рагмоники, анаграмма слова гармоники), для временного отсчета — сачтоты (анаграмма слова частоты), соответствующей периоду основной частоты возбуждения.

Итак, кепстральный анализ используется для идентификации серий гармоник и/или боковых частот спектров для оценки их относительной мощности. В основном, кепстр мощности, при его использовании в системах мониторинга машинного оборудования, образно говоря, является результатом частотного анализа результатов частотного анализа.

Серия импульсов во временной области (временном сигнале) отображается в частотной области (спектре) в виде дискретной составляющей (линии спектра) на частоте повторения импульсов и ее гармоник в соответствии с формой исходных импульсов. Подобно этому, серия "периодических" дискретных составляющих частотного спектра отображается в кепстре в виде дискретной линии (серии дискретных линий). Вдоль оси ординат кепстра откладывают единицы 1/Гц или секунды, а положение первой линии соответствует обратной величине просвета боковых полос или гармоник соответствующего спектра.

На рис. а2—12 приведены спектры и кепстры вибрации измеренные на мультипликаторе, имеющем дефекты зубчатой пары. Анализируя спектр, показанный в верхней части рис. а2—12 слева, содержащий множество частотных составляющих сложно определить, что он содержит две серии гармоник, свидетельствующие о наличии двух отдельных дефектов. В то же время кепстр, соответствующий этому спектру (справа вверху), и содержащий две преобладающие составляющие, позволяет легко определить наличие групп гармоник и/или боковых частот соответствующих этим составляющим с интервалами в 49,6 (сачтота 20,16 мс) Гц и 121,5 Гц (сачтота 8,23 мс) соответственно.

  — частота вращения ведомой шестерни), вероятно имеет

неуравновешенность ротора или другой развитый дефект, проявляющийся в области средних частот.

Наконец, кепстральный анализ в значительной степени нечувствителен к изменениям фазы исследуемых сигналов и к особенностям путей распространения механических колебаний. Например, кепстры механических колебаний одинаковых подшипников качения, зубчатых передач и др., в различных агрегатах с одинаковой частотой вращения ротора, практически идентичны по сачтотному составу.