doc. Dr. Ing. Elias TOMEH e-mail: elias.tomeh@tul.cz Elias Tomeh / Snímek 1
Elias Tomeh / Snímek 2
Elias Tomeh / Snímek 3
Elias Tomeh / Snímek 4
ZÁKLADNÍ VIBRODIAGNOSTICKÉ MĚŘICÍ METODY Měření celkových vibrací (Overall) spektrální analýza vibrací pomocí FFT, analýza časového průběhu vibrací. Měření fáze (Analýza fáze) je nutným nástrojem k úplné analýze problému, např. nevývaha, nesouosost zjištěného předchozí spektrální analýzou pomocí FFT, Kepstrální analýza - výsledkem je tzv. kepstrum Vysokofrekvenční detekce (HFD - High Frequency Detection) - Metody měření stavu valivých ložisek SPM (Shock Pulse Meter), BCU (Bearing Condition Unit), RBP (Related Bearing Product), Crest factor, Q faktor, K ( t ) parametr KURTOSIS, SEE (Spectral Emitted Energy - AKUSTICKÁ EMISE), OBÁLKOVÁ METODA. Elias Tomeh / Snímek 5
Firmy nabízející měřící techniku: - Brüel & Kjaer Vibro zastoupena firmou Spectris Praha spol. s r.o. - SKF - Bently Nevada - Polytec - zastoupena firmou LB-acoustics Messgeräte GmbH - PRUFTECHNIK AG zastoupena firmou Lami kappa - ADASH - SPM Instrument spol. s.r.o. - Schenck - CMMS, s.r.o. - dif, s.r.o. Bohumín - VIDITECH for vibrodiagnostic Elias Tomeh / Snímek 6
ZÁKLADNÍ VIBRODIAGNOSTICKÉ MĚŘICÍ METODY Metoda zviditelnění (animace) provozních tvarů kmitů (strukturní stroboskopie) Metoda modální analýzy (zjišťování vlastních tvarů kmitů a frekvencí). Rezonanční metody (Sensor Resonant Technologics) - jde zde o jistou podobu některým metodám HFD, ale zde je využívána rezonanční frekvence snímače k zesílení jevů ve frekvenční oblasti defektů valivých ložisek. Zvýrazňují se opakovací složky signálu, jejichž zdrojem je defekt. Multiparametrické alternativní metody - použití několika měřicích vibrodiagnostických metod k co nejvyšší vypovídací schopnosti (jistotě) detekci a diagnostice závady, tzn. např. použití kombinace spektrální analýzy + obálky + emitované analýzy ke zjištění závady valivého ložiska. Elias Tomeh / Snímek 7
Požadavky na sběrač dat snadné ovládaní při měření a ukládání dat funkční i při špatném zacházení v drsném průmyslovém prostředí podporovat široký rozsah snímačů za účelem monitorování všech parametrů určujících stav stroje/ů/ poskytovat skutečné hodnoty, bez falešných alarmů, a včasné varování poskytovat různé druhy měření pro každý měřící bod, umožňující detekci a diagnostiku poruch poskytovat uživatelsky definovaný software umožňovat růst podle nároků uživatele Elias Tomeh / Snímek 8
Základní požadavky na Vibrometr Potřebný frekvenční a dynamický rozsah Snímač odpovídající zamýšlenému použití (veličina, frekvenční rozsah, citlivost, špičková hodnota, odolnost,...) Soulad se zákonem o metrologii Rozměry, hmotnost, tvar atd. odpovídající podmínkám měření a jeho cílům Dostupný a kvalitní servis Dostupné informace Možnost rozšíření a modernizace Nabídka software Možnost vzdělávání Elias Tomeh / Snímek 9
Zobrazení dat Lineární x Logaritmické osy Amplituda v db? Frekvence lineárně a logaritmicky Elias Tomeh / Snímek 10
Analyzátory FFT Analyzátory s konstantní absolutní šířkou pásma (FFT) V technické diagnostice je pro přesné určení frekvence výhodné, aby analyzátor pracoval v celém frekvenčním rozsahu s konstantní a velmi malou šířkou propustného pásma, Δf. U konce frekvenčního rozsahu nabývá poměr Δf/k (1/400, 1/800, 1/1600, 1/3200 a 1/6400). k je počet jednotlivých frekvenčních filtrů připravených pro frekvenční rozbor signálu (počet čar). Elias Tomeh / Snímek 11
Analyzátory FFT Se zvyšujícím se k se zvyšuje i frekvenční rozlišitelnost analýzy. Analyzátory FFT je vhodné používat pro běžné frekvenční rozsahy užívané v technické diagnostice. Se zvyšující se maximální požadovanou frekvencí analýzy, klesá výrazně frekvenční rozlišitelnost analýzy. Elias Tomeh / Snímek 12
Analyzátory CPB Analyzátory s konstantní relativní šířkou pásma (CPB) Konstrukce filtrů umožňuje snadno realizovat filtr s podmínkou, že relativní šířka propustného pásma, tj. poměr Δf / f C je konstantní. Vzdálenost středních frekvencí sousedních pásem je volena jedna oktáva (zdvojnásobení kmitočtu) nebo zlomek oktávy, daný číslem ve jmenovateli, n. Střední a mezní frekvence sousedních pásem se liší o násobek n 2 Elias Tomeh / Snímek 13
Analyzátory CPB Spektra s odstupem středních frekvencí, který je dán zlomkem 1/n jsou označována jako 1/n-oktávová spektra, kde n je voleno nejčastěji 1, 3, 6, 12, 24 což odpovídá spektrům 1/1, 1/3,. Logaritmická stupnice pro frekvenci u CPB analyzátorů dává při znázornění ve sloupcovém tvaru konstantní rozmístění jednotlivých složek spektra, což je výhodné např. v akustice nebo vibracích hlavně pro měření, které předepisují hygienické normy. Elias Tomeh / Snímek 14
Analyzátory CPB V technické diagnostice je jejich frekvenční stupnice zvláště pro vysoké frekvence nepřijatelně hrubá. Na počátku frekvenčního rozsahu je jejich frekvenční rozlišení výhodné. V technické diagnostice vhodné pro specifické účely. Elias Tomeh / Snímek 15
KLASIFIKACE SIGNÁLŮ Elias Tomeh / Snímek 16
Deterministický signál signál jehož časový průběh je determinován (např. funkčním popisem), a proto lze jeho průběh předvídat Stochastický signál náhodný signál má v průběhu záznamu nepředvídatelný vývoj Elias Tomeh / Snímek 17
Deterministické signály se rozdělují na: 1) Přechodový signál signál, který je časově omezen např. odezva na impulsní buzení, hluk při přejezdu vozidla 2) Periodický signál je složen z harmonických signálů (vyšší harmonické celé násobky a subharmonické částečné násobky) o frekvencích, které jsou násobkem jedné základní frekvence. Z pohledu harmonického signálu lze mluvit o velmi širokém uplatnění v oboru kmitání a je obecně definován jako reálná časová funkce. 1X 2X 200Hz 3) Kvasiperiodický signál signál rovněž složený z harmonických signálů s frekvencemi, které jsou násobky alespoň dvou základních frekvencí se vzájemným poměrem o velikosti, která je rovna iracionálnímu číslu. Na strojích se nejčastěji objevují signály periodické nebo kvasiperiodické (typický příklad zdroje kvasiperiodického signálu je právě převodovka). Elias Tomeh / Snímek 18
Stochastické signály ( Náhodné signály) se rozdělují na: Stacionární a nestacionární signál průběh signálu má ustálený stacionární charakter nebo se v čase mění je nestacionární. Kritérium stacionárnosti ovšem závisí na délce záznamu signálu průběh signálu se může jevit jako stacionárnosti za dlouhý časový úsek a nestacionární za krátký časový úsek. Náhodné signály rovněž mohou být: -Širokopásmové: Širokopásmový signál je složen z harmonických signálů s frekvencemi z širokého pásma frekvencí. -Úzkopásmové: Úzkopásmový signál obsahuje jednu náhodnou frekvenci s měnící se amplitudou. Zcela náhodný signál je označován jako šum. Elias Tomeh / Snímek 19
Rychlá Fourierova transformace Fourierova Transformace (FT) Diskrétní Fourierova Transformace (DFT) Rychlá Fourierova Transformace (FFT) Elias Tomeh / Snímek 20
Fourierova Transformace Definována jako: Zpětná FT: Nutné znát funkci f(t) Složitá pro výpočet F(f ) F( t) Kvůli mezím nepoužitelná v měřidlech f(t )e f ( f ) e i 2 ft i 2 ft dt df Elias Tomeh / Snímek 21
Diskrétní Fourierova Transformace Definována jako: X k 1 N N 1 n 0 x n e i 2 nk / N Převádí integrál na sumu Zdlouhavý pro výpočet Základ pro FFT Elias Tomeh / Snímek 22
Rychlá (Fast) Fourierova Transformace Formou procesoru v analyzátorech Zrychluje algoritmus DFT Je nutné nastavit: Frekvenční rozsah Dělení frekvenčního pásma (počet čar) Průměrování Časovou váhovou funkci Elias Tomeh / Snímek 23
Frekvenční rozsah analýzy Určuje především maximální měřenou frekvenci Nutné zohlednit možnosti snímače Platí BT pravidlo BT 1 0 B Ideální filtr B = šířka pásma T = čas Souvisí s počtem čar - Více čar = delší doba měření Nastavit optimálně k hledaným informacím f 1 f 0 f 2 Frekvence Elias Tomeh / Snímek 24
Elias Tomeh / Snímek 25
Děkuji Vám za pozornost Elias Tomeh / Snímek 26