Prikupljanje podataka o vibracijama: ključni kriteriji za odabir mjernog sustava

Ležaj motora počinje propadati mnogo prije nego što se oglasi alarm. Prvi znak često je mala promjena u vibraciji: novi spektralni vrh, blagi fazni pomak ili sporo povećanje širokopojasne buke. Ako sustav prikupljanja podataka ne može sačuvati te detalje, problem može proći nezapaženo sve dok stroj ne otkaže. Prikupljanje podataka o vibracijama stoga nije jednostavno povezivanje akcelerometra s računalom. Radi se o izgradnji mjernog lanca koji hvata pravi frekvencijski raspon, dinamički raspon i vremensku sinkronizaciju za određeni test ili cilj praćenja.

Što rade sustavi za prikupljanje podataka o vibracijama

Sustav za prikupljanje podataka o vibracijama obavlja četiri zadatka: osjeća mehaničko gibanje, uvjetuje električni signal, pretvara ga u digitalni zapis, a zatim analizira ili pohranjuje rezultat. Svaki stupanj ima ograničenja, a najslabija karika određuje ukupnu kvalitetu mjerenja.

Senzor je obično akcelerometar, pretvarač sile ili mikrofon. Kondicioner signala primjenjuje pojačanje, filtriranje i, u slučaju IEPE senzora, pobudu konstantnom strujom. Analogno-digitalni pretvarač uzorkuje uvjetovani signal pri definiranoj brzini i razlučivosti. Konačno, programski paketi pretvaraju digitalne vremenske povijesti u FFT spektre, orbite, redoslijede ili modalne parametre. Dobro osmišljen sustav održava sve te elemente u ravnoteži.

Počnite s akcelerometrom, a ne s računalom

Odabir prvog senzora može se činiti kontraintuitivnim, ali akcelerometar definira frekvencijski pojas i dinamički raspon dostupan cijelom lancu. Piezoelektrični akcelerometri pokrivaju većinu industrijskih mjerenja vibracija, dok se senzori sile i mikrofoni bave specifičnim primjenama. Glavno pitanje je vrsta izlaza, jer ona određuje kako mora biti konfiguriran prednji kraj za prikupljanje podataka.

Za istraživanje rotirajućih strojeva, IEPE akcelerometar s osjetljivošću od 100 mV/g uobičajena je početna točka jer pruža koristan frekvencijski raspon od otprilike 0,5 Hz do 10 kHz. Kada temperature prelaze radni raspon ugrađene elektronike, mjerači ubrzanja u načinu punjenja su sigurniji. Sustav prikupljanja mora odgovarati senzoru: IEPE ulaz daje konstantnu struju i odvaja prednapon, dok je za ulaz naboja potrebno pojačalo naboja. Ignoriranje ovog podudaranja jedan je od najčešćih izvora pogrešnih postavki.

Stopa uzorkovanja, Anti-Aliasing i ADC rezolucija

Stopa uzorkovanja određuje najveću frekvenciju signala koju možete uhvatiti. Nyquistov kriterij zahtijeva uzorkovanje na više od dvostruko veće frekvencije od najvećeg interesa; praktični dinamički analizatori koriste omjer 2,56 puta kako bi ostavili mjesta za roll-off filtera protiv aliasinga. Za raspon analize od 10 kHz, to znači brzinu uzorkovanja od 25,6 kHz ili više.

Vibracije strojeva često se analiziraju do 20 kHz; dijagnostika kvara ležaja može zahtijevati 40 do 80 kHz. Visokofrekventni udarni testovi i ultrazvučna mjerenja zahtijevaju još više. Što se tiče razlučivosti, 24-bitni pretvarači pružaju široki dinamički raspon, ali efektivni broj bitova, ulazni šum i usklađivanje faze kanala bitniji su od marketinške specifikacije. Jedinica kao što je ZTU8508C nudi kapacitet uzorkovanja od 1 MHz za hvatanje tranzijenata i visokofrekventnih rezonancija koje obični analizatori propuštaju.

ZT-U8508C 8-kanalni dinamički analizator signala s uzorkovanjem od 1 MHz Ovaj 8-kanalni analizator uzorkuje do 1 MHz po kanalu s hardverski sinkroniziranim satovima, osiguravajući usklađeni fazni odziv za visokofrekventno prijelazno snimanje i analizu višekanalne frekvencijske domene. Pogledajte proizvod →

Broj kanala, opcije sučelja i sinkronizacija

Mnogi projekti zahtijevaju više od jednog kanala. Mjerenje vibracija u tri osi koristi najmanje četiri ulaza uključujući tahometar. Eksperimentalna modalna analiza može koristiti desetke istodobnih kanala. Kada se kanali moraju uspoređivati ​​u frekvencijskoj domeni, svi ulazi trebaju uzorkovati istovremeno s usko usklađenim faznim odzivom. Mala fazna nepodudaranja između kanala će iskriviti procjene funkcije frekvencijskog odziva i radne oblike otklona.

Odabir sučelja utječe na to koliko lako možete skalirati sustav. USB uređaji odgovaraju stolnom i prijenosnom radu, mrežni uređaji omogućuju duže kabele i distribuirane rasporede, a plugin ili ugrađeni sustavi obrađuju veliki broj kanala. Donja tablica sažima tipične kompromise.

Za ravnotežu između broja kanala i pogodnosti instalacije na terenu, 16-kanalni mrežni analizator kao što je ZTN8116C praktičan je izbor. Prima podatke preko 100 Mbps Ethernet veze i može podržati distribuirane rasporede mjerenja gdje je glavno računalo smješteno daleko od stroja.

ZT-N8116C 16-kanalni dinamički analizator signala s Ethernetom 16-kanalni paralelni sustav akvizicije koji podržava ulaze napona, IEPE i naboja, nudi uzorkovanje od 64 kS/s na svim kanalima i Ethernet vezu za rasporede distribuiranih mjerenja na terenu. Pogledajte proizvod →

Prijenosni analizatori u odnosu na sustave laboratorijske razine

Prijenosni analizatori zamjenjuju malo broja kanala radi lakšeg nošenja. Koriste se za balansiranje na terenu, provjere strojeva na licu mjesta i mjerenja prolaznosti/padljivosti nakon održavanja. Kompaktna USB jedinica s prikazom spektra u stvarnom vremenu omogućuje tehničarima da vide promjenu vršne vibracije tijekom podešavanja rotora ili zatezanja temelja. Ova neposrednost često je vrednija od više kanala.

Prijenosni analizator kao što je ZTU8201I pruža obradu spektra u stvarnom vremenu u malom kućištu, što pojednostavljuje rješavanje problema u pogonu. Kada zadatak preraste u 32-kanalni modalni test, možete prijeći na sinkronizirani mrežni sustav.

ZT-U8201I Kompaktni USB analizator spektra u stvarnom vremenu Lagani, prijenosni USB analizator s obradom spektra u stvarnom vremenu, prikladan za rješavanje problema s vibracijama na licu mjesta, akustičnu analizu i dijagnozu kvarova kada je uparen s računalnim softverom. Pogledajte proizvod →

Od neobrađenog vremenskog valnog oblika do inženjerskog uvida

Stjecanje je samo pola zadatka. Softverski sloj pretvara vremenske valne oblike u informacije: frekvencijski spektar, mape reda, oblike modova i krivulje trendova. Postavke analize kao što su prozori, preklapanje, prosjek i FFT linije izravno utječu na rezultat. Razumijevanje kako a dinamički analizator signala razlikuje od tradicionalnog zapisivača podataka može pomoći u izbjegavanju netočnih specifikacija. Ako uhvatite savršen signal, ali ne možete vizualizirati niskofrekventne harmonike ili unakrsne spektre snage na pravi način, sustav ne obavlja svoj predviđeni posao.

Usklađivanje strategije akvizicije s primjenom

Modalno testiranje zahtijeva tresilicu ili udarni čekić za pobuđivanje strukture, sinkronizirano višekanalno prikupljanje i nisku faznu pogrešku od kanala do kanala. Praćenje rotirajućih strojeva naglašava kontinuirano uzorkovanje, unose tahometra i praćenje narudžbi. Za akustička mjerenja potrebni su tihi mikrofoni i odgovarajuće IEPE napajanje. Fleksibilni prednji kraj koji prihvaća ulaze napona, IEPE i punjenja će pokriti većinu scenarija.

Za projekte koji kombiniraju senzore, akviziciju, pobudu i softver za analizu u jedan aranžman ključ u ruke, rad s jednim dobavljačem može pojednostaviti integraciju; a strukturiran sustav za ispitivanje vibracija i dinamike često smanjuje rizik nabave i vrijeme obuke.

Praktična razmatranja kupnje

Prije kupnje provjerite specifikaciju faze od kanala do kanala, a ne samo dubinu bita ADC-a. Potražite ugrađene anti-aliasing filtere i sljedivost kalibracije. Pitajte može li softver izvesti podatke u uobičajene formate i pruža li dobavljač obuku ili podršku. Ako mjerni lanac uključuje akcelerometre iz jednog izvora i snimač podataka iz drugog, provjerite prednapone, kapacitet kabela i vrste konektora. Terenski priključci i kvaliteta kabela uobičajene su slabe točke u prikupljanju podataka o vibracijama, posebno u okruženjima s visokom bukom.

Izgradite lanac prije kupnje

Odaberite senzor za svoj raspon frekvencije i amplitude, odaberite prednji dio akvizicije koji odgovara senzoru i pruža potreban broj kanala i sinkronizaciju, zatim odaberite softver koji odgovara na vaše inženjersko pitanje. Rezultat je sustav koji radi prvog dana i nastavlja raditi na mnogim projektima.