Что такое быстрое преобразование Фурье (БПФ)?

Быстрое преобразование Фурье, или БПФ, — это инструмент, часто используемый в анализ вибрации. FFT использует данные о вибрации, которые вы уже собираете, и перенастраивает их, чтобы предоставить ценную новую информацию о состоянии вашего оборудования. При правильном использовании анализ FFT является ключевым компонентом любой стратегии предиктивного обслуживания.

Анализ FFT может помочь вам точно определить неисправности машины, чтобы вы точно знали, когда вашей команде следует проводить техническое обслуживание. Но FFT часто считают запутанным или слишком техническим. В этой статье объясняется, что такое анализ FFT и как он может помочь вам улучшить производительность активов, сократить время простоя и сократить расходы на техническое обслуживание.

Что такое формула быстрого преобразования Фурье (БПФ)?

Вкратце, Быстрое Преобразование Фурье — это алгоритм, который быстро выполняет Дискретное Преобразование Фурье (ДПФ) последовательности данных. Он берет данные, выраженные в терминах времени, и преобразует их в подробные данные о частоте.

Цифровые сигналы (например, данные вибрации) часто собираются и записываются как функция времени. Например, график формы волны данных вибрации точно укажет, когда происходит пиковая вибрация вашей машины.

Если вы изучите эти данные по вибрации, вы сможете получить хорошее представление об общем состоянии вашего оборудования и даже продлить срок службы активов. Вы узнаете, как часто возникают аномальные вибрации, и сможете увидеть, на каком этапе рабочего цикла вашей машины они возникают.

Однако измерение данных вибрации таким способом не дает полной картины.

Какие виды вибрации возникают? Где находится неисправность, вызывающая избыточную вибрацию? Дефект в подшипниках или в валу? Анализ FFT может ответить на эти вопросы.

Понимание анализа формы волны

Анализ формы волны — это графическое представление волны — звуковой волны, сейсмической волны или любого другого вида волны.

Диаграммы волновых форм иллюстрируют изменение амплитуды определенной волны за определенный период времени. Вы можете использовать временные волновые формы, чтобы посмотреть на общую вибрацию определенного актива и получить представление об общем состоянии этого актива.

Что делает БПФ с данными формы волны

FFT берет привязанные ко времени данные и преобразует их в частотные данные. Вместо того, чтобы показывать вам, когда происходят аномальные вибрации, анализ FFT разбивает каждую вибрацию на составляющие ее частоты. Анализ FFT ищет доминирующую частоту или частоты; он показывает, происходит ли вибрация на низкой частоте, высокой частоте или где-то посередине.

Почему это важно? Каждый уровень частоты указывает на другой источник проблем. Анализ FFT показывает, где находятся проблемные места на ваших активах, так что вы можете вовремя их устранить.

Как БПФ используются в анализе вибрации

Анализ вибрации рассматривает несколько ключевых измерений для определения состояния машины. Обычно специалисты анализируют частоту вибрации, скорость и ускорение.

Достаточно просто измерить эти необработанные данные вибрации, чтобы проверить сигнатуру вибрации вашего оборудования. Но анализ FFT идет на шаг дальше, открывая необработанные данные.

Изменения в частотах вибрации могут указывать на такие проблемы, как дисбаланс. Например, некоторые вращающиеся машины переходит на более низкую частоту вибрации когда его равновесие нарушено. Это явный сигнал предупреждения о том, что машина нуждается в обслуживании.

Изменения в доминирующей частоте также могут выявить проблемы с выравниванием валов или проблемы с коробкой передач. Анализ FFT также может выявить проблемы с износом вращающихся деталей или несовершенно сформированных деталей.

Ключевые термины анализа вибрации

Анализ вибрации использует много терминологии. Полезно знать, что означают ключевые термины! Вот некоторые из основных терминов, которые вы услышите для анализа FFT и вибрации.

Временная форма волны: необработанные данные о вибрации, полученные с помощью вибромонитора, представленные в виде графика зависимости амплитуды от времени.

Частотный спектр: упрощенный график, показывающий амплитуду и частоту. Спектр частот рассчитывается на основе необработанной временной формы волны.

Гармоники: Эхо, создаваемое сильными, равномерно распределенными пиками вибрации. Для вращающихся машин нормально создавать гармоники.

Распространенные неисправности машины: Наиболее часто встречающиеся источники поломок вращающихся машин. Некоторые из наиболее распространенных неисправностей — это несоосность, дисбаланс, ослабление и отказ подшипников.

Водоизмещение: Расстояние, которое перемещает вибрирующий объект от своей начальной точки. Смещение лучше всего подходит для измерения более низких частот.

Скорость: Расстояние, которое вибрирующий объект проходит за определенное время. Скорость лучше всего подходит для измерения частот среднего уровня.

Ускорение: скорость, с которой скорость изменяется со временем. Ускорение лучше всего подходит для измерения очень высоких частот.

Выбор правильного решения для анализа вибрации

Какой тип анализа вибрации подходит для вашей работы? Может быть сложно решить, какой анализ лучше: FFT или анализ формы сигнала во времени. По правде говоря, у обоих есть масса преимуществ.

К счастью, вам не нужно выбирать. Правильная программа мониторинга вибрации может предоставить вам и то, и другое. Правильные инструменты предоставят вам точные, простые в использовании данные и аналитические инструменты, которые помогут вам максимально эффективно использовать эти данные.

Чем больше вы знаете о моделях вибрации вашего оборудования, тем лучше вы сможете поддерживать свои активы. А это означает увеличение времени безотказной работы и большую производительность для всей вашей операции.