L'objet d'analyse Analyse d'ordre synchrone en révolution calcule une analyse d'ordre pour les vibrations dépendant de la vitesse. Les vibrations mesurées sur les machines tournantes présentent un spectre dans lequel les maxima se produisent à des fréquences correspondant à un multiple de la vitesse de la machine. L'apparition de ces maxima a deux causes différentes. D'une part, la machine peut être considérée comme un système de transmission non linéaire, qui est excité par une vibration harmonique correspondant à la vitesse de rotation. La non-linéarité génère des harmoniques de cette vibration de base, qui conduisent aux maxima correspondants. Par contre, une telle machine peut contenir des composants dont la vitesse n'est pas égale à la vitesse de base, mais correspond toujours à un multiple fixe de cette vitesse. Par exemple, les différents arbres d'une boîte de vitesses ont des vitesses différentes. Mais les dents d'un engrenage ou les billes d'un roulement à billes génèrent également des vibrations qui sont en relation fixe avec la vitesse. Si ce rapport entre la fréquence fondamentale d'un composant et la fréquence fondamentale de la machine est connu sous le nom d'ordre, alors les maxima individuels du spectre peuvent être spécifiquement attribués à un seul ou à quelques composants de la machine. Cela peut être utilisé, par exemple, pour isoler la cause des résonances.

Dans le procédé utilisé ici, une conversion de la fréquence d'échantillonnage du signal temporel est d'abord effectuée(rééchantillonnage synchrone en révolution) de sorte que le signal ne se présente plus en étapes temporellement équidistantes, mais en étapes d'angle de rotation équidistantes (c'est-à-dire en intervalles de rotation équidistants). Il s'agit d'une méthode efficace pour effectuer une analyse d'ordre, puisque le spectre de fréquence (c'est-à-dire la transformée de Fourier) du signal converti dans le domaine de révolution fournit directement le spectre d'ordre (pour plus de détails, reportez-vous à RevolutionSyncSampling):

Les courbes d'ordre sont ensuite obtenues à partir du spectre d'ordre en extrayant les lignes d'ordre individuelles (coupes d'ordres).

Deux méthodes de mesure sont principalement utilisées pour l'analyse d'ordre. Lors d'une montée en puissance, la vibration et la vitesse instantanée sont mesurées de manière synchrone, alors que la machine est généralement montée en puissance lentement de sa vitesse minimale à sa vitesse maximale(analyse de montée en puissance). Dans une deuxième méthode, la machine est d'abord amenée à une certaine vitesse, puis une mesure des vibrations est effectuée pour cette vitesse (analyse d'ordre avec vitesse constante). L'objet d'analyse Analyse d'ordre synchrone en révolution prend en charge les deux variantes. En outre, l'analyse d'ordre utilisant le rééchantillonnage révolutionnaire-synchrone est extrêmement flexible et peut même être réalisée pour des ensembles de données de vitesse bruyants ou non monotones (analyse d'ordre avec vitesse variable).

Onglet Données

Cet onglet spécifie les données d'entrée et les paramètres pour la transformation du domaine temporel au domaine révolutionnaire (pour plus de détails, voir aussi RevolutionSyncSampling):.

Signaux dans le domaine temporel

Le signal temporel à analyser pour l'objet d'analyse doit se trouver dans la structure de données Signal. La vitesse peut être stockée dans la structure de données Signal (correspond à une analyse d'exécution avec vitesse variable) ou comme une valeur scalaire (correspond à une analyse d'ordre avec vitesse constante ou à une fréquence fondamentale fixe).

S'il n'y a pas d'unités ou si la gestion des unités est désactivée, la vitesse est toujours interprétée dans l'unité [1/min] (rpm) et la composante X du signal temporel est interprétée dans l'unité .

La vitesse instantanée est souvent mesurée à l'aide d'un codeur d'impulsions, qui enregistre un certain nombre d'impulsions par tour. Vous pouvez convertir le signal d'impulsion résultant directement en un signal de vitesse. Pour ce faire, sélectionnez l'option La vitesse est un signal d'impulsion et saisissez le Nombre d'impulsions par tour. La conversion du signal d'impulsion en un signal de vitesse se fait avec la fonction ImpulseToFrequency.

Rééchantillonnage dans le domaine de révolution

Trois modes différents sont disponibles pour le rééchantillonnage du domaine temporel au domaine de révolution. Dans la plupart des applications pratiques, le rééchantillonnage linéaire est suffisant :

Si la méthode de rééchantillonnage par splines ou FFT est sélectionnée, il faut spécifier un facteur de rééchantillonnage par lequel le taux d'échantillonnage du signal est augmenté pendant l'algorithme de transformation.

Quelle que soit la méthode de rééchantillonnage choisie, le nombre de points de données par révolution pour le signal transformé dans le domaine de révolution doit être spécifié. Cela détermine l'échantillonnage du signal transformé dans le domaine de révolution. Selon le théorème d'échantillonnage de Nyquist, la moitié de la valeur détermine l'ordre maximal qui peut même être calculé par analyse de Fourier dans le spectre d'ordre.

Pour déterminer le nombre de points de données par révolution, deux modes sont disponibles :

Suppression de tendance (domaine de révolution)

Dans de nombreux exemples d'application, un décalage en courant continu existant et excessivement important conduit à une représentation visuellement inadaptée dans le tracé des contours du spectre d'ordre, dans lequel la composante en courant continu domine. Il est donc avantageux de filtrer la composante continue. À cette fin, pour le signal transformé dans le domaine de révolution, un filtre passe-haut à décalage DC correspondant avec une fréquence de coupure (ordre de coupure) et un ordre de filtre (pente du filtre ) réglables est défini (pour plus de détails sur le filtre passe-haut à décalage DC, voir la fonction DCRemovalFilter ).

Onglet Options

Cet onglet spécifie le spectre d'ordre calculé ou les coupes d'ordres (extraction des lignes d'ordre du spectre d'ordre). Le spectre d'ordre est obtenu ici par une analyse de fréquence traditionnelle utilisant la fonction STFTSpectrum du signal transformé dans le domaine de révolution (c'est-à-dire qu'une analyse de Fourier est effectuée pour les segments de données qui se chevauchent dans chaque cas). À l'aide de la fonction OrderCuts, les coupes d'ordres sont calculées, c'est-à-dire que les lignes d'ordre sont coupées du spectre d'ordre.

Résultats

Les quatre modes de résultats d'analyse d'ordre (synchrone en révolution) suivants sont disponibles :

Type et résolution du spectre

Le spectre d'ordre peut être calculé et édité dans une variété de formats. Les types de spectre correspondent aux types de spectre de l'objet d'analyse Analyse spectrale temps-fréquence ( voir également la fonction STFTSpectrum ).

Dans l'affichage de l'amplitude, vous pouvez voir les amplitudes et dans l'affichage RMS, vous pouvez voir les contributions RMS des ordres individuels. Avec l'affichage en dB normalisé, le pic le plus élevé est à 0 dB. Un pic à -3 dB aurait la moitié de la puissance, et un pic à -6 dB aurait la moitié de l'amplitude. Le champ Plage maximale en dB est activé et affiché uniquement pour les formats dB et dB, normalisé. La limitation en dB affecte les valeurs finales de l'échelle automatique et donc aussi le gradient de couleur dans le spectrogramme. Veuillez entrer 0 dans ce champ pour obtenir une gamme non restreinte. Avec l'analyse d'ordre, on choisit généralement ce qui suit : RMS comme type de spectre (paramètre par défaut).

La qualité du spectre d'ordre dépend essentiellement du choix de la taille de chaque segment de données, de la longueur du segment et de la quantité de chevauchement, Chevauchement %. La longueur du segment peut être clairement définie par la résolution d'ordre réglable (par exemple, une résolution d'ordre de 1/32 donne une longueur de segment de 32 * Nombre de points de données par révolution). Ainsi, la longueur du segment et la résolution de l'ordre sont inversement proportionnelles. Une redondance élevée est généralement recommandée. La longueur du segment doit être aussi petite que possible pour obtenir une haute résolution de révolution/temps/vitesse et aussi grande que nécessaire pour obtenir une haute résolution d'ordre. Ce compromis est toujours présent lorsqu'on travaille avec le STFT. Pour augmenter la redondance et améliorer la qualité du spectre d'ordre, un pourcentage de chevauchement des segments de données peut être défini. La résolution de révolution/temps/vitesse est ainsi augmentée. La résolution de l'ordre reste la même.

Avec le réglage "Écart en nombre de tours", les données ne sont pas prises en compte. Ce paramètre ne doit être sélectionné que pour les très longues séries temporelles dont le contenu spectral change lentement.

Remarque sur les besoins en mémoire : Pour la STFT, des FFT distinctes sont calculées et stockées pour chaque segment de données. Pour maintenir les besoins en mémoire à un faible niveau, vous devez éviter les valeurs de chevauchement élevées, car cela augmente considérablement le nombre de segments. Le nombre de segments ne dépend pas linéairement du chevauchement et augmente fortement à partir de valeurs d'environ 70%. Bien que FlexPro permette des chevauchements allant jusqu'à 95 %, les valeurs supérieures à 50 ou 70 % n'apportent généralement qu'un faible gain.

Fenêtres

FlexPro offre une large gamme de fenêtres d'observation de données pour réduire les fuites spectrales. La redondance élevée que l'on peut obtenir en faisant se chevaucher les fenêtres compense la perte d'information causée par la suppression des données aux bords de chaque fenêtre. L'application de la fenêtre d'observation conduit à une expression plus nette des lignes spectrales dans le résultat. Cependant, les amplitudes du spectre ainsi que la puissance sont également réduites.

Dans la zone de liste Normalisation, vous avez donc deux options de sélection pour la normalisation après l'application de la fenêtre d'observation. Lorsque vous sélectionnez Amplitude, elle est normalisée au gain de la fonction fenêtre, c'est-à-dire la somme de toutes les valeurs de la fonction fenêtre divisée par leur nombre. Cela permet de compenser l'atténuation des amplitudes causée par l'application de la fenêtre d'observation des données et convient particulièrement à la mesure des pics dans le spectre d'ordre. La sélection de Power compense la perte de puissance, c'est-à-dire en utilisant le rapport de la somme des données au carré avant et après l'application de la fenêtre d'observation comme facteur de normalisation. L'énergie totale dans le spectre d'ordre correspond donc toujours à celle des données avant l'application de la fenêtre d'observation.

Le champ Ajustement largeur permet de définir la largeur spectrale, et donc la plage dynamique, des fenêtres réglables. Ce champ est désactivé pour les fenêtres à largeur fixe.

Résultat du spectre d'ordre

Lors de la sélection du mode de résultat spectre d'ordre, les types de résultats suivants peuvent être sélectionnés.

Exemple de spectre d'ordre RMS d'une montée en vitesse (avec Y = amplitude, X = ordre, Z = vitesse) :

Résultat des coupes d'ordres (sous forme de liste)

En sélectionnant le mode de résultat Extraire les ordres du spectre d'ordre (sous forme de liste), les types de résultats suivants peuvent être sélectionnés.

Lorsque l'on calcule coupes d'ordres dans le domaine de la vitesse le résultat contient des points d'échantillonnage de vitesse non équidistants (ceux-ci correspondent exactement aux points d'échantillonnage de révolution équidistants après le calcul du spectre d'ordre dans le domaine de révolution). Le résultat peut donc également être évalué sur une plage de vitesse équidistante avec la Début de la vitesse, Vitesse finale et Incrément de vitesse pour être définis. Ici, une interpolation linéaire est effectuée sur la plage de vitesse équidistante spécifiée. Pour que le rééchantillonnage linéaire produise des résultats significatifs, la résolution de vitesse calculée par l'algorithme doit être suffisamment élevée (par exemple, le plus grand chevauchement possible en % de segments de données et/ou une résolution d'ordre suffisamment petite résolution d'ordre).

Résultat des coupes d'ordres (en tant que série de signaux)

Lors de la sélection du mode de résultat Extraire des ordres du spectre d'ordres (comme une série de signaux), les types de résultats suivants peuvent être sélectionnés.

De manière analogue à ce qui a été décrit précédemment, le résultat peut être évalué en calculant Les coupes d'ordres sur la vitesse sur une intervalle.

Ordres et bandes passantes

Si les coupes d'ordres sont calculées (ou utilisées pour calculer les coupes d'ordres RMS moyennées, voir ci-dessous), les ordres à analyser peuvent être explicitement définis dans un tableau ou extraits d'un ensemble de données. Les trois modes suivants sont disponibles pour extraire ces ordres du spectre d'ordres :

Remarque : Habituellement, le troisième mode, c'est-à-dire l'extraction énergétiquement correcte par le calcul du niveau RMS dans la bande d'ordre fixée, est utilisé dans la plupart des applications. Il s'agit du paramètre par défaut pour le calcul des coupes d'ordres. Le résultat correspond clairement à la courbe RMS du signal filtré en bande passante dans la bande d'ordre fixée. La même courbe RMS de l'ordre respectif peut donc alternativement et de manière équivalente être calculée à l'aide de l'objet d'analyse Filtre d'ordres.

Exemple de coupes d'ordres RMS (sous forme de liste) d'une montée en vitesse (avec Y = amplitude, X = vitesse) :

Le résultat de l'analyse d'ordre RMS moyennés

Lorsque vous sélectionnez le mode de résultat Suivi des ordres RMS moyennés, les types de résultats suivants peuvent être sélectionnés.

Exemple d'un spectre d'ordre RMS moyenné d'une analyse d'ordre à vitesse constante :

Exemples

Dans la base de données projet C:\Users\Public\Documents\Weisang\FlexPro\2021\Exemples\Analyse d'ordre.fpd ou C:>Utilisateurs>Public>Documents publics>Weisang>FlexPro>2021\Exemples\Analyse d'ordre.fpd vous trouverez des exemples des différents cas d'utilisation et modes pour lesquels une analyse d'ordre peut être effectuée. En particulier, les graphiques ci-dessus y sont inclus.

Fonctions FPScript utilisées

RevolutionSyncSampling

OrderCuts

STFTSpectrum

ImpulseToFrequency

DCRemovalFilter

Voir aussi

Objets d'analyse

Option Analyse d'ordre

Objet d'analyse Filtre d'ordres

Objet d'analyse Échantillonnage synchrone en révolution

Analyse spectrale temps-fréquence

Analyse spectrale de Fourier

Filtre harmonique